Habitat darat-udara jauh lebih kompleks dalam hal kondisi ekologisnya daripada lingkungan perairan. Untuk kehidupan di darat, baik tumbuhan maupun hewan perlu mengembangkan berbagai macam adaptasi baru yang mendasar.

Massa jenis udara 800 kali lebih kecil dari massa jenis air, sehingga kehidupan dalam suspensi di udara hampir tidak mungkin. Hanya bakteri, spora jamur, dan serbuk sari tanaman yang secara teratur ada di udara dan dapat diangkut dalam jarak yang cukup jauh oleh arus udara, tetapi untuk semua fungsi utama siklus hidup - reproduksi dilakukan di permukaan bumi, di mana nutrisi tersedia. Penduduk tanah dipaksa untuk memiliki sistem pendukung yang dikembangkan,

menopang tubuh. Pada tumbuhan, ini adalah berbagai jaringan mekanis, sedangkan hewan memiliki kerangka tulang yang kompleks. Kepadatan udara yang rendah menentukan resistensi yang rendah terhadap gerakan. Oleh karena itu, banyak hewan darat dapat menggunakan selama evolusi mereka manfaat ekologis dari fitur lingkungan udara ini dan memperoleh kemampuan untuk penerbangan jangka pendek atau jangka panjang. Tidak hanya burung dan serangga, tetapi bahkan mamalia dan reptil individu memiliki kemampuan untuk bergerak di udara. Secara umum, setidaknya 60% spesies hewan darat dapat aktif terbang atau meluncur karena adanya arus udara.

Kehidupan banyak tanaman sangat tergantung pada pergerakan arus udara, karena anginlah yang membawa serbuk sari dan penyerbukan terjadi. Penyerbukan seperti ini disebut anemofilia. Anemofili adalah karakteristik dari semua gymnospermae, dan di antara angiospermae, yang diserbuki angin menyumbang setidaknya 10% dari total jumlah spesies. Bagi banyak spesies, itu adalah karakteristik anemokori- menetap dengan bantuan arus udara. Dalam hal ini, bukan sel germinal yang bergerak, tetapi embrio organisme dan individu muda - biji dan buah kecil tanaman, larva serangga, laba-laba kecil, dll. Biji anemokor dan buah tanaman memiliki ukuran yang sangat kecil (untuk misalnya, biji anggrek), atau berbagai pelengkap berbentuk pterigoid dan parasut yang meningkatkan kemampuan untuk merencanakan. Organisme yang tertiup angin secara pasif secara kolektif dikenal sebagai aeroplankton dengan analogi dengan penghuni planktonik dari lingkungan perairan.

Kepadatan udara yang rendah menyebabkan tekanan yang sangat rendah di darat, dibandingkan dengan lingkungan perairan. Di permukaan laut, itu adalah 760 mm Hg. Seni. Ketika ketinggian meningkat, tekanan berkurang dan pada ketinggian sekitar 6000 m hanya setengah dari apa yang biasanya diamati di permukaan bumi. Untuk sebagian besar vertebrata dan tumbuhan, ini adalah batas atas distribusi. Tekanan rendah di pegunungan menyebabkan penurunan pasokan oksigen dan dehidrasi hewan karena peningkatan laju pernapasan. Secara umum, sebagian besar organisme terestrial jauh lebih sensitif terhadap perubahan tekanan daripada penghuni air, karena biasanya fluktuasi tekanan di lingkungan terestrial tidak melebihi sepersepuluh atmosfer. Bahkan burung besar yang mampu memanjat ke ketinggian lebih dari 2 km jatuh ke dalam kondisi di mana tekanannya berbeda tidak lebih dari 30% dari tekanan tanah.

Selain sifat fisik lingkungan udara, sifat kimianya juga sangat penting bagi kehidupan organisme darat. Komposisi gas udara di lapisan permukaan atmosfer seragam di mana-mana, karena pencampuran konstan massa udara oleh konveksi dan arus angin. Pada tahap evolusi atmosfer bumi saat ini, komposisi udara didominasi oleh nitrogen (78%) dan oksigen (21%), diikuti oleh gas inert argon (0,9%) dan karbon dioksida (0,035%). Kandungan oksigen yang lebih tinggi di habitat darat-udara, dibandingkan dengan lingkungan perairan, berkontribusi pada peningkatan tingkat metabolisme pada hewan darat. Di lingkungan terestrial itulah mekanisme fisiologis muncul, berdasarkan efisiensi energi yang tinggi dari proses oksidatif dalam tubuh, memberi mamalia dan burung kemampuan untuk mempertahankan suhu tubuh dan aktivitas motorik mereka pada tingkat yang konstan, yang memungkinkan mereka untuk hidup hanya di hangat, tetapi juga di daerah dingin di Bumi. . Saat ini, oksigen, karena kandungannya yang tinggi di atmosfer, bukanlah salah satu faktor yang membatasi kehidupan di lingkungan terestrial. Namun, di dalam tanah, dalam kondisi tertentu, kekurangannya dapat terjadi.

Konsentrasi karbon dioksida dapat bervariasi di lapisan permukaan dalam batas yang cukup signifikan. Misalnya, dengan tidak adanya angin di kota-kota besar dan pusat industri, kandungan gas ini bisa sepuluh kali lebih tinggi daripada konsentrasi di biocenosis alami yang tidak terganggu, karena pelepasannya yang intensif selama pembakaran bahan bakar fosil. Peningkatan konsentrasi karbon dioksida juga dapat terjadi di area aktivitas gunung berapi. Konsentrasi CO2 yang tinggi (lebih dari 1%) bersifat racun bagi hewan dan tumbuhan, tetapi kandungan gas ini yang rendah (kurang dari 0,03%) menghambat proses fotosintesis. Sumber alami utama CO2 adalah respirasi organisme tanah. Karbon dioksida memasuki atmosfer dari tanah, dan terutama dipancarkan secara intensif oleh tanah yang cukup lembab dan dihangatkan dengan baik dengan sejumlah besar bahan organik. Misalnya, tanah di hutan beech berdaun lebar mengeluarkan 15 hingga 22 kg/ha karbon dioksida per jam, tanah berpasir berpasir - tidak lebih dari 2 kg/ha. Ada perubahan harian dalam kandungan karbon dioksida dan oksigen di lapisan permukaan udara, karena ritme respirasi hewan dan fotosintesis tumbuhan.

Nitrogen, yang merupakan komponen utama campuran udara, tidak dapat diasimilasi langsung oleh sebagian besar penghuni lingkungan udara-tanah karena sifatnya yang lembam. Hanya beberapa organisme prokariotik, termasuk bakteri nodul dan ganggang biru-hijau, yang memiliki kemampuan untuk menyerap nitrogen dari udara dan melibatkannya dalam siklus biologis zat.

Faktor ekologi terpenting dalam habitat terestrial adalah sinar matahari. Semua organisme hidup untuk keberadaannya membutuhkan energi yang berasal dari luar. Sumber utamanya adalah sinar matahari, yang menyumbang 99,9% dari total keseimbangan energi di permukaan bumi, dan 0,1% adalah energi lapisan dalam planet kita, yang perannya cukup tinggi hanya di area tertentu dengan aktivitas vulkanik yang intens. , misalnya, di Islandia atau Kamchatka di Lembah Geyser. Jika kita mengambil energi matahari yang mencapai permukaan atmosfer bumi sebagai 100%, maka sekitar 34% dipantulkan kembali ke luar angkasa, 19% diserap ketika melewati atmosfer, dan hanya 47% yang mencapai ekosistem darat-udara dan air. dalam bentuk energi radiasi langsung dan menyebar. Radiasi matahari langsung adalah radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,1 hingga 30.000 nm. Proporsi radiasi yang tersebar dalam bentuk sinar yang dipantulkan dari awan dan permukaan bumi meningkat dengan penurunan ketinggian Matahari di atas cakrawala dan dengan peningkatan kandungan partikel debu di atmosfer. Sifat dampak sinar matahari pada organisme hidup tergantung pada komposisi spektral mereka.

Sinar ultraviolet gelombang pendek dengan panjang gelombang kurang dari 290 nm merugikan semua makhluk hidup, karena. memiliki kemampuan untuk mengionisasi, membelah sitoplasma sel hidup. Sinar berbahaya ini diserap oleh 80 - 90% lapisan ozon yang terletak di ketinggian 20 hingga 25 km. Lapisan ozon, yang merupakan kumpulan molekul O 3, terbentuk sebagai hasil dari ionisasi molekul oksigen dan dengan demikian merupakan produk dari aktivitas fotosintesis tanaman dalam skala global. Ini adalah semacam "payung" yang menutupi komunitas terestrial dari radiasi ultraviolet yang berbahaya. Diasumsikan bahwa itu muncul sekitar 400 juta tahun yang lalu, karena pelepasan oksigen selama fotosintesis ganggang laut, yang memungkinkan kehidupan berkembang di darat. Sinar ultraviolet gelombang panjang dengan panjang gelombang 290 hingga 380 nm juga sangat reaktif. Paparan yang lama dan intens terhadap mereka membahayakan organisme, tetapi dosis kecil diperlukan untuk banyak dari mereka. Sinar dengan panjang gelombang sekitar 300 nm menyebabkan pembentukan vitamin D pada hewan, dengan panjang gelombang dari 380 hingga 400 nm - menyebabkan munculnya sengatan matahari sebagai reaksi pelindung kulit. Di wilayah sinar matahari yang terlihat, yaitu dirasakan oleh mata manusia, termasuk sinar dengan panjang gelombang dari 320 hingga 760 nm. Di dalam bagian spektrum yang terlihat ada zona sinar aktif fotosintesis - dari 380 hingga 710 nm. Dalam rentang gelombang cahaya inilah proses fotosintesis terjadi.

Cahaya dan energinya, yang sangat menentukan suhu lingkungan habitat tertentu, mempengaruhi pertukaran gas dan penguapan air oleh daun tanaman, merangsang kerja enzim untuk sintesis protein dan asam nukleat. Tumbuhan membutuhkan cahaya untuk pembentukan pigmen klorofil, pembentukan struktur kloroplas, yaitu struktur yang bertanggung jawab untuk fotosintesis. Di bawah pengaruh cahaya, pembelahan dan pertumbuhan sel tumbuhan, pembungaan dan pembuahannya terjadi. Akhirnya, distribusi dan kelimpahan spesies tanaman tertentu, dan, akibatnya, struktur biocenosis, bergantung pada intensitas cahaya di habitat tertentu. Pada tingkat cahaya rendah, seperti di bawah kanopi hutan berdaun lebar atau cemara, atau pada pagi dan sore hari, cahaya menjadi faktor pembatas penting yang dapat membatasi fotosintesis. Pada hari musim panas yang cerah di habitat terbuka atau di bagian atas tajuk pohon di daerah beriklim sedang dan lintang rendah, penerangan dapat mencapai 100.000 lux, sedangkan 10.000 lux cukup untuk keberhasilan fotosintesis. Pada pencahayaan yang sangat tinggi, proses pemutihan dan penghancuran klorofil dimulai, yang secara signifikan memperlambat produksi bahan organik primer dalam proses fotosintesis.

Seperti yang Anda ketahui, fotosintesis mengambil karbon dioksida dan melepaskan oksigen. Namun, selama respirasi tanaman di siang hari, dan terutama di malam hari, oksigen diserap, dan CO2, sebaliknya, dilepaskan. Jika Anda secara bertahap meningkatkan intensitas cahaya, maka laju fotosintesis akan meningkat. Seiring waktu, saatnya akan tiba ketika fotosintesis dan respirasi tanaman akan benar-benar menyeimbangkan satu sama lain dan produksi materi biologis murni, yaitu. tidak dikonsumsi oleh tanaman itu sendiri dalam proses oksidasi dan respirasi untuk kebutuhannya, berhenti. Keadaan ini, di mana pertukaran gas total CO2 dan O2 adalah 0 disebut titik kompensasi.

Air adalah salah satu zat yang mutlak diperlukan untuk keberhasilan proses fotosintesis, dan kekurangannya secara negatif mempengaruhi jalannya banyak proses seluler. Bahkan kurangnya kelembaban di tanah selama beberapa hari dapat menyebabkan kerugian panen yang serius, karena. di daun tanaman mulai menumpuk zat yang mencegah pertumbuhan jaringan - asam absisat.

Optimal untuk fotosintesis sebagian besar tanaman di zona beriklim sedang adalah suhu udara sekitar 25 . Pada suhu yang lebih tinggi, laju fotosintesis melambat karena peningkatan biaya respirasi, hilangnya kelembaban dalam proses penguapan untuk mendinginkan tanaman, dan penurunan konsumsi CO2 karena penurunan pertukaran gas.

Tumbuhan memiliki berbagai adaptasi morfologi dan fisiologis terhadap rezim cahaya habitat tanah-udara. Menurut persyaratan tingkat iluminasi, semua tanaman biasanya dibagi ke dalam kelompok ekologis berikut.

suka cahaya atau heliophyta- tanaman di habitat terbuka yang selalu terang. Daun heliophytes biasanya kecil atau dengan helaian daun yang dibedah, dengan dinding luar yang tebal dari sel-sel epidermis, seringkali dengan lapisan lilin untuk memantulkan sebagian energi cahaya berlebih atau dengan puber padat yang memungkinkan pembuangan panas yang efisien, dengan jumlah mikroskopis yang besar. lubang - stomata, di mana gas terjadi, dan pertukaran kelembaban dengan lingkungan, dengan jaringan mekanis yang berkembang dengan baik dan jaringan yang mampu menyimpan air. Daun beberapa tumbuhan dari kelompok ini bersifat fotometrik, yaitu dapat mengubah posisinya tergantung pada ketinggian Matahari. Pada siang hari, daunnya terletak di tepi termasyhur, dan di pagi dan sore hari - sejajar dengan sinarnya, yang melindunginya dari panas berlebih dan memungkinkan penggunaan cahaya dan energi matahari sejauh yang diperlukan. Heliophytes adalah bagian dari komunitas di hampir semua zona alami, tetapi jumlah terbesar mereka ditemukan di zona khatulistiwa dan tropis. Ini adalah tanaman hutan hujan tingkat atas, tanaman sabana Afrika Barat, stepa Stavropol dan Kazakhstan. Misalnya, mereka termasuk jagung, millet, sorgum, gandum, cengkeh, euphorbia.

Pencinta naungan atau sciophyta- tanaman dari tingkat hutan yang lebih rendah, jurang yang dalam. Mereka dapat hidup dalam kondisi naungan yang signifikan, yang merupakan norma bagi mereka. Daun sciophyta tersusun mendatar, biasanya berwarna hijau tua dan berukuran lebih besar dari heliophyta. Sel epidermis berukuran besar, tetapi dengan dinding luar yang lebih tipis. Kloroplas besar, tetapi jumlah mereka dalam sel kecil. Jumlah stomata per satuan luas lebih sedikit daripada heliophyta. Tanaman yang menyukai naungan dari zona iklim sedang termasuk lumut, lumut klub, herbal dari keluarga jahe, coklat kemerah-merahan biasa, fuli berdaun dua, dll. Mereka juga mencakup banyak tanaman dari tingkat bawah zona tropis. Lumut, sebagai tanaman dari lapisan hutan terendah, dapat hidup pada pencahayaan hingga 0,2% dari total biocenosis di permukaan hutan, lumut klub - hingga 0,5%, dan tanaman berbunga dapat berkembang secara normal hanya pada pencahayaan minimal 1 % dari total. Pada sciophytes, proses respirasi dan pertukaran kelembaban berlangsung dengan intensitas yang lebih rendah. Intensitas fotosintesis dengan cepat mencapai maksimum, tetapi dengan penerangan yang signifikan mulai berkurang. Titik kompensasi terletak dalam kondisi cahaya rendah.

Tanaman yang tahan naungan dapat mentolerir naungan yang signifikan, tetapi juga tumbuh dengan baik dalam cahaya, disesuaikan dengan perubahan musiman yang signifikan dalam pencahayaan. Kelompok ini meliputi tumbuhan padang rumput, rerumputan hutan dan semak belukar yang tumbuh di daerah yang ternaungi. Di daerah yang sangat terang, mereka tumbuh lebih cepat, tetapi mereka berkembang cukup normal dalam cahaya sedang.

Sikap terhadap perubahan rezim cahaya pada tanaman selama perkembangan individu mereka - ontogenesis. Bibit dan tanaman muda dari banyak rumput padang rumput dan pohon lebih toleran terhadap naungan daripada orang dewasa.

Dalam kehidupan hewan, bagian yang terlihat dari spektrum cahaya juga memainkan peran yang agak penting. Cahaya untuk hewan adalah kondisi yang diperlukan untuk orientasi visual dalam ruang. Mata primitif dari banyak invertebrata hanyalah sel peka cahaya individu yang memungkinkan mereka untuk melihat fluktuasi tertentu dalam penerangan, pergantian cahaya dan bayangan. Laba-laba dapat membedakan kontur benda bergerak pada jarak tidak lebih dari 2 cm, ular derik mampu melihat bagian inframerah dari spektrum dan mampu berburu dalam kegelapan total, dengan fokus pada sinar termal korban. Pada lebah, bagian spektrum yang terlihat digeser ke daerah panjang gelombang yang lebih pendek. Mereka menganggap sebagai bagian penting dari sinar ultraviolet berwarna, tetapi tidak membedakan antara yang merah. Kemampuan untuk merasakan warna tergantung pada komposisi spektral di mana spesies tertentu aktif. Sebagian besar mamalia yang menjalani gaya hidup senja atau malam hari tidak membedakan warna dengan baik dan melihat dunia dalam warna hitam dan putih (perwakilan keluarga anjing dan kucing, hamster, dll.). Kehidupan saat senja menyebabkan peningkatan ukuran mata. Mata besar, yang mampu menangkap sebagian kecil cahaya, merupakan ciri khas lemur, tarsius, dan burung hantu nokturnal. Organ penglihatan yang paling sempurna dimiliki oleh cephalopoda dan vertebrata yang lebih tinggi. Mereka dapat secara memadai memahami bentuk dan ukuran objek, warnanya, menentukan jarak ke objek. Penglihatan teropong tiga dimensi yang paling sempurna adalah karakteristik manusia, primata, burung pemangsa - burung hantu, elang, elang, burung nasar.

Posisi Matahari merupakan faktor penting dalam navigasi berbagai hewan selama migrasi jarak jauh.

Kondisi kehidupan di lingkungan darat-udara diperumit oleh perubahan cuaca dan iklim. Cuaca adalah keadaan atmosfer yang terus berubah di dekat permukaan bumi hingga ketinggian kurang lebih 20 km (batas atas troposfer). Variabilitas cuaca dimanifestasikan dalam fluktuasi konstan dalam nilai-nilai faktor lingkungan yang paling penting, seperti suhu dan kelembaban udara, jumlah air cair yang jatuh ke permukaan tanah karena presipitasi atmosfer, tingkat penerangan, kecepatan aliran angin, dll. Karakteristik cuaca dicirikan tidak hanya oleh perubahan musim yang cukup jelas, tetapi juga fluktuasi acak non-periodik selama periode waktu yang relatif singkat, serta dalam siklus harian, yang memiliki dampak negatif khususnya pada kehidupan daratan. penduduk, karena sangat sulit untuk mengembangkan adaptasi yang efektif terhadap fluktuasi ini. Cuaca mempengaruhi kehidupan penghuni badan air besar di darat dan laut pada tingkat yang jauh lebih rendah, hanya mempengaruhi biocenosis permukaan.

Rezim cuaca jangka panjang mencirikan iklim medan. Konsep iklim tidak hanya mencakup nilai-nilai karakteristik dan fenomena meteorologi terpenting yang dirata-ratakan dalam interval waktu yang lama, tetapi juga perjalanan tahunannya, serta kemungkinan penyimpangan dari norma. Iklim tergantung, pertama-tama, pada kondisi geografis suatu wilayah - garis lintang wilayah tersebut, ketinggian di atas permukaan laut, kedekatannya dengan Lautan, dll. Keragaman zona iklim juga tergantung pada pengaruh angin muson yang membawa massa udara yang hangat dan lembab dari laut tropis ke benua, pada lintasan siklon dan antisiklon, dari pengaruh pegunungan terhadap pergerakan massa udara, dan dari banyak alasan lain yang menciptakan keragaman kondisi kehidupan yang luar biasa di darat. Bagi sebagian besar organisme terestrial, terutama untuk tumbuhan dan hewan kecil yang tidak banyak bergerak, yang penting bukanlah fitur skala besar dari iklim zona alami tempat mereka tinggal, tetapi kondisi yang diciptakan di habitat langsung mereka. Modifikasi iklim lokal seperti itu, yang dibuat di bawah pengaruh berbagai fenomena yang memiliki distribusi lokal, disebut iklim mikro. Perbedaan suhu dan kelembaban habitat hutan dan padang rumput, di lereng perbukitan utara dan selatan, sudah diketahui luas. Iklim mikro yang stabil terjadi di sarang, lubang, gua, dan liang. Misalnya, di sarang beruang kutub yang bersalju, pada saat anaknya muncul, suhu udara bisa lebih tinggi 50 ° C daripada suhu lingkungan.

Untuk lingkungan darat-udara, fluktuasi suhu yang jauh lebih besar dalam siklus harian dan musiman adalah karakteristik daripada air. Di bentangan luas garis lintang beriklim Eurasia dan Amerika Utara, yang terletak pada jarak yang cukup jauh dari Samudra, amplitudo suhu dalam kursus tahunan dapat mencapai 60 dan bahkan 100 ° C, karena musim dingin yang sangat dingin dan musim panas yang panas. Oleh karena itu, dasar flora dan fauna di sebagian besar wilayah benua adalah organisme eurythermal.

literatur

Utama - V.1 - hal. 268 - 299; - c. 111 - 121; Tambahan ; .

Pertanyaan untuk pemeriksaan diri:

1. Apa perbedaan fisik utama antara habitat darat-udara?

dari air?

2. Proses apa yang menentukan kandungan karbon dioksida di lapisan permukaan atmosfer?

dan apa perannya dalam kehidupan tumbuhan?

3. Dalam rentang spektrum cahaya berapakah fotosintesis berlangsung?

4. Apa arti penting lapisan ozon bagi penduduk bumi, bagaimana asal mulanya?

5. Pada faktor apa intensitas fotosintesis tumbuhan bergantung?

6. Apa poin kompensasinya?

7. Apa ciri-ciri tumbuhan heliophyta?

8. Apa saja ciri-ciri tumbuhan sciophyta?

9. Apa peran sinar matahari dalam kehidupan hewan?

10. Apa yang dimaksud dengan iklim mikro dan bagaimana terbentuknya?

Berjalan melalui hutan atau padang rumput, Anda hampir tidak berpikir bahwa Anda ... di lingkungan darat-udara. Tapi bagaimanapun, begitulah para ilmuwan menyebut rumah itu untuk makhluk hidup, yang terbentuk dari permukaan bumi dan udara. Berenang di sungai, danau atau laut, Anda menemukan diri Anda di lingkungan akuatik- rumah alami yang kaya penduduk lainnya. Dan ketika Anda membantu orang dewasa menggali tanah di kebun, Anda melihat lingkungan tanah di bawah kaki Anda. Di sini juga, ada banyak sekali penduduk yang beragam. Ya, ada tiga rumah indah di sekitar kita - tiga habitat, yang dengannya nasib sebagian besar organisme yang menghuni planet kita terkait erat.

Kehidupan di setiap lingkungan memiliki karakteristiknya masing-masing. PADA lingkungan darat-udara oksigen yang cukup, tetapi seringkali tidak cukup kelembaban. Ini sangat langka di stepa dan gurun. Oleh karena itu, tumbuhan dan hewan di tempat-tempat gersang memiliki alat khusus untuk memperoleh, menyimpan, dan menggunakan air secara ekonomis. Ingat setidaknya kaktus yang menyimpan kelembapan di tubuhnya. Di lingkungan darat-udara, ada perubahan suhu yang signifikan, terutama di daerah dengan musim dingin yang dingin. Di daerah-daerah ini, seluruh kehidupan organisme secara nyata berubah sepanjang tahun. Daun musim gugur jatuh, kepergian burung yang bermigrasi ke iklim yang lebih hangat, perubahan wol pada hewan menjadi yang lebih tebal dan lebih hangat - semua ini adalah adaptasi makhluk hidup terhadap perubahan musiman di alam.

Untuk hewan yang hidup di lingkungan apa pun, masalah penting adalah pergerakan. Di lingkungan darat-udara, Anda dapat bergerak di darat dan di udara. Dan hewan memanfaatkannya. Kaki beberapa disesuaikan untuk berlari (burung unta, cheetah, zebra), yang lain untuk melompat (kanguru, jerboa). Dari setiap seratus spesies hewan yang hidup di lingkungan ini, 75 bisa terbang. Ini adalah sebagian besar serangga, burung, dan beberapa hewan (kelelawar).

PADA lingkungan akuatik sesuatu, dan selalu ada cukup air. Suhu di sini bervariasi kurang dari suhu udara. Tetapi oksigen seringkali tidak cukup. Beberapa organisme, seperti ikan trout, hanya dapat hidup di air yang kaya oksigen. Lainnya (ikan mas, ikan mas crucian, tench) tahan terhadap kekurangan oksigen. Di musim dingin, ketika banyak badan air tertutup es, pembunuhan ikan dapat terjadi - kematian massal mereka karena mati lemas. Agar oksigen dapat menembus ke dalam air, lubang dibuat di dalam es.

Ada lebih sedikit cahaya di lingkungan akuatik daripada di lingkungan darat-udara. Di lautan dan lautan pada kedalaman di bawah 200 m - alam senja, dan bahkan lebih rendah lagi - kegelapan abadi. Jelas bahwa tanaman air hanya ditemukan di tempat yang cukup cahaya. Hanya hewan yang bisa hidup lebih dalam. Mereka memakan sisa-sisa berbagai kehidupan laut yang "jatuh" dari lapisan atas.

Fitur yang paling menonjol dari banyak hewan air adalah adaptasi renang mereka. Ikan, lumba-lumba dan paus memiliki sirip. Walrus dan anjing laut memiliki sirip. Berang-berang, berang-berang, unggas air, katak memiliki selaput di antara jari-jarinya. Kumbang renang memiliki kaki renang seperti dayung.

lingkungan tanah- rumah bagi banyak bakteri dan protozoa. Ada juga miselium jamur, akar tanaman. Tanah itu juga dihuni oleh berbagai hewan - cacing, serangga, hewan yang beradaptasi untuk menggali, seperti tahi lalat. Penghuni tanah menemukan di lingkungan ini kondisi yang diperlukan bagi mereka - udara, air, garam mineral. Benar, ada lebih sedikit oksigen dan lebih banyak karbon dioksida daripada di udara segar. Dan terkadang ada terlalu banyak air. Tetapi suhunya lebih merata daripada di permukaan. Tapi cahayanya tidak menembus jauh ke dalam tanah. Oleh karena itu, hewan yang menghuninya biasanya memiliki mata yang sangat kecil atau sama sekali tidak memiliki organ penglihatan. Bantu indera penciuman dan sentuhan mereka.

Lingkungan darat-udara

Perwakilan dari berbagai habitat "bertemu" dalam gambar-gambar ini. Di alam, mereka tidak dapat berkumpul, karena banyak dari mereka hidup berjauhan, di berbagai benua, di laut, di air tawar ...

Juara dalam kecepatan terbang di antara burung adalah cepat. 120 km per jam adalah kecepatan biasanya.

Kolibri mengepakkan sayapnya hingga 70 kali per detik, nyamuk hingga 600 kali per detik.

Kecepatan terbang untuk serangga yang berbeda adalah sebagai berikut: untuk lacewing - 2 km per jam, untuk lalat rumah - 7, untuk kumbang Mei - 11, untuk lebah - 18, dan untuk ngengat elang - 54 km per jam. Capung besar, menurut beberapa pengamatan, mencapai kecepatan hingga 90 km per jam.

Kelelawar kami bertubuh kecil. Tetapi di negara-negara panas kerabat mereka tinggal - kelelawar buah. Mereka mencapai lebar sayap 170 cm!

Kanguru besar melompat hingga 9, dan terkadang hingga 12 m. (Ukur jarak ini di lantai di kelas dan bayangkan lompatan kanguru. Cukup menakjubkan!)

Cheetah adalah hewan tercepat. Ini mengembangkan kecepatan hingga 110 km per jam. Seekor burung unta dapat berlari dengan kecepatan hingga 70 km per jam, mengambil langkah 4-5 m.

Lingkungan air

Ikan dan udang karang bernafas dengan insang. Ini adalah organ khusus yang mengekstrak oksigen terlarut di dalamnya dari air. Katak, yang berada di bawah air, bernafas melalui kulit. Tetapi hewan-hewan yang telah menguasai lingkungan akuatik bernafas dengan paru-paru mereka, naik ke permukaan air untuk mencari inspirasi. Kumbang air berperilaku dengan cara yang sama. Hanya mereka, seperti serangga lain, yang tidak memiliki paru-paru, tetapi saluran pernapasan khusus - trakea.

lingkungan tanah

Struktur tubuh mol, zokor dan tikus mol menunjukkan bahwa mereka semua adalah penghuni lingkungan tanah. Kaki depan tahi lalat dan zokor adalah alat penggali utama. Mereka rata, seperti sekop, dengan cakar yang sangat besar. Dan tikus mol memiliki kaki biasa, ia menggigit tanah dengan gigi depan yang kuat (agar bumi tidak masuk ke mulut, bibirnya menutup di belakang gigi!). Tubuh semua hewan ini berbentuk lonjong, kompak. Dengan tubuh seperti itu, akan lebih mudah untuk bergerak melalui lorong bawah tanah.

Uji pengetahuan Anda

1. Buat daftar habitat yang Anda temui dalam pelajaran.
2. Bagaimana kondisi kehidupan organisme di lingkungan darat-udara?
3. Mendeskripsikan kondisi kehidupan di lingkungan perairan.
4. Apa saja ciri-ciri tanah sebagai habitat?
5. Berikan contoh adaptasi organisme untuk hidup di lingkungan yang berbeda.

Memikirkan!

1. Jelaskan apa yang ditunjukkan pada gambar! Di lingkungan apa menurut Anda hewan yang bagian tubuhnya ditunjukkan pada gambar hidup? Bisakah Anda menyebutkan hewan-hewan ini?
2. Mengapa hanya hewan yang hidup di laut pada kedalaman yang sangat dalam?

Ada habitat tanah-udara, air dan tanah. Setiap organisme beradaptasi untuk hidup di lingkungan tertentu.

Fitur lingkungan tanah-udara tempat tinggal. Di lingkungan darat-udara, ada cukup cahaya dan udara. Namun kelembaban dan suhu udara sangat beragam. Di daerah rawa ada jumlah kelembaban yang berlebihan, di stepa jauh lebih sedikit. Ada juga fluktuasi suhu harian dan musiman.

Adaptasi organisme untuk hidup dalam kondisi suhu dan kelembaban yang berbeda. Sejumlah besar adaptasi organisme di lingkungan darat-udara dikaitkan dengan suhu dan kelembaban. Hewan stepa (kalajengking, tarantula dan laba-laba karakurt, tupai tanah, tikus, tikus) bersembunyi dari panas di liang. Tanaman dilindungi dari panas sinar matahari dengan meningkatkan penguapan air dari daun. Pada hewan, adaptasi ini adalah pelepasan keringat.

Dengan permulaan cuaca dingin, burung terbang ke iklim yang lebih hangat untuk kembali lagi di musim semi ke tempat mereka dilahirkan dan di mana mereka akan melahirkan. Fitur lingkungan darat-udara di wilayah selatan Ukraina atau di Krimea adalah jumlah kelembaban yang tidak mencukupi.

Biasakan diri Anda dengan gambar. 151 dengan tanaman yang telah beradaptasi dengan kondisi serupa.

Adaptasi organisme terhadap pergerakan di lingkungan darat-udara. Bagi banyak hewan di lingkungan darat-udara, penting untuk bergerak di sepanjang permukaan bumi atau di udara. Untuk melakukan ini, mereka memiliki adaptasi tertentu, dan anggota badan mereka memiliki struktur yang berbeda. Beberapa telah beradaptasi untuk berlari (serigala, kuda), yang lain untuk melompat (kanguru, jerboa, belalang), yang lain untuk terbang (burung, kelelawar, serangga) (Gbr. 152). Ular, ular beludak tidak memiliki anggota badan. Mereka bergerak dengan menekuk tubuh.

Jauh lebih sedikit organisme yang beradaptasi dengan kehidupan di pegunungan, karena hanya ada sedikit tanah, kelembapan, dan udara untuk tanaman, dan hewan sulit bergerak. Tetapi beberapa hewan, seperti moufflon kambing gunung (Gbr. 154), dapat bergerak hampir vertikal ke atas dan ke bawah jika ada sedikit penyimpangan. Karena itu, mereka bisa hidup tinggi di pegunungan. bahan dari situs

Adaptasi organisme untuk kondisi pencahayaan yang berbeda. Salah satu adaptasi tumbuhan terhadap pencahayaan yang berbeda adalah arah daun terhadap cahaya. Di tempat teduh, daun disusun secara horizontal: dengan cara ini mereka mendapatkan lebih banyak sinar cahaya. Tetesan salju dan ryast yang menyukai cahaya berkembang dan mekar di awal musim semi. Selama periode ini, mereka memiliki cukup cahaya, karena daun di pohon-pohon di hutan belum muncul.

Adaptasi hewan dengan faktor tertentu dari habitat darat-udara - struktur dan ukuran mata. Pada sebagian besar hewan di lingkungan ini, organ penglihatan berkembang dengan baik. Misalnya, seekor elang dari ketinggian penerbangannya melihat seekor tikus berlari melintasi lapangan.

Selama berabad-abad perkembangannya, organisme di lingkungan darat-udara telah beradaptasi dengan pengaruh faktor-faktornya.

Tidak menemukan apa yang Anda cari? Gunakan pencarian

Di halaman ini, materi tentang topik:

• laporkan topik habitat organisme hidup Grade 6
• kemampuan beradaptasi burung hantu bersalju dengan lingkungan
• istilah pada topik lingkungan udara
• laporan tentang habitat udara terestrial
• adaptasi burung pemangsa terhadap lingkungannya

Kehidupan di darat membutuhkan adaptasi yang hanya mungkin terjadi pada organisme hidup yang sangat terorganisir. Lingkungan darat-udara lebih sulit untuk kehidupan, ditandai dengan kandungan oksigen yang tinggi, sejumlah kecil uap air, kepadatan rendah, dll. Ini sangat mengubah kondisi respirasi, pertukaran air dan pergerakan makhluk hidup.

Kepadatan udara yang rendah menentukan gaya angkat yang rendah dan daya dukung yang tidak signifikan. Organisme udara harus memiliki sistem pendukungnya sendiri yang menopang tubuh: tumbuhan - berbagai jaringan mekanis, hewan - kerangka padat atau hidrostatik. Selain itu, semua penghuni lingkungan udara terkait erat dengan permukaan bumi, yang berfungsi untuk melekat dan menopang mereka.

Kepadatan udara yang rendah memberikan resistensi gerakan yang rendah. Oleh karena itu, banyak hewan darat memperoleh kemampuan untuk terbang. 75% dari semua makhluk darat, terutama serangga dan burung, telah beradaptasi dengan penerbangan aktif.

Karena mobilitas udara, aliran massa udara vertikal dan horizontal yang ada di lapisan bawah atmosfer, penerbangan pasif organisme dimungkinkan. Dalam hal ini, banyak spesies telah mengembangkan anemochory - pemukiman kembali dengan bantuan arus udara. Anemochory adalah karakteristik spora, biji dan buah tanaman, kista protozoa, serangga kecil, laba-laba, dll. Organisme yang secara pasif diangkut oleh arus udara secara kolektif disebut aeroplankton.

Organisme terestrial ada dalam kondisi tekanan yang relatif rendah karena kepadatan udara yang rendah. Biasanya, itu sama dengan 760 mm Hg. Ketika ketinggian meningkat, tekanan berkurang. Tekanan rendah dapat membatasi distribusi spesies di pegunungan. Untuk vertebrata, batas atas kehidupan adalah sekitar 60 mm. Penurunan tekanan menyebabkan penurunan suplai oksigen dan dehidrasi hewan karena peningkatan laju pernapasan. Kira-kira sama batas muka di pegunungan memiliki tanaman yang lebih tinggi. Yang lebih kuat adalah artropoda yang dapat ditemukan di gletser di atas garis vegetasi.

Komposisi gas udara. Selain sifat fisik lingkungan udara, sifat kimianya sangat penting bagi keberadaan organisme darat. Komposisi gas udara di lapisan permukaan atmosfer cukup homogen dalam hal kandungan komponen utama (nitrogen - 78,1%, oksigen - 21,0%, argon - 0,9%, karbon dioksida - 0,003% volume).

Kandungan oksigen yang tinggi berkontribusi pada peningkatan metabolisme organisme darat dibandingkan dengan organisme akuatik primer. Di lingkungan terestrial, atas dasar efisiensi tinggi proses oksidatif dalam tubuh, homeotermia hewan muncul. Oksigen, karena kandungannya yang tinggi dan konstan di udara, bukan merupakan faktor pembatas bagi kehidupan di lingkungan terestrial.

Kandungan karbon dioksida dapat bervariasi di area tertentu dari lapisan permukaan udara dalam batas yang cukup signifikan. Peningkatan saturasi udara dengan CO? terjadi di zona aktivitas vulkanik, dekat mata air panas dan outlet bawah tanah lainnya dari gas ini. Dalam konsentrasi tinggi, karbon dioksida beracun. Di alam, konsentrasi seperti itu jarang terjadi. Kandungan CO2 yang rendah menghambat proses fotosintesis. Dalam kondisi dalam ruangan, Anda dapat meningkatkan laju fotosintesis dengan meningkatkan konsentrasi karbon dioksida. Ini digunakan dalam praktik rumah kaca dan rumah kaca.

Nitrogen udara bagi sebagian besar penghuni lingkungan terestrial adalah gas inert, tetapi mikroorganisme individu (bakteri nodul, bakteri nitrogen, ganggang biru-hijau, dll.) memiliki kemampuan untuk mengikatnya dan melibatkannya dalam siklus biologis zat.

Kekurangan kelembaban adalah salah satu fitur penting dari lingkungan tanah-udara kehidupan. Seluruh evolusi organisme terestrial berada di bawah tanda adaptasi terhadap ekstraksi dan konservasi kelembaban. Mode kelembaban lingkungan di darat sangat beragam - dari kejenuhan udara yang lengkap dan konstan dengan uap air di beberapa daerah tropis hingga hampir tidak ada sama sekali di udara kering gurun. Variabilitas harian dan musiman kandungan uap air di atmosfer juga signifikan. Pasokan air organisme terestrial juga tergantung pada mode presipitasi, keberadaan reservoir, cadangan kelembaban tanah, kedekatan air tanah, dan sebagainya.

Ini mengarah pada pengembangan adaptasi organisme darat ke berbagai rezim pasokan air.

Rezim suhu. Ciri pembeda berikutnya dari lingkungan udara-tanah adalah fluktuasi suhu yang signifikan. Di sebagian besar wilayah daratan, amplitudo suhu harian dan tahunan adalah puluhan derajat. Ketahanan terhadap perubahan suhu di lingkungan penghuni terestrial sangat berbeda, tergantung pada habitat tertentu tempat mereka tinggal. Namun, secara umum, organisme terestrial jauh lebih eurythermic daripada organisme akuatik.

Kondisi kehidupan di lingkungan darat-udara rumit, di samping itu, dengan adanya perubahan cuaca. Cuaca - keadaan atmosfer yang terus berubah di dekat permukaan yang dipinjam, hingga ketinggian sekitar 20 km (batas troposfer). Variabilitas cuaca dimanifestasikan dalam variasi konstan dari kombinasi faktor lingkungan seperti suhu, kelembaban udara, kekeruhan, curah hujan, kekuatan dan arah angin, dll. Rezim cuaca jangka panjang mencirikan iklim daerah tersebut. Konsep "Iklim" tidak hanya mencakup nilai rata-rata fenomena meteorologi, tetapi juga perjalanan tahunan dan hariannya, penyimpangannya dan frekuensinya. Iklim ditentukan oleh kondisi geografis daerah tersebut. Faktor iklim utama - suhu dan kelembaban - diukur dengan jumlah curah hujan dan saturasi udara dengan uap air.

Bagi kebanyakan organisme terestrial, terutama yang kecil, iklim daerah tidak begitu penting seperti kondisi habitat langsung mereka. Sangat sering, elemen lingkungan lokal (relief, eksposisi, vegetasi, dll.) Mengubah rezim suhu, kelembaban, cahaya, pergerakan udara di area tertentu sedemikian rupa sehingga berbeda secara signifikan dari kondisi iklim daerah tersebut. Modifikasi iklim seperti itu, yang terbentuk di lapisan permukaan udara, disebut iklim mikro. Di setiap zona, iklim mikro sangat beragam. Iklim mikro daerah yang sangat kecil dapat dibedakan.

Rezim cahaya lingkungan darat-udara juga memiliki beberapa fitur. Intensitas dan jumlah cahaya di sini adalah yang terbesar dan praktis tidak membatasi kehidupan tanaman hijau, seperti di air atau tanah. Di darat, keberadaan spesies yang sangat fotofil adalah mungkin. Untuk sebagian besar hewan darat dengan aktivitas diurnal dan bahkan nokturnal, penglihatan adalah salah satu cara orientasi utama. Pada hewan darat, penglihatan sangat penting untuk menemukan mangsa, dan banyak spesies bahkan memiliki penglihatan warna. Dalam hal ini, para korban mengembangkan fitur adaptif seperti reaksi defensif, penyamaran dan warna peringatan, mimikri, dll. Dalam kehidupan akuatik, adaptasi semacam itu kurang berkembang. Munculnya bunga berwarna cerah dari tanaman tingkat tinggi juga dikaitkan dengan kekhasan alat penyerbuk dan, pada akhirnya, dengan rezim cahaya lingkungan.

Relief medan dan sifat-sifat tanah juga merupakan kondisi kehidupan organisme darat dan, pertama-tama, tanaman. Sifat-sifat permukaan bumi yang memiliki dampak ekologis pada penghuninya disatukan oleh "faktor lingkungan edafis" (dari bahasa Yunani "edaphos" - "tanah").

Sehubungan dengan sifat-sifat tanah yang berbeda, sejumlah kelompok ekologi tumbuhan dapat dibedakan. Jadi, menurut reaksi keasaman tanah, mereka membedakan:

1) spesies acidophilic - tumbuh di tanah asam dengan pH minimal 6,7 (tanaman sphagnum bogs);

2) neutrofilik - cenderung tumbuh pada tanah dengan pH 6,7–7,0 (kebanyakan tanaman budidaya);

3) basiphilic - tumbuh pada pH lebih dari 7,0 (mordovnik, anemon hutan);

4) acuh tak acuh - dapat tumbuh di tanah dengan nilai pH yang berbeda (lili lembah).

Tanaman juga berbeda dalam kaitannya dengan kelembaban tanah. Spesies tertentu terbatas pada substrat yang berbeda, misalnya, petrofit tumbuh di tanah berbatu, dan pasmophytes menghuni pasir yang mengalir bebas.

Medan dan sifat tanah memengaruhi kekhasan pergerakan hewan: misalnya, ungulata, burung unta, bustard yang hidup di ruang terbuka, tanah keras, untuk meningkatkan tolakan saat berlari. Pada kadal yang hidup di pasir lepas, jari-jarinya dibatasi oleh sisik bertanduk yang meningkatkan daya dukung. Bagi penduduk terestrial yang menggali lubang, tanah yang padat tidak menguntungkan. Sifat tanah dalam kasus tertentu mempengaruhi distribusi hewan darat yang menggali lubang atau menggali ke dalam tanah, atau bertelur di dalam tanah, dll.



4.1. Habitat perairan. Kekhususan adaptasi hidrobion

Air sebagai habitat memiliki sejumlah sifat khusus, seperti kepadatan tinggi, penurunan tekanan yang kuat, kandungan oksigen yang relatif rendah, penyerapan sinar matahari yang kuat, dll. Waduk dan bagian masing-masing berbeda, di samping itu, dalam rezim garam, kecepatan gerakan horizontal (arus), isi partikel tersuspensi. Untuk kehidupan organisme bentik, sifat-sifat tanah, cara penguraian residu organik, dll adalah penting.Oleh karena itu, selain adaptasi terhadap sifat umum lingkungan perairan, penghuninya juga harus beradaptasi dengan berbagai kondisi tertentu. . Penghuni lingkungan perairan menerima nama umum dalam ekologi hidrobion. Mereka mendiami lautan, perairan benua, dan air tanah. Di reservoir mana pun, zona dapat dibedakan sesuai dengan kondisinya.

4.1.1. Zona ekologis Lautan Dunia

Di laut dan laut penyusunnya, dua area ekologis terutama dibedakan: kolom air - pelagial dan bagian bawah benthal (Gbr. 38). Tergantung pada kedalamannya, benthal dibagi menjadi: bawah laut zona - area penurunan halus di daratan hingga kedalaman sekitar 200 m, bathyal– daerah lereng curam dan zona abyssal– area dasar samudera dengan kedalaman rata-rata 3–6 km. Bahkan daerah yang lebih dalam dari benthal, sesuai dengan depresi dasar laut, disebut ultraabyssal. Tepi pantai yang tergenang air saat air pasang disebut pesisir. Di atas permukaan air pasang, bagian pantai yang dibasahi oleh percikan ombak disebut supralittoral.

Beras. 38. Zona ekologis Lautan Dunia

Wajar jika, misalnya, penghuni sublittoral hidup dalam kondisi tekanan yang relatif rendah, sinar matahari siang hari, dan seringkali perubahan suhu yang cukup signifikan. Penghuni kedalaman abyssal dan ultra-abyssal ada dalam kegelapan, pada suhu konstan dan tekanan mengerikan beberapa ratus, dan kadang-kadang sekitar seribu atmosfer. Oleh karena itu, indikasi zona Bentali mana yang dihuni oleh satu atau beberapa spesies organisme sudah menunjukkan sifat ekologis umum apa yang seharusnya dimiliki. Seluruh populasi dasar laut bernama bentos.

Organisme yang hidup di kolom air atau pelagial adalah pelago. Pelagial juga dibagi menjadi zona vertikal yang sesuai secara mendalam dengan zona benthal: epipelagial, batipelagial, abisopelagial. Batas bawah zona epipelagik (tidak lebih dari 200 m) ditentukan oleh penetrasi sinar matahari dalam jumlah yang cukup untuk fotosintesis. Tumbuhan fotosintesis tidak dapat hidup lebih dalam dari zona ini. Hanya mikroorganisme dan hewan yang hidup di bathyal senja dan kedalaman abyssal yang gelap. Zona ekologi yang berbeda juga dibedakan di semua jenis badan air lainnya: danau, rawa, kolam, sungai, dll. Keragaman hidrobion yang telah menguasai semua habitat ini sangat besar.

4.1.2. Sifat dasar lingkungan perairan

Kepadatan air merupakan faktor yang menentukan kondisi pergerakan organisme akuatik dan tekanan pada kedalaman yang berbeda. Untuk air suling, massa jenisnya adalah 1 g/cm3 pada 4°C. Kepadatan air alami yang mengandung garam terlarut mungkin lebih tinggi, hingga 1,35 g/cm 3 . Tekanan meningkat dengan kedalaman sekitar 1 10 5 Pa (1 atm) untuk setiap 10 m rata-rata.

Karena gradien tekanan yang tajam di badan air, hidrobion umumnya jauh lebih eurybatic daripada organisme darat. Beberapa spesies, tersebar pada kedalaman yang berbeda, menahan tekanan dari beberapa hingga ratusan atmosfer. Misalnya, holothurians dari genus Elpidia dan cacing Priapulus caudatus menghuni dari zona pantai hingga ultraabyssal. Bahkan penghuni air tawar, seperti sepatu ciliates, suvoyi, kumbang renang, dll., bertahan hingga 6 10 7 Pa (600 atm) dalam percobaan.

Namun, banyak penghuni laut dan samudera yang relatif dinding-ke-dinding dan terbatas pada kedalaman tertentu. Stenobatnost paling sering menjadi ciri spesies laut dangkal dan dalam. Hanya daerah pesisir yang dihuni oleh cacing annelid Arenicola, moluska moluska (Patella). Banyak ikan, misalnya, dari kelompok pemancing, cumi, krustasea, pogonofor, bintang laut, dll., hanya ditemukan di kedalaman yang sangat dalam pada tekanan setidaknya 4 10 7–5 10 7 Pa (400–500 atm).

Kepadatan air memungkinkan untuk bersandar padanya, yang sangat penting untuk bentuk non-rangka. Kepadatan medium berfungsi sebagai kondisi untuk membumbung tinggi di air, dan banyak hidrobion yang secara tepat beradaptasi dengan cara hidup ini. Organisme tersuspensi yang melayang di air digabungkan menjadi kelompok hidrobion ekologis khusus - plankton ("planktos" - melonjak).

Beras. 39. Peningkatan permukaan relatif tubuh pada organisme planktonik (menurut S. A. Zernov, 1949):

A - bentuk berbentuk batang:

1 – Sinedra diatom;

2 – cyanobacterium Aphanizomenon;

3 – alga peridinean Amphisolenia;

4 – Euglena acus;

5 – Cephalopoda Doratopsis vermicularis;

6 – copepoda Setella;

7 – larva Porcellana (Decapoda)

B - bentuk yang dibedah:

1 – moluska Glaucus atlanticus;

2 – cacing Tomopetris euchaeta;

3 – Larva udang karang Palinurus;

4 – larva monkfish Lophius;

5 – copepoda Calocalanus pavo

Plankton termasuk ganggang uniseluler dan kolonial, protozoa, ubur-ubur, siphonophores, ctenophora, pteropoda dan moluska lunas, berbagai krustasea kecil, larva hewan dasar, telur dan benih ikan, dan banyak lainnya (Gbr. 39). Organisme planktonik memiliki banyak adaptasi serupa yang meningkatkan daya apung mereka dan mencegah mereka tenggelam ke dasar. Adaptasi tersebut meliputi: 1) peningkatan umum pada permukaan relatif tubuh karena penurunan ukuran, perataan, pemanjangan, pengembangan banyak hasil atau setae, yang meningkatkan gesekan terhadap air; 2) penurunan kepadatan karena pengurangan kerangka, akumulasi lemak dalam tubuh, gelembung gas, dll. Dalam diatom, zat cadangan disimpan bukan dalam bentuk pati berat, tetapi dalam bentuk tetes lemak. Cahaya malam Noctiluca dibedakan oleh begitu banyak vakuola gas dan tetesan lemak di dalam sel sehingga sitoplasma di dalamnya tampak seperti untaian yang hanya bergabung di sekitar nukleus. Siphonophores, sejumlah ubur-ubur, gastropoda planktonik, dan lainnya juga memiliki ruang udara.

Rumput laut (fitoplankton) melayang-layang secara pasif di dalam air, sementara sebagian besar hewan planktonik mampu berenang aktif, tetapi pada tingkat yang terbatas. Organisme planktonik tidak dapat mengatasi arus dan diangkut oleh mereka dalam jarak yang jauh. banyak jenis zooplankton namun, mereka mampu bermigrasi vertikal di kolom air selama puluhan dan ratusan meter, baik karena gerakan aktif maupun dengan mengatur daya apung tubuh mereka. Jenis khusus plankton adalah kelompok ekologi neuston ("nein" - berenang) - penghuni lapisan permukaan air di perbatasan dengan udara.

Kepadatan dan kekentalan air sangat mempengaruhi kemungkinan berenang aktif. Hewan yang mampu berenang cepat dan mengatasi kekuatan arus digabungkan menjadi kelompok ekologis. nekton ("nektos" - mengambang). Perwakilan nekton adalah ikan, cumi-cumi, lumba-lumba. Gerakan cepat di kolom air hanya mungkin dilakukan dengan bentuk tubuh yang ramping dan otot yang sangat berkembang. Bentuk berbentuk torpedo dikembangkan oleh semua perenang yang baik, terlepas dari afiliasi sistematis mereka dan metode gerakan di dalam air: reaktif, dengan menekuk tubuh, dengan bantuan anggota badan.

Modus oksigen. Dalam air jenuh oksigen, kandungannya tidak melebihi 10 ml per 1 liter, yang 21 kali lebih rendah daripada di atmosfer. Oleh karena itu, kondisi respirasi hidrobion jauh lebih rumit. Oksigen memasuki air terutama karena aktivitas fotosintesis alga dan difusi dari udara. Oleh karena itu, lapisan atas kolom air, sebagai suatu peraturan, lebih kaya akan gas ini daripada yang lebih rendah. Dengan peningkatan suhu dan salinitas air, konsentrasi oksigen di dalamnya berkurang. Pada lapisan yang banyak dihuni oleh hewan dan bakteri, kekurangan O 2 yang tajam dapat terjadi karena konsumsinya yang meningkat. Misalnya, di Samudra Dunia, kedalaman yang kaya akan kehidupan dari 50 hingga 1000 m ditandai dengan penurunan aerasi yang tajam - 7-10 kali lebih rendah daripada di perairan permukaan yang dihuni oleh fitoplankton. Di dekat bagian bawah badan air, kondisinya bisa mendekati anaerobik.

Di antara penghuni akuatik ada banyak spesies yang dapat mentolerir fluktuasi luas kandungan oksigen di dalam air, hingga hampir tidak ada sama sekali. (euryoxybionts - "oxy" - oksigen, "biont" - penghuni). Ini termasuk, misalnya, oligochaetes air tawar Tubifex tubifex, gastropoda Viviparus viviparus. Di antara ikan, ikan mas, tench, ikan mas crucian dapat menahan saturasi air dengan oksigen yang sangat rendah. Namun, sejumlah jenis stenoxybiont – mereka hanya dapat hidup pada saturasi air yang cukup tinggi dengan oksigen (ikan trout pelangi, trout coklat, ikan kecil, cacing silia Planaria alpina, larva lalat capung, lalat batu, dll.). Banyak spesies dapat jatuh ke keadaan tidak aktif dengan kekurangan oksigen - anoksibiosis - dan dengan demikian mengalami periode yang tidak menguntungkan.

Pernapasan hidrobion dilakukan baik melalui permukaan tubuh, atau melalui organ khusus - insang, paru-paru, trakea. Dalam hal ini, penutup dapat berfungsi sebagai organ pernapasan tambahan. Misalnya, ikan loach mengkonsumsi rata-rata hingga 63% oksigen melalui kulit. Jika pertukaran gas terjadi melalui integumen tubuh, maka mereka sangat tipis. Pernapasan juga difasilitasi dengan meningkatkan permukaan. Hal ini dicapai dalam perjalanan evolusi spesies dengan pembentukan berbagai hasil, perataan, pemanjangan, dan penurunan ukuran tubuh secara umum. Beberapa spesies dengan kekurangan oksigen secara aktif mengubah ukuran permukaan pernapasan. Cacing tubifex tubifex memanjangkan tubuh dengan kuat; hydra dan anemon laut - tentakel; echinodermata - kaki ambulacral. Banyak hewan yang tidak bergerak dan tidak aktif memperbarui air di sekitar mereka, baik dengan menciptakan arus searahnya, atau dengan gerakan osilasi yang berkontribusi pada pencampurannya. Untuk tujuan ini, moluska bivalvia menggunakan silia yang melapisi dinding rongga mantel; krustasea - pekerjaan kaki perut atau dada. Lintah, larva nyamuk berdenging (cacing darah), banyak oligochaeta mengayunkan tubuh, mencondongkan tubuh ke tanah.

Beberapa spesies memiliki kombinasi respirasi air dan udara. Seperti lungfish, discophant siphonophores, banyak moluska paru-paru, krustasea Gammarus lacustris, dan lain-lain.Hewan air sekunder biasanya mempertahankan jenis pernapasan atmosfer sebagai lebih menguntungkan dan karena itu membutuhkan kontak dengan udara, misalnya pinniped, cetacea, kumbang air, jentik nyamuk, dll.

Kurangnya oksigen dalam air terkadang menyebabkan fenomena bencana - zamoram, disertai dengan kematian banyak hidrobion. musim dingin membeku sering disebabkan oleh pembentukan es di permukaan badan air dan pemutusan kontak dengan udara; musim panas- peningkatan suhu air dan penurunan kelarutan oksigen sebagai hasilnya.

Seringnya kematian ikan dan banyak invertebrata di musim dingin adalah tipikal, misalnya, untuk bagian bawah lembah Sungai Ob, yang perairannya, yang mengalir dari ruang berawa di Dataran Rendah Siberia Barat, sangat miskin oksigen terlarut. Terkadang zamora terjadi di laut.

Selain kekurangan oksigen, kematian dapat disebabkan oleh peningkatan konsentrasi gas beracun dalam air - metana, hidrogen sulfida, CO 2, dll., Yang terbentuk sebagai hasil penguraian bahan organik di dasar reservoir. .

Modus garam. Menjaga keseimbangan air hidrobion memiliki kekhasan tersendiri. Jika untuk hewan dan tumbuhan darat paling penting untuk menyediakan air bagi tubuh dalam kondisi kekurangannya, maka untuk hidrobion tidak kalah pentingnya untuk mempertahankan sejumlah air di dalam tubuh ketika berlebihan di lingkungan. Jumlah air yang berlebihan dalam sel menyebabkan perubahan tekanan osmotiknya dan pelanggaran fungsi vital yang paling penting.

Sebagian besar kehidupan akuatik poikilosmotik: tekanan osmotik dalam tubuh mereka tergantung pada salinitas air di sekitarnya. Oleh karena itu, cara utama organisme akuatik untuk menjaga keseimbangan garamnya adalah dengan menghindari habitat dengan salinitas yang tidak sesuai. Bentuk air tawar tidak bisa ada di laut, bentuk laut tidak mentolerir desalinasi. Jika salinitas air dapat berubah, hewan bergerak mencari lingkungan yang menguntungkan. Misalnya, selama desalinasi lapisan permukaan laut setelah hujan lebat, radiolaria, krustasea laut Calanus, dan lainnya turun ke kedalaman 100 m. Vertebrata, udang karang tingkat tinggi, serangga, dan larvanya yang hidup di air termasuk homoiosmotik spesies, mempertahankan tekanan osmotik konstan dalam tubuh, terlepas dari konsentrasi garam dalam air.

Pada spesies air tawar, cairan tubuh relatif hipertonik terhadap air di sekitarnya. Mereka berada dalam bahaya kelebihan air kecuali asupannya dicegah atau kelebihan air dikeluarkan dari tubuh. Dalam protozoa, ini dicapai dengan kerja vakuola ekskretoris, pada organisme multiseluler, dengan menghilangkan air melalui sistem ekskretoris. Beberapa ciliates setiap 2–2,5 menit melepaskan jumlah air yang sama dengan volume tubuh. Sel mengeluarkan banyak energi untuk "memompa" kelebihan air. Dengan peningkatan salinitas, kerja vakuola melambat. Jadi, dalam sepatu Paramecium, pada salinitas air 2,5% o, vakuola berdenyut dengan interval 9 detik, pada 5% o - 18 detik, pada 7,5% o - 25 detik. Pada konsentrasi garam 17,5% o, vakuola berhenti bekerja, karena perbedaan tekanan osmotik antara sel dan lingkungan luar menghilang.

Jika air hipertonik dalam kaitannya dengan cairan tubuh hidrobion, mereka terancam dehidrasi sebagai akibat dari kehilangan osmotik. Perlindungan terhadap dehidrasi dicapai dengan meningkatkan konsentrasi garam juga dalam tubuh hidrobion. Dehidrasi dicegah oleh lapisan kedap air dari organisme homoiosmotik - mamalia, ikan, udang karang tingkat tinggi, serangga air dan larvanya.

Banyak spesies poikilosmotik menjadi tidak aktif - mati suri akibat kekurangan air dalam tubuh dengan meningkatnya salinitas. Ini adalah karakteristik spesies yang hidup di genangan air laut dan di zona pesisir: rotifera, flagellata, ciliata, beberapa krustasea, polychaetes Nereis divesicolor Laut Hitam, dll. Hibernasi garam- sarana untuk bertahan hidup pada periode yang tidak menguntungkan dalam kondisi salinitas air yang bervariasi.

Sungguh-sungguh euryhaline Tidak banyak spesies yang dapat hidup dalam keadaan aktif baik di air tawar maupun air asin di antara penghuni akuatik. Ini terutama spesies yang mendiami muara sungai, muara dan badan air payau lainnya.

Rezim suhu badan air lebih stabil daripada di darat. Hal ini disebabkan sifat fisik air, terutama kapasitas panas spesifik yang tinggi, yang menyebabkan penerimaan atau pelepasan sejumlah besar panas tidak menyebabkan perubahan suhu yang terlalu tajam. Penguapan air dari permukaan reservoir, yang mengkonsumsi sekitar 2263,8 J/g, mencegah panas berlebih dari lapisan bawah, dan pembentukan es, yang melepaskan panas fusi (333,48 J/g), memperlambat pendinginannya.

Amplitudo fluktuasi suhu tahunan di lapisan atas lautan tidak lebih dari 10–15 °C, di badan air kontinental adalah 30–35 °C. Lapisan air yang dalam dicirikan oleh suhu yang konstan. Di perairan khatulistiwa, suhu tahunan rata-rata lapisan permukaan adalah +(26–27) °C, di perairan kutub sekitar 0 °C dan lebih rendah. Di mata air panas, suhu air bisa mendekati +100 °C, dan di geyser bawah air dengan tekanan tinggi di dasar laut, suhunya tercatat +380 °C.

Dengan demikian, di reservoir terdapat variasi kondisi suhu yang cukup signifikan. Antara lapisan atas air dengan fluktuasi suhu musiman yang diekspresikan di dalamnya dan yang lebih rendah, di mana rezim termal konstan, ada zona lompatan suhu, atau termoklin. Termoklin lebih menonjol di laut hangat, di mana perbedaan suhu antara perairan luar dan dalam lebih besar.

Karena rezim suhu air yang lebih stabil di antara hidrobion, hingga tingkat yang jauh lebih besar daripada di antara populasi tanah, stenotermi sering terjadi. Spesies eurythermal ditemukan terutama di badan air kontinental dangkal dan di pesisir laut lintang tinggi dan sedang, di mana fluktuasi suhu harian dan musiman signifikan.

Modus cahaya. Cahaya di air jauh lebih sedikit daripada di udara. Bagian dari sinar datang di permukaan reservoir dipantulkan ke udara. Pantulan semakin kuat semakin rendah posisi Matahari, sehingga hari di bawah air lebih pendek daripada di darat. Misalnya, hari musim panas di dekat pulau Madeira pada kedalaman 30 m adalah 5 jam, dan pada kedalaman 40 m hanya 15 menit. Penurunan cepat dalam jumlah cahaya dengan kedalaman adalah karena penyerapannya oleh air. Sinar dengan panjang gelombang berbeda diserap secara berbeda: sinar merah menghilang di dekat permukaan, sedangkan sinar biru-hijau menembus jauh lebih dalam. Senja yang semakin dalam di lautan awalnya berwarna hijau, kemudian biru, biru, dan biru-ungu, akhirnya berubah menjadi kegelapan yang konstan. Dengan demikian, ganggang hijau, coklat dan merah saling menggantikan dengan kedalaman, khusus menangkap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda.

Warna hewan berubah dengan kedalaman dengan cara yang sama. Penghuni zona litoral dan sublittoral berwarna paling cerah dan beragam. Banyak organisme yang lebih dalam, seperti organisme gua, tidak memiliki pigmen. Di zona senja, warna merah tersebar luas, yang melengkapi cahaya biru-ungu di kedalaman ini. Sinar warna tambahan paling banyak diserap oleh tubuh. Ini memungkinkan hewan untuk bersembunyi dari musuh, karena warna merah mereka dalam sinar biru-ungu secara visual dianggap hitam. Warna merah khas untuk hewan-hewan seperti di zona senja seperti bass laut, karang merah, berbagai krustasea, dll.

Pada beberapa spesies yang hidup di dekat permukaan badan air, mata terbagi menjadi dua bagian dengan kemampuan berbeda untuk membiaskan sinar. Separuh mata melihat di udara, separuh lainnya di dalam air. "Mata empat" seperti itu adalah karakteristik kumbang berputar, ikan Amerika Anableps tetraphthalmus, salah satu spesies tropis blennies Dialommus fuscus. Ikan ini duduk di ceruk saat air surut, memperlihatkan sebagian kepalanya dari air (lihat Gambar 26).

Penyerapan cahaya semakin kuat, semakin rendah transparansi air, yang tergantung pada jumlah partikel yang tersuspensi di dalamnya.

Transparansi ditandai dengan kedalaman maksimum di mana disk putih yang diturunkan secara khusus dengan diameter sekitar 20 cm (cakram Secchi) masih terlihat. Perairan paling transparan adalah di Laut Sargasso: piringan terlihat hingga kedalaman 66,5 m Di Samudra Pasifik, piringan Secchi terlihat hingga 59 m, di Samudra Hindia - hingga 50, di laut dangkal - hingga hingga 5-15 m Transparansi sungai rata-rata 1-1,5 m, dan di sungai yang paling berlumpur, misalnya, di Asia Tengah Amu Darya dan Syr Darya, hanya beberapa sentimeter. Oleh karena itu, batas zona fotosintesis sangat bervariasi di berbagai badan air. Di perairan paling jernih gembira zona, atau zona fotosintesis, memanjang hingga kedalaman tidak lebih dari 200 m, senja, atau disfotik, zona ini menempati kedalaman hingga 1000-1500 m, dan lebih dalam, di afotik zona, sinar matahari tidak menembus sama sekali.

Jumlah cahaya di lapisan atas badan air sangat bervariasi tergantung pada garis lintang daerah dan waktu dalam setahun. Malam kutub yang panjang sangat membatasi waktu yang tersedia untuk fotosintesis di cekungan Arktik dan Antartika, dan lapisan es menyulitkan cahaya untuk mencapai semua badan air yang membeku di musim dingin.

Di kedalaman laut yang gelap, organisme menggunakan cahaya yang dipancarkan oleh makhluk hidup sebagai sumber informasi visual. Cahaya makhluk hidup disebut bioluminesensi. Spesies bercahaya ditemukan di hampir semua kelas hewan air dari protozoa hingga ikan, serta di antara bakteri, tumbuhan tingkat rendah, dan jamur. Bioluminesensi tampaknya telah muncul kembali beberapa kali dalam kelompok yang berbeda pada tahap evolusi yang berbeda.

Kimia bioluminescence sekarang cukup dipahami dengan baik. Reaksi yang digunakan untuk menghasilkan cahaya bervariasi. Tetapi dalam semua kasus, ini adalah oksidasi senyawa organik kompleks (luciferin) menggunakan katalis protein (luciferase). Luciferin dan luciferases memiliki struktur yang berbeda dalam organisme yang berbeda. Selama reaksi, kelebihan energi dari molekul luciferin yang tereksitasi dilepaskan dalam bentuk kuanta cahaya. Organisme hidup memancarkan cahaya dalam impuls, biasanya sebagai respons terhadap rangsangan yang datang dari lingkungan eksternal.

Cahaya mungkin tidak memainkan peran ekologis khusus dalam kehidupan spesies, tetapi mungkin merupakan produk sampingan dari aktivitas vital sel, seperti, misalnya, pada bakteri atau tumbuhan tingkat rendah. Ini menerima signifikansi ekologis hanya pada hewan dengan sistem saraf dan organ penglihatan yang cukup berkembang. Pada banyak spesies, organ bercahaya memperoleh struktur yang sangat kompleks dengan sistem reflektor dan lensa yang memperkuat radiasi (Gbr. 40). Sejumlah ikan dan cumi, yang tidak mampu menghasilkan cahaya, menggunakan bakteri simbiosis yang berkembang biak di organ khusus hewan ini.

Beras. 40. Organ bercahaya hewan air (menurut S. A. Zernov, 1949):

1 - anglerfish laut dalam dengan senter di atas mulut bergigi;

2 - Distribusi organ bercahaya pada ikan dari keluarga ini. Mystophidae;

3 - organ bercahaya ikan Argyropelecus affinis:

a - pigmen, b - reflektor, c - bodi bercahaya, d - lensa

Bioluminescence terutama memiliki nilai sinyal dalam kehidupan hewan. Sinyal cahaya dapat digunakan untuk orientasi dalam kawanan, menarik individu dari lawan jenis, memikat korban, untuk menutupi atau mengalihkan perhatian. Kilatan cahaya dapat menjadi pertahanan terhadap pemangsa, membutakan atau membingungkannya. Misalnya, sotong laut dalam, yang melarikan diri dari musuh, melepaskan awan sekresi bercahaya, sementara spesies yang hidup di perairan yang diterangi menggunakan cairan gelap untuk tujuan ini. Pada beberapa cacing dasar - polychaetes - organ bercahaya berkembang pada periode pematangan produk reproduksi, dan betina bersinar lebih terang, dan mata berkembang lebih baik pada jantan. Pada ikan laut dalam pemangsa dari ordo anglerfish, sinar pertama sirip punggung digeser ke rahang atas dan berubah menjadi "batang" yang fleksibel, membawa "umpan" seperti cacing di ujungnya - kelenjar berisi lendir dengan bakteri bercahaya. Dengan mengatur aliran darah ke kelenjar dan oleh karena itu suplai oksigen ke bakteri, ikan dapat secara sewenang-wenang menyebabkan "umpan" bersinar, meniru gerakan cacing dan memikat mangsanya.

Di lingkungan terestrial, bioluminesensi dikembangkan hanya pada beberapa spesies, terutama pada kumbang dari keluarga kunang-kunang, yang menggunakan sinyal cahaya untuk menarik individu lawan jenis pada senja atau malam hari.

4.1.3. Beberapa adaptasi spesifik hidrobion

Cara orientasi hewan di lingkungan perairan. Hidup dalam senja atau kegelapan yang konstan sangat membatasi kemungkinan orientasi visual hidrobion. Sehubungan dengan redaman cepat sinar cahaya dalam air, bahkan pemilik organ penglihatan yang berkembang dengan baik mengorientasikan diri dengan bantuan mereka hanya dari jarak dekat.

Bunyi merambat lebih cepat di dalam air daripada di udara. Orientasi Suara umumnya lebih baik berkembang dalam organisme akuatik daripada yang visual. Sejumlah spesies menangkap bahkan getaran frekuensi yang sangat rendah (infrasonik), timbul ketika ritme gelombang berubah, dan turun terlebih dahulu sebelum badai dari lapisan permukaan ke lapisan yang lebih dalam (misalnya, ubur-ubur). Banyak penghuni badan air - mamalia, ikan, moluska, krustasea - membuat suara sendiri. Crustacea melakukannya dengan menggosok bagian tubuh yang berbeda satu sama lain; ikan - dengan bantuan kantung renang, gigi faring, rahang, sinar sirip dada dan dengan cara lain. Pensinyalan suara paling sering digunakan untuk hubungan intraspesifik, misalnya, untuk orientasi dalam kawanan, menarik individu dari lawan jenis, dll., dan terutama dikembangkan pada penghuni perairan berlumpur dan kedalaman yang luar biasa, yang hidup dalam kegelapan.

Sejumlah hidrobion mencari makanan dan bernavigasi menggunakan ekolokasi– persepsi gelombang suara yang dipantulkan (cetacea). Banyak menerima impuls listrik yang dipantulkan menghasilkan debit frekuensi yang berbeda saat berenang. Sekitar 300 spesies ikan diketahui dapat menghasilkan listrik dan menggunakannya untuk orientasi dan sinyal. Ikan gajah air tawar (Mormyrus kannume) mengirimkan hingga 30 pulsa per detik untuk mendeteksi invertebrata yang memangsa lumpur cair tanpa bantuan penglihatan. Frekuensi pelepasan pada beberapa ikan laut mencapai 2000 impuls per detik. Sejumlah ikan juga menggunakan medan listrik untuk pertahanan dan serangan (ikan pari listrik, belut listrik, dll).

Untuk orientasi kedalaman persepsi tekanan hidrostatik. Ini dilakukan dengan bantuan statokista, kamar gas, dan organ lainnya.

Cara orientasi paling kuno, karakteristik semua hewan air, adalah persepsi kimia lingkungan. Kemoreseptor dari banyak organisme akuatik sangat sensitif. Dalam migrasi ribuan kilometer yang menjadi ciri banyak spesies ikan, mereka menavigasi terutama dengan penciuman, menemukan tempat bertelur atau mencari makan dengan akurasi yang luar biasa. Telah dibuktikan secara eksperimental, misalnya, bahwa salmon, yang secara artifisial kehilangan indra penciumannya, tidak menemukan muara sungai mereka, kembali untuk bertelur, tetapi mereka tidak pernah salah jika mereka dapat merasakan bau. Kehalusan indera penciuman sangat bagus pada ikan yang melakukan migrasi jauh.

Spesifik adaptasi terhadap kehidupan dalam mengeringkan waduk. Di Bumi, ada banyak reservoir dangkal sementara yang muncul setelah banjir sungai, hujan lebat, pencairan salju, dll. Di reservoir ini, meskipun singkat keberadaannya, berbagai organisme air menetap.

Ciri-ciri umum penghuni kolam yang mengering adalah kemampuan untuk menghasilkan banyak keturunan dalam waktu singkat dan bertahan lama tanpa air. Pada saat yang sama, perwakilan dari banyak spesies terkubur dalam lumpur, mengalami penurunan aktivitas vital - hipobiosis. Beginilah perilaku perisai, cladoceran, planaria, cacing berbulu rendah, moluska, dan bahkan ikan - loach, protopterus Afrika, dan lepidosiren lungfish Amerika Selatan. Banyak spesies kecil membentuk kista yang tahan terhadap kekeringan, seperti bunga matahari, ciliates, rhizopoda, sejumlah copepoda, turbellaria, nematoda dari genus Rhabditis. Yang lain mengalami periode yang tidak menguntungkan pada tahap telur yang sangat resisten. Akhirnya, beberapa penghuni kecil badan air yang mengeringkan memiliki kemampuan unik untuk mengering hingga menjadi film, dan ketika dibasahi, melanjutkan pertumbuhan dan perkembangan. Kemampuan untuk mentolerir dehidrasi lengkap tubuh ditemukan pada rotifera dari genus Callidina, Philodina, dll., tardigrades Macrobiotus, Echiniscus, nematoda dari genus Tylenchus, Plectus, Cephalobus, dll. Hewan-hewan ini menghuni reservoir mikro di bantal lumut dan lumut dan disesuaikan dengan perubahan mendadak dalam rezim kelembaban.

Filtrasi sebagai jenis makanan. Banyak organisme akuatik memiliki sifat nutrisi khusus - ini adalah penyaringan atau sedimentasi partikel asal organik yang tersuspensi dalam air dan banyak organisme kecil (Gbr. 41).

Beras. 41. Komposisi makanan planktonik ascidia dari Laut Barents (menurut S. A. Zernov, 1949)

Metode makan ini, yang tidak membutuhkan banyak energi untuk mencari mangsa, adalah karakteristik moluska laminabranch, echinodermata sesil, polychaetes, bryozoa, ascidian, krustasea planktonik, dll. (Gbr. 42). Filter-makan hewan memainkan peran penting dalam pengolahan biologis badan air. Kerang yang menghuni area 1 m 2 dapat mendorong 150–280 m 3 air per hari melalui rongga mantel, mengendapkan partikel tersuspensi. Daphnia air tawar, cyclops atau Calanus finmarchicus krustasea paling masif di lautan menyaring hingga 1,5 liter air per individu per hari. Zona pesisir laut, terutama yang kaya akan akumulasi organisme penyaring, berfungsi sebagai sistem pembersihan yang efektif.

Beras. 42. Perangkat penyaringan hidrobion (menurut S. A. Zernov, 1949):

1 – Larva midge simulium di atas batu (a) dan pelengkap penyaringannya (b);

2 – kaki penyaringan krustasea Diaphanosoma brachyurum;

3 – celah insang Phasullia ascidian;

4 – Bosmina krustasea dengan isi usus yang disaring;

5 – makanan saat ini dari ciliates Bursaria

Sifat-sifat lingkungan sangat menentukan cara adaptasi penghuninya, cara hidup mereka dan cara menggunakan sumber daya, menciptakan rantai ketergantungan sebab-akibat. Dengan demikian, kepadatan air yang tinggi memungkinkan keberadaan plankton, dan keberadaan organisme yang mengambang di air merupakan prasyarat untuk pengembangan jenis nutrisi filtrasi, di mana gaya hidup hewan yang tidak banyak bergerak juga dimungkinkan. Akibatnya, mekanisme pemurnian diri yang kuat dari badan air dengan signifikansi biosfer terbentuk. Ini melibatkan sejumlah besar hidrobion, baik bentik dan pelagis, dari protozoa uniseluler hingga vertebrata. Menurut perhitungan, semua air di danau di zona beriklim sedang melewati alat penyaringan hewan dari beberapa hingga puluhan kali selama musim tanam, dan seluruh volume Samudra Dunia disaring selama beberapa hari. Terganggunya aktivitas filter feeder oleh berbagai pengaruh antropogenik merupakan ancaman serius bagi terjaganya kemurnian perairan.

4.2. Lingkungan kehidupan darat-udara

Lingkungan darat-udara adalah yang paling sulit dalam hal kondisi lingkungan. Kehidupan di darat membutuhkan adaptasi yang hanya mungkin dilakukan dengan tingkat organisasi tumbuhan dan hewan yang cukup tinggi.

4.2.1. Udara sebagai faktor ekologis bagi organisme darat

Kepadatan udara yang rendah menentukan gaya angkatnya yang rendah dan dapat diabaikan. Penghuni lingkungan udara harus memiliki sistem pendukung sendiri yang menopang tubuh: tumbuhan - berbagai jaringan mekanis, hewan - kerangka padat atau, lebih jarang, kerangka hidrostatik. Selain itu, semua penghuni lingkungan udara terkait erat dengan permukaan bumi, yang berfungsi untuk melekat dan menopang mereka. Kehidupan dalam suspensi di udara tidak mungkin.

Benar, banyak mikroorganisme dan hewan, spora, biji, buah-buahan dan serbuk sari tanaman secara teratur hadir di udara dan dibawa oleh arus udara (Gbr. 43), banyak hewan yang mampu terbang aktif, namun, dalam semua spesies ini, fungsi utama dari siklus hidup mereka - reproduksi - dilakukan di permukaan bumi. Bagi kebanyakan dari mereka, berada di udara hanya dikaitkan dengan pemukiman kembali atau pencarian mangsa.

Beras. 43. Distribusi ketinggian arthropoda plankton udara (menurut Dajot, 1975)

Kepadatan udara yang rendah menyebabkan resistensi yang rendah terhadap gerakan. Oleh karena itu, banyak hewan darat selama evolusi menggunakan manfaat ekologis dari sifat lingkungan udara ini, memperoleh kemampuan untuk terbang. 75% dari spesies semua hewan darat mampu terbang aktif, terutama serangga dan burung, tetapi lalat juga ditemukan di antara mamalia dan reptil. Hewan darat terbang terutama dengan bantuan usaha otot, tetapi beberapa juga dapat meluncur karena arus udara.

Karena mobilitas udara, gerakan vertikal dan horizontal massa udara yang ada di lapisan bawah atmosfer, penerbangan pasif sejumlah organisme dimungkinkan.

Anemofilia adalah cara tertua penyerbukan tanaman. Semua gymnospermae diserbuki oleh angin, dan di antara angiospermae, tanaman anemophilous membentuk sekitar 10% dari semua spesies.

Anemofili diamati dalam keluarga beech, birch, walnut, elm, hemp, nettle, casuarina, haze, sedge, sereal, palem, dan banyak lainnya. Tanaman yang diserbuki angin memiliki sejumlah adaptasi yang meningkatkan sifat aerodinamis serbuk sari mereka, serta fitur morfologis dan biologis yang memastikan efisiensi penyerbukan.

Kehidupan banyak tanaman sepenuhnya bergantung pada angin, dan pemukiman kembali dilakukan dengan bantuannya. Ketergantungan ganda seperti itu diamati pada cemara, pinus, poplar, birch, elm, abu, rumput kapas, cattail, saxaul, juzgun, dll.

Banyak spesies telah berkembang anemokori- menetap dengan bantuan arus udara. Anemochory adalah karakteristik spora, biji dan buah tanaman, kista protozoa, serangga kecil, laba-laba, dll. Organisme yang secara pasif terbawa oleh aliran udara secara kolektif disebut aeroplankton dengan analogi dengan penghuni planktonik dari lingkungan perairan. Adaptasi khusus untuk penerbangan pasif adalah ukuran tubuh yang sangat kecil, peningkatan luasnya karena pertumbuhan, pembedahan yang kuat, permukaan sayap yang relatif besar, penggunaan sarang laba-laba, dll. (Gbr. 44). Biji anemokor dan buah tanaman juga memiliki ukuran yang sangat kecil (misalnya, biji anggrek), atau berbagai pelengkap berbentuk pterigoid dan parasut yang meningkatkan kemampuan mereka untuk merencanakan (Gbr. 45).

Beras. 44. Adaptasi untuk transportasi udara pada serangga:

1 – nyamuk Cardiocrepis brevirostris;

2 – pengusir hama Porrycordila sp.;

3 – Hymenoptera Anargus fuscus;

4 – Hermes Dreyfusia nordmannianae;

5 - larva ngengat gipsi Lymantria dispar

Beras. 45. Adaptasi untuk transportasi angin pada buah dan biji tanaman:

1 – linden Tilia intermedia;

2 – Acer monspessulanum maple;

3 – pendula Betula birch;

4 – rumput kapas Eriophorum;

5 – dandelion Taraxacum officinale;

6 – cattail Typha scuttbeworhii

Dalam penyelesaian mikroorganisme, hewan dan tumbuhan, peran utama dimainkan oleh arus udara konveksi vertikal dan angin lemah. Angin kencang, badai dan angin topan juga memiliki dampak lingkungan yang signifikan terhadap organisme darat.

Kepadatan udara yang rendah menyebabkan tekanan yang relatif rendah di darat. Biasanya, itu sama dengan 760 mm Hg. Seni. Ketika ketinggian meningkat, tekanan berkurang. Pada ketinggian 5800 m, itu hanya setengah normal. Tekanan rendah dapat membatasi distribusi spesies di pegunungan. Untuk sebagian besar vertebrata, batas atas kehidupan adalah sekitar 6000 m. Penurunan tekanan menyebabkan penurunan suplai oksigen dan dehidrasi hewan karena peningkatan laju pernapasan. Kurang lebih sama adalah batas kemajuan ke pegunungan tanaman yang lebih tinggi. Yang lebih kuat adalah artropoda (ekor pegas, tungau, laba-laba) yang dapat ditemukan di gletser di atas batas vegetasi.

Secara umum, semua organisme terestrial jauh lebih stenotik daripada organisme akuatik, karena fluktuasi tekanan yang biasa di lingkungannya adalah sebagian kecil dari atmosfer, dan bahkan untuk burung yang naik ke ketinggian tidak melebihi 1/3 dari normal.

Komposisi gas udara. Selain sifat fisik lingkungan udara, sifat kimianya sangat penting bagi keberadaan organisme darat. Komposisi gas udara di lapisan permukaan atmosfer cukup homogen dalam hal kandungan komponen utama (nitrogen - 78,1%, oksigen - 21,0, argon - 0,9, karbon dioksida - 0,035% volume) karena tingginya kemampuan difusi gas dan konveksi pencampuran konstan dan arus angin. Namun, berbagai campuran partikel gas, tetesan-cair dan padat (debu) yang memasuki atmosfer dari sumber-sumber lokal dapat menjadi kepentingan ekologis yang signifikan.

Kandungan oksigen yang tinggi berkontribusi pada peningkatan metabolisme organisme darat dibandingkan dengan organisme akuatik primer. Di lingkungan terestrial, atas dasar efisiensi tinggi proses oksidatif dalam tubuh, homoiothermia hewan muncul. Oksigen, karena kandungannya yang selalu tinggi di udara, bukanlah faktor yang membatasi kehidupan di lingkungan terestrial. Hanya di tempat-tempat, dalam kondisi tertentu, defisit sementara dibuat, misalnya, dalam akumulasi sisa tanaman yang membusuk, stok biji-bijian, tepung, dll.

Kandungan karbon dioksida dapat bervariasi di area tertentu dari lapisan permukaan udara dalam batas yang cukup signifikan. Misalnya, dengan tidak adanya angin di pusat kota besar, konsentrasinya meningkat sepuluh kali lipat. Perubahan harian yang teratur dalam kandungan karbon dioksida di lapisan permukaan terkait dengan ritme fotosintesis tanaman. Musiman disebabkan oleh perubahan intensitas respirasi organisme hidup, terutama populasi mikroskopis tanah. Peningkatan saturasi udara dengan karbon dioksida terjadi di zona aktivitas vulkanik, dekat mata air panas dan outlet bawah tanah lainnya dari gas ini. Dalam konsentrasi tinggi, karbon dioksida beracun. Di alam, konsentrasi seperti itu jarang terjadi.

Di alam, sumber utama karbon dioksida adalah apa yang disebut respirasi tanah. Mikroorganisme tanah dan hewan bernafas sangat intensif. Karbon dioksida berdifusi dari tanah ke atmosfer, terutama saat hujan. Banyak dari itu dipancarkan oleh tanah yang cukup lembab, cukup hangat, kaya akan residu organik. Misalnya, tanah di hutan beech mengeluarkan CO2 dari 15 hingga 22 kg/ha per jam, dan tanah berpasir yang tidak dibuahi hanya 2 kg/ha.

Dalam kondisi modern, aktivitas manusia dalam pembakaran bahan bakar fosil telah menjadi sumber yang kuat dari sejumlah tambahan CO 2 yang memasuki atmosfer.

Nitrogen udara bagi sebagian besar penghuni lingkungan terestrial adalah gas inert, tetapi sejumlah organisme prokariotik (bakteri nodul, Azotobacter, clostridia, ganggang biru-hijau, dll.) memiliki kemampuan untuk mengikatnya dan melibatkannya dalam siklus biologis.

Beras. 46. Sisi gunung dengan vegetasi yang hancur karena emisi sulfur dioksida dari industri terdekat

Kotoran lokal yang masuk ke udara juga dapat secara signifikan mempengaruhi organisme hidup. Ini terutama berlaku untuk zat gas beracun - metana, sulfur oksida, karbon monoksida, nitrogen oksida, hidrogen sulfida, senyawa klorin, serta partikel debu, jelaga, dll., yang mencemari udara di kawasan industri. Sumber modern utama polusi kimia dan fisik atmosfer adalah antropogenik: pekerjaan berbagai perusahaan industri dan transportasi, erosi tanah, dll. Sulfur oksida (SO 2), misalnya, beracun bagi tanaman bahkan dalam konsentrasi dari satu lima puluh seperseribu sampai sepersejuta volume udara. Di sekitar pusat industri yang mencemari atmosfer dengan gas ini, hampir semua vegetasi mati (Gbr. 46). Beberapa spesies tanaman sangat sensitif terhadap SO2 dan berfungsi sebagai indikator sensitif dari akumulasinya di udara. Misalnya, banyak lumut mati bahkan dengan jejak oksida belerang di atmosfer sekitarnya. Kehadiran mereka di hutan di sekitar kota-kota besar membuktikan kemurnian udara yang tinggi. Ketahanan tanaman terhadap kotoran di udara diperhitungkan saat memilih spesies untuk pemukiman lansekap. Peka terhadap asap, misalnya, cemara dan pinus, maple, linden, birch. Yang paling tahan adalah thuja, poplar Kanada, maple Amerika, elder dan beberapa lainnya.

4.2.2. Tanah dan relief. Fitur cuaca dan iklim dari lingkungan darat-udara

Faktor lingkungan edafis. Sifat tanah dan medan juga mempengaruhi kondisi kehidupan organisme darat, terutama tanaman. Sifat-sifat permukaan bumi yang memiliki dampak ekologis bagi penghuninya disatukan oleh nama faktor lingkungan edafis (dari bahasa Yunani "edafos" - fondasi, tanah).

Sifat sistem akar tanaman tergantung pada rezim hidrotermal, aerasi, komposisi, komposisi dan struktur tanah. Misalnya, sistem akar spesies pohon (birch, larch) di daerah dengan lapisan es terletak pada kedalaman yang dangkal dan tersebar luas. Di mana tidak ada lapisan es, sistem akar tanaman yang sama ini lebih sedikit menyebar dan menembus lebih dalam. Di banyak tanaman stepa, akarnya bisa mendapatkan air dari kedalaman yang sangat dalam, pada saat yang sama mereka memiliki banyak akar permukaan di cakrawala tanah humus, dari mana tanaman menyerap nutrisi mineral. Pada tanah bakau yang tergenang air dan diangin-anginkan buruk, banyak spesies memiliki akar pernapasan khusus - pneumatofor.

Sejumlah kelompok ekologi tanaman dapat dibedakan dalam kaitannya dengan sifat tanah yang berbeda.

Jadi, menurut reaksi keasaman tanah, mereka membedakan: 1) asidofilik spesies - tumbuh di tanah asam dengan pH kurang dari 6,7 (tanaman sphagnum bogs, belous); 2) neutrofilik - condong ke tanah dengan pH 6,7–7,0 (kebanyakan tanaman yang dibudidayakan); 3) basifilik- tumbuh pada pH lebih dari 7,0 (mordovnik, anemon hutan); 4) cuek - dapat tumbuh pada tanah dengan nilai pH yang berbeda (lili lembah, fescue domba).

Sehubungan dengan komposisi tanah, ada: 1) oligotrofik konten tanaman dengan sedikit elemen abu (pinus scotch); 2) eutrofik, mereka yang membutuhkan sejumlah besar elemen abu (ek, rumput kambing biasa, elang abadi); 3) mesotrofik, membutuhkan elemen abu (cemara) dalam jumlah sedang.

Nitrofil- tanaman yang lebih menyukai tanah yang kaya akan nitrogen (jelatang dioecious).

Tumbuhan tanah asin membentuk kelompok halofit(soleros, sarsazan, kokpek).

Beberapa spesies tanaman terbatas pada substrat yang berbeda: petrofit tumbuh di tanah berbatu, dan psammophytes menghuni pasir lepas.

Medan dan sifat tanah mempengaruhi kekhasan pergerakan hewan. Misalnya, ungulates, burung unta, bustard yang tinggal di ruang terbuka membutuhkan tanah yang kokoh untuk meningkatkan daya tolak saat berlari cepat. Pada kadal yang hidup di pasir lepas, jari-jarinya dibatasi oleh pinggiran sisik bertanduk, yang meningkatkan permukaan penyangga (Gbr. 47). Untuk penduduk terestrial menggali lubang, tanah padat tidak menguntungkan. Sifat tanah dalam beberapa kasus mempengaruhi distribusi hewan darat yang menggali lubang, menggali ke dalam tanah untuk menghindari panas atau predator, atau bertelur di tanah, dll.

Beras. 47. Tokek berujung kipas - penghuni pasir Sahara: A - tokek berujung kipas; B - kaki tokek

fitur cuaca. Kondisi kehidupan di lingkungan darat-udara rumit, di samping itu, perubahan cuaca. Cuaca - ini adalah keadaan atmosfer yang terus berubah di dekat permukaan bumi hingga ketinggian sekitar 20 km (batas troposfer). Variabilitas cuaca dimanifestasikan dalam variasi konstan dalam kombinasi faktor lingkungan seperti suhu dan kelembaban udara, kekeruhan, curah hujan, kekuatan dan arah angin, dll. Perubahan cuaca, bersama dengan pergantian reguler mereka dalam siklus tahunan, dicirikan oleh non- fluktuasi periodik, yang secara signifikan memperumit kondisi keberadaan organisme terestrial. Cuaca mempengaruhi kehidupan penghuni air pada tingkat yang jauh lebih rendah dan hanya pada populasi lapisan permukaan.

Iklim daerah. Rezim cuaca jangka panjang mencirikan iklim daerah tersebut. Konsep iklim tidak hanya mencakup nilai rata-rata fenomena meteorologi, tetapi juga perjalanan tahunan dan hariannya, penyimpangannya dan frekuensinya. Iklim ditentukan oleh kondisi geografis daerah tersebut.

Keragaman zona iklim diperumit oleh aksi angin muson, distribusi siklon dan antisiklon, pengaruh pegunungan terhadap pergerakan massa udara, tingkat jarak dari laut (kontinentalitas), dan banyak faktor lokal lainnya. Di pegunungan terdapat zonalitas iklim, dalam banyak hal mirip dengan perubahan zona dari lintang rendah ke lintang tinggi. Semua ini menciptakan keragaman yang luar biasa dari kondisi kehidupan di darat.

Bagi sebagian besar organisme terestrial, terutama yang kecil, bukan iklim daerah yang penting, tetapi kondisi habitat langsung mereka. Sangat sering, elemen lingkungan lokal (relief, paparan, vegetasi, dll.) mengubah rezim suhu, kelembaban, cahaya, dan pergerakan udara di area tertentu sedemikian rupa sehingga berbeda secara signifikan dari kondisi iklim daerah tersebut. . Modifikasi iklim lokal seperti itu yang terbentuk di lapisan udara permukaan disebut iklim mikro. Di setiap zona, iklim mikro sangat beragam. Dimungkinkan untuk memilih iklim mikro dari area kecil yang sewenang-wenang. Misalnya, mode khusus dibuat di mahkota bunga, yang digunakan oleh serangga yang tinggal di sana. Perbedaan suhu, kelembaban udara dan kekuatan angin diketahui secara luas di ruang terbuka dan di hutan, di rerumputan dan di atas area tanah kosong, di lereng paparan utara dan selatan, dll. Iklim mikro yang stabil khusus terjadi di liang, sarang, lubang , gua dan tempat tertutup lainnya.

Pengendapan. Selain menyediakan air dan menciptakan cadangan kelembaban, mereka dapat memainkan peran ekologis lainnya. Jadi, hujan lebat atau hujan es terkadang memiliki efek mekanis pada tanaman atau hewan.

Peran ekologis penutup salju sangat beragam. Fluktuasi suhu harian menembus ketebalan salju hanya hingga 25 cm, lebih dalam, suhu hampir tidak berubah. Pada salju -20-30 ° C, di bawah lapisan salju 30-40 cm, suhunya hanya sedikit di bawah nol. Tutupan salju yang dalam melindungi kuncup pembaruan, melindungi bagian hijau tanaman dari pembekuan; banyak spesies pergi di bawah salju tanpa menumpahkan dedaunan, misalnya, coklat kemerah-merahan berbulu, Veronica officinalis, kuku, dll.

Beras. 48. Skema studi telemetri tentang rezim suhu belibis hazel yang terletak di lubang salju (menurut A. V. Andreev, A. V. Krechmar, 1976)

Hewan darat kecil juga menjalani gaya hidup aktif di musim dingin, meletakkan seluruh galeri lorong di bawah salju dan dalam ketebalannya. Untuk sejumlah spesies yang memakan vegetasi bersalju, bahkan pemuliaan musim dingin adalah karakteristik, yang dicatat, misalnya, pada lemming, tikus kayu dan tenggorokan kuning, sejumlah tikus, tikus air, dll. Burung belibis - belibis hazel, belibis hitam, ayam hutan tundra - bersembunyi di salju untuk malam ( Gbr. 48).

Penutup salju musim dingin mencegah hewan besar mencari makan. Banyak ungulata (rusa kutub, babi hutan, lembu kesturi) secara eksklusif memakan vegetasi bersalju di musim dingin, dan lapisan salju yang dalam, dan terutama kerak keras di permukaannya yang terbentuk di es, membuat mereka kelaparan. Selama pembiakan ternak nomaden di Rusia pra-revolusioner, bencana besar di wilayah selatan adalah rami - kehilangan ternak secara massal akibat hujan es, merampas makanan hewan. Gerakan di salju yang dalam dan longgar juga sulit bagi hewan. Rubah, misalnya, di musim dingin bersalju lebih suka area di hutan di bawah pohon cemara yang lebat, di mana lapisan salju lebih tipis, dan hampir tidak keluar ke tempat terbuka dan tepi. Kedalaman tutupan salju dapat membatasi distribusi geografis spesies. Misalnya, rusa sejati tidak menembus utara ke daerah di mana ketebalan salju di musim dingin lebih dari 40-50 cm.

Putihnya lapisan salju membuka kedok binatang-binatang gelap. Pemilihan kamuflase agar sesuai dengan warna latar belakang tampaknya memainkan peran besar dalam terjadinya perubahan warna musiman pada ayam hutan putih dan tundra, kelinci gunung, cerpelai, musang, dan rubah kutub. Di Kepulauan Komandan, bersama dengan rubah putih, ada banyak rubah biru. Menurut pengamatan ahli zoologi, yang terakhir tinggal di dekat bebatuan gelap dan jalur selancar yang tidak membeku, sementara orang kulit putih lebih suka daerah dengan tutupan salju.

4.3. Tanah sebagai habitat

4.3.1. Fitur tanah

Tanah adalah lapisan permukaan tanah yang longgar dan tipis yang bersentuhan dengan udara. Meskipun ketebalannya tidak signifikan, cangkang Bumi ini memainkan peran penting dalam penyebaran kehidupan. Tanah bukan hanya benda padat, seperti kebanyakan batuan di litosfer, tetapi sistem tiga fase yang kompleks di mana partikel padat dikelilingi oleh udara dan air. Itu diresapi dengan rongga yang diisi dengan campuran gas dan larutan berair, dan oleh karena itu kondisi yang sangat beragam terbentuk di dalamnya, menguntungkan bagi kehidupan banyak mikro dan makro-organisme (Gbr. 49). Di dalam tanah, fluktuasi suhu dihaluskan dibandingkan dengan lapisan permukaan udara, dan keberadaan air tanah dan penetrasi presipitasi menciptakan cadangan kelembaban dan menyediakan rezim kelembaban perantara antara lingkungan akuatik dan terestrial. Tanah mengkonsentrasikan cadangan zat organik dan mineral yang dipasok oleh vegetasi yang sekarat dan bangkai hewan. Semua ini menentukan kejenuhan tanah yang tinggi dengan kehidupan.

Sistem akar tanaman terestrial terkonsentrasi di tanah (Gbr. 50).

Beras. 49. Bagian bawah tanah tikus Brandt: A - tampilan atas; B - tampak samping

Beras. lima puluh. Penempatan akar di tanah stepa chernozem (menurut M. S. Shalyt, 1950)

Rata-rata, ada lebih dari 100 miliar sel protozoa, jutaan rotifera dan tardigrades, puluhan juta nematoda, puluhan dan ratusan ribu kutu dan ekor pegas, ribuan arthropoda lainnya, puluhan ribu enchitreid, puluhan dan ratusan cacing tanah, moluska dan invertebrata lainnya per 1 m 2 lapisan tanah. Selain itu, 1 cm 2 tanah mengandung puluhan dan ratusan juta bakteri, jamur mikroskopis, actinomycetes dan mikroorganisme lainnya. Di lapisan permukaan yang diterangi, ratusan ribu sel fotosintesis hijau, kuning-hijau, diatom dan ganggang biru-hijau hidup di setiap gram. Organisme hidup adalah sebagai karakteristik tanah sebagai komponen tak hidup. Oleh karena itu, V. I. Vernadsky menghubungkan tanah dengan benda-benda alam yang bio-inert, menekankan kejenuhannya dengan kehidupan dan hubungannya yang tak terpisahkan dengannya.

Heterogenitas kondisi tanah paling menonjol pada arah vertikal. Dengan kedalaman, sejumlah faktor lingkungan terpenting yang mempengaruhi kehidupan penghuni tanah berubah secara dramatis. Pertama-tama, ini mengacu pada struktur tanah. Tiga cakrawala utama dibedakan di dalamnya, berbeda dalam sifat morfologis dan kimia: 1) cakrawala akumulatif humus atas A, di mana bahan organik terakumulasi dan berubah dan dari mana bagian senyawa terbawa oleh air pencuci; 2) cakrawala intrusi, atau iluvial B, di mana zat-zat yang tersapu dari atas mengendap dan berubah, dan 3) batuan induk, atau cakrawala C, yang materialnya berubah menjadi tanah.

Dalam setiap cakrawala, lebih banyak lapisan fraksional dibedakan, yang juga sangat berbeda dalam sifat. Misalnya, di zona beriklim sedang di bawah hutan jenis konifera atau hutan campuran, cakrawala TETAPI terdiri dari pad (A 0)- lapisan akumulasi longgar residu tanaman, lapisan humus berwarna gelap (A1), di mana partikel asal organik dicampur dengan mineral, dan lapisan podsolik (A 2)- berwarna abu-abu, di mana senyawa silikon mendominasi, dan semua zat terlarut dicuci ke kedalaman profil tanah. Baik struktur maupun kimia dari lapisan-lapisan ini sangat berbeda, dan oleh karena itu akar tanaman dan penghuni tanah, yang hanya bergerak beberapa sentimeter ke atas atau ke bawah, jatuh ke dalam kondisi yang berbeda.

Ukuran rongga di antara partikel tanah, yang cocok untuk tempat tinggal hewan, biasanya berkurang dengan cepat seiring bertambahnya kedalaman. Misalnya, di tanah padang rumput, diameter rata-rata rongga pada kedalaman 0-1 cm adalah 3 mm, 1-2 cm, 2 mm, dan pada kedalaman 2-3 cm hanya 1 mm; pori-pori tanah yang lebih dalam bahkan lebih halus. Kepadatan tanah juga berubah dengan kedalaman. Lapisan paling longgar mengandung bahan organik. Porositas lapisan ini ditentukan oleh fakta bahwa zat organik menyatukan partikel mineral menjadi agregat yang lebih besar, volume rongga di antaranya meningkat. Yang paling padat biasanya adalah cakrawala iluvial PADA, disemen oleh partikel koloid dicuci ke dalamnya.

Kelembaban dalam tanah hadir dalam berbagai keadaan: 1) terikat (higroskopis dan filmy) dipegang kuat oleh permukaan partikel tanah; 2) kapiler menempati pori-pori kecil dan dapat bergerak di sepanjang mereka ke berbagai arah; 3) gravitasi mengisi rongga yang lebih besar dan perlahan merembes ke bawah di bawah pengaruh gravitasi; 4) uap terkandung dalam udara tanah.

Kadar air tidak sama pada tanah yang berbeda dan pada waktu yang berbeda. Jika ada terlalu banyak kelembaban gravitasi, maka rezim tanah dekat dengan rezim badan air. Di tanah kering, hanya air terikat yang tersisa, dan kondisinya mendekati yang ada di tanah. Namun, bahkan di tanah terkering, udara lebih basah daripada tanah, sehingga penghuni tanah jauh lebih rentan terhadap ancaman kekeringan daripada di permukaan.

Komposisi udara tanah bervariasi. Dengan kedalaman, kandungan oksigen menurun tajam dan konsentrasi karbon dioksida meningkat. Karena adanya bahan organik yang membusuk di dalam tanah, udara tanah dapat mengandung gas beracun dalam konsentrasi tinggi seperti amonia, hidrogen sulfida, metana, dll. Ketika tanah tergenang air atau sisa-sisa tanaman membusuk secara intensif, kondisi anaerobik sepenuhnya dapat terjadi. terjadi di tempat-tempat.

Fluktuasi suhu potong hanya pada permukaan tanah. Di sini mereka bahkan bisa lebih kuat daripada di lapisan udara tanah. Namun, dengan kedalaman setiap sentimeter, perubahan suhu harian dan musiman menjadi semakin tidak terlihat pada kedalaman 1-1,5 m (Gbr. 51).

Beras. 51. Penurunan fluktuasi tahunan suhu tanah dengan kedalaman (menurut K. Schmidt-Nilson, 1972). Bagian yang diarsir adalah kisaran fluktuasi suhu tahunan

Semua fitur ini mengarah pada fakta bahwa, terlepas dari heterogenitas besar kondisi lingkungan di dalam tanah, ia bertindak sebagai lingkungan yang cukup stabil, terutama untuk organisme yang bergerak. Gradien suhu dan kelembaban yang curam di profil tanah memungkinkan hewan tanah menyediakan lingkungan ekologi yang sesuai untuk diri mereka sendiri melalui gerakan kecil.

4.3.2. Penghuni tanah

Heterogenitas tanah mengarah pada fakta bahwa untuk organisme dengan ukuran berbeda ia bertindak sebagai lingkungan yang berbeda. Untuk mikroorganisme, permukaan total partikel tanah yang besar sangat penting, karena sebagian besar populasi mikroba teradsorpsi pada mereka. Kompleksitas lingkungan tanah menciptakan berbagai kondisi untuk berbagai kelompok fungsional: aerob dan anaerob, konsumen senyawa organik dan mineral. Distribusi mikroorganisme di tanah dicirikan oleh fokus kecil, karena bahkan lebih dari beberapa milimeter zona ekologi yang berbeda dapat diganti.

Untuk hewan tanah kecil (Gbr. 52, 53), yang digabungkan dengan nama mikrofauna (protozoa, rotifera, tardigrades, nematoda, dll.), Tanah adalah sistem reservoir mikro. Pada dasarnya, mereka adalah organisme air. Mereka hidup di pori-pori tanah yang diisi dengan air gravitasi atau air kapiler, dan sebagian dari kehidupan mereka dapat, seperti mikroorganisme, berada dalam keadaan teradsorpsi pada permukaan partikel dalam lapisan tipis kelembaban film. Banyak dari spesies ini hidup di badan air biasa. Namun, bentuk tanah jauh lebih kecil daripada air tawar dan, di samping itu, mereka dibedakan oleh kemampuan mereka untuk bertahan dalam keadaan berkista untuk waktu yang lama, menunggu periode yang tidak menguntungkan. Sementara amuba air tawar berukuran 50-100 mikron, amuba tanah hanya 10-15. Perwakilan flagellata sangat kecil, seringkali hanya 2-5 mikron. Ciliata tanah juga memiliki ukuran kerdil dan, terlebih lagi, dapat sangat mengubah bentuk tubuh.

Beras. 52. Testate amuba memakan bakteri pada daun lantai hutan yang membusuk

Beras. 53. Mikrofauna tanah (menurut W. Dunger, 1974):

1–4 - flagela; 5–8 - amuba telanjang; 9-10 - amuba wasiat; 11–13 - ciliata; 14–16 - cacing gelang; 17–18 - rotifera; 19–20 – tardigrade

Untuk penghirup udara dari hewan yang sedikit lebih besar, tanah muncul sebagai sistem gua yang dangkal. Hewan tersebut dikelompokkan dengan nama mesofauna (Gbr. 54). Ukuran perwakilan mesofauna tanah berkisar dari sepersepuluh hingga 2-3 mm. Kelompok ini terutama mencakup arthropoda: banyak kelompok kutu, serangga primer tanpa sayap (ekor pegas, protur, serangga berekor dua), spesies kecil serangga bersayap, lipan symphyla, dll. Mereka tidak memiliki adaptasi khusus untuk menggali. Mereka merangkak di sepanjang dinding rongga tanah dengan bantuan anggota badan atau menggeliat seperti cacing. Udara tanah yang jenuh dengan uap air memungkinkan Anda untuk bernapas melalui selimut. Banyak spesies tidak memiliki sistem trakea. Hewan seperti itu sangat sensitif terhadap kekeringan. Cara utama penyelamatan dari fluktuasi kelembaban udara bagi mereka adalah pergerakan ke pedalaman. Tetapi kemungkinan migrasi jauh ke dalam rongga tanah dibatasi oleh penurunan diameter pori-pori yang cepat, sehingga hanya spesies terkecil yang dapat bergerak melalui sumur tanah. Perwakilan mesofauna yang lebih besar memiliki beberapa adaptasi yang memungkinkan mereka untuk menahan penurunan sementara kelembaban udara tanah: sisik pelindung pada tubuh, impermeabilitas parsial integumen, cangkang berdinding tebal padat dengan epikutikula dalam kombinasi dengan sistem trakea primitif yang menyediakan pernapasan.

Beras. 54. Mesofauna tanah (tidak ada W. Danger, 1974):

1 - kalajengking palsu; 2 - Gama suar baru; 3–4 tungau cangkang; 5 – kelabang pauroioda; 6 – jentik nyamuk chironomid; 7 - kumbang dari keluarga. Ptiliidae; 8–9 ekor musim semi

Perwakilan dari mesofauna mengalami periode membanjiri tanah dengan air dalam gelembung udara. Udara tertahan di sekitar tubuh hewan karena penutupnya yang tidak basah, yang juga dilengkapi dengan rambut, sisik, dll. Gelembung udara berfungsi sebagai semacam "insang fisik" untuk hewan kecil. Pernapasan dilakukan karena oksigen menyebar ke lapisan udara dari air di sekitarnya.

Perwakilan mikro dan mesofauna mampu mentolerir pembekuan tanah di musim dingin, karena sebagian besar spesies tidak dapat turun dari lapisan yang terpapar suhu negatif.

Hewan tanah yang lebih besar, dengan ukuran tubuh dari 2 hingga 20 mm, disebut perwakilan fauna makro (Gbr. 55). Ini adalah larva serangga, lipan, enchytreid, cacing tanah, dll. Bagi mereka, tanah adalah media padat yang memberikan ketahanan mekanis yang signifikan saat bergerak. Bentuk-bentuk yang relatif besar ini bergerak di dalam tanah baik dengan memperluas sumur-sumur alami dengan mendorong partikel-partikel tanah terpisah, atau dengan menggali lorong-lorong baru. Kedua mode gerakan meninggalkan jejak pada struktur luar hewan.

Beras. 55. Makrofauna tanah (tidak ada W. Danger, 1974):

1 - cacing tanah; 2 – kutu kayu; 3 – kelabang labiopod; 4 – kelabang berkaki dua; 5 - larva kumbang; 6 – klik larva kumbang; 7 – beruang; 8 - larva grub

Kemampuan untuk bergerak di sepanjang sumur tipis, hampir tanpa menggunakan penggalian, hanya melekat pada spesies yang memiliki tubuh dengan penampang kecil yang dapat dengan kuat menekuk di bagian berliku (kaki seribu - drupes dan geofil). Mendorong partikel tanah terpisah karena tekanan dinding tubuh, cacing tanah, larva nyamuk kelabang, dll bergerak.Setelah memperbaiki ujung posterior, mereka menipis dan memanjangkan anterior, menembus ke celah-celah tanah yang sempit, lalu memperbaiki bagian anterior tubuh dan memperbesar diameternya. Pada saat yang sama, di area yang diperluas, karena kerja otot, tekanan hidrolik yang kuat dari cairan intracavitary yang tidak dapat dimampatkan dibuat: pada cacing, isi kantung selom, dan pada tipulid, hemolimfa. Tekanan ditransmisikan melalui dinding tubuh ke tanah, dan dengan demikian hewan itu mengembangkan sumur. Pada saat yang sama, sebuah lorong terbuka tetap di belakang, yang mengancam untuk meningkatkan penguapan dan pengejaran predator. Banyak spesies telah mengembangkan adaptasi terhadap jenis gerakan yang lebih menguntungkan secara ekologis di dalam tanah - menggali dengan menyumbat lorong di belakang. Penggalian dilakukan dengan cara melonggarkan dan menyapu partikel tanah. Untuk ini, larva berbagai serangga menggunakan ujung anterior kepala, rahang bawah dan kaki depan, diperluas dan diperkuat dengan lapisan kitin yang tebal, duri dan hasil. Di ujung posterior tubuh, perangkat untuk fiksasi yang kuat berkembang - penyangga yang dapat ditarik, gigi, kait. Untuk menutup lorong pada segmen terakhir, sejumlah spesies memiliki platform khusus yang tertekan, dibingkai oleh sisi atau gigi chitinous, semacam gerobak dorong. Platform serupa juga terbentuk di bagian belakang elytra pada kumbang kulit kayu, yang juga menggunakannya untuk menyumbat saluran dengan tepung bor. Menutup lorong di belakang mereka, hewan - penghuni tanah terus-menerus berada di ruang tertutup, jenuh dengan penguapan tubuh mereka sendiri.

Pertukaran gas sebagian besar spesies dari kelompok ekologis ini dilakukan dengan bantuan organ pernapasan khusus, tetapi seiring dengan itu, ia dilengkapi dengan pertukaran gas melalui integumen. Bahkan dimungkinkan secara eksklusif respirasi kulit, misalnya, pada cacing tanah, enchitreid.

Hewan penggali dapat meninggalkan lapisan di mana kondisi yang tidak menguntungkan muncul. Di musim kemarau dan musim dingin, mereka terkonsentrasi di lapisan yang lebih dalam, biasanya beberapa puluh sentimeter dari permukaan.

Megafauna tanah adalah penggalian besar, terutama dari antara mamalia. Sejumlah spesies menghabiskan seluruh hidup mereka di dalam tanah (tikus mol, tikus mol, zokor, tahi lalat Eurasia, tahi lalat emas

Afrika, tahi lalat berkantung Australia, dll.). Mereka membuat seluruh sistem lorong dan lubang di tanah. Penampilan dan fitur anatomi hewan ini mencerminkan kemampuan beradaptasi mereka terhadap gaya hidup bawah tanah. Mereka memiliki mata yang kurang berkembang, tubuh yang kompak dan gagah dengan leher pendek, bulu pendek tebal, anggota badan penggali yang kuat dengan cakar yang kuat. Tikus mol dan tikus mol melonggarkan tanah dengan pahat mereka. Oligochaeta besar, terutama perwakilan famili Megascolecidae yang hidup di daerah tropis dan belahan bumi selatan, juga harus dimasukkan dalam megafauna tanah. Yang terbesar dari mereka, Megascolides australis Australia, mencapai panjang 2,5 dan bahkan 3 m.

Selain penghuni permanen tanah, kelompok ekologi besar dapat dibedakan di antara hewan besar. penghuni liang (tupai tanah, marmut, jerboa, kelinci, luak, dll.). Mereka makan di permukaan, tetapi berkembang biak, berhibernasi, beristirahat, dan melarikan diri dari bahaya di dalam tanah. Sejumlah hewan lain menggunakan liang mereka, menemukan di dalamnya iklim mikro yang menguntungkan dan perlindungan dari musuh. Norniks memiliki fitur struktural karakteristik hewan darat, tetapi memiliki sejumlah adaptasi yang terkait dengan gaya hidup menggali. Misalnya, luak memiliki cakar yang panjang dan otot yang kuat di kaki depan, kepala yang sempit, dan daun telinga yang kecil. Dibandingkan dengan kelinci yang tidak menggali, kelinci memiliki telinga dan kaki belakang yang lebih pendek, tengkorak yang lebih kuat, tulang dan otot lengan yang lebih kuat, dll.

Untuk sejumlah fitur ekologi, tanah adalah media perantara antara air dan tanah. Tanah dibawa lebih dekat ke lingkungan akuatik oleh rezim suhunya, berkurangnya kandungan oksigen di udara tanah, saturasinya dengan uap air dan adanya air dalam bentuk lain, adanya garam dan zat organik dalam larutan tanah, dan kemampuan untuk bergerak dalam tiga dimensi.

Kehadiran udara tanah, ancaman pengeringan di cakrawala atas, dan perubahan yang agak tajam dalam rezim suhu lapisan permukaan membawa tanah lebih dekat ke lingkungan udara.

Sifat ekologi antara tanah sebagai habitat hewan menunjukkan bahwa tanah memainkan peran khusus dalam evolusi dunia hewan. Bagi banyak kelompok, khususnya artropoda, tanah berfungsi sebagai media di mana penghuni air yang semula dapat beralih ke cara hidup terestrial dan menaklukkan tanah. Jalur evolusi artropoda ini dibuktikan oleh karya-karya M. S. Gilyarov (1912–1985).

4.4. Organisme hidup sebagai habitat

Banyak jenis organisme heterotrofik hidup di makhluk hidup lain sepanjang hidup mereka atau bagian dari siklus hidup mereka, yang tubuhnya berfungsi sebagai lingkungan bagi mereka yang berbeda secara signifikan dalam sifat dari yang eksternal.

Beras. 56. Pengendara yang menginfeksi kutu daun

Beras. 57. Potong empedu pada daun beech dengan larva pengusir hama Mikiola fagi