tipo de aula - combinado

Métodos: parcialmente exploratório, apresentação de problemas, reprodutivo, explicativo-ilustrativo.

Alvo:

Conscientização dos alunos sobre a importância de todas as questões discutidas, a capacidade de construir sua relação com a natureza e a sociedade a partir do respeito à vida, a todos os seres vivos como parte única e inestimável da biosfera;

Tarefas:

Educacional: mostrar a multiplicidade de fatores que atuam sobre os organismos na natureza, a relatividade do conceito de "fatores nocivos e benéficos", a diversidade da vida no planeta Terra e as opções de adaptação dos seres vivos a toda a gama de condições ambientais.

Em desenvolvimento: desenvolver habilidades de comunicação, capacidade de adquirir conhecimento de forma independente e estimular sua atividade cognitiva; a capacidade de analisar informações, destacar o principal no material estudado.

Educacional:

Cultivar uma cultura de comportamento na natureza, as qualidades de uma pessoa tolerante, incutir interesse e amor pela vida selvagem, formar uma atitude positiva estável em relação a cada organismo vivo na Terra, formar a capacidade de ver a beleza.

Pessoal: interesse cognitivo em ecologia Compreender a necessidade de conhecer a diversidade das relações bióticas em comunidades naturais para preservar as biocenoses naturais. A capacidade de escolher o alvo e as configurações semânticas em suas ações e feitos em relação à vida selvagem. A necessidade de uma avaliação justa do próprio trabalho e do trabalho dos colegas

cognitivo: a capacidade de trabalhar com várias fontes de informação, convertê-la de uma forma para outra, comparar e analisar informações, tirar conclusões, preparar mensagens e apresentações.

Regulatório: a capacidade de organizar de forma independente a execução de tarefas, avaliar a correção do trabalho, reflexo de suas atividades.

Comunicativo: participar do diálogo em sala de aula; responder a perguntas de um professor, colegas de classe, falar para uma platéia usando equipamentos multimídia ou outros meios de demonstração

Resultados planejados

Sujeito: conhecer - os conceitos de "habitat", "ecologia", "fatores ambientais" sua influência nos organismos vivos, "conexões de vivos e não vivos";. Ser capaz de - definir o conceito de "factores bióticos"; caracterizar fatores bióticos, dar exemplos.

Pessoal: fazer julgamentos, pesquisar e selecionar informações; analisar conexões, comparar, encontrar uma resposta para uma pergunta problemática

Metasujeito: conexões com disciplinas acadêmicas como biologia, química, física, geografia. Planeje ações com um objetivo definido; encontrar as informações necessárias no livro didático e na literatura de referência; realizar a análise de objetos da natureza; tirar conclusões; formule sua própria opinião.

Forma de organização das atividades educativas - indivíduo, grupo

Métodos de ensino: trabalho visual e ilustrativo, explicativo e ilustrativo, parcialmente exploratório, independente com literatura complementar e livro didático, com DER.

Recepções: análise, síntese, conclusão, transferência de informação de um tipo para outro, generalização.

Aprendendo novos materiais

Ambiente terra-ar

Os organismos que vivem na superfície da Terra estão cercados por um ambiente gasoso caracterizado por baixa umidade, densidade e pressão, além de alto teor de oxigênio. Os fatores ambientais que atuam no ambiente solo-ar diferem em várias características específicas: em comparação com outros ambientes, a luz aqui é mais intensa, a temperatura sofre flutuações mais fortes e a umidade varia significativamente dependendo da localização geográfica, estação e horário do dia. O impacto de quase todos esses fatores está intimamente relacionado ao movimento das massas de ar - ventos.

Os habitantes do ambiente solo-ar no processo de evolução desenvolveram adaptações anatômicas, morfológicas, fisiológicas, comportamentais e outras específicas. Possuem órgãos que proporcionam a assimilação direta do ar atmosférico no processo de respiração (estômatos vegetais, pulmões e traqueias de animais); as formações esqueléticas que sustentam o corpo em condições de baixa densidade do meio receberam forte desenvolvimento

(tecidos mecânicos e de suporte de plantas, esqueleto animal); você elaborou adaptações complexas para proteção contra fatores adversos (periodicidade e ritmo dos ciclos de vida, a estrutura complexa dos tegumentos, mecanismos de termorregulação etc.); uma conexão mais próxima com o solo (raízes das plantas) foi estabelecida; trabalha-se grande mobilidade de animais em busca de alimento; animais voadores e frutas no ar, sementes, pólen de plantas apareceram.

Consideremos os principais fatores abióticos no ambiente terrestre-ar da vida.

Ar.

O ar seco ao nível do mar é composto (em volume) de 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio, 0,03% de dióxido de carbono; pelo menos 1% é representado por gases inertes.

O oxigênio é necessário para a respiração da grande maioria dos organismos, o dióxido de carbono é usado pelas plantas durante a fotossíntese. O movimento das massas de ar (vento) altera a temperatura e a umidade do ar, tem um efeito mecânico nos organismos. O vento provoca uma mudança na transpiração das plantas. Isso é especialmente pronunciado durante os ventos secos, que secam o ar e muitas vezes causam a morte das plantas. O vento desempenha um papel significativo na polinização de anemófilos - plantas polinizadas pelo vento. Os ventos determinam a direção da migração de insetos, como mariposa do prado, gafanhoto do deserto, mosquitos da malária.

Precipitação.

A precipitação na forma de chuva, neve ou granizo altera a umidade do ar e do solo, fornece umidade disponível às plantas e fornece água potável aos animais. Chuvas fortes podem causar inundações, inundar temporariamente uma determinada área. Chuveiros, e especialmente granizo, muitas vezes levam a danos mecânicos aos órgãos vegetativos das plantas.

De grande importância para o regime hídrico são a época das chuvas, sua frequência e duração. A natureza da chuva também é importante. Durante as chuvas fortes, o solo não tem tempo para absorver a água. Essa água escoa rapidamente, e suas fortes correntes muitas vezes carregam parte da camada fértil do solo para rios e lagos, e com ela plantas de raízes fracas e, às vezes, pequenos animais. As chuvas torrenciais, ao contrário, umedecem bem o solo, porém, se se arrastam, ocorre o alagamento.

A precipitação na forma de neve tem um efeito benéfico sobre os organismos no inverno. Sendo um bom isolante, a neve protege o solo e a vegetação do congelamento (uma camada de neve de 20 cm protege a planta a uma temperatura do ar de -25 ° C), e serve de abrigo para pequenos animais, onde encontram comida e muito mais condições de temperatura adequadas. Em geadas severas, perdiz-preto, perdizes, perdiz-avelãs se escondem sob a neve. No entanto, durante os invernos com neve, há uma morte em massa de alguns animais, por exemplo, veados e javalis: com uma espessa cobertura de neve, é difícil para eles se locomover e obter comida.

Umidade do solo.

A água do solo é uma das principais fontes de umidade para as plantas. De acordo com o estado físico, mobilidade, acessibilidade e importância para as plantas, a água do solo é dividida em livre, capilar, quimicamente e fisicamente ligada.

A principal variedade de água livre é a água gravitacional. Preenche os amplos vãos entre as partículas do solo e, sob a influência da gravidade, entra constantemente em camadas mais profundas até atingir a camada impermeável. As plantas assimilam-no facilmente enquanto está na zona do sistema radicular.

A água capilar preenche os espaços mais finos entre as partículas do solo, também é bem absorvida pelas plantas. É retido nos capilares por coesão. Sob a influência da evaporação da superfície do solo, a água capilar forma uma corrente ascendente, em contraste com a água gravitacional, que é caracterizada por uma corrente descendente. Esses movimentos da água, seu consumo dependem da temperatura do ar, características do relevo, propriedades do solo, cobertura vegetal, força do vento e outros fatores. Tanto a água capilar quanto a gravitacional são chamadas de água disponível para as plantas.

O solo também contém água química e fisicamente ligada contida em alguns minerais do solo (opala, gesso, montrillonita, hidrômica, etc.) Toda essa água é absolutamente inacessível às plantas, embora em alguns solos (argila, turfa) seu conteúdo seja muito grande.

♦ Ecoclima.

Cada habitat é caracterizado por um certo clima ecológico - ecoclima, isto é, o clima da camada superficial do ar. A vegetação tem uma grande influência sobre os fatores climáticos. Sob o dossel da floresta, por exemplo, a umidade do ar é sempre maior e as oscilações de temperatura são menores do que nas clareiras. O regime de luz desses lugares também é diferente. Em diferentes associações de plantas, seu próprio regime de umidade, temperatura e luz é formado. Então eles falam sobre fitoclima.

As condições de vida em torno das larvas de insetos que vivem sob a casca de uma árvore são diferentes daquelas na floresta onde essa árvore cresce. Neste caso, a temperatura do lado sul do tronco pode ser 10-15°C superior à temperatura do lado norte. Essas pequenas áreas de habitat têm seu próprio microclima. Condições microclimáticas especiais são criadas não apenas por plantas, mas também por animais. Um microclima estável é possuído por tocas de animais habitadas, cavidades de árvores e cavernas.

Para o ambiente solo-ar, bem como para a água, é característico um zoneamento claramente definido. Existem zonas naturais latitudinais e meridionais, ou longitudinais. O primeiro trecho de oeste a leste, o segundo - de norte a sul.

Dúvidas e tarefas

1. Descreva os principais fatores abióticos do ambiente solo-ar.

2. Dê exemplos dos habitantes do ambiente solo-ar.

Por "ambiente" entende-se tudo o que envolve o corpo e de uma forma ou de outra o afeta. Em outras palavras, o ambiente de vida é caracterizado por um certo conjunto de fatores ambientais. Quarta-feira- ambiente vivo - ambiente aquático - ambiente solo-ar - ambiente solo - organismo como ambiente vivo - conceitos-chave.

definição geralmente aceita ambientesé a definição de Nikolai Pavlovich Naumov: " Quarta-feira- tudo o que envolve os organismos direta ou indiretamente afeta sua condição, desenvolvimento, sobrevivência e reprodução. "Na Terra, existem quatro ambientes de vida qualitativamente diferentes que possuem um conjunto de fatores ambientais específicos: - terra-água (terra); - agua; - o solo; - outros organismos.

terra-ar O ambiente é caracterizado por uma enorme variedade de condições de vida, nichos ecológicos e organismos que os habitam. Os organismos desempenham um papel primordial na formação das condições do ambiente terrestre-ar da vida e, acima de tudo - na composição gasosa da atmosfera. Quase todo o oxigênio na atmosfera terrestre é de origem biogênica. As principais características do ambiente ar-terra são

Grandes mudanças nos fatores ambientais,

A heterogeneidade do ambiente,

A ação das forças da gravidade

Baixa densidade do ar.

O complexo de fatores físicos, geográficos e climáticos relacionados a uma determinada zona natural leva à adaptação dos organismos à vida nessas condições, a diversidade de formas de vida. O alto teor de oxigênio na atmosfera (cerca de 21%) determina a possibilidade de formação de um alto nível (energético) de metabolismo. O ar atmosférico é caracterizado por umidade baixa e variável. Esta circunstância limitou em grande parte as possibilidades de dominar o ambiente solo-ar.

Atmosfera(do grego atmos - vapor e sphaira - bola), a concha gasosa da terra. O limite superior exato da atmosfera terrestre não pode ser especificado. A atmosfera tem uma estrutura em camadas pronunciada. As principais camadas da atmosfera:

1)Troposfera- altura 8 - 17 km. todo o vapor de água e 4/5 da massa da atmosfera estão concentrados nele, e todos os fenômenos climáticos se desenvolvem.

2)Estratosfera- uma camada acima da troposfera até 40 km. Caracteriza-se pela invariabilidade quase completa da temperatura em altura. Na parte superior da estratosfera, observa-se a concentração máxima de ozônio, que absorve grande quantidade de radiação ultravioleta do sol.

3) Mesosfera- camada entre 40 e 80 km; na metade inferior, a temperatura sobe de +20 a +30 graus, na metade superior cai para quase -100 graus.

4) Termosfera(ionosfera) - uma camada entre 80 - 1000 km, que tem uma ionização aumentada de moléculas de gás (sob a influência da radiação cósmica de penetração livre).

5) Exosfera(esfera de dispersão) - uma camada acima de 800 - 1000 km, a partir da qual as moléculas de gás são espalhadas no espaço sideral. A atmosfera transmite 3/4 da radiação solar, aumentando assim a quantidade total de calor que vai para o desenvolvimento dos processos naturais na Terra.

Ambiente de vida aquática. Hidrosfera (de hidro ... e esfera), a concha de água intermitente da Terra, localizada entre a atmosfera e a crosta terrestre sólida (litosfera). Representa a totalidade dos oceanos, mares, lagos, rios, pântanos e águas subterrâneas. A hidrosfera cobre cerca de 71% da superfície da Terra. A composição química da hidrosfera aproxima-se da composição média da água do mar.

A quantidade de água doce é 2,5% de toda a água do planeta; 85% - água do mar. As reservas de água doce estão distribuídas de forma extremamente desigual: 72,2% - gelo; 22,4% - águas subterrâneas; 0,35% - atmosfera; 5,05% - vazão sustentável de rios e água de lagos. A parcela de água que podemos usar representa apenas 10-12% de toda a água doce da Terra.

Ambiente principal a vida era justamente o ambiente aquático. Em primeiro lugar, a maioria dos organismos não é capaz de vida ativa sem que a água entre no corpo ou sem manter um certo conteúdo de fluido dentro do corpo. A principal característica do ambiente aquático é: flutuações de temperatura diárias e sazonais. Enorme significado ambiental, têm uma alta densidade e viscosidade da água. A gravidade específica da água é proporcional à do corpo dos organismos vivos. A densidade da água é cerca de 1000 vezes a do ar. Portanto, os organismos aquáticos (especialmente os que se movem ativamente) enfrentam uma maior força de resistência hidrodinâmica. A alta densidade da água é a razão pela qual as vibrações mecânicas (vibrações) se propagam bem no ambiente aquático. Isso é muito importante para os sentidos, orientação no espaço e entre os habitantes aquáticos. A velocidade do som no ambiente aquático tem uma maior frequência de sinais de ecolocalização. Maior do que no ar, quatro vezes. Portanto, existe todo um grupo de organismos aquáticos (tanto plantas como animais) que existem sem a ligação obrigatória com o fundo ou outro substrato, “flutuando” na coluna de água.

A natureza inanimada e viva que cerca plantas, animais e humanos é chamada de habitat (ambiente vivo, ambiente externo). Segundo a definição de N.P. Naumov (1963), o meio ambiente é “tudo o que envolve os organismos e afeta direta ou indiretamente seu estado, desenvolvimento, sobrevivência e reprodução”. Do habitat, os organismos recebem tudo o que é necessário para a vida e liberam nele os produtos de seu metabolismo.

Os organismos podem viver em um ou mais ambientes vivos. Por exemplo, o homem, a maioria das aves, mamíferos, plantas com sementes, líquens são habitantes apenas do ambiente terrestre-ar; a maioria dos peixes vive apenas no ambiente aquático; as libélulas passam uma fase na água e a outra - no ar.

Ambiente de vida aquática

O ambiente aquático é caracterizado por uma grande originalidade das propriedades físico-químicas dos organismos favoráveis ​​à vida. Entre eles: transparência, alta condutividade térmica, alta densidade (cerca de 800 vezes a densidade do ar) e viscosidade, expansão no congelamento, capacidade de dissolver muitos compostos minerais e orgânicos, alta mobilidade (fluidez), ausência de flutuações bruscas de temperatura ( diariamente e sazonal), a capacidade de suportar com igual facilidade organismos que diferem significativamente em massa.

As propriedades desfavoráveis ​​do ambiente aquático são: fortes quedas de pressão, má aeração (o teor de oxigênio no ambiente aquático é pelo menos 20 vezes menor que na atmosfera), falta de luz (especialmente pouca nas profundezas dos corpos d'água) , falta de nitratos e fosfatos (necessários para a síntese da matéria viva).

Distinga entre água doce e água do mar, que diferem tanto na composição quanto na quantidade de minerais dissolvidos. A água do mar é rica em íons de sódio, magnésio, cloreto e sulfato, enquanto a água doce é dominada por íons de cálcio e carbonato.

Os organismos que vivem no ambiente aquático da vida constituem um grupo biológico - hidrobiontes.

Nas albufeiras distinguem-se habitualmente dois habitats ecologicamente especiais (biótopos): a coluna de água (pelagial) e o fundo (bental). Os organismos que vivem lá são chamados de pelagos e bentos.

Entre os pelagos, destacam-se as seguintes formas de organismos: plâncton - pequenos representantes flutuantes passivamente (fitoplâncton e zooplâncton); nekton - grandes formas nadando ativamente (peixes, tartarugas, cefalópodes); neuston - habitantes microscópicos e pequenos do filme superficial da água. Em corpos de água doce (lagos, lagoas, rios, pântanos, etc.), esse zoneamento ecológico não é expresso com muita clareza. O limite inferior de vida no pelágico é determinado pela profundidade de penetração da luz solar suficiente para a fotossíntese e raramente atinge uma profundidade superior a 2000 m.

Em Bentali, também se distinguem zonas ecológicas especiais da vida: uma zona de diminuição gradual da terra (até uma profundidade de 200-2200 m); zona de declive acentuado, leito oceânico (com profundidade média de 2800-6000 m); depressões do leito oceânico (até 10.000 m); a orla da costa, inundada pelas marés (litoral). Os habitantes do litoral vivem em condições de sol abundante e de baixa pressão, com frequentes e significativas oscilações de temperatura. Os habitantes da zona do leito oceânico, ao contrário, vivem em completa escuridão, em temperaturas constantemente baixas, deficiência de oxigênio e sob enorme pressão, chegando a quase mil atmosferas.

Ambiente terrestre-ar da vida

O ambiente terrestre-ar da vida é o mais complexo em termos de condições ecológicas e possui uma grande variedade de habitats. Isso levou à maior diversidade de organismos terrestres. A grande maioria dos animais neste ambiente se move em uma superfície sólida - solo, e as plantas criam raízes nele. Os organismos desse ambiente vivo são chamados de aerobiontes (terrabiontes, do latim terra - terra).

Uma característica do ambiente em consideração é que os organismos que vivem aqui afetam significativamente o ambiente vivo e, em muitos aspectos, o criam.

As características favoráveis ​​deste ambiente para os organismos são a abundância de ar com alto teor de oxigênio e luz solar. As características desfavoráveis ​​incluem: flutuações bruscas de temperatura, umidade e iluminação (dependendo da estação, hora do dia e localização geográfica), deficiência de umidade constante e sua presença na forma de vapor ou gotas, neve ou gelo, vento, mudança de estações, relevo características terreno, etc.

Todos os organismos no ambiente terrestre-ar da vida são caracterizados por sistemas de uso econômico da água, vários mecanismos de termorregulação, alta eficiência dos processos oxidativos, órgãos especiais para a assimilação do oxigênio atmosférico, fortes formações esqueléticas que permitem que o corpo seja mantido em condições de baixa densidade do ambiente, e diversas adaptações para proteção contra oscilações bruscas de temperatura.

O ambiente solo-ar em termos de suas características físicas e químicas é considerado bastante severo em relação a todos os seres vivos. Mas, apesar disso, a vida na terra atingiu um nível muito alto, tanto em termos de massa total de matéria orgânica quanto na diversidade de formas de matéria viva.

O solo

O ambiente solo ocupa uma posição intermediária entre os ambientes água e ar-terra. O regime de temperatura, baixo teor de oxigênio, saturação de umidade, presença de uma quantidade significativa de sais e substâncias orgânicas aproximam o solo do ambiente aquático. E mudanças bruscas no regime de temperatura, dessecação, saturação com ar, incluindo oxigênio, aproximam o solo do ambiente terrestre-ar da vida.

O solo é uma camada superficial solta de terra, que é uma mistura de substâncias minerais obtidas a partir da decomposição de rochas sob a influência de agentes físicos e químicos, e substâncias orgânicas especiais resultantes da decomposição de restos vegetais e animais por agentes biológicos. Nas camadas superficiais do solo, onde a matéria orgânica morta mais fresca entra, vivem muitos organismos destrutivos - bactérias, fungos, vermes, os menores artrópodes, etc. Sua atividade garante o desenvolvimento do solo por cima, enquanto a destruição física e química do leito rochoso contribui para a formação do solo por baixo.

Como ambiente vivo, o solo se distingue por várias características: alta densidade, falta de luz, amplitude reduzida das flutuações de temperatura, falta de oxigênio e um teor relativamente alto de dióxido de carbono. Além disso, o solo é caracterizado por uma estrutura solta (porosa) do substrato. As cavidades existentes são preenchidas com uma mistura de gases e soluções aquosas, o que determina uma variedade extremamente ampla de condições para a vida de muitos organismos. Em média, existem mais de 100 bilhões de células de protozoários, milhões de rotíferos e tardígrados, dezenas de milhões de nematóides, centenas de milhares de artrópodes, dezenas e centenas de minhocas, moluscos e outros invertebrados, centenas de milhões de bactérias, fungos microscópicos (actinomycetes), algas e outros microrganismos. Toda a população do solo - edafobiontes (edaphobius, do grego edaphos - solo, bios - vida) interage entre si, formando uma espécie de complexo biocenótico, participando ativamente da criação do próprio ambiente de vida do solo e garantindo sua fertilidade. As espécies que habitam o ambiente de vida do solo também são chamadas de pedobiontes (do grego paidos - uma criança, ou seja, passando pelo estágio de larva em seu desenvolvimento).

Os representantes do edaphobius no processo de evolução desenvolveram características anatômicas e morfológicas peculiares. Por exemplo, os animais têm uma forma de corpo valky, tamanho pequeno, tegumento relativamente forte, respiração da pele, redução dos olhos, tegumento incolor, saprofagia (a capacidade de se alimentar dos restos de outros organismos). Além disso, juntamente com a aeróbica, a anaerobicidade (a capacidade de existir na ausência de oxigênio livre) é amplamente representada.

O corpo como ambiente vivo

Como ambiente vivo, o organismo para seus habitantes é caracterizado por características positivas como: alimentos de fácil digestão; constância de temperatura, regimes salinos e osmóticos; sem risco de secar; proteção dos inimigos. Os problemas para os habitantes dos organismos são criados por fatores como: falta de oxigênio e luz; espaço de vida limitado; a necessidade de superar as reações protetoras do hospedeiro; espalhar de um host para outros hosts. Além disso, esse ambiente é sempre limitado no tempo pela vida do host.

O ambiente terrestre-ar da vida é o mais difícil em termos de condições ambientais. No curso da evolução, foi dominado muito mais tarde do que a água. A vida na terra exigia tais adaptações, que só se tornaram possíveis com um nível suficientemente alto de organização dos organismos. O ambiente solo-ar é caracterizado pela baixa densidade do ar, grandes flutuações de temperatura e umidade, maior intensidade de radiação solar em comparação com outros meios e mobilidade da atmosfera.

Baixa densidade do ar e mobilidade determinar sua baixa força de levantamento e suporte insignificante. Organismos do ambiente terrestre devem ter um sistema de suporte que sustenta o corpo: plantas - tecidos mecânicos, animais - um esqueleto sólido ou hidrostático.

A pequena força de sustentação do ar determina a massa e o tamanho limitantes dos organismos terrestres. Os maiores animais terrestres são muito menores que os gigantes do ambiente aquático - as baleias. Animais do tamanho e massa de uma baleia moderna não poderiam viver em terra, pois seriam esmagados pelo próprio peso.

A baixa densidade do ar causa baixa resistência ao movimento. Portanto, muitos animais adquiriram a capacidade de voar: pássaros, insetos, alguns mamíferos e répteis.

Devido à mobilidade do ar, o vôo passivo de algumas espécies de organismos, assim como pólen, esporos, frutos e sementes de plantas, é possível. A decantação com a ajuda de correntes de ar é chamada anemocoria. Organismos passivos no ar são chamados de aeroplâncton. Eles são caracterizados por tamanhos corporais muito pequenos, presença de excrescências e dissecção forte, uso de teias de aranha, etc. Sementes e frutos de plantas anemochora também têm tamanhos muito pequenos (sementes de orquídeas, fireweed, etc.)

Em muitas plantas, a transferência de pólen é realizada com a ajuda do vento, por exemplo, em gimnospermas, faia, bétula, olmo, cereais, etc. anemofilia. As plantas polinizadas pelo vento têm muitas adaptações para garantir a eficiência da polinização.

Ventos que sopram com grande força (tempestades, furacões) quebram árvores, muitas vezes virando-as de cabeça para baixo. Os ventos que sopram constantemente na mesma direção causam várias deformações no crescimento das árvores e causam a formação de copas em forma de bandeira.

Em áreas onde os ventos fortes sopram constantemente, como regra, a composição de espécies de pequenos animais voadores é pobre, pois não são capazes de resistir a fortes correntes de ar. Assim, em ilhas oceânicas com ventos fortes e constantes, predominam pássaros e insetos que perderam a capacidade de voar. O vento aumenta a perda de umidade e calor pelos organismos, sob sua influência a secagem e resfriamento dos organismos ocorre mais rapidamente.

A baixa densidade do ar causa uma pressão relativamente baixa na terra (760 mm Hg). Com o aumento da altitude, a pressão diminui, o que pode limitar a distribuição das espécies nas montanhas. A diminuição da pressão acarreta uma diminuição na oferta de oxigênio e desidratação dos animais devido ao aumento da frequência respiratória. Portanto, para a maioria dos vertebrados e plantas superiores, o limite superior da vida é de cerca de 6.000 m.

Composição gasosa do ar na camada superficial da atmosfera é bastante homogênea. Contém nitrogênio - 78,1%, oxigênio - 21%, argônio - 0,9%, dióxido de carbono - 0,03%. Além desses gases, a atmosfera contém quantidades insignificantes de neônio, criptônio, xenônio, hidrogênio, hélio, bem como uma variedade de secreções de plantas aromáticas e várias impurezas: dióxido de enxofre, óxidos de carbono, nitrogênio e impurezas físicas. O alto teor de oxigênio na atmosfera contribuiu para o aumento do metabolismo dos organismos terrestres e o aparecimento de animais de sangue quente (homeotérmicos). A deficiência de oxigênio pode ocorrer em acúmulos de resíduos de plantas em decomposição, estoques de grãos e sistemas radiculares de plantas em solos encharcados ou excessivamente compactados podem sofrer falta de oxigênio.

O conteúdo de dióxido de carbono pode variar em certas áreas da camada superficial do ar dentro de limites bastante significativos. Na ausência de vento nas grandes cidades, sua concentração pode aumentar dez vezes. Mudanças diárias e sazonais regulares no conteúdo de dióxido de carbono na camada superficial do ar, devido a mudanças na intensidade da fotossíntese e respiração dos organismos. Em altas concentrações, o dióxido de carbono é tóxico e seu baixo teor reduz a taxa de fotossíntese.

O nitrogênio do ar para a maioria dos organismos do ambiente terrestre é um gás inerte, mas muitos organismos procarióticos (bactérias nódulos, Azotobacter, clostrídios, cianobactérias, etc.) têm a capacidade de ligá-lo e envolvê-lo no ciclo biológico.

Muitos poluentes que entram no ar principalmente como resultado de atividades humanas podem afetar significativamente os organismos. Por exemplo, o óxido de enxofre é tóxico para as plantas mesmo em concentrações muito baixas, causa a destruição da clorofila, danifica a estrutura dos cloroplastos, inibe os processos de fotossíntese e respiração. Os danos causados ​​às plantas por gases tóxicos variam e dependem de suas características anatômicas, morfológicas, fisiológicas, biológicas e outras. Por exemplo, líquens, abetos, pinheiros, carvalhos, lariços são especialmente sensíveis a gases industriais. Choupo canadense, álamo de bálsamo, bordo de folhas de freixo, thuja, sabugueiro vermelho e alguns outros são mais resistentes.

Modo de luz. A radiação solar que atinge a superfície da Terra é a principal fonte de energia para manutenção do equilíbrio térmico do planeta, metabolismo hídrico dos organismos, criação de matéria orgânica pelas plantas, o que acaba por possibilitar a formação de um ambiente capaz de satisfazer as necessidades vitais dos organismos. A composição da radiação solar que atinge a superfície da Terra inclui raios ultravioleta com comprimento de onda de 290-380 nm, raios visíveis - 380-750 nm e raios infravermelhos com comprimento de onda de 750-4000 nm. Os raios ultravioleta são altamente reativos e são prejudiciais aos organismos em grandes doses. Em doses moderadas na faixa de 300-380 nm, estimulam a divisão e o crescimento celular, promovem a síntese de vitaminas, antibióticos, pigmentos (por exemplo, em humanos - queimaduras solares, em peixes e anfíbios - caviar escuro), aumentam a resistência das plantas a doenças. Os raios infravermelhos têm um efeito térmico. As bactérias fotossintéticas (verde, roxo) são capazes de absorver raios infravermelhos na faixa de 800-1100 nm e existem apenas às suas custas. Aproximadamente 50% da radiação solar vem da luz visível, que tem diferentes significados ecológicos na vida de organismos autotróficos e heterotróficos. As plantas verdes precisam de luz para o processo de fotossíntese, a formação da clorofila e a formação da estrutura dos cloroplastos. Afeta as trocas gasosas e a transpiração, a estrutura dos órgãos e tecidos e o crescimento e desenvolvimento das plantas.

Para os animais, a luz visível é necessária para orientação no ambiente. Em alguns animais, a percepção visual se estende às partes ultravioleta e infravermelha próxima do espectro.

O regime de luz de qualquer habitat é determinado pela intensidade da luz direta e espalhada, sua quantidade, composição espectral e também a refletividade da superfície sobre a qual a luz incide. Esses elementos do regime de luz são muito variáveis ​​e dependem da latitude geográfica da área, da altura do sol acima do horizonte, da duração do dia, do estado da atmosfera, da natureza da superfície terrestre, do relevo, do tempo de dia e estação. Nesse sentido, os organismos terrestres desenvolveram várias adaptações ao regime de luz dos habitats durante um longo processo de evolução.

Adaptações de plantas. Em relação às condições de iluminação, distinguem-se três grupos ecológicos principais de plantas: fotófilas (heliófitas); amantes da sombra (esciófitas); tolerante à sombra.

Heliófitas- plantas de habitats abertos e bem iluminados. Eles não toleram sombreamento. Um exemplo deles pode ser plantas de estepe e prado da camada superior da comunidade, tipos de desertos, prados alpinos, etc.

Ciófitas- não tolerar iluminação forte sob luz solar direta. Estas são plantas das camadas mais baixas de florestas sombrias, cavernas, fendas de rochas, etc.

tolerante à sombra As plantas têm uma ampla valência ecológica em relação à luz. Eles crescem melhor em alta intensidade de luz, mas também toleram bem o sombreamento, adaptando-se às mudanças nas condições de luz mais facilmente do que outras plantas.

Cada grupo de plantas considerado é caracterizado por certas adaptações anatômicas, morfológicas, fisiológicas e sazonais às condições do regime de luz.

Uma das diferenças mais óbvias na aparência externa das plantas que amam a luz e as que amam a sombra é o tamanho desigual das folhas. Nas heliófitas, geralmente são pequenas ou com lâmina foliar dissecada. Isto é especialmente evidente quando se comparam espécies relacionadas que crescem sob diferentes condições de iluminação (violeta do campo e violetas da floresta, campainha espalhada em prados e campainha da floresta, etc.). A tendência de aumento do tamanho das folhas em relação a todo o volume de plantas é claramente expressa em plantas herbáceas da floresta de abetos: azeda comum, maynik de folha dupla, olho de corvo, etc.

Nas plantas fotófilas, para reduzir a absorção de radiação solar, as folhas são dispostas verticalmente ou em ângulo agudo com o plano horizontal. Nas plantas que gostam de sombra, as folhas estão localizadas principalmente na horizontal, o que lhes permite receber a quantidade máxima de luz incidente. A superfície foliar de muitas heliófitas é brilhante, contribuindo para a reflexão dos raios, coberta por uma camada de cera, cutícula espessa ou pubescência densa.

As folhas das plantas que amam a sombra e a luz também diferem na estrutura anatômica. As folhas claras têm mais tecidos mecânicos, a lâmina foliar é mais espessa que as sombras. As células do mesofilo são pequenas, densamente compactadas, os cloroplastos nelas são pequenos e leves, ocupando uma posição magra. O mesofilo foliar é diferenciado em tecidos colunares e esponjosos.

Nas ciófitas, as folhas são mais finas, a cutícula está ausente ou pouco desenvolvida. O mesofilo não é diferenciado em tecido colunar e esponjoso. Há menos elementos de tecidos mecânicos e cloroplastos nas folhas de sombra, mas são maiores do que nas heliófitas. Os brotos de plantas que amam a luz geralmente têm entrenós curtos, fortemente ramificados, muitas vezes em roseta.

As adaptações fisiológicas das plantas à luz se manifestam em mudanças nos processos de crescimento, intensidade da fotossíntese, respiração, transpiração, composição e quantidade de pigmentos. Sabe-se que em plantas amantes da luz, com falta de luz, os caules são esticados. As folhas das plantas que amam a sombra contêm mais clorofila do que as que amam a luz, por isso têm uma cor verde escura mais saturada. A intensidade da fotossíntese em heliófitas é máxima em alta iluminação (entre 500-1000 lux e mais), e em sciófitas, com baixa quantidade de luz (50-200 lux).

Uma das formas de adaptação fisiológica das plantas à falta de luz é a transição de algumas espécies para a nutrição heterotrófica. Um exemplo de tais plantas são os tipos de florestas sombrias de abetos - gudayera rastejante, nidificação real, podelnik comum. Eles vivem de matéria orgânica morta, ou seja, são saprófitas.

As adaptações sazonais das plantas às condições de luz se manifestam em habitats onde o regime de luz muda periodicamente. Nesse caso, as plantas em diferentes estações podem se manifestar como amantes da luz ou tolerantes à sombra. Por exemplo, na primavera em florestas decíduas, as folhas de rebentos de goutweed comum têm uma estrutura leve e são caracterizadas por uma alta intensidade de fotossíntese. As folhas dos rebentos de verão da goutweed, que se desenvolvem após o desfolhamento de árvores e arbustos, têm uma estrutura de sombra típica. A atitude em relação ao regime de luz nas plantas pode mudar no processo de ontogenia e como resultado da complexa influência de fatores ambientais. Mudas e plantas jovens de muitas espécies de prados e florestas são mais tolerantes à sombra do que os adultos. Os requisitos para o regime de luz às vezes mudam nas plantas quando elas se encontram em diferentes condições climáticas e edáficas. Por exemplo, as espécies florestais de taiga - mirtilos, milho de folhas duplas - na tundra florestal e na tundra crescem bem em habitats abertos.

Um dos fatores que regulam o desenvolvimento sazonal dos organismos é a duração do dia. A capacidade de plantas e animais de responder à duração do dia é chamada de reação fotoperiódica(FPR), e a gama de fenômenos regulados pela duração do dia é chamada fotoperiodismo. De acordo com o tipo de reação fotoperiódica, os seguintes grupos principais de plantas são distinguidos:

1. plantas de dia curto, que requerem menos de 12 horas de luz por dia para fazer a transição para a floração. Estas são, em regra, pessoas das regiões do sul (crisântemos, dálias, ásteres, tabaco, etc.).

2. plantas de dia longo- para a floração precisam de uma duração do dia de 12 ou mais horas (linho, aveia, batata, rabanete).

3. Neutro para duração do dia plantas. Para eles, a duração do dia é indiferente, a floração ocorre em qualquer comprimento (dente-de-leão, tomate, mostarda, etc.).

A duração do dia afeta não apenas a passagem das fases generativas pela planta, mas também sua produtividade e resistência a doenças infecciosas. Também desempenha um papel importante na distribuição geográfica das plantas e na regulação do seu desenvolvimento sazonal. As espécies distribuídas nas latitudes setentrionais são predominantemente de dias longos, enquanto nos trópicos e subtrópicos são principalmente de dias curtos ou neutros. No entanto, esse padrão não é absoluto. Assim, nas montanhas das zonas tropicais e subtropicais, são encontradas espécies de dias longos. Muitas variedades de trigo, linho, cevada e outras plantas cultivadas originárias das regiões do sul têm um FPR de dias longos. Estudos mostraram que quando a temperatura cai, as plantas de dias longos podem se desenvolver normalmente em condições de dias curtos.

Luz na vida animal. Os animais precisam de luz para orientação no espaço, isso também afeta os processos metabólicos, o comportamento e o ciclo de vida. A completude da percepção visual do ambiente depende do nível de desenvolvimento evolutivo. Muitos invertebrados possuem apenas células sensíveis à luz cercadas por pigmento, enquanto os unicelulares possuem uma área do citoplasma sensível à luz. Os olhos mais perfeitos dos vertebrados, cefalópodes e insetos. Eles permitem que você perceba a forma e o tamanho dos objetos, a cor, determine a distância. A visão tridimensional é característica de humanos, primatas e alguns pássaros (águias, falcões, corujas). O desenvolvimento da visão e suas características também dependem das condições ecológicas e do estilo de vida de espécies específicas. Em moradores de cavernas, os olhos podem ser total ou parcialmente reduzidos, como, por exemplo, em besouros cegos, besouros terrestres, Proteus, etc.

Diferentes tipos de animais são capazes de suportar uma certa composição espectral, duração e força. Distinguir amante da luz e amante da sombra, eurifótico e estenofônico tipos. Mamíferos noturnos e crepusculares (ratazanas, camundongos, etc.) suportam a luz direta do sol por apenas 5 a 30 minutos, enquanto os mamíferos diurnos sobrevivem por várias horas. No entanto, sob luz solar intensa, mesmo as espécies de lagartos do deserto não podem suportar a radiação por muito tempo, pois em 5-10 minutos a temperatura do corpo aumenta para + 50-56ºС e os animais morrem. A iluminação dos ovos de muitos insetos acelera seu desenvolvimento, mas até certos limites (não é o mesmo para espécies diferentes), após o que o desenvolvimento é interrompido. Uma adaptação para proteger contra a radiação solar excessiva é o tegumento pigmentado de alguns órgãos: em répteis - cavidade abdominal, órgãos reprodutores, etc. Os animais evitam a exposição excessiva indo a abrigos, escondendo-se na sombra, etc.

Mudanças diárias e sazonais no regime de luz determinam não apenas mudanças na atividade, mas também períodos de reprodução, migração e muda. O aparecimento de insetos noturnos e o desaparecimento de insetos diurnos pela manhã ou à noite ocorrem com um certo brilho de iluminação para cada tipo. Por exemplo, o besouro de mármore aparece 5-6 minutos após o pôr do sol. O tempo de despertar dos pássaros canoros varia em diferentes estações. Os campos de caça dos pássaros mudam dependendo da iluminação. Assim, pica-paus, peitos, papa-moscas caçam nas profundezas da floresta durante o dia, de manhã e à noite - em locais abertos. Os animais navegam com a ajuda da visão durante voos e migrações. Pássaros com incrível precisão escolhem a direção do voo, guiados pelo sol e pelas estrelas. Essa capacidade inata deles é criada pela seleção natural como um sistema de instintos. A capacidade de tal orientação também é característica de outros animais, como as abelhas. As abelhas que encontram o néctar transmitem informações a outras sobre para onde voar por suborno, usando o sol como guia.

O regime de luz limita a distribuição geográfica de alguns animais. Assim, um longo dia durante os meses de verão no Ártico e na zona temperada atrai pássaros e alguns mamíferos, pois permite que eles obtenham a quantidade certa de alimentos (chatas, nuthatches, waxwings, etc.), e no outono eles migram para o sul. O efeito inverso é exercido pelo regime de luz na distribuição dos animais noturnos. No norte são raras, e no sul até prevalecem sobre as espécies diurnas.

Regime de temperatura. A intensidade de todas as reações químicas que compõem o metabolismo depende das condições de temperatura. Portanto, os limites da existência da vida são as temperaturas nas quais o funcionamento normal das proteínas é possível, em média de 0 a + 50ºС. No entanto, esses limites não são os mesmos para diferentes tipos de organismos. Devido à presença de sistemas enzimáticos especializados, alguns organismos se adaptaram a viver em temperaturas fora desses limites. Espécies adaptadas à vida em condições de frio pertencem ao grupo ecológico criófilos. Eles desenvolveram adaptações bioquímicas que lhes permitem manter o metabolismo celular em baixas temperaturas, bem como resistir ou aumentar a resistência ao congelamento. Resistir ao congelamento ajuda o acúmulo nas células de substâncias especiais - anticongelantes, que impedem a formação de cristais de gelo no corpo. Tais adaptações foram encontradas em alguns peixes árticos da família Nototheniidae, o bacalhau, que nada nas águas do Oceano Ártico, com temperatura corporal de -1,86ºС.

A temperatura extremamente baixa na qual a atividade celular ainda é possível foi registrada em microrganismos - até –10–12ºС. A resistência ao congelamento em algumas espécies está associada ao acúmulo de substâncias orgânicas em seus corpos, como glicerol, manitol, sorbitol, que impedem a cristalização de soluções intracelulares, o que lhes permite sobreviver a períodos gelados críticos em estado inativo (estupor, criptobiose) . Assim, alguns insetos neste estado podem suportar no inverno até -47-50ºС. Criófilos incluem muitas bactérias, líquens, fungos, musgos, artrópodes, etc.

Espécies, cuja vida ótima está confinada à área de altas temperaturas, pertencem ao grupo ecológico termófilos.

As bactérias são mais resistentes a altas temperaturas, muitas das quais podem crescer e se multiplicar em +60–75ºС. Algumas bactérias que vivem em fontes termais crescem em temperaturas de +85-90ºС, e um dos tipos de arqueobactérias foi capaz de crescer e se dividir em temperaturas superiores a +110ºС. Bactérias formadoras de esporos podem suportar +200ºС em estado inativo por dezenas de minutos. Existem também espécies termofílicas entre fungos, protozoários, plantas e animais, mas seu nível de resistência a altas temperaturas é inferior ao das bactérias. Plantas superiores de estepes e desertos podem tolerar aquecimento de curto prazo até +50-60ºС, mas sua fotossíntese já é inibida por temperaturas superiores a +40ºС. A uma temperatura corporal de +42–43ºС, na maioria dos animais, ocorre a morte térmica.

O regime de temperatura no ambiente terrestre varia muito e depende de muitos fatores: latitude, altitude, proximidade de corpos d'água, época do ano e do dia, condições atmosféricas, cobertura vegetal, etc. No curso da evolução dos organismos, uma variedade de adaptações foi desenvolvida para regular o metabolismo quando a temperatura ambiente muda. Isto é conseguido de duas maneiras: 1) rearranjos bioquímicos e fisiológicos; 2) manter a temperatura corporal em um nível mais estável que a temperatura ambiente. A atividade vital da maioria das espécies depende do calor que vem de fora, e a temperatura do corpo depende do curso das temperaturas externas. Tais organismos são chamados poiquilotérmico. Estes incluem todos os microrganismos, plantas, fungos, invertebrados e a maioria dos cordados. Apenas aves e mamíferos são capazes de manter uma temperatura corporal constante, independentemente da temperatura ambiente. Eles são chamados homeotérmico.

Adaptações das plantas à temperatura. A resistência das plantas às mudanças na temperatura ambiental é diferente e depende do habitat específico onde vivem. Plantas superiores de zonas moderadamente quentes e moderadamente frias euritérmico. No estado ativo, eles toleram flutuações de temperatura de -5 a + 55ºС. Ao mesmo tempo, existem espécies que possuem uma valência ecológica muito estreita em relação à temperatura, ou seja, estão estenotérmico. Por exemplo, as plantas da floresta tropical não podem tolerar temperaturas de +5–+8ºС. Algumas algas na neve e no gelo vivem apenas a 0ºС. Ou seja, a necessidade de calor em diferentes espécies de plantas não é a mesma e varia em uma faixa bastante ampla.

Espécies que vivem em locais com temperaturas constantemente elevadas, em processo de evolução, adquiriram adaptações anatômicas, morfológicas e fisiológicas visando evitar o superaquecimento.

As principais adaptações anatômicas e morfológicas incluem: pubescência densa das folhas, superfície brilhante das folhas, que contribui para a reflexão da luz solar; uma diminuição na área das folhas, sua posição vertical, dobrando-se em um tubo, etc. Algumas espécies são capazes de secretar sais, dos quais se formam cristais na superfície das plantas, refletindo os raios do sol que incidem sobre elas . Sob condições de umidade suficiente, a transpiração estomática é um remédio eficaz para o superaquecimento. Entre as espécies termofílicas, dependendo do grau de resistência a altas temperaturas, pode-se distinguir

1) não resistente ao calor plantas - danificadas já em + 30-40ºС;

2) tolerante ao calor- tolerar meia hora de aquecimento até + 50–60ºС (plantas de desertos, estepes, subtrópicos secos, etc.).

Plantas em savanas e florestas secas de madeira são regularmente afetadas por incêndios, quando as temperaturas podem chegar a centenas de graus. As plantas resistentes ao fogo são chamadas pirofitas. Eles têm uma crosta espessa nos troncos, impregnada de substâncias refratárias. Seus frutos e sementes possuem tegumentos espessos, muitas vezes lignificados.

Muitas plantas vivem em baixas temperaturas. De acordo com o grau de adaptação das plantas a condições de extrema deficiência de calor, os seguintes grupos podem ser distinguidos:

1) não resistente ao frio as plantas são severamente danificadas ou morrem em temperaturas abaixo do ponto de congelamento da água. Estes incluem plantas de regiões tropicais;

2) não resistente ao gelo plantas - toleram baixas temperaturas, mas morrem assim que o gelo começa a se formar nos tecidos (algumas plantas subtropicais perenes).

3) plantas resistentes ao gelo crescem em áreas com invernos frios.

Tais adaptações morfológicas das plantas como baixa estatura e formas especiais de crescimento - rastejantes, em forma de almofada, que permitem aproveitar o microclima da camada aérea superficial no verão e serem protegidas pela cobertura de neve no inverno aumentam a resistência a baixas temperaturas.

De importância mais significativa para as plantas são os mecanismos fisiológicos de adaptação que aumentam sua resistência ao frio: queda de folhas, morte de brotos acima do solo, acúmulo de anticongelantes nas células, diminuição do teor de água nas células, etc. o processo de preparação para o inverno, açúcares, proteínas, óleo, o teor de água no citoplasma diminui e sua viscosidade aumenta. Todas essas alterações diminuem o ponto de congelamento dos tecidos.

Muitas plantas são capazes de permanecer viáveis ​​em um estado congelado, por exemplo, violeta alpina, rábano ártico, piolhos da madeira, margarida, efemeróides do início da primavera na zona da floresta, etc.

Musgos e líquenes são capazes de tolerar congelamento prolongado em estado de animação suspensa. De grande importância na adaptação das plantas às baixas temperaturas é a possibilidade de manter a atividade vital normal, reduzindo as temperaturas ótimas dos processos fisiológicos e os limites de temperatura mais baixos nos quais esses processos são possíveis.

Em latitudes temperadas e altas, devido às mudanças sazonais nas condições climáticas, as plantas no ciclo anual de desenvolvimento alternam fases ativas e dormentes. As plantas anuais após o final da estação de crescimento sobrevivem ao inverno na forma de sementes, e as perenes entram em estado dormente. Distinguir profundo e compelido Paz. Plantas que estão em estado de dormência profunda não respondem a condições térmicas favoráveis. Após o fim da dormência profunda, as plantas estão prontas para a retomada do desenvolvimento, mas na natureza no inverno é impossível devido às baixas temperaturas. Portanto, esta fase é chamada de repouso forçado.

Adaptações dos animais à temperatura. Em comparação com as plantas, os animais têm maneiras mais diversas de regular a temperatura do corpo devido à sua capacidade de se movimentar no espaço e produzir muito mais calor interno.

As principais formas de adaptação dos animais:

1) termorregulação química- este é um aumento reflexo na produção de calor em resposta a uma diminuição da temperatura do ambiente, com base em um alto nível de metabolismo;

2) termorregulação física- realizado devido à capacidade de reter calor devido às características especiais da estrutura (presença de cabelo e cobertura de penas, distribuição de reservas de gordura, etc.) e alterações no nível de transferência de calor;

3) termorregulação comportamental- trata-se de busca de habitats favoráveis, mudança de postura, construção de abrigos, ninhos, etc.

Para animais poiquilotérmicos, a principal forma de regular a temperatura corporal é comportamental. No calor extremo, os animais se escondem na sombra, tocas. À medida que o inverno se aproxima, eles procuram abrigo, constroem ninhos e reduzem sua atividade. Algumas espécies são capazes de manter a temperatura corporal ideal devido ao trabalho dos músculos. Por exemplo, os zangões aquecem o corpo com contrações musculares especiais, o que permite que eles se alimentem em climas frios. Alguns animais poiquilotérmicos evitam o superaquecimento aumentando a perda de calor por evaporação. Por exemplo, sapos, lagartos em clima quente começam a respirar pesadamente ou mantêm a boca aberta, aumentando a evaporação da água através das membranas mucosas.

Os animais homeotérmicos são caracterizados por uma regulação muito eficiente da entrada e saída de calor, o que lhes permite manter uma temperatura corporal ideal constante. Seus mecanismos de termorregulação são muito diversos. Eles tendem a termorregulação química, caracterizada por uma alta taxa metabólica e a produção de uma grande quantidade de calor. Ao contrário dos animais poiquilotérmicos, nos animais de sangue quente, sob a ação do frio, os processos oxidativos não enfraquecem, mas se intensificam. Em muitos animais, o calor adicional é gerado devido ao tecido muscular e adiposo. Os mamíferos possuem um tecido adiposo marrom especializado, no qual toda a energia liberada é utilizada para aquecer o corpo. É mais desenvolvido em animais de clima frio. A manutenção da temperatura corporal pelo aumento da produção de calor requer um grande gasto de energia, de modo que animais com regulação química aumentada precisam de uma grande quantidade de alimento ou gastam muitas reservas de gordura. Portanto, o fortalecimento da regulação química tem limites devido à possibilidade de obtenção de alimentos. Com a falta de alimentos no inverno, essa forma de termorregulação é ecologicamente desfavorável.

Termorregulação física ambientalmente mais benéfico, pois a adaptação ao frio é realizada mantendo o calor no corpo do animal. Seus fatores são a pele, a pelagem espessa dos mamíferos, a cobertura de penas e penugem das aves, a gordura corporal, a evaporação da água pela transpiração ou pelas mucosas da cavidade oral e do trato respiratório superior, o tamanho e a forma do corpo do animal. Para reduzir a transferência de calor, tamanhos de corpo grandes são mais benéficos (quanto maior o corpo, menor sua superfície por unidade de massa e, consequentemente, a transferência de calor e vice-versa). Por esta razão, indivíduos de espécies intimamente relacionadas de animais de sangue quente que vivem em condições frias são maiores do que aqueles que são comuns em climas quentes. Este padrão foi nomeado Regras de Bergman. A regulação da temperatura também é realizada através das partes salientes do corpo - aurículas, membros, caudas, órgãos do olfato. Em regiões frias, eles tendem a ser menores do que em regiões mais quentes ( Regra de Allen). Para organismos homoiotérmicos, também é importante métodos comportamentais de termorregulação, que são muito diversos - desde a mudança de postura e busca de abrigos até a construção de abrigos complexos, ninhos e implementação de migrações próximas e distantes. Alguns animais de sangue quente usam comportamento do grupo. Por exemplo, pinguins em geadas severas amontoam-se em uma pilha densa. Dentro de tal aglomerado, a temperatura é mantida em torno de + 37ºС mesmo nas geadas mais severas. Camelos no deserto em calor extremo também se amontoam, mas isso é conseguido evitando o forte aquecimento da superfície do corpo.

A combinação de vários métodos de termorregulação química, física e comportamental permite que animais de sangue quente mantenham uma temperatura corporal constante em uma ampla faixa de flutuações de temperatura ambiental.

regime de água. O funcionamento normal do organismo só é possível se for fornecido água suficiente. Os modos de umidade no ambiente solo-ar são muito diversos - desde a completa saturação do ar com vapor de água nos trópicos úmidos até a quase completa ausência de umidade no ar e no solo do deserto. Por exemplo, no deserto do Sinai, a precipitação anual é de 10-15 mm, e no deserto da Líbia (em Aswan) elas não acontecem. O abastecimento de água de organismos terrestres depende do modo de precipitação, a disponibilidade de reservas de umidade do solo, reservatórios, níveis de águas subterrâneas, terreno, características da circulação atmosférica, etc. regimes.

Adaptações das plantas ao regime hídrico. As plantas terrestres inferiores absorvem a água do substrato por partes do talo ou rizóides imersas nele e a umidade da atmosfera - por toda a superfície do corpo.

Entre as plantas superiores, os musgos absorvem água do solo com rizóides ou na parte inferior do caule (musgos esfagno) e a maioria das outras com raízes. O fluxo de água para a planta depende da magnitude do poder de sucção das células radiculares, do grau de ramificação do sistema radicular e da profundidade de penetração das raízes no solo. Os sistemas radiculares são muito plásticos e reagem a mudanças nas condições, principalmente a umidade.

Com a falta de umidade nos horizontes superficiais do solo, muitas plantas apresentam sistemas radiculares que penetram profundamente no solo, mas ramificam-se fracamente, como, por exemplo, em saxaul, espinheiro de camelo, pinheiro-bravo, centáurea áspera, etc. cereais, pelo contrário, os sistemas radiculares fortemente ramificam e crescem nas camadas superficiais do solo (em centeio, trigo, capim-pena, etc.). A água que entra na planta é transportada através do xilema para todos os órgãos onde é gasta nos processos vitais. Em média, 0,5% vai para a fotossíntese e o restante - para repor as perdas por evaporação e manter o turgor. O balanço hídrico da planta permanece equilibrado se a absorção de água, sua condução e gasto forem harmoniosamente coordenados entre si. Dependendo da capacidade de regular o equilíbrio hídrico de seu corpo, as plantas terrestres são divididas em poiquilohidreto e homoiohidreto.

Plantas de poiquilohidrídeos incapazes de regular ativamente seu balanço hídrico. Eles não possuem dispositivos que ajudam a reter água nos tecidos. O teor de água nas células é determinado pela umidade do ar e depende de suas flutuações. As plantas poiquilohidridas incluem algas terrestres, líquens, alguns musgos e samambaias da floresta tropical. Durante o período seco, essas plantas secam quase até um estado seco ao ar, mas depois da chuva elas “ganham vida” novamente e ficam verdes.

Plantas de homoiohidrídeos capaz de manter um nível relativamente constante de conteúdo de água nas células. Estes incluem a maioria das plantas terrestres superiores. Eles têm um grande vacúolo central em suas células, então sempre há um suprimento de água. Além disso, a transpiração é regulada pelo aparelho estomático, e os brotos são recobertos por uma epiderme com uma cutícula não permeável à água.

No entanto, a capacidade das plantas de regular o metabolismo da água não é a mesma. Dependendo da sua adaptabilidade às condições de humidade do habitat, distinguem-se três grupos ecológicos principais: higrófitas, xerófitas e mesófitas.

Higrófitas- são plantas de habitats úmidos: pântanos, prados úmidos e florestas, margens de reservatórios. Eles não suportam a deficiência hídrica, reagem à diminuição da umidade do solo e do ar por murchamento rápido ou inibição do crescimento. Suas lâminas foliares são largas, sem uma cutícula espessa. As células do mesofilo estão localizadas frouxamente, entre elas existem grandes espaços intercelulares. Os estômatos das higrófitas são geralmente amplamente abertos e frequentemente localizados em ambos os lados da lâmina foliar. Como resultado, sua taxa de transpiração é muito alta. Em algumas plantas em habitats altamente úmidos, o excesso de água é removido através de hidatódios (estômatos de água) localizados ao longo da borda da folha. A umidade excessiva do solo leva a uma diminuição do teor de oxigênio nele, o que dificulta a respiração e a função de sucção das raízes. Portanto, as raízes das higrófitas estão localizadas nos horizontes superficiais do solo, ramificam-se fracamente e há poucos pêlos radiculares nelas. Os órgãos de muitas higrófitas herbáceas têm um sistema bem desenvolvido de espaços intercelulares através dos quais o ar atmosférico entra. Nas plantas que vivem em solos muito alagados, periodicamente inundados com água, formam-se raízes respiratórias especiais, como, por exemplo, no cipreste do pântano, ou de suporte, como nas plantas lenhosas de mangue.

Xerófitas capaz de tolerar a secura prolongada significativa do ar e do solo em um estado ativo. Eles são amplamente distribuídos em estepes, desertos, subtrópicos secos, etc. Na zona de clima temperado, instalam-se em solos arenosos secos e argilosos arenosos, em áreas elevadas do relevo. A capacidade das xerófitas de tolerar a falta de umidade se deve às suas características anatômicas, morfológicas e fisiológicas. Por esses motivos, eles são divididos em dois grupos: suculentos e esclerófitos.

suculentos- plantas perenes com folhas ou caules carnudos suculentos, em que o tecido de armazenamento de água é altamente desenvolvido. Existem suculentas foliares - aloe, agave, stonecrop, jovem e caule, em que as folhas são reduzidas, e as partes do solo são representadas por caules carnudos (cactos, alguns spurges). Uma característica distintiva das suculentas é a capacidade de armazenar uma grande quantidade de água e usá-la com extrema moderação. Sua taxa de transpiração é muito baixa, pois os estômatos são muito poucos, muitas vezes estão imersos no tecido da folha ou do caule e geralmente ficam fechados durante o dia, o que os ajuda a limitar o consumo de água. O fechamento dos estômatos durante o dia dificulta os processos de fotossíntese e troca gasosa, por isso, as suculentas desenvolveram uma forma especial de fotossíntese, na qual o dióxido de carbono liberado durante a respiração é parcialmente utilizado. A esse respeito, a intensidade da fotossíntese neles é baixa, o que está associado ao crescimento lento e à baixa competitividade. As suculentas são caracterizadas pela baixa pressão osmótica da seiva celular, com exceção daquelas que crescem em solos salinos. Seus sistemas radiculares são superficiais, altamente ramificados e de rápido crescimento.

As esclerófitas são plantas duras e de aparência seca devido a uma grande quantidade de tecido mecânico e baixa irrigação de folhas e caules. As folhas de muitas espécies são pequenas, estreitas ou reduzidas a escamas, espinhos; muitas vezes têm pubescência densa (pata de gato, cinquefoil de prata, muitos absinto, etc.) ou revestimento ceroso (centáurea russa, etc.). Seus sistemas radiculares são bem desenvolvidos e muitas vezes maiores em massa total do que as partes aéreas das plantas. Uma variedade de adaptações fisiológicas também ajudam os esclerófitos a suportar com sucesso a falta de umidade: alta pressão osmótica da seiva celular, resistência à desidratação dos tecidos, alta capacidade de retenção de água dos tecidos e células, devido à alta viscosidade do citoplasma. Muitos esclerófitos usam os períodos mais favoráveis ​​do ano para a vegetação e, quando a seca se instala, reduzem drasticamente os processos vitais. Todas as propriedades acima das xerófitas contribuem para sua tolerância à seca.

Mesófitos crescem em condições de umidade média. Eles são mais exigentes em umidade do que as xerófitas e menos do que as higrófitas. Os tecidos foliares mesófitos são diferenciados em parênquima colunar e esponjoso. Os tecidos tegumentares podem apresentar algumas características xeromórficas (pubescência esparsa, camada de cutícula espessada). Mas eles são menos pronunciados do que nas xerófitas. Os sistemas radiculares podem penetrar profundamente no solo ou localizar-se nos horizontes superficiais. em termos de suas necessidades ecológicas, os mesófitos são um grupo muito diversificado. Assim, entre os mesófitos de prados e florestas, existem espécies com maior amor à umidade, caracterizadas por um alto teor de água nos tecidos e uma capacidade de retenção de água bastante fraca. Estes são o rabo-de-raposa do prado, a grama do pântano, o prado encharcado, o golokuchnik de Linnaeus e muitos outros.

Em habitats com falta de umidade periódica ou constante (leve), os mesófitos apresentam sinais de organização xeromórfica e aumento da resistência fisiológica à seca. Exemplos de tais plantas são carvalho pedunculado, trevo da montanha, banana média, alfafa crescente, etc.

Adaptações de animais. Em relação ao regime hídrico entre os animais, distinguem-se os higrófilos (amantes da umidade), os xerófilos (os amantes da seca) e os mesófilos (que preferem condições de umidade média). Um exemplo de higrófilos são piolhos, mosquitos, colêmbolos, libélulas, etc. Todos eles não toleram um déficit hídrico significativo e não toleram nem mesmo uma seca de curto prazo. Lagartos-monitores, camelos, gafanhotos do deserto, besouros negros, etc. são xerófilos e habitam os habitats mais áridos.

Os animais obtêm água através da bebida, da comida e da oxidação da matéria orgânica. Muitos mamíferos e aves (elefantes, leões, hienas, andorinhas, andorinhões, etc.) precisam de água potável. Espécies do deserto, como jerboas, gerbos africanos e o rato canguru americano, podem ficar sem água potável. As lagartas da traça da roupa, dos gorgulhos do celeiro e do arroz e muitos outros vivem exclusivamente devido à água metabólica.

Os animais são caracterizados por formas de regular o balanço hídrico: morfológico, fisiológico, comportamental.

Para morfológico métodos de manutenção do equilíbrio hídrico incluem formações que ajudam a reter água no corpo: conchas de caracóis terrestres, tegumentos queratinizados de répteis, baixa permeabilidade à água de tegumentos em insetos, etc. estrutura da quitina, mas é determinada pela camada de cera mais fina que cobre sua superfície. A destruição desta camada aumenta drasticamente a evaporação através das coberturas.

Para fisiológico As adaptações para a regulação do metabolismo da água incluem a capacidade de formar umidade metabólica, economizar água ao excretar urina e fezes, resistência à desidratação, alterações na sudorese e perda de água pelas membranas mucosas. A conservação da água no trato digestivo é alcançada pela absorção de água pelos intestinos e pela formação de fezes quase desidratadas. Em aves e répteis, o produto final do metabolismo do nitrogênio é o ácido úrico, cuja remoção praticamente não consome água. A regulação ativa da transpiração e evaporação da umidade da superfície do trato respiratório é amplamente utilizada por animais homeotérmicos. Por exemplo, em um camelo, nos casos mais extremos de deficiência de umidade, a transpiração para e a evaporação do trato respiratório é drasticamente reduzida, o que leva à retenção de água no corpo. A evaporação associada à necessidade de termorregulação pode causar desidratação do corpo, por isso muitos pequenos animais de sangue quente em climas secos e quentes evitam a exposição ao calor e conservam a umidade escondendo-se no subsolo.

Em animais poiquilotérmicos, o aumento da temperatura corporal após o aquecimento do ar evita a perda excessiva de água, mas eles não podem evitar completamente as perdas por evaporação. Portanto, para animais de sangue frio, a principal forma de manter o equilíbrio hídrico durante a vida em condições áridas é evitar cargas excessivas de calor. Portanto, no complexo de adaptações ao regime hídrico do ambiente terrestre, formas comportamentais regulação do balanço hídrico. Isso inclui formas especiais de comportamento: cavar buracos, procurar corpos d'água, escolher habitats, etc. Isso é especialmente importante para animais herbívoros e granívoros. Para muitos deles, a presença de corpos d'água é um pré-requisito para a fixação em regiões áridas. Por exemplo, a distribuição no deserto de espécies como o búfalo-do-cabo, o pântano e alguns antílopes é completamente dependente da disponibilidade de locais para beber. Muitos répteis e pequenos mamíferos vivem em tocas onde temperaturas relativamente baixas e alta umidade promovem a troca de água. Os pássaros costumam usar cavidades, copas de árvores frondosas, etc.

A vida na terra exigia tais adaptações que só eram possíveis em organismos vivos altamente organizados. O ambiente ar-terra é mais difícil para a vida, é caracterizado por um alto teor de oxigênio, uma pequena quantidade de vapor de água, baixa densidade, etc. Isso mudou muito as condições de respiração, troca de água e movimento dos seres vivos.

A baixa densidade do ar determina sua baixa força de elevação e capacidade de carga insignificante. Os organismos do ar devem ter seu próprio sistema de suporte que sustenta o corpo: plantas - uma variedade de tecidos mecânicos, animais - um esqueleto sólido ou hidrostático. Além disso, todos os habitantes do ambiente aéreo estão intimamente ligados à superfície da terra, que lhes serve de fixação e suporte.

A baixa densidade do ar fornece baixa resistência ao movimento. Portanto, muitos animais terrestres adquiriram a capacidade de voar. 75% de todas as criaturas terrestres, principalmente insetos e pássaros, se adaptaram ao vôo ativo.

Devido à mobilidade do ar, aos fluxos verticais e horizontais das massas de ar existentes nas camadas mais baixas da atmosfera, é possível o voo passivo dos organismos. A este respeito, muitas espécies desenvolveram anemocory - reassentamento com a ajuda de correntes de ar. A anemocoria é característica de esporos, sementes e frutos de plantas, cistos de protozoários, pequenos insetos, aranhas, etc. Organismos transportados passivamente por correntes de ar são coletivamente chamados de aeroplâncton.

Os organismos terrestres existem em condições de pressão relativamente baixa devido à baixa densidade do ar. Normalmente, é igual a 760 mmHg. À medida que a altitude aumenta, a pressão diminui. A baixa pressão pode limitar a distribuição de espécies nas montanhas. Para os vertebrados, o limite superior da vida é de cerca de 60 mm. A diminuição da pressão acarreta uma diminuição na oferta de oxigênio e desidratação dos animais devido ao aumento da frequência respiratória. Aproximadamente os mesmos limites de avanço nas montanhas têm plantas mais altas. Um pouco mais resistentes são os artrópodes que podem ser encontrados nas geleiras acima da linha de vegetação.

Composição gasosa do ar. Além das propriedades físicas do ambiente aéreo, suas propriedades químicas são muito importantes para a existência dos organismos terrestres. A composição gasosa do ar na camada superficial da atmosfera é bastante homogênea em termos do conteúdo dos principais componentes (nitrogênio - 78,1%, oxigênio - 21,0%, argônio - 0,9%, dióxido de carbono - 0,003% em volume).

O alto teor de oxigênio contribuiu para um aumento no metabolismo dos organismos terrestres em relação aos aquáticos primários. Foi no ambiente terrestre, com base na alta eficiência dos processos oxidativos no organismo, que surgiu a homeotermia animal. O oxigênio, devido ao seu alto teor constante no ar, não é um fator limitante para a vida no ambiente terrestre.

O conteúdo de dióxido de carbono pode variar em certas áreas da camada superficial do ar dentro de limites bastante significativos. Aumento da saturação do ar com CO? ocorre em zonas de atividade vulcânica, perto de nascentes termais e outras saídas subterrâneas deste gás. Em altas concentrações, o dióxido de carbono é tóxico. Na natureza, tais concentrações são raras. O baixo teor de CO 2 inibe o processo de fotossíntese. Sob condições internas, você pode aumentar a taxa de fotossíntese aumentando a concentração de dióxido de carbono. Isso é usado na prática de estufas e estufas.

O nitrogênio do ar para a maioria dos habitantes do ambiente terrestre é um gás inerte, mas microrganismos individuais (bactérias de nódulos, bactérias nitrogenadas, algas azul-verdes, etc.) têm a capacidade de ligá-lo e envolvê-lo no ciclo biológico das substâncias.

A deficiência de umidade é uma das características essenciais do ambiente terrestre-ar da vida. Toda a evolução dos organismos terrestres esteve sob o signo da adaptação à extração e conservação da umidade. Os modos de umidade ambiental em terra são muito diversos - desde a saturação completa e constante do ar com vapor de água em algumas áreas dos trópicos até sua quase total ausência no ar seco dos desertos. A variabilidade diária e sazonal do teor de vapor de água na atmosfera também é significativa. O abastecimento de água dos organismos terrestres também depende do modo de precipitação, da presença de reservatórios, das reservas de umidade do solo, da proximidade das águas subterrâneas e assim por diante.

Isso levou ao desenvolvimento de adaptações em organismos terrestres a vários regimes de abastecimento de água.

Regime de temperatura. A próxima característica distintiva do ambiente ar-solo são as flutuações significativas de temperatura. Na maioria das áreas terrestres, as amplitudes de temperatura diárias e anuais são dezenas de graus. A resistência às mudanças de temperatura no ambiente dos habitantes terrestres é muito diferente, dependendo do habitat específico em que vivem. No entanto, em geral, os organismos terrestres são muito mais euritérmicos do que os organismos aquáticos.

As condições de vida no ambiente solo-ar são complicadas, além disso, pela existência de mudanças climáticas. Clima - estados da atmosfera em constante mudança perto da superfície emprestada, até uma altura de cerca de 20 km (limite da troposfera). A variabilidade do clima se manifesta na variação constante da combinação de fatores ambientais como temperatura, umidade do ar, nebulosidade, precipitação, força e direção do vento, etc. O regime climático de longo prazo caracteriza o clima da região. O conceito de "Clima" inclui não apenas os valores médios dos fenômenos meteorológicos, mas também seu curso anual e diário, desvio dele e sua frequência. O clima é determinado pelas condições geográficas da área. Os principais fatores climáticos - temperatura e umidade - são medidos pela quantidade de precipitação e pela saturação do ar com vapor d'água.

Para a maioria dos organismos terrestres, especialmente os pequenos, o clima da área não é tão importante quanto as condições de seu habitat imediato. Muitas vezes, os elementos locais do ambiente (relevo, exposição, vegetação, etc.) alteram o regime de temperaturas, umidade, luz, movimento do ar em uma determinada área de tal forma que difere significativamente das condições climáticas da área. Tais modificações do clima, que tomam forma na camada superficial do ar, são chamadas de microclima. Em cada zona, o microclima é muito diversificado. Microclimas de áreas muito pequenas podem ser distinguidos.

O regime de luz do ambiente solo-ar também possui algumas características. A intensidade e a quantidade de luz aqui são as maiores e praticamente não limitam a vida das plantas verdes, como na água ou no solo. Em terra, é possível a existência de espécies extremamente fotófilas. Para a grande maioria dos animais terrestres com atividade diurna e até noturna, a visão é uma das principais formas de orientação. Nos animais terrestres, a visão é essencial para encontrar presas, e muitas espécies ainda têm visão de cores. Nesse sentido, as vítimas desenvolvem características adaptativas como reação defensiva, mascaramento e coloração de advertência, mimetismo, etc. Na vida aquática, tais adaptações são muito menos desenvolvidas. O surgimento de flores de cores vivas de plantas superiores também está associado às peculiaridades do aparato dos polinizadores e, em última análise, ao regime de luz do ambiente.

O relevo do terreno e as propriedades do solo são também as condições para a vida dos organismos terrestres e, em primeiro lugar, das plantas. As propriedades da superfície da terra que têm impacto ecológico sobre seus habitantes estão unidas por "fatores ambientais edáficos" (do grego "edaphos" - "solo").

Em relação às diferentes propriedades dos solos, vários grupos ecológicos de plantas podem ser distinguidos. Então, de acordo com a reação à acidez do solo, eles distinguem:

1) espécies acidófilas - crescem em solos ácidos com pH de pelo menos 6,7 (plantas de turfeiras de esfagno);

2) neutrofílica - tendem a crescer em solos com pH de 6,7 a 7,0 (plantas mais cultivadas);

3) basifílico - cresce a um pH superior a 7,0 (mordovnik, anêmona da floresta);

4) indiferente - pode crescer em solos com diferentes valores de pH (lírio do vale).

As plantas também diferem em relação à umidade do solo. Certas espécies estão confinadas a diferentes substratos, por exemplo, os petrófitos crescem em solos pedregosos e os pasmófitos habitam areias de fluxo livre.

O terreno e a natureza do solo afetam as especificidades do movimento dos animais: por exemplo, ungulados, avestruzes, abetardas que vivem em espaços abertos, terrenos duros, para aumentar a repulsão ao correr. Nos lagartos que vivem em areias soltas, os dedos são franjas com escamas córneas que aumentam o suporte. Para os habitantes terrestres cavando buracos, o solo denso é desfavorável. A natureza do solo, em certos casos, afeta a distribuição de animais terrestres que cavam buracos ou escavam o solo, ou põem ovos no solo, etc.