Viața pe uscat necesita astfel de adaptări care erau posibile numai în organismele vii foarte organizate. Mediul sol-aer este mai dificil pentru viață, se caracterizează printr-un conținut ridicat de oxigen, o cantitate mică de vapori de apă, densitate scăzută etc. Acest lucru a schimbat foarte mult condițiile de respirație, schimbul de apă și mișcarea ființelor vii.

Densitatea scăzută a aerului determină forța sa scăzută de ridicare și capacitatea portantă nesemnificativă. Organismele aerului trebuie să aibă propriul sistem de susținere care susține corpul: plante - o varietate de țesuturi mecanice, animale - un schelet solid sau hidrostatic. În plus, toți locuitorii mediului aerian sunt strâns legați de suprafața pământului, care le servește pentru atașare și sprijin.

Densitatea scăzută a aerului oferă rezistență scăzută la mișcare. Prin urmare, multe animale terestre au dobândit capacitatea de a zbura. 75% din toate creaturile terestre, în principal insecte și păsări, s-au adaptat la zborul activ.

Datorită mobilității aerului, fluxurilor verticale și orizontale ale maselor de aer existente în straturile inferioare ale atmosferei, este posibil zborul pasiv al organismelor. În acest sens, multe specii au dezvoltat anemocoria - relocare cu ajutorul curenților de aer. Anemocoria este caracteristică sporilor, semințelor și fructelor plantelor, chisturilor de protozoare, insectelor mici, păianjenilor etc. Organismele transportate pasiv de curenții de aer sunt numite colectiv aeroplancton.

Organismele terestre există în condiții de presiune relativ scăzută datorită densității scăzute a aerului. În mod normal, este egală cu 760 mmHg. Pe măsură ce altitudinea crește, presiunea scade. Presiunea scăzută poate limita distribuția speciilor în munți. Pentru vertebrate, limita superioară a vieții este de aproximativ 60 mm. O scădere a presiunii implică o scădere a aportului de oxigen și deshidratarea animalelor din cauza creșterii frecvenței respiratorii. Aproximativ aceleași limite de avans în munți au plante mai înalte. Ceva mai rezistente sunt artropodele care pot fi găsite pe ghețari deasupra liniei de vegetație.

Compoziția gazoasă a aerului. Pe lângă proprietățile fizice ale mediului aerian, proprietățile sale chimice sunt foarte importante pentru existența organismelor terestre. Compoziția gazoasă a aerului din stratul de suprafață al atmosferei este destul de omogenă în ceea ce privește conținutul componentelor principale (azot - 78,1%, oxigen - 21,0%, argon - 0,9%, dioxid de carbon - 0,003% în volum).

Conținutul ridicat de oxigen a contribuit la creșterea metabolismului organismelor terestre în comparație cu cele primare acvatice. În mediul terestru, pe baza eficienței ridicate a proceselor oxidative din organism, a apărut homeotermia animală. Oxigenul, datorita continutului sau constant ridicat in aer, nu este un factor limitativ pentru viata in mediul terestru.

Conținutul de dioxid de carbon poate varia în anumite zone ale stratului de suprafață de aer în limite destul de semnificative. Saturație crescută a aerului cu CO? apare în zonele de activitate vulcanică, în apropierea izvoarelor termale și a altor ieșiri subterane ale acestui gaz. În concentrații mari, dioxidul de carbon este toxic. În natură, astfel de concentrații sunt rare. Conținutul scăzut de CO 2 inhibă procesul de fotosinteză. În condiții de interior, puteți crește rata de fotosinteză prin creșterea concentrației de dioxid de carbon. Acesta este folosit în practica sere și sere.

Azotul aerian pentru majoritatea locuitorilor mediului terestru este un gaz inert, dar microorganismele individuale (bacterii nodulare, bacterii azotate, alge albastru-verzi etc.) au capacitatea de a-l lega și de a-l implica în ciclul biologic al substanțelor.

Deficiența de umiditate este una dintre caracteristicile esențiale ale mediului sol-aer al vieții. Întreaga evoluție a organismelor terestre a fost sub semnul adaptării la extracția și conservarea umidității. Modurile de umiditate a mediului pe uscat sunt foarte diverse - de la saturația completă și constantă a aerului cu vapori de apă în unele zone ale tropicelor până la absența aproape completă a acestora în aerul uscat al deșerților. Variabilitatea zilnică și sezonieră a conținutului de vapori de apă din atmosferă este, de asemenea, semnificativă. Alimentarea cu apă a organismelor terestre depinde și de modul de precipitare, prezența rezervoarelor, rezervele de umiditate ale solului, apropierea apelor subterane și așa mai departe.

Acest lucru a condus la dezvoltarea unor adaptări ale organismelor terestre la diferite regimuri de alimentare cu apă.

Regimul de temperatură. Următoarea trăsătură distinctivă a mediului aer-sol sunt fluctuațiile semnificative de temperatură. În majoritatea zonelor terestre, amplitudinile temperaturii zilnice și anuale sunt de zeci de grade. Rezistența la schimbările de temperatură în mediul locuitorilor terestre este foarte diferită, în funcție de habitatul particular în care trăiesc. Cu toate acestea, în general, organismele terestre sunt mult mai euriterme decât organismele acvatice.

Condițiile de viață în mediul sol-aer sunt complicate, în plus, de existența schimbărilor meteorologice. Vremea - stări în continuă schimbare ale atmosferei în apropierea suprafeței împrumutate, până la o înălțime de aproximativ 20 km (limita troposferei). Variabilitatea vremii se manifestă prin variația constantă a combinației unor astfel de factori de mediu precum temperatura, umiditatea aerului, înnorarea, precipitațiile, puterea și direcția vântului etc. Regimul meteorologic pe termen lung caracterizează clima zonei. Conceptul de „climă” include nu numai valorile medii ale fenomenelor meteorologice, ci și cursul lor anual și zilnic, abaterea de la acesta și frecvența acestora. Clima este determinată de condițiile geografice ale zonei. Principalii factori climatici - temperatura si umiditatea - sunt masurati prin cantitatea de precipitatii si saturatia aerului cu vapori de apa.

Pentru majoritatea organismelor terestre, în special pentru cele mici, clima zonei nu este atât de importantă, cât condițiile habitatului lor imediat. Foarte des, elementele locale ale mediului (relief, expunere, vegetație etc.) modifică regimul temperaturilor, umidității, luminii, mișcării aerului într-o anumită zonă în așa fel încât să se deosebească semnificativ de condițiile climatice ale zonei. Asemenea modificări ale climei, care se conturează în stratul de suprafață al aerului, se numesc microclimat. În fiecare zonă, microclimatul este foarte divers. Se pot distinge microclimate de zone foarte mici.

Regimul de lumină al mediului sol-aer are, de asemenea, unele caracteristici. Intensitatea și cantitatea de lumină de aici sunt cele mai mari și practic nu limitează viața plantelor verzi, ca în apă sau sol. Pe uscat este posibilă existența unor specii extrem de fotofile. Pentru marea majoritate a animalelor terestre cu activitate diurnă și chiar nocturnă, vederea este una dintre principalele căi de orientare. La animalele terestre, vederea este esențială pentru găsirea prăzii, iar multe specii au chiar și viziunea colorată. În acest sens, victimele dezvoltă astfel de trăsături adaptative, cum ar fi o reacție defensivă, mascarea și colorarea de avertizare, mimica etc. În viața acvatică, astfel de adaptări sunt mult mai puțin dezvoltate. Apariția florilor viu colorate ale plantelor superioare este, de asemenea, asociată cu particularitățile aparatului polenizatorilor și, în cele din urmă, cu regimul de lumină al mediului.

Relieful terenului și proprietățile solului sunt și condițiile vieții organismelor terestre și, în primul rând, a plantelor. Proprietățile suprafeței pământului care au un impact ecologic asupra locuitorilor săi sunt unite de „factori de mediu edafici” (din grecescul „edaphos” – „sol”).

În raport cu diferitele proprietăți ale solurilor, se pot distinge o serie de grupuri ecologice de plante. Deci, în funcție de reacția la aciditatea solului, ei disting:

1) specii acidofile - cresc pe soluri acide cu un pH de cel puțin 6,7 (plante de mlaștini sphagnum);

2) neutrofile - tind să crească pe soluri cu un pH de 6,7–7,0 (cele mai cultivate plante);

3) bazifil - cresc la un pH mai mare de 7,0 (mordovnik, anemonă de pădure);

4) indiferent - poate crește pe soluri cu diferite valori ale pH-ului (lacramioare).

Plantele diferă și în raport cu umiditatea solului. Anumite specii sunt limitate la diferite substraturi, de exemplu, petrofitele cresc pe soluri pietroase, iar pasmofitele locuiesc pe nisipuri cu curgere liberă.

Terenul și natura solului afectează specificul mișcării animalelor: de exemplu, ungulate, struți, dropii care trăiesc în spații deschise, teren dur, pentru a spori repulsia la alergare. La șopârlele care trăiesc în nisipuri afânate, degetele sunt marginite cu solzi cornosi care măresc suportul. Pentru locuitorii terestre care sapă gropi, solul dens este nefavorabil. Natura solului afectează în anumite cazuri distribuția animalelor terestre care sapă gropi sau vizuini în pământ, sau depun ouă în sol etc.



Habitatul pământ-aer de-a lungul evoluției a fost studiat mult mai târziu decât cel acvatic. Caracteristica sa distinctivă este că este gazos, prin urmare, în compoziție predomină un conținut semnificativ de oxigen, precum și presiune scăzută, umiditate și densitate.

Pentru o lungă perioadă de timp a unui astfel de proces evolutiv, flora și fauna au avut nevoie pentru a forma un anumit comportament și fiziologie, adaptări anatomice și de altă natură, au fost capabili să se adapteze la schimbările din lumea înconjurătoare.

Caracteristică

Mediul se caracterizează prin:

• Modificări constante ale temperaturii și ale nivelului de umiditate din aer;
• Trecerea timpului zilei și a anotimpurilor;
• Intensitate mare a luminii;
• Dependența factorilor de localizare teritorială.

Particularități

O caracteristică a mediului este că plantele sunt capabile să prindă rădăcini în pământ, iar animalele se pot mișca în întinderile de aer și sol. Toate plantele au un aparat stomatic, cu ajutorul căruia organismele terestre ale lumii pot lua oxigen direct din aer. Umiditatea scăzută a aerului și prezența predominantă a oxigenului în acesta au dus la apariția organelor respiratorii la animale - traheea și plămânii. O structură scheletică bine dezvoltată permite mișcarea independentă pe sol și oferă un sprijin puternic pentru corp și organe, având în vedere densitatea scăzută a mediului.

animale

Cea mai mare parte a speciilor de animale trăiește în mediul sol-aer: păsări, animale, reptile și insecte.

Adaptare și fitness (exemple)

Organismele vii au dezvoltat anumite adaptări la factorii negativi ai lumii înconjurătoare: adaptarea la temperatură și schimbările climatice, o structură specială a corpului, termoreglarea, precum și schimbarea și dinamica ciclurilor vieții. De exemplu, unele plante, pentru a-și menține starea normală în perioada de frig și secetă, schimbă lăstarii și sistemele radiculare. În rădăcinile legumelor - sfeclă și morcovi, în frunzele florilor - aloe, în bulbul unei lalele și praz, nutrienții și umiditatea sunt stocate.

Pentru a menține temperatura corpului neschimbată vara și iarna, animalele au dezvoltat un sistem special de schimb de căldură și termoreglare cu lumea exterioară. Plantele au dezvoltat polen și semințe transportate de vânt pentru reproducere. Aceste plante sunt poziționate în mod unic pentru a îmbunătăți proprietățile polenului, rezultând o polenizare eficientă. Animalele au dobândit mobilitate intenționată pentru a obține hrană. S-a format o legătură absolută mecanică, funcțională și de resurse cu pământul.

• Factorul limitat pentru locuitorii mediului este lipsa surselor de apă.
• Organismele vii își pot schimba forma corpului datorită densității scăzute a aerului. De exemplu, formarea secțiunilor scheletice este importantă pentru animale, în timp ce păsările necesită o formă netedă a aripilor și o structură a corpului.
• Plantele au nevoie de țesut conjunctiv flexibil, precum și de prezența unei forme caracteristice a coroanei și a florilor.
• Păsările și mamiferele datorează dobândirea funcției de sânge cald prezenței proprietăților aerului - conductivitate termică, capacitate de căldură.

constatări

Habitatul sol-aer este neobișnuit din punct de vedere al factorilor de mediu. Şederea animalelor şi plantelor în ea este posibilă datorită apariţiei şi formării multor adaptări în ele. Toți locuitorii sunt inseparabili de suprafața pământului pentru fixare și sprijin stabil. În acest sens, solul este inseparabil de mediul acvatic și terestru, care joacă un rol major în evoluția lumii animalelor și plantelor.

Pentru mulți indivizi, a fost o punte prin care organismele surselor de apă au trecut în condițiile de viață terestre și, prin urmare, au cucerit pământul. Distribuția florei și faunei pe întreaga planetă depinde de compoziția solului și a terenului, în funcție de modul de viață.

Recent, mediul sol-aer s-a schimbat din cauza activităților umane. Oamenii transformă artificial peisajele naturale, numărul și dimensiunea corpurilor de apă. Într-o astfel de situație, multe organisme nu sunt capabile să se adapteze rapid la noile condiții de viață. Este necesar să ne amintim acest lucru și să opriți interferențele negative ale oamenilor în habitatul sol-aer al animalelor și plantelor!

Habitat sol-aer

În cursul evoluției, acest mediu a fost stăpânit mai târziu decât apa. Factorii de mediu din mediul terestru-aer se deosebesc de alte habitate prin intensitatea luminoasă ridicată, fluctuațiile semnificative ale temperaturii și umidității aerului, corelarea tuturor factorilor cu localizarea geografică, schimbarea anotimpurilor anului și a orei zilei. Mediul este gazos, prin urmare se caracterizează prin umiditate scăzută, densitate și presiune, conținut ridicat de oxigen.

Caracterizarea factorilor de mediu abiotici de lumină, temperatură, umiditate - vezi prelegerea anterioară.

Compoziția gazelor a atmosferei este, de asemenea, un factor climatic important. Cu aproximativ 3-3,5 miliarde de ani în urmă, atmosfera conținea azot, amoniac, hidrogen, metan și vapori de apă și nu exista oxigen liber în ea. Compoziția atmosferei a fost determinată în mare măsură de gazele vulcanice.

În prezent, atmosfera constă în principal din azot, oxigen și cantități relativ mai mici de argon și dioxid de carbon. Toate celelalte gaze prezente în atmosferă sunt conținute doar în urme. De o importanță deosebită pentru biotă este conținutul relativ de oxigen și dioxid de carbon.

Conținutul ridicat de oxigen a contribuit la creșterea metabolismului organismelor terestre în comparație cu cele primare acvatice. În mediul terestru, pe baza eficienței ridicate a proceselor oxidative din organism, a apărut homoiotermia animală. Oxigenul, datorită conținutului său constant ridicat în aer, nu este un factor de limitare a vieții în mediul terestru. Doar pe alocuri, în condiții specifice, se creează un deficit temporar, de exemplu, în acumulări de reziduuri vegetale în descompunere, stocuri de cereale, făină etc.

Conținutul de dioxid de carbon poate varia în anumite zone ale stratului de suprafață de aer în limite destul de semnificative. De exemplu, în absența vântului în centrul orașelor mari, concentrația acestuia crește de zece ori. Modificările diurne ale conținutului de dioxid de carbon din straturile de suprafață sunt regulate, asociate cu ritmul fotosintezei plantelor, și sezoniere, datorită modificărilor intensității respirației organismelor vii, în principal populația microscopică a solurilor. Saturația crescută a aerului cu dioxid de carbon are loc în zonele de activitate vulcanică, lângă izvoarele termale și alte ieșiri subterane ale acestui gaz. Conținutul scăzut de dioxid de carbon inhibă procesul de fotosinteză. În condiții de interior, viteza fotosintezei poate fi crescută prin creșterea concentrației de dioxid de carbon; aceasta este folosită în practica serelor și a serelor.

Azotul aerian pentru majoritatea locuitorilor mediului terestru este un gaz inert, dar o serie de microorganisme (bacterii nodulare, Azotobacter, clostridia, alge albastru-verzi etc.) au capacitatea de a-l lega și de a-l implica în ciclul biologic.

Impuritățile locale care intră în aer pot afecta, de asemenea, în mod semnificativ organismele vii. Acest lucru este valabil mai ales pentru substanțele gazoase toxice - metan, oxid de sulf (IV), monoxid de carbon (II), oxid de azot (IV), hidrogen sulfurat, compuși ai clorului, precum și particule de praf, funingine etc., care poluează aerul. în zonele industriale. Principala sursă modernă de poluare chimică și fizică a atmosferei este antropică: munca diverselor întreprinderi industriale și transport, eroziunea solului etc. Oxidul de sulf (SO 2), de exemplu, este otrăvitor pentru plante chiar și în concentrații de la 150 de ani. miime până la o milioneme din volumul aerului .. Unele specii de plante sunt deosebit de sensibile la S0 2 și servesc ca un indicator sensibil al acumulării sale în aer (de exemplu, licheni.

Densitate scăzută a aerului determină forța sa scăzută de ridicare și capacitatea portantă nesemnificativă. Locuitorii aerului trebuie să aibă propriul sistem de susținere care susține corpul: plantele - o varietate de țesuturi mecanice, animalele - un schelet solid sau, mult mai rar, un schelet hidrostatic. În plus, toți locuitorii mediului aerian sunt strâns legați de suprafața pământului, care le servește pentru atașare și sprijin. Viața într-o stare suspendată în aer este imposibilă. Adevărat, multe microorganisme și animale, sporii, semințele și polenul plantelor sunt prezente în mod regulat în aer și sunt transportate de curenții de aer (anemocorie), multe animale sunt capabile de zbor activ, dar în toate aceste specii funcția principală a ciclului lor de viață - reproducerea - se realizează pe suprafața pământului. Pentru cei mai mulți dintre ei, a fi în aer este asociat doar cu relocarea sau căutarea prăzii.

Vânt Are un efect limitativ asupra activității și chiar distribuției organismelor. Vântul poate chiar schimba aspectul plantelor, în special în habitate precum zonele alpine, unde alți factori sunt limitativi. În habitatele deschise de munte, vântul limitează creșterea plantelor, determinând plantele să se îndoaie spre partea de vânt. În plus, vântul crește evapotranspirația în condiții de umiditate scăzută. De mare importanță sunt furtunile, deși acțiunea lor este pur locală. Uraganele, precum și vânturile obișnuite, sunt capabile să transporte animale și plante pe distanțe lungi și, prin urmare, să schimbe compoziția comunităților.

Presiune, aparent, nu este un factor limitator al acțiunii directe, dar este direct legat de vreme și climă, care au un efect direct limitator. Densitatea scăzută a aerului determină o presiune relativ scăzută pe uscat. În mod normal, este egal cu 760 mm Hg, art. Pe măsură ce altitudinea crește, presiunea scade. La o altitudine de 5800 m, este doar pe jumătate normal. Presiunea scăzută poate limita distribuția speciilor în munți. Pentru majoritatea vertebratelor, limita superioară a vieții este de aproximativ 6000 m. O scădere a presiunii implică o scădere a aportului de oxigen și deshidratarea animalelor din cauza creșterii ritmului respirator. Aproximativ aceleași sunt limitele de avansare către munții plantelor superioare. Ceva mai rezistente sunt artropodele (cozi de primăvară, acarieni, păianjeni) care pot fi găsite pe ghețarii deasupra limitei vegetației.

În general, toate organismele terestre sunt mult mai stenobatice decât cele acvatice.

Structura stratificată a învelișurilor Pământului și compoziția atmosferei; regimul luminos ca factor al mediului sol-aer; adaptarea organismelor la diferite regimuri de lumină; condițiile de temperatură în mediul sol-aer, adaptările de temperatură; poluarea aerului

Mediul sol-aer este cel mai dificil din punct de vedere al condițiilor de viață de mediu. Viața pe uscat necesita astfel de adaptări morfologice și biochimice care erau posibile doar cu un nivel suficient de ridicat de organizare atât a plantelor, cât și a animalelor. Pe fig. 2 prezintă o diagramă a învelișurilor Pământului. Partea exterioară poate fi atribuită mediului sol-aer litosferă iar fundul atmosfera. Atmosfera, la rândul ei, are o structură stratificată destul de pronunțată. Straturile inferioare ale atmosferei sunt prezentate în fig. 2. Deoarece cea mai mare parte a ființelor vii trăiește în troposferă, acest strat al atmosferei este inclus în conceptul de mediu sol-aer. Troposfera este partea cea mai joasă a atmosferei. Înălțimea sa în diferite zone este de la 7 la 18 km, conține cea mai mare parte a vaporilor de apă, care, condensându-se, formează nori. În troposferă, există o mișcare puternică a aerului, iar temperatura scade cu o medie de 0,6 ° C, cu o creștere la fiecare 100 m.

Atmosfera Pământului este formată dintr-un amestec mecanic de gaze care nu acționează chimic unul asupra celuilalt. În ea au loc toate procesele meteorologice, a căror totalitate este numită climat. Limita superioară a atmosferei este considerată condiționat a fi de 2000 km, adică înălțimea sa este V 3 parte din raza Pământului. În atmosferă au loc continuu diverse procese fizice: temperatura, schimbarea umidității, vaporii de apă se condensează, apar ceață și nori, razele soarelui încălzesc atmosfera, o ionizează etc.

Cea mai mare parte a aerului este concentrată în stratul de 70 km. Aerul uscat conține (în%): azot - 78,08; oxigen - 20,95; argon - 0,93; dioxid de carbon - 0,03. Există foarte puține alte gaze. Acestea sunt hidrogen, neon, heliu, cripton, radon, xenon - majoritatea gazelor inerte.

Aerul atmosferic este unul dintre principalele elemente vitale ale mediului. Protejează în mod fiabil planeta de radiațiile cosmice dăunătoare. Sub influența atmosferei de pe Pământ au loc cele mai importante procese geologice, care în cele din urmă formează peisajul.

Aerul atmosferic aparține categoriei resurselor inepuizabile, dar dezvoltarea intensivă a industriei, creșterea orașelor, extinderea explorării spațiului sporesc impactul antropic negativ asupra atmosferei. Prin urmare, problema protecției aerului atmosferic devine din ce în ce mai importantă.

Pe lângă aerul cu o anumită compoziție, organismele vii care locuiesc în mediul sol-aer sunt afectate de presiunea și umiditatea aerului, precum și de radiația solară și de temperatură.

Orez. 2.

Modul de lumină sau radiația solară. Pentru implementarea proceselor vitale, toate organismele vii au nevoie de energie venită din exterior. Sursa sa principală este radiația solară.

Efectul diferitelor părți ale spectrului radiației solare asupra organismelor vii este diferit. Se știe că în spectrul de lumină solară emit ultraviolete, vizibileși zona infrarosu, care, la rândul lor, constau din unde luminoase de diferite lungimi (Fig. 3).

Dintre razele ultraviolete (UFL), doar undele lungi (290-300 nm) ajung la suprafața Pământului, iar undele scurte (mai puțin de 290 nm), distructive pentru toate viețuitoarele, sunt aproape complet absorbite la o înălțime de aproximativ 20 nm. -25 km de ecranul cu ozon - un strat subțire al atmosferei care conține molecule 0 3 (vezi Fig. 2).

Orez. 3. Efectul biologic al diferitelor părți ale spectrului radiației solare: 1 - denaturarea proteinelor; 2 - intensitatea fotosintezei grâului; 3 - sensibilitatea spectrală a ochiului uman. Zona de radiații ultraviolete care nu pătrunde este umbrită.

prin atmosferă

Razele ultraviolete cu undă lungă (300-400 nm), care au energie fotonică mare, au activitate chimică și mutagenă ridicată. Doze mari din ele sunt dăunătoare organismelor.

În intervalul 250-300 nm, radiația UV are un efect bactericid puternic și provoacă formarea vitaminei D anti-rahită la animale, adică, în doze mici, radiația UV este necesară pentru oameni și animale. La o lungime de 300-400 nm, razele UV provoacă bronzul la oameni, care este o reacție de protecție a pielii.

Razele infraroșii (IRL) cu o lungime de undă mai mare de 750 nm au efect termic, nu sunt percepute de ochiul uman și asigură regimul termic al planetei. Aceste raze sunt deosebit de importante pentru animalele cu sânge rece (insecte, reptile), care le folosesc pentru a crește temperatura corpului (fluturi, șopârle, șerpi) sau pentru vânătoare (căpușe, păianjeni, șerpi).

În prezent, au fost fabricate multe dispozitive care folosesc una sau alta parte a spectrului: iradiatoare cu ultraviolete, aparate electrocasnice cu radiații infraroșii pentru gătit rapid etc.

Razele vizibile cu o lungime de undă de 400-750 nm sunt de mare importanță pentru toate organismele vii.

Lumina ca condiție pentru viața plantelor. Lumina este esențială pentru plante. Plantele verzi folosesc energia solară în această regiune a spectrului, captând-o în procesul de fotosinteză:

Datorită nevoii diferite de energie luminoasă, plantele dezvoltă diverse adaptări morfologice și fiziologice la regimul de lumină al habitatului lor.

Adaptarea este un sistem de reglare a proceselor metabolice și a caracteristicilor fiziologice care asigură adaptabilitatea maximă a organismelor la condițiile de mediu.

În conformitate cu adaptările la regimul de lumină, plantele sunt împărțite în următoarele grupe ecologice.

• 1. Iubitoare de lumină- având următoarele adaptări morfologice: lăstari puternic ramificaţi cu internoduri scurtate, rozetă; frunzele sunt mici sau cu limbul frunzelor puternic disecat, adesea cu înveliș ceros sau pubescență, adesea întoarse cu marginea spre lumină (de exemplu, salcâm, mimoză, soforă, floarea de colț, iarbă cu pene, pin, lalea).
• 2. Iubitoare de umbre- constant în condiții de umbrire puternică. Frunzele lor sunt de culoare verde închis, dispuse orizontal. Acestea sunt plante din nivelurile inferioare ale pădurilor (de exemplu, iarna, nurca cu două frunze, ferigi etc.). Cu o lipsă de lumină, trăiesc plantele de adâncime (alge roșii și maronii).
• 3. tolerant la umbră- poate tolera umbrirea, dar si creste bine la lumina (de exemplu, ierburi si arbusti de padure care cresc atat in locuri umbrite, cat si pe margini, precum si stejarul, fagul, carpenul, molidul).

În raport cu lumina, plantele din pădure sunt dispuse în etaje. În plus, chiar și în același copac, frunzele captează lumina diferit în funcție de nivel. De regulă, ele constituie mozaic foaie, adică dispuse astfel încât să mărească suprafața frunzei pentru o mai bună captare a luminii.

Regimul de lumină variază în funcție de latitudinea geografică, ora zilei și anotimp. În legătură cu rotația Pământului, regimul luminos are un ritm zilnic și sezonier distinct. Se numește reacția corpului la o schimbare a modului de iluminare fotoperiodism.În legătură cu fotoperiodismul din organism, procesele de metabolism, creștere și dezvoltare se modifică.

Fenomenul asociat fotoperiodismului la plante fototropism- mișcarea organelor individuale ale plantelor către lumină. De exemplu, mișcarea unui coș de floarea-soarelui în timpul zilei după soare, deschizând inflorescențele unei păpădie și lindweed dimineața și închiderea lor seara și invers - deschiderea florilor de violetă de noapte și tutun parfumat seara și inchiderea lor dimineata (fotoperiodism zilnic).

Fotoperiodismul sezonier se observă la latitudini odată cu schimbarea anotimpurilor (latitudini temperate și nordice). Odată cu debutul unei zile lungi (primăvara), se observă un flux activ de sevă la plante, mugurii se umflă și se deschid. Odată cu debutul unei zile scurte de toamnă, plantele își pierd frunzele și se pregătesc pentru repaus de iarnă. Este necesar să se facă distincția între plantele de „zi scurtă” - sunt comune în zonele subtropicale (crizanteme, perilla, orez, soia, cocklebur, cânepă); și plantele „zilei lungi” (rudbeckia, cereale, crucifere, mărar) - sunt distribuite în principal în latitudini temperate și subpolare. Plantele de „zi lungă” nu pot crește în sud (nu produc semințe), și același lucru este valabil și pentru plantele de „zi scurtă” dacă sunt cultivate în nord.

Lumina ca condiție pentru viața animală. Pentru animale, lumina nu este un factor de o importanță capitală, ca și pentru plantele verzi, deoarece acestea există datorită energiei solare acumulată de aceste plante. Cu toate acestea, animalele au nevoie de lumină cu o anumită compoziție spectrală. Practic, au nevoie de lumină pentru orientarea vizuală în spațiu. Adevărat, nu toate animalele au ochi. La primitivi, acestea sunt pur și simplu celule fotosensibile sau chiar un loc în celulă (de exemplu, stigmatul în organismele unicelulare sau „ochiul sensibil la lumină”).

Vederea figurativă este posibilă numai cu o structură suficient de complexă a ochiului. De exemplu, păianjenii pot distinge contururile obiectelor în mișcare doar la o distanță de 1-2 cm.Ochii vertebratelor percep forma și dimensiunea obiectelor, culoarea lor și determină distanța până la ele.

Lumina vizibilă este un concept convențional pentru diferite specii de animale. Pentru o persoană, acestea sunt raze de la violet la roșu închis (amintiți-vă de culorile curcubeului). Șerpii cu clopoței, de exemplu, percep partea infraroșie a spectrului. Albinele, pe de altă parte, disting razele ultraviolete multicolore, dar nu le percep pe cele roșii. Spectrul luminii vizibile pentru ei este mutat în regiunea ultravioletă.

Dezvoltarea organelor de vedere depinde în mare măsură de situația ecologică și de condițiile de mediu ale organismelor. Deci, la locuitorii permanenți ai peșterilor, unde lumina soarelui nu pătrunde, ochii pot fi reduse complet sau parțial: la gândacii orbi, liliecii, unii amfibieni și peștii.

Abilitatea de a vedea culorile depinde, de asemenea, dacă organismele sunt diurne sau nocturne. Câinii, pisicile, hamsterii (care se hrănesc prin vânătoare la amurg) văd cu toții în alb și negru. Aceeași viziune este și la păsările de noapte - bufnițe, borcane. Păsările diurne au o viziune a culorilor bine dezvoltată.

Animalele și păsările au, de asemenea, adaptări pentru stilul de viață de zi și de noapte. De exemplu, majoritatea ungulatelor, urșilor, lupii, vulturii, ciocilor sunt activi în timpul zilei, în timp ce tigrii, șoarecii, aricii, bufnițele sunt cei mai activi noaptea. Durata orelor de lumină afectează debutul sezonului de împerechere, migrațiile și zborurile la păsări, hibernarea la mamifere etc.

Animalele navighează cu ajutorul organelor lor vizuale în timpul zborurilor și migrațiilor pe distanțe lungi. Păsările, de exemplu, aleg direcția de zbor cu o acuratețe uimitoare, depășind multe mii de kilometri de la cuibărire la locurile de iernat. S-a dovedit că în timpul unor astfel de zboruri pe distanțe lungi, păsările sunt cel puțin parțial orientate de Soare și stele, adică surse de lumină astronomică. Sunt capabili de navigare, schimbându-și orientarea pentru a ajunge în punctul dorit de pe Pământ. Dacă păsările sunt transportate în cuști, atunci ele aleg corect direcția de iernare din orice parte a lumii. Păsările nu zboară în ceață continuă, deoarece adesea se rătăcesc în timpul zborului.

Printre insecte, capacitatea pentru acest tip de orientare este dezvoltată la albine. Ei folosesc poziția (înălțimea) Soarelui ca ghid.

Regimul de temperatură în mediul sol-aer. Adaptări de temperatură. Se știe că viața este un mod de existență a corpurilor proteice, prin urmare limitele existenței vieții sunt temperaturile la care structura și funcționarea normală a proteinelor este posibilă, în medie de la 0 ° C la + 50 ° C. Cu toate acestea, unele organisme au sisteme enzimatice specializate și sunt adaptate existenței active la temperaturi în afara acestor limite.

Specii care preferă frigul (se numesc criofili), poate menține activitatea celulară până la -8°... -10°C. Bacteriile, ciupercile, lichenii, mușchii și artropodele pot îndura hipotermie. De asemenea, copacii noștri nu mor la temperaturi scăzute. Este important doar ca în perioada de pregătire pentru iarnă, apa din celulele plantei să treacă într-o stare specială și să nu se transforme în gheață - atunci celulele mor. Plantele depășesc hipotermia acumulând substanțe în celulele și țesuturile lor - protectori osmotici: diverse zaharuri, aminoacizi, alcooli, care „pompează” excesul de apă, împiedicând-o să se transforme în gheață.

Există un grup de specii de organisme a căror viață optimă este temperaturile ridicate, se numesc termofile. Aceștia sunt diverși viermi, insecte, acarieni care trăiesc în deșerturi și semi-deșerturi fierbinți, acestea sunt bacterii ale izvoarelor termale. Există izvoare cu o temperatură de + 70 ° C, care conțin locuitori vii - alge albastre-verzi (cianobacterii), unele tipuri de moluște.

Dacă, totuși, luăm în considerare latent(latente pe termen lung) forme de organisme, cum ar fi sporii unor bacterii, chisturi, spori și semințe de plante, pot rezista la temperaturi foarte anormale. Sporii bacterieni pot rezista la temperaturi de până la 180°C. Multe semințe, polen de plante, chisturi, alge unicelulare rezistă înghețului în azot lichid (la -195,8°C) și apoi depozitării pe termen lung la -70°C. După decongelare și plasare în condiții favorabile și mediu nutritiv suficient, aceste celule pot deveni din nou active și pot începe să se înmulțească.

Se numește suspendarea temporară a tuturor proceselor vitale ale corpului animatie suspendata. Anabioza poate apărea la animale atât cu scăderea temperaturii mediului, cât și cu creșterea acesteia. De exemplu, la șerpi și șopârle, atunci când temperatura aerului crește peste 45 ° C, apare torporul termic. La amfibieni la temperaturi ale apei sub 4 ° C, activitatea vitală este practic absentă. Din starea de anabioză, ființele vii pot reveni la viața normală numai dacă structura macromoleculelor din celulele lor (în primul rând ADN-ul și proteinele) nu este perturbată.

Rezistența la fluctuațiile de temperatură la locuitorii terestre este diferită.

Adaptări de temperatură la plante. Plantele, fiind organisme imobile, sunt nevoite să se adapteze la acele fluctuații de temperatură care există în habitatele lor. Au sisteme specifice care protejează împotriva hipotermiei sau supraîncălzirii. transpiratie- acesta este un sistem de evaporare a apei de către plante prin aparatul stomatic, care le salvează de supraîncălzire. Unele plante au dobândit chiar rezistență la incendii - se numesc pirofite. Incendiile apar adesea în savane, tufișuri. Copacii de savană au coaja groasă impregnată cu substanțe refractare. Fructele și semințele lor au coji groase, lignificate, care crăpă când sunt puse pe foc, ceea ce ajută semințele să cadă în pământ.

Adaptări de temperatură ale animalelor. Animalele, în comparație cu plantele, au o capacitate mai mare de a se adapta la schimbările de temperatură, deoarece sunt capabile să se miște, au mușchi și își produc propria căldură internă. În funcție de mecanismele de menținere a unei temperaturi constante a corpului, există poikilotermic(cu sânge rece) și homoiotermic animale (cu sânge cald).

Poikilotermic sunt insecte, pești, amfibieni, reptile. Temperatura corpului lor se modifică odată cu temperatura mediului.

Homeotermic- animale cu temperatura corpului constantă, capabile să o mențină chiar și cu fluctuații puternice ale temperaturii exterioare (acestea sunt mamifere și păsări).

Principalele moduri de adaptare a temperaturii:

• 1) termoreglare chimică- cresterea productiei de caldura ca raspuns la scaderea temperaturii ambiante;
• 2) termoreglarea fizică- capacitatea de reținere a căldurii datorită părului și penelor, distribuția rezervelor de grăsime, posibilitatea transferului de căldură prin evaporare etc.;

3) termoreglarea comportamentală- capacitatea de a se deplasa din locuri cu temperaturi extreme în locuri cu temperaturi optime. Acesta este principalul mod de termoreglare la animalele poikiloterme. Când temperatura crește sau scade, au tendința de a-și schimba postura sau de a se ascunde la umbră, într-o gaură. Albinele, furnicile, termitele construiesc în interior cuiburi cu o temperatură bine reglată.

La animalele cu sânge cald, sistemul de termoreglare s-a îmbunătățit semnificativ (deși este slab la pui și la pui).

Pentru a ilustra perfecțiunea termoreglării la animalele superioare și la oameni, putem da următorul exemplu. În urmă cu aproximativ 200 de ani, dr. C. Blegden din Anglia a pus la cale următorul experiment: împreună cu prietenii săi și un câine, a petrecut 45 de minute într-o cameră uscată la +126°C fără consecințe asupra sănătății. Fanii băii finlandeze știu că este posibil să petreacă ceva timp într-o saună cu o temperatură mai mare de + 100 ° C (pentru fiecare - propria lor), iar acest lucru este bun pentru sănătate. Dar mai știm că dacă o bucată de carne este ținută la această temperatură, se va găti.

Sub acțiunea frigului la animalele cu sânge cald se intensifică procesele oxidative, în special la nivelul mușchilor. Intră în joc termoreglarea chimică. Se notează tremurături musculare, ducând la eliberarea de căldură suplimentară. Metabolismul lipidelor este îmbunătățit în special, deoarece grăsimile conțin o cantitate semnificativă de energie chimică. Prin urmare, acumularea de rezerve de grăsime asigură o termoreglare mai bună.

Creșterea producției de căldură este însoțită de consumul unei cantități mari de alimente. Deci, păsările rămase pentru iarnă au nevoie de multă hrană, nu le este frică de îngheț, ci de foame. Cu o recoltă bună, molid și pin crossbills, de exemplu, chiar și la iarnă cresc pui. Oamenii - locuitori ai regiunilor dure din Siberia sau nordul - din generație în generație au dezvoltat un meniu bogat în calorii - găluște tradiționale și alte alimente bogate în calorii. Prin urmare, înainte de a urma dietele occidentale la modă și de a respinge hrana strămoșilor, trebuie să ne amintim de oportunitatea existentă în natură, care stă la baza tradițiilor pe termen lung ale oamenilor.

Un mecanism eficient de reglare a transferului de căldură la animale, ca și la plante, este evaporarea apei prin transpirație sau prin mucoasele gurii și ale tractului respirator superior. Acesta este un exemplu de termoreglare fizică. O persoană aflată la căldură extremă poate aloca până la 12 litri de transpirație pe zi, disipând în același timp căldura de 10 ori mai mult decât în ​​mod normal. O parte din apa excretată trebuie returnată prin băutură.

Animalele cu sânge cald, ca și animalele cu sânge rece, se caracterizează prin termoreglare comportamentală. În vizuinile animalelor care trăiesc sub pământ, fluctuațiile de temperatură sunt cu atât mai mici, cu atât mai adâncă gaura. Cuiburile de albine construite cu pricepere mențin un microclimat uniform și favorabil. De interes deosebit este comportamentul de grup al animalelor. De exemplu, pinguinii în îngheț sever și furtună de zăpadă formează o „broaște țestoasă” - o grămadă densă. Cei care s-au trezit pe margine își fac treptat drum înăuntru, unde temperatura se menține la aproximativ +37°C. În același loc, în interior, sunt așezați puii.

Astfel, pentru a trăi și a se reproduce în anumite condiții ale mediului sol-aer, animalele și plantele aflate în proces de evoluție au dezvoltat o mare varietate de adaptări și sisteme care să corespundă acestui habitat.

Poluarea aerului. Recent, un factor extern din ce în ce mai semnificativ care modifică habitatul sol-aer a devenit factor antropic.

Atmosfera, ca și biosfera, are proprietatea de a se autopurifica sau de a menține echilibrul. Cu toate acestea, volumul și viteza poluării atmosferice moderne depășesc posibilitățile naturale de neutralizare a acestora.

În primul rând, este vorba de poluare naturală - diverse praf: minerale (produse ale intemperiilor și distrugerii rocilor), organice (aeroplancton - bacterii, viruși, polen de plante) și spațiale (particule care intră în atmosferă din spațiu).

În al doilea rând, acestea sunt poluări artificiale (antropice) - emisii industriale, de transport și domestice în atmosferă (praf de fabrici de ciment, funingine, diverse gaze, contaminare radioactivă, pesticide).

Conform estimărilor aproximative, 1,5 milioane de tone de arsenic au fost eliberate în atmosferă în ultimii 100 de ani; 1 milion de tone de nichel; 1,35 milioane de tone de siliciu, 900 de mii de tone de cobalt, 600 de mii de tone de zinc, aceeași cantitate de cupru și alte metale.

Întreprinderile chimice emit dioxid de carbon, oxid de fier, oxizi de azot, clor. Dintre pesticide, compușii organofosforici sunt deosebit de toxici, din care se obțin și mai toxici în atmosferă.

Ca urmare a emisiilor din orașele în care radiațiile ultraviolete sunt reduse și există o mulțime mare de oameni, are loc o degradare a bazinului de aer, una dintre manifestările căreia este smogul.

Se întâmplă smogul "clasic"(un amestec de cețe toxice care apar în timpul unei ușoare tulburări) și " fotochimic» (amestec de gaze caustice și aerosoli, care se formează fără ceață în urma reacțiilor fotochimice). Cel mai periculos este smogul de la Londra și Los Angeles. Absoarbe până la 25% din radiația solară și 80% din razele ultraviolete, populația urbană suferă de acest lucru.

Mediul sol-aer este cel mai dificil pentru viața organismelor. Factorii fizici care o compun sunt foarte diversi: lumina, temperatura. Dar organismele s-au adaptat de-a lungul evoluției la acești factori în schimbare și au dezvoltat sisteme de adaptare pentru a asigura adaptabilitate extremă la condițiile de mediu. În ciuda inepuizabilității aerului ca resursă de mediu, calitatea acestuia se deteriorează rapid. Poluarea aerului este cea mai periculoasă formă de poluare a mediului.

Întrebări și sarcini pentru autocontrol

• 1. Explicați de ce mediul sol-aer este cel mai dificil pentru viața organismelor.
• 2. Dați exemple de adaptări ale plantelor și animalelor la temperaturi ridicate și scăzute.
• 3. De ce temperatura are o influență puternică asupra activității vitale a oricăror organisme?
• 4. Analizați modul în care lumina afectează viața plantelor și animalelor.
• 5. Descrie ce este fotoperiodismul.
• 6. Demonstrați că diferitele unde ale spectrului luminos au efecte diferite asupra organismelor vii, dați exemple. Enumerați grupurile în care organismele vii sunt împărțite în funcție de modul în care folosesc energia, dați exemple.
• 7. Comentează cu ce fenomene sezoniere din natură sunt conectate și cum reacționează plantele și animalele la ele.
• 8. Explicați de ce poluarea aerului prezintă cel mai mare pericol pentru organismele vii.

Mediul sol-aer al vieții este cel mai dificil din punct de vedere al condițiilor de mediu. În cursul evoluției, a fost stăpânit mult mai târziu decât apa. Viața pe uscat a necesitat astfel de adaptări, care au devenit posibile doar cu un nivel suficient de ridicat de organizare a organismelor. Mediul sol-aer se caracterizează prin densitate scăzută a aerului, fluctuații mari de temperatură și umiditate, o intensitate mai mare a radiației solare în comparație cu alte medii și mobilitatea atmosferei.

Densitate redusă a aerului și mobilitate determină forța sa scăzută de ridicare și sprijinul nesemnificativ. Organismele mediului terestru trebuie să aibă un sistem de susținere care să susțină organismul: plante - țesuturi mecanice, animale - un schelet solid sau hidrostatic.

Forța mică de ridicare a aerului determină masa și dimensiunea limită a organismelor terestre. Cele mai mari animale terestre sunt mult mai mici decât giganții mediului acvatic - balenele. Animalele de dimensiunea și masa unei balene moderne nu ar putea trăi pe uscat, deoarece ar fi zdrobite de propria lor greutate.

Densitatea scăzută a aerului determină o rezistență scăzută la mișcare. Prin urmare, multe animale au dobândit capacitatea de a zbura: păsări, insecte, unele mamifere și reptile.

Datorită mobilității aerului, zborul pasiv al unor specii de organisme, precum și polenul, sporii, fructele și semințele plantelor este posibil. Decontarea cu ajutorul curenților de aer se numește anemochorie. Se numesc organismele aeropurtate pasiv aeroplancton. Se caracterizează prin dimensiuni foarte mici ale corpului, prezența excrescentelor și disecție puternică, utilizarea pânzelor de păianjen etc. Semințele și fructele plantelor anemochora au, de asemenea, dimensiuni foarte mici (semințe de orhidee, fireweed etc.) sau diverse anexe în formă de aripi (arțar, frasin) și parașute (păpădie, coltsfoot).

La multe plante, transferul polenului se realizează cu ajutorul vântului, de exemplu, la gimnosperme, fag, mesteacăn, ulm, cereale etc. Metoda de polenizare a plantelor cu ajutorul vântului se numește anemofilie. Plantele polenizate prin vânt au multe adaptări pentru a asigura eficiența polenizării.

Vânturile care bat cu putere mare (furtuni, uragane) sparg copacii, răsturnându-i adesea cu susul în jos. Vânturile care sufla constant în aceeași direcție provoacă diverse deformații în creșterea copacilor și provoacă formarea coroanelor în formă de steag.

În zonele în care vânturile puternice bat în mod constant, de regulă, compoziția speciilor micilor animale zburătoare este slabă, deoarece acestea nu sunt capabile să reziste curenților puternici de aer. Deci, pe insulele oceanice cu vânturi puternice constante, predomină păsările și insectele care și-au pierdut capacitatea de a zbura. Vântul crește pierderea de umiditate și căldură de către organisme, sub influența sa uscarea și răcirea organismelor are loc mai rapid.

Densitatea scăzută a aerului determină o presiune relativ scăzută pe uscat (760 mm Hg). Odată cu creșterea altitudinii, presiunea scade, ceea ce poate limita distribuția speciilor în munți. O scădere a presiunii implică o scădere a aportului de oxigen și deshidratarea animalelor din cauza creșterii frecvenței respiratorii. Prin urmare, pentru majoritatea vertebratelor și a plantelor superioare, limita superioară a vieții este de aproximativ 6000 m.

Compoziția gazoasă a aeruluiîn stratul superficial al atmosferei este destul de omogen. Conține azot - 78,1%, oxigen - 21%, argon - 0,9%, dioxid de carbon - 0,03%. Pe lângă aceste gaze, atmosfera conține o cantitate mică de neon, cripton, xenon, hidrogen, heliu, precum și o varietate de secreții de plante aromatice și diverse impurități: dioxid de sulf, oxizi de carbon, azot și impurități fizice. Conținutul ridicat de oxigen din atmosferă a contribuit la creșterea metabolismului organismelor terestre și la apariția animalelor cu sânge cald (homeoterme). Deficiența de oxigen poate apărea în acumulările de reziduuri de plante în descompunere, stocurile de cereale și sistemele de rădăcină a plantelor pe soluri îmbibate sau prea compactate pot suferi o lipsă de oxigen.

Conținutul de dioxid de carbon poate varia în anumite zone ale stratului de suprafață de aer în limite destul de semnificative. În absența vântului în orașele mari, concentrația acestuia poate crește de zece ori. Modificări regulate zilnice și sezoniere ale conținutului de dioxid de carbon din stratul de suprafață al aerului, ca urmare a modificărilor intensității fotosintezei și respirației organismelor. La concentrații mari, dioxidul de carbon este toxic, iar conținutul său scăzut reduce viteza fotosintezei.

Azotul aerului pentru majoritatea organismelor din mediul terestru este un gaz inert, dar multe organisme procariote (bacterii nodulare, Azotobacter, clostridii, cianobacterii etc.) au capacitatea de a-l lega și de a-l implica în ciclul biologic.

Mulți poluanți care intră în aer în principal ca urmare a activităților umane pot afecta în mod semnificativ organismele. De exemplu, oxidul de sulf este toxic pentru plante chiar și în concentrații foarte mici, provoacă distrugerea clorofilei, dăunează structurii cloroplastelor, inhibă procesele de fotosinteză și respirație. Daunele aduse plantelor de către gazele toxice variază și depind de caracteristicile lor anatomice, morfologice, fiziologice, biologice și altele. De exemplu, lichenii, molidul, pinul, stejarul, zada sunt deosebit de sensibili la gazele industriale. Plopul canadian, plopul balsam, arțarul cu frunze de frasin, tuia, socul roșu și alții sunt cei mai rezistenți.

Modul de lumină. Radiația solară care ajunge la suprafața Pământului este principala sursă de energie pentru menținerea echilibrului termic al planetei, metabolismul apei al organismelor, crearea de materie organică de către plante, ceea ce face în cele din urmă posibilă formarea unui mediu capabil să satisfacă nevoile vitale ale organismelor. Compoziția radiației solare care ajunge la suprafața Pământului include razele ultraviolete cu o lungime de undă de 290-380 nm, raze vizibile - 380-750 nm și raze infraroșii cu o lungime de undă de 750-4000 nm. Razele ultraviolete sunt foarte reactive și sunt dăunătoare organismelor în doze mari. În doze moderate, în intervalul 300-380 nm, stimulează diviziunea și creșterea celulară, promovează sinteza vitaminelor, antibioticelor, pigmenților (de exemplu, la om - arsuri solare, la pești și amfibieni - caviar întunecat), cresc rezistența plantelor la boli. Razele infrarosii au un efect termic. Bacteriile fotosintetice (verzi, violete) sunt capabile să absoarbă razele infraroșii în intervalul 800-1100 nm și există doar pe cheltuiala lor. Aproximativ 50% din radiația solară provine din lumina vizibilă, care are semnificații ecologice diferite în viața organismelor autotrofe și heterotrofe. Plantele verzi au nevoie de lumină pentru procesul de fotosinteză, formarea clorofilei și formarea structurii cloroplastelor. Afectează schimbul de gaze și transpirația, structura organelor și țesuturilor, precum și creșterea și dezvoltarea plantelor.

Pentru animale, lumina vizibilă este necesară pentru orientarea în mediu. La unele animale, percepția vizuală se extinde în părțile ultraviolete și infraroșu apropiat ale spectrului.

Regimul de lumină al oricărui habitat este determinat de intensitatea luminii directe și împrăștiate, cantitatea acesteia, compoziția spectrală și, de asemenea, reflectivitatea suprafeței pe care cade lumina. Aceste elemente ale regimului luminos sunt foarte variabile și depind de latitudinea geografică a zonei, de înălțimea soarelui deasupra orizontului, de lungimea zilei, de starea atmosferei, de natura suprafeței pământului, de relief, de timp. de zi si anotimp. În acest sens, organismele terestre au dezvoltat diverse adaptări la regimul luminos al habitatelor pe parcursul unui lung proces de evoluție.

Adaptări ale plantelor.În raport cu condițiile de iluminare, se disting trei grupe ecologice principale de plante: fotofile (heliofite); iubitoare de umbră (sciofite); tolerant la umbră.

Heliofitele- plante din habitate deschise bine luminate. Nu tolerează umbrirea. Un exemplu dintre acestea pot fi plantele de stepă și de luncă ale nivelului superior al comunității, tipurile de deșerturi, pajistile alpine etc.

Sciofiții- nu tolerați lumina puternică în lumina directă a soarelui. Acestea sunt plante din nivelurile inferioare ale pădurilor umbrite, peșterilor, crăpăturilor din stânci etc.

tolerant la umbră Plantele au o valență ecologică largă în ceea ce privește lumina. Ele cresc mai bine la intensitate mare a luminii, dar tolerează bine și umbrirea, adaptându-se la condițiile de lumină în schimbare mai ușor decât alte plante.

Fiecare grup considerat de plante se caracterizează prin anumite adaptări anatomice, morfologice, fiziologice și sezoniere la condițiile regimului de lumină.

Una dintre cele mai evidente diferențe în aspectul exterior al plantelor iubitoare de lumină și iubitoare de umbră este dimensiunea inegală a frunzelor. La heliofite, acestea sunt de obicei mici sau cu un limb de frunze disecat. Acest lucru este evident mai ales când se compară speciile înrudite care cresc în diferite condiții de iluminare (violete de câmp și violete de pădure, clopoțel răspândit care crește în pajiști și clopotel de pădure etc.). Tendința de creștere a mărimii frunzelor în raport cu întregul volum al plantelor este clar exprimată în plantele erbacee din pădurea de molid: măcriș comun, mainic cu frunze duble, ochi de corbie etc.

La plantele fotofile, pentru a reduce aportul de radiație solară, frunzele sunt dispuse vertical sau în unghi ascuțit față de planul orizontal. La plantele iubitoare de umbră, frunzele sunt situate în principal pe orizontală, ceea ce le permite să primească cantitatea maximă de lumină incidentă. Suprafața frunzei multor heliofite este strălucitoare, contribuind la reflectarea razelor, acoperită cu un strat de ceară, cuticula groasă sau pubescența densă.

Frunzele plantelor iubitoare de umbră și iubitoare de lumină diferă, de asemenea, prin structura anatomică. Frunzele ușoare au mai multe țesuturi mecanice, lama frunzei este mai groasă decât cele de umbră. Celulele mezofile sunt mici, dens împachetate, cloroplastele din ele sunt mici și ușoare, ocupând o poziție slabă. Mezofila frunzelor se diferențiază în țesuturi columnare și spongioase.

La sciofite, frunzele sunt mai subțiri, cuticula este absentă sau slab dezvoltată. Mezofila nu se diferențiază în țesut columnar și spongios. Există mai puține elemente de țesut mecanic și cloroplaste în frunzele de umbră, dar sunt mai mari decât în ​​heliofite. Lăstarii de plante iubitoare de lumină au adesea internoduri scurte, puternic ramificate, adesea rozete.

Adaptările fiziologice ale plantelor la lumină se manifestă prin modificări ale proceselor de creștere, intensității fotosintezei, respirației, transpirației, compoziției și cantității pigmenților. Se știe că la plantele iubitoare de lumină, cu lipsă de lumină, tulpinile sunt întinse. Frunzele plantelor iubitoare de umbră conțin mai multă clorofilă decât cele iubitoare de lumină, deci au o culoare verde închis mai saturată. Intensitatea fotosintezei la heliofite este maximă la iluminare mare (în interval de 500–1000 lux și mai mult), iar la sciofite, la o cantitate scăzută de lumină (50–200 lux).

Una dintre formele de adaptare fiziologică a plantelor la lipsa luminii este trecerea unor specii la alimentația heterotrofă. Un exemplu de astfel de plante sunt tipurile de păduri de molid umbroase - gudayera târâtoare, cuibărit real, podelnik comun. Ei trăiesc pe materie organică moartă, de ex. sunt saprofiti.

Adaptările sezoniere ale plantelor la condițiile de lumină se manifestă în habitatele în care regimul de lumină se schimbă periodic. În acest caz, plantele din diferite anotimpuri se pot manifesta fie ca iubitoare de lumină, fie ca fiind tolerante la umbră. De exemplu, primăvara în pădurile de foioase, frunzele lăstarilor de gută comună au o structură ușoară și se caracterizează printr-o intensitate ridicată a fotosintezei. Frunzele lăstarilor de vară de gută, care se dezvoltă după înfrunzirea copacilor și arbuștilor, au o structură tipică de umbră. Atitudinea față de regimul de lumină la plante se poate modifica în procesul de ontogeneză și ca urmare a influenței complexe a factorilor de mediu. Răsadurile și plantele tinere ale multor specii de luncă și pădure sunt mai tolerante la umbră decât adulții. Cerințele pentru regimul de lumină se schimbă uneori la plante atunci când se găsesc în condiții climatice și edafice diferite. De exemplu, speciile de taiga de pădure - afine, porumb cu frunze duble - în pădure-tundra și tundra cresc bine în habitate deschise.

Unul dintre factorii care reglează dezvoltarea sezonieră a organismelor este durata zilei. Se numește capacitatea plantelor și animalelor de a răspunde la durata zilei reacție fotoperiodică(FPR) și se numește gama de fenomene reglementate de lungimea zilei fotoperiodism. În funcție de tipul de reacție fotoperiodică, se disting următoarele grupuri principale de plante:

1. plante de zi scurtă, care necesită mai puțin de 12 ore de lumină pe zi pentru a trece la înflorire. Aceștia sunt, de regulă, oameni din regiunile sudice (crizanteme, dalii, asteri, tutun etc.).

2. plante de zi lungă- pentru înflorire au nevoie de o zi de 12 sau mai multe ore (in, ovăz, cartofi, ridichi).

3. Neutru față de durata zilei plantelor. Pentru ei, durata zilei este indiferentă, înflorirea are loc la orice lungime (păpădie, roșii, muștar etc.).

Lungimea zilei afectează nu numai trecerea fazelor generative de către plantă, ci și productivitatea și rezistența acestora la boli infecțioase. De asemenea, joacă un rol important în distribuția geografică a plantelor și în reglarea dezvoltării sezoniere a acestora. Speciile distribuite la latitudinile nordice sunt predominant specii de zi lungă, în timp ce la tropice și subtropice sunt în principal de zi scurtă sau neutre. Cu toate acestea, acest model nu este absolut. Deci, în munții zonelor tropicale și subtropicale, se găsesc specii de zi lungă. Multe soiuri de grâu, in, orz și alte plante cultivate originare din regiunile sudice au un FPR de zi lungă. Studiile au arătat că atunci când temperatura scade, plantele de zi lungă se pot dezvolta normal în condiții de zi scurtă.

Lumină în viața animală. Animalele au nevoie de lumină pentru orientarea în spațiu, de asemenea, afectează procesele metabolice, comportamentul și ciclul de viață. Completitudinea percepției vizuale a mediului depinde de nivelul de dezvoltare evolutivă. Multe nevertebrate au doar celule sensibile la lumină înconjurate de pigment, în timp ce cele unicelulare au o zonă sensibilă la lumină a citoplasmei. Cei mai perfecți ochi ai vertebratelor, cefalopodelor și insectelor. Ele vă permit să percepeți forma și dimensiunea obiectelor, culoarea, determinați distanța. Viziunea tridimensională este caracteristică oamenilor, primatelor și unor păsări (vulturi, șoimi, bufnițe). Dezvoltarea vederii și caracteristicile acesteia depind, de asemenea, de condițiile ecologice și de stilul de viață al speciilor specifice. La locuitorii peșterilor, ochii pot fi reduse complet sau parțial, ca, de exemplu, la gândacii orbi, gândacii de pământ, Proteus etc.

Diferite tipuri de animale sunt capabile să reziste la iluminare cu o anumită compoziție spectrală, durată și putere. Distingeți iubitor de lumină și iubitor de umbră, eurifoticși stenofonic feluri. Mamiferele nocturne și crepusculare (voburi, șoareci etc.) suportă lumina directă a soarelui doar 5-30 de minute, în timp ce mamiferele din timpul zilei supraviețuiesc câteva ore. Cu toate acestea, în lumina puternică a soarelui, chiar și speciile deșertice de șopârle nu pot rezista mult timp la radiații, deoarece în 5-10 minute temperatura corpului lor crește la + 50-56ºС și animalele mor. Iluminarea ouălor multor insecte accelerează dezvoltarea acestora, dar până la anumite limite (nu la fel pentru diferite specii), după care dezvoltarea se oprește. O adaptare pentru a proteja împotriva radiațiilor solare excesive este tegumentul pigmentat al unor organe: la reptile - cavitatea abdominală, organele reproducătoare etc. Animalele evită expunerea excesivă mergând la adăposturi, ascunzându-se la umbră etc.

Schimbările zilnice și sezoniere ale regimului de lumină determină nu numai modificări ale activității, ci și perioadele de reproducere, migrație și năpârlire. Apariția insectelor nocturne și dispariția insectelor diurne dimineața sau seara au loc la o anumită luminozitate de iluminare pentru fiecare tip. De exemplu, gândacul de marmură apare la 5-6 minute după apusul soarelui. Momentul trezirii păsărilor cântătoare variază în diferite anotimpuri. Terenurile de vânătoare ale păsărilor se modifică în funcție de iluminare. Deci, ciocănitorii, țâții, muștele vânează în adâncurile pădurii în timpul zilei, iar dimineața și seara - în locuri deschise. Animalele navighează cu ajutorul vederii în timpul zborurilor și migrațiilor. Păsările cu o acuratețe uimitoare aleg direcția de zbor, ghidate de soare și stele. Această capacitate înnăscută a lor este creată de selecția naturală ca sistem de instincte. Capacitatea pentru o astfel de orientare este caracteristică și altor animale, cum ar fi albinele. Albinele care găsesc nectarul transmit altora informații despre unde să zboare pentru mită, folosind soarele ca ghid.

Regimul de lumină limitează distribuția geografică a unor animale. Așadar, o zi lungă în timpul lunilor de vară în zona arctică și în zona temperată atrage acolo păsări și unele mamifere, deoarece le permite să obțină cantitatea potrivită de hrană (piței, pipăi, aripi de ceară etc.), iar toamna migrează spre sud. Efectul invers este exercitat de regimul de lumină asupra distribuției animalelor nocturne. În nord sunt rare, iar în sud prevalează chiar asupra speciilor diurne.

Regimul de temperatură. Intensitatea tuturor reacțiilor chimice care compun metabolismul depinde de condițiile de temperatură. Prin urmare, limitele existenței vieții sunt temperaturile la care este posibilă funcționarea normală a proteinelor, în medie de la 0 la + 50ºС. Cu toate acestea, aceste praguri nu sunt aceleași pentru diferite tipuri de organisme. Datorită prezenței sistemelor enzimatice specializate, unele organisme s-au adaptat să trăiască la temperaturi în afara acestor limite. Speciile adaptate vieții în condiții de frig aparțin grupului ecologic criofili. Au evoluat adaptări biochimice care le permit să mențină metabolismul celular la temperaturi scăzute, precum și să reziste sau să mărească rezistența la îngheț. Pentru a rezista la îngheț ajută la acumularea în celule a unor substanțe speciale - antigel, care împiedică formarea cristalelor de gheață în organism. Astfel de adaptări au fost găsite la unii pești arctici din familia Nototheniidae, codul, care înoată în apele Oceanului Arctic, cu o temperatură corporală de -1,86ºС.

Temperatura extrem de scăzută la care activitatea celulară este încă posibilă a fost înregistrată în microorganisme - până la –10–12ºС. Rezistența la îngheț la unele specii este asociată cu acumularea de substanțe organice în corpul lor, precum glicerol, manitol, sorbitol, care împiedică cristalizarea soluțiilor intracelulare, ceea ce le permite să supraviețuiască perioadelor critice de îngheț în stare inactivă (stupor, criptobioză) . Deci, unele insecte în această stare pot rezista iarna până la -47-50ºС. Criofilele includ multe bacterii, licheni, ciuperci, mușchi, artropode etc.

Speciile, a căror viață optimă este limitată la zona cu temperaturi ridicate, aparțin grupului ecologic termofile.

Bacteriile sunt cele mai rezistente la temperaturi ridicate, dintre care multe pot crește și se pot multiplica la +60–75ºС. Unele bacterii care trăiesc în izvoarele termale cresc la temperaturi de +85-90ºС, iar unul dintre tipurile de arheobacterii s-a dovedit a fi capabil să crească și să se dividă la temperaturi care depășesc +110ºС. Bacteriile care formează spori pot rezista la +200ºС în stare inactivă timp de zeci de minute. Există și specii termofile printre ciuperci, protozoare, plante și animale, dar nivelul lor de rezistență la temperaturi ridicate este mai scăzut decât cel al bacteriilor. Plantele superioare de stepă și deșerturi pot tolera încălzirea pe termen scurt până la +50–60ºС, dar fotosinteza lor este deja inhibată de temperaturi care depășesc +40ºС. La o temperatură corporală de +42–43ºС, la majoritatea animalelor, apare moartea termică.

Regimul de temperatură în mediul terestru variază foarte mult și depinde de mulți factori: latitudine, altitudine, apropierea de corpurile de apă, perioada anului și ziua, condițiile atmosferice, acoperirea cu vegetație etc. Pe parcursul evoluției organismelor, au fost dezvoltate o varietate de adaptări pentru a regla metabolismul atunci când temperatura ambientală se modifică. Acest lucru se realizează în două moduri: 1) rearanjamente biochimice și fiziologice; 2) menținerea temperaturii corpului la un nivel mai stabil decât temperatura ambiantă. Activitatea vitală a majorității speciilor depinde de căldura care vine din exterior, iar temperatura corpului depinde de cursul temperaturilor exterioare. Astfel de organisme sunt numite poikilotermic. Acestea includ toate microorganismele, plantele, ciupercile, nevertebratele și majoritatea cordatelor. Doar păsările și mamiferele sunt capabile să mențină o temperatură constantă a corpului, indiferent de temperatura ambientală. Ei sunt numiti, cunoscuti homeotermic.

Adaptarea plantelor la temperatură. Rezistența plantelor la schimbările de temperatură a mediului este diferită și depinde de habitatul specific în care trăiesc. Plante superioare din zone moderat calde și moderat reci euritermală. În stare activă, tolerează fluctuațiile de temperatură de la -5 la + 55ºС. În același timp, există specii care au o valență ecologică foarte îngustă în raport cu temperatura, adică. sunteți stenotermic. De exemplu, plantele pădurii tropicale nu pot tolera nici măcar temperaturi de +5–+8ºС. Unele alge de pe zăpadă și gheață trăiesc doar la 0ºС. Adică, nevoia de căldură la diferite specii de plante nu este aceeași și variază într-o gamă destul de largă.

Speciile care trăiesc în locuri cu temperaturi constant ridicate, în proces de evoluție, au dobândit adaptări anatomice, morfologice și fiziologice menite să prevină supraîncălzirea.

Principalele adaptări anatomice și morfologice includ: pubescența densă a frunzelor, o suprafață lucioasă a frunzelor, care contribuie la reflectarea luminii solare; o scădere a suprafeței frunzelor, poziția lor verticală, plierea într-un tub etc. Unele specii sunt capabile să secrete săruri, din care se formează cristale la suprafața plantelor, reflectând razele soarelui care cad asupra lor. . În condiții de umiditate suficientă, transpirația stomatică este un remediu eficient pentru supraîncălzire. Dintre speciile termofile, în funcție de gradul de rezistență al acestora la temperaturi ridicate, se poate distinge

1) nu este rezistent la căldură plantele sunt deja deteriorate la + 30–40ºС;

2) tolerant la căldură- tolerează o jumătate de oră încălzire până la + 50–60ºС (plante de deșert, stepă, subtropicale uscate etc.).

Plantele din savane și pădurile uscate de foioase sunt afectate în mod regulat de incendii atunci când temperaturile pot crește cu sute de grade. Se numesc plante rezistente la foc pirofite. Au o crustă groasă pe trunchi, impregnată cu substanțe refractare. Fructele și semințele lor au tegumente groase, adesea lignificate.

Multe plante trăiesc la temperaturi scăzute. În funcție de gradul de adaptare a plantelor la condițiile de deficiență extremă de căldură, se pot distinge următoarele grupe:

1) nerezistent la frig plantele sunt grav deteriorate sau mor la temperaturi sub punctul de îngheț al apei. Acestea includ plante din regiunile tropicale;

2) non-rezistent la inghet plante - tolerează temperaturi scăzute, dar mor de îndată ce gheața începe să se formeze în țesuturi (unele plante subtropicale veșnic verzi).

3) plante rezistente la îngheț cresc în zonele cu ierni reci.

Asemenea adaptări morfologice ale plantelor precum statura mică și formele speciale de creștere - târâtoare, în formă de pernă, care permit utilizarea microclimatului stratului de aer de suprafață vara și protejate de stratul de zăpadă iarna cresc rezistența la temperaturi scăzute.

Mai importante pentru plante sunt mecanismele fiziologice de adaptare care le măresc rezistența la frig: căderea frunzelor, moartea lăstarilor supraterani, acumularea de antigel în celule, scăderea conținutului de apă din celule etc. La plantele rezistente la îngheț, în proces. de pregătire pentru iarnă, zaharuri, proteine, ulei, conținutul de apă din citoplasmă scade și vâscozitatea acestuia crește. Toate aceste modificări scad punctul de îngheț al țesuturilor.

Multe plante sunt capabile să rămână viabile în stare înghețată, de exemplu, violeta alpină, hreanul arctic, păduchii de lemn, margaretele, efemeroidele de primăvară devreme în zona pădurii etc.

Mușchii și lichenii sunt capabili să tolereze înghețarea prelungită într-o stare de animație suspendată. De mare importanță în adaptarea plantelor la temperaturi scăzute este posibilitatea menținerii activității vitale normale prin reducerea optimelor de temperatură ale proceselor fiziologice și a limitelor inferioare de temperatură la care sunt posibile aceste procese.

În latitudinile temperate și înalte, datorită schimbărilor sezoniere ale condițiilor climatice, plantele din ciclul anual de dezvoltare alternează fazele active și latente. Plantele anuale după sfârșitul sezonului de creștere supraviețuiesc iernii sub formă de semințe, iar plantele perene intră într-o stare de repaus. Distinge adâncși obligat pace. Plantele care se află într-o stare de repaus profund nu răspund la condițiile termice favorabile. După sfârșitul repausului profund, plantele sunt pregătite pentru reluarea dezvoltării, dar în natură, iarna, este imposibil din cauza temperaturilor scăzute. Prin urmare, această fază se numește odihnă forțată.

Adaptarea animalelor la temperatură.În comparație cu plantele, animalele au o capacitate mai variată de a-și regla temperatura corpului datorită capacității de a se mișca în spațiu și de a produce mult mai mult din propria lor căldură internă.

Principalele moduri de adaptare a animalelor:

1) termoreglare chimică- aceasta este o creștere reflexă a producției de căldură ca răspuns la o scădere a temperaturii mediului, bazată pe un nivel ridicat al metabolismului;

2) termoreglarea fizică- realizată datorită capacității de reținere a căldurii datorită caracteristicilor speciale ale structurii (prezența învelișului de păr și pene, distribuția rezervelor de grăsime etc.) și modificări ale nivelului de transfer de căldură;

3) termoreglarea comportamentală- aceasta este o căutare de habitate favorabile, o schimbare a posturii, construirea de adăposturi, cuiburi etc.

Pentru animalele poikiloterme, principala modalitate de reglare a temperaturii corpului este comportamentală. La căldură extremă, animalele se ascund la umbră, vizuini. Pe măsură ce se apropie iarna, ei caută adăpost, își construiesc cuiburi și își reduc activitatea. Unele specii sunt capabile să mențină temperatura optimă a corpului datorită lucrului muscular. De exemplu, bondarii încălzesc corpul cu contracții musculare speciale, ceea ce le face posibil să se hrănească pe vreme rece. Unele animale poikiloterme evită supraîncălzirea prin creșterea pierderilor de căldură prin evaporare. De exemplu, broaștele, șopârlele pe vreme caldă încep să respire greu sau să își țină gura deschisă, crescând evaporarea apei prin membranele mucoase.

Animalele homeoterme se caracterizează printr-o reglare foarte eficientă a aportului și ieșirii de căldură, ceea ce le permite să mențină o temperatură optimă constantă a corpului. Mecanismele lor de termoreglare sunt foarte diverse. Ei tind să termoreglare chimică, caracterizată printr-o rată metabolică ridicată și producerea unei cantități mari de căldură. Spre deosebire de animalele poikiloterme, la animalele cu sânge cald, sub acțiunea frigului, procesele oxidative nu slăbesc, ci se intensifică. La multe animale, căldură suplimentară este generată din cauza țesutului muscular și adipos. Mamiferele au un țesut adipos maro specializat, în care toată energia eliberată este folosită pentru a încălzi corpul. Este cel mai dezvoltat la animalele cu climă rece. Menținerea temperaturii corpului prin creșterea producției de căldură necesită o cheltuială mare de energie, astfel încât animalele cu reglare chimică crescută au nevoie de o cantitate mare de hrană sau cheltuiesc multe rezerve de grăsime. Prin urmare, întărirea reglementării chimice are limite datorită posibilității de obținere a alimentelor. Cu lipsa hranei iarna, acest mod de termoreglare este ecologic nefavorabil.

Termoreglare fizică mai benefic pentru mediu, deoarece adaptarea la frig se realizează prin menținerea căldurii în corpul animalului. Factorii săi sunt pielea, blana groasă a mamiferelor, acoperirea cu pene și puf a păsărilor, grăsimea corporală, evaporarea apei prin transpirație sau prin mucoasele cavității bucale și ale tractului respirator superior, dimensiunea și forma corpului animalului. Pentru a reduce transferul de căldură, dimensiunile mari ale corpului sunt mai benefice (cu cât corpul este mai mare, cu atât suprafața lui pe unitatea de masă este mai mică și, în consecință, transferul de căldură și invers). Din acest motiv, indivizii speciilor strâns înrudite de animale cu sânge cald care trăiesc în condiții de frig sunt mai mari decât cei care sunt obișnuiți în climatul cald. Acest model a fost numit Bergman guvernează. Reglarea temperaturii se realizează și prin părțile proeminente ale corpului - auricule, membre, cozi, organe mirosului. În regiunile reci, acestea tind să fie mai mici decât în ​​regiunile mai calde ( regula lui Allen). Pentru organismele homoioterme, este de asemenea important metode comportamentale de termoreglare, care sunt foarte diverse - de la schimbarea posturii și căutarea adăposturilor până la construirea de adăposturi complexe, cuiburi și implementarea migrațiilor apropiate și îndepărtate. Unele animale cu sânge cald folosesc comportamentul de grup. De exemplu, pinguinii aflați în îngheț sever se strâng împreună într-o grămadă densă. În interiorul unui astfel de grup, temperatura se menține la aproximativ + 37ºС chiar și în cele mai severe înghețuri. Cămilele în deșert la căldură extremă se înghesuie și ele, dar acest lucru se realizează prin prevenirea încălzirii puternice a suprafeței corpului.

Combinația de diferite metode de termoreglare chimică, fizică și comportamentală permite animalelor cu sânge cald să mențină o temperatură constantă a corpului într-o gamă largă de fluctuații ale temperaturii mediului.

regimul apei. Funcționarea normală a corpului este posibilă numai cu o aprovizionare suficientă cu apă. Modurile de umiditate în mediul sol-aer sunt foarte diverse - de la saturația completă a aerului cu vapori de apă în tropicele umede până la absența aproape completă a umidității în aer și în solul deșert. De exemplu, în deșertul Sinai, precipitațiile anuale sunt de 10-15 mm, iar în deșertul libian (în Aswan) nu se întâmplă deloc. Aprovizionarea cu apă a organismelor terestre depinde de modul de precipitare, de disponibilitatea rezervelor de umiditate a solului, de rezervoare, de nivelul apei subterane, de teren, de caracteristicile circulației atmosferice etc. Acest lucru a condus la dezvoltarea multor adaptări ale organismelor terestre la diferite umiditate din habitat. regimuri.

Adaptări ale plantelor la regimul apei. Plantele terestre inferioare absorb apa din substrat de părți ale talului sau rizoizii scufundate în acesta și umiditatea din atmosferă - de întreaga suprafață a corpului.

Dintre plantele superioare, mușchii absorb apa din sol cu ​​rizoizi sau partea inferioară a tulpinii (mușchi sphagnum), iar majoritatea celorlalți cu rădăcini. Debitul de apă în plantă depinde de mărimea puterii de aspirare a celulelor radiculare, de gradul de ramificare a sistemului radicular și de adâncimea de pătrundere a rădăcinilor în sol. Sistemele radiculare sunt foarte plastice și reacționează la condițiile în schimbare, în principal la umiditate.

Cu o lipsă de umiditate în orizonturile de suprafață ale solului, multe plante au sisteme radiculare care pătrund adânc în sol, dar se ramifică slab, cum ar fi, de exemplu, la saxaul, spinul de cămilă, pinul silvestru, floarea de colț aspra etc. cerealele, dimpotrivă, sistemele radiculare se ramifică puternic și cresc în straturile de suprafață ale solului (în secară, grâu, iarbă cu pene etc.). Apa care intră în plantă este transportată prin xilem către toate organele unde este cheltuită în procesele vieții. În medie, 0,5% merge la fotosinteză, iar restul - pentru a completa pierderile de la evaporare și pentru a menține turgul. Bilanțul de apă al plantei rămâne echilibrat dacă absorbția apei, conducerea și cheltuiala acesteia sunt coordonate armonios între ele. În funcție de capacitatea de a regla echilibrul hidric al corpului lor, plantele terestre sunt împărțite în poikilohidrură și homoiohidrură.

plante poikilohidride incapabili să-și regleze activ echilibrul de apă. Nu au dispozitive care ajută la reținerea apei în țesuturi. Conținutul de apă din celule este determinat de umiditatea aerului și depinde de fluctuațiile acestuia. Plantele poikilohidride includ alge terestre, licheni, câțiva mușchi și ferigi din pădurea tropicală. În timpul perioadei uscate, aceste plante se usucă aproape până la o stare uscată la aer, dar după ploaie „prind viață” din nou și devin verde.

Plante homohidride capabil să mențină un nivel relativ constant al conținutului de apă în celule. Acestea includ majoritatea plantelor terestre superioare. Ei au o vacuola centrala mare in celulele lor, asa ca exista intotdeauna o rezerva de apa. În plus, transpirația este reglată de aparatul stomatic, iar lăstarii sunt acoperiți cu o epidermă cu o cuticulă care nu este permeabilă la apă.

Cu toate acestea, capacitatea plantelor de a-și regla metabolismul apei nu este aceeași. În funcție de adaptabilitatea lor la condițiile de umiditate ale habitatelor, se disting trei grupe ecologice principale: higrofite, xerofite și mezofite.

Higrofitele- sunt plante din habitatele umede: mlaștini, pajiști și păduri umede, maluri de rezervoare. Nu suportă deficitul de apă, reacţionează la scăderea umidităţii solului şi a aerului prin ofilirea rapidă sau inhibarea creşterii. Lamele lor ale frunzelor sunt late, fără cuticulă groasă. Celulele mezofile sunt situate liber, între ele există spații intercelulare mari. Stomatele higrofitelor sunt de obicei larg deschise și adesea situate pe ambele părți ale limboului frunzei. Ca urmare, rata lor de transpirație este foarte mare. La unele plante din habitate foarte umede, excesul de apă este îndepărtat prin hidatode (stomatele de apă) situate de-a lungul marginii frunzei. Umiditatea excesivă a solului duce la o scădere a conținutului de oxigen din acesta, ceea ce îngreunează respirația și funcția de aspirație a rădăcinilor. Prin urmare, rădăcinile higrofitelor sunt situate în orizonturile de suprafață ale solului, se ramifică slab și există puțini fire de păr de rădăcină pe ele. Organele multor higrofite erbacee au un sistem bine dezvoltat de spații intercelulare prin care pătrunde aerul atmosferic. La plantele care trăiesc pe soluri puternic îmbibate cu apă, inundate periodic cu apă, se formează rădăcini respiratorii speciale, ca, de exemplu, la chiparosul de mlaștină, sau cele de susținere, ca la plantele lemnoase de mangrove.

Xerofite capabil să tolereze uscăciunea prelungită semnificativă a aerului și a solului în stare activă. Sunt larg răspândiți în stepe, deșerturi, subtropicale uscate etc. În zona cu climă temperată se așează pe soluri nisipoase uscate și lutoase nisipoase, în zonele ridicate ale reliefului. Capacitatea xerofitelor de a tolera lipsa de umiditate se datorează caracteristicilor lor anatomice, morfologice și fiziologice. Din aceste motive, ele sunt împărțite în două grupe: suculentși sclerofite.

suculent- plante perene cu frunze sau tulpini cărnoase suculente, la care țesutul de stocare a apei este foarte dezvoltat. Există suculente de frunze - aloe, agave, stonecrop, tinere și tulpină, la care frunzele sunt reduse, iar părțile de pământ sunt reprezentate de tulpini cărnoase (cactusi, niște euforieni). O caracteristică distinctivă a suculentelor este capacitatea de a stoca o cantitate mare de apă și de a o folosi extrem de cumpătat. Rata lor de transpirație este foarte scăzută, deoarece stomatele sunt foarte puține, sunt adesea scufundate în țesutul frunzelor sau tulpinii și sunt de obicei închise în timpul zilei, ceea ce îi ajută să limiteze consumul de apă. Închiderea stomatelor în timpul zilei duce la dificultăți în procesele de fotosinteză și schimb de gaze, prin urmare, suculentele au dezvoltat un mod special de fotosinteză, în care dioxidul de carbon eliberat în timpul respirației este utilizat parțial. În acest sens, intensitatea fotosintezei în ele este scăzută, ceea ce este asociat cu o creștere lentă și o competitivitate destul de scăzută. Suculentele se caracterizează prin presiune osmotică scăzută a sevei celulare, cu excepția celor care cresc pe soluri saline. Sistemele lor radiculare sunt superficiale, foarte ramificate și cu creștere rapidă.

Sclerofitele sunt plante dure, cu aspect uscat, datorită cantității mari de țesut mecanic și udarii reduse a frunzelor și tulpinilor. Frunzele multor specii sunt mici, înguste sau reduse la solzi, spini; au adesea pubescență densă (labă de pisică, cinquefoil argintiu, multe pelin etc.) sau înveliș ceros (floarea de colț rusesc etc.). Sistemele lor radiculare sunt bine dezvoltate și adesea de multe ori mai mari ca masă totală decât părțile supraterane ale plantelor. O varietate de adaptări fiziologice ajută, de asemenea, sclerofitele să reziste cu succes la lipsa de umiditate: presiunea osmotică ridicată a sevei celulare, rezistența la deshidratarea țesuturilor, capacitatea mare de reținere a apei a țesuturilor și celulelor, datorită vâscozității ridicate a citoplasmei. Multe sclerofite folosesc perioadele cele mai favorabile ale anului pentru vegetație, iar când se instalează seceta, reduc drastic procesele vitale. Toate proprietățile de mai sus ale xerofitelor contribuie la toleranța lor la secetă.

mezofiții cresc în condiții de umiditate medie. Sunt mai pretențioși la umiditate decât xerofitele și mai puțin decât higrofitele. Țesuturile frunzelor mezofit se diferențiază în parenchim columnar și spongios. Țesuturile tegumentare pot avea unele trăsături xeromorfe (pubescență rară, strat de cuticulă îngroșat). Dar sunt mai puțin pronunțate decât la xerofite. Sistemele radiculare pot pătrunde adânc în sol sau pot fi situate în orizonturile de suprafață. în ceea ce privește nevoile lor ecologice, mezofiții reprezintă un grup foarte divers. Astfel, printre mezofitele de luncă și pădure se întâlnesc specii cu dragoste crescută de umiditate, care se caracterizează printr-un conținut ridicat de apă în țesuturi și o capacitate de reținere a apei destul de slabă. Acestea sunt coada vulpii de luncă, iarba albastră de mlaștină, pajiștea moale, golokuchnik-ul lui Linnaeus și multe altele.

În habitatele cu lipsă periodică sau constantă (uşoară) de umiditate, mezofitele prezintă semne de organizare xeromorfă şi rezistenţă fiziologică crescută la secetă. Exemple de astfel de plante sunt stejarul pedunculat, trifoiul de munte, pătlagina medie, lucerna semilună etc.

Adaptări animale.În raport cu regimul apei în rândul animalelor, se pot distinge higrofile (iubitoare de umiditate), xerofile (iubitoare de uscat) și mezofile (preferând condiții medii de umiditate). Un exemplu de higrofili sunt păduchii, țânțarii, coadalii, libelele etc. Toate nu tolerează un deficit de apă semnificativ și nu tolerează nici măcar o secetă de scurtă durată. Sunt xerofile, cămilele, lăcustele de deșert, gândacii negri etc.

Animalele obțin apă prin băutură, hrană și prin oxidarea materiei organice. Multe mamifere și păsări (elefanți, lei, hiene, rândunele, ioniși etc.) au nevoie de apă potabilă. Speciile de deșert, cum ar fi jerboi, gerbili africani și șobolanul-cangur american se pot descurca fără apă potabilă. Omizile moliei de haine, gărgărițele de hambar și de orez și multe altele trăiesc exclusiv din cauza apei metabolice.

Animalele se caracterizează prin modalități de reglare a echilibrului apei: morfologic, fiziologic, comportamental.

La morfologic metodele de menținere a echilibrului apei includ formațiuni care ajută la reținerea apei în organism: cochilii de melci de uscat, tegumente keratinizate ale reptilelor, permeabilitatea slabă la apă a tegumentelor la insecte etc. Se arată că permeabilitatea tegumentelor insectelor nu depinde de structura chitinei, dar este determinată de cel mai subțire strat de ceară care îi acoperă suprafața. Distrugerea acestui strat crește dramatic evaporarea prin capace.

La fiziologic adaptările pentru reglarea metabolismului apei includ capacitatea de a forma umiditate metabolică, economisirea apei la excretarea urinei și fecalelor, rezistența la deshidratare, modificări ale transpirației și pierderea apei prin mucoasele. Conservarea apei în tractul digestiv se realizează prin absorbția apei de către intestine și formarea fecalelor aproape deshidratate. La păsări și reptile, produsul final al metabolismului azotului este acidul uric, pentru a cărui îndepărtare practic nu se consumă apă. Reglarea activă a transpirației și evaporării umidității de la suprafața tractului respirator este utilizată pe scară largă de animalele homeoterme. De exemplu, la o cămilă, în cazurile cele mai extreme de deficiență de umiditate, transpirația se oprește și evaporarea din tractul respirator este redusă brusc, ceea ce duce la reținerea apei în organism. Evaporarea asociată cu nevoia de termoreglare poate provoca deshidratarea organismului, așa că multe animale mici cu sânge cald în climat uscat și cald evită expunerea la căldură și păstrează umiditatea ascunzându-se sub pământ.

La animalele poikiloterme, o creștere a temperaturii corpului după încălzirea aerului evită pierderile excesive de apă, dar nu pot evita complet pierderile prin evaporare. Prin urmare, pentru animalele cu sânge rece, principala modalitate de a menține echilibrul apei în timpul vieții în condiții aride este evitarea încărcărilor excesive de căldură. Prin urmare, în complexul de adaptări la regimul apei din mediul terestru, moduri comportamentale reglarea echilibrului apei. Acestea includ forme speciale de comportament: săparea gropilor, căutarea corpurilor de apă, alegerea habitatelor etc. Acest lucru este deosebit de important pentru animalele erbivore și granivore. Pentru mulți dintre ei, prezența corpurilor de apă este o condiție prealabilă pentru stabilirea în regiunile aride. De exemplu, distribuția în deșert a unor specii cum ar fi bivolul din Cap, căptușa și unele antilope este complet dependentă de disponibilitatea locurilor de adăpare. Multe reptile și mamifere mici trăiesc în vizuini unde temperaturile relativ scăzute și umiditatea ridicată favorizează schimbul de apă. Păsările folosesc adesea goluri, coroane umbroase etc.