Характеристика наземновоздушной среды Мгдесян С Кузнецова В Михеев

Характеристика наземновоздушной среды Мгдесян С. Кузнецова В. Михеев Я.

Характерные особенности наземновоздушной среды: • высокая интенсивность света в сравнении с другими средами • значительные колебания температуры • изменение влажности в зависимости от географического положения, сезона и времени суток (см. таблицу 1)

Таблица № 1 Условия обитания Значение условий для организмов Воздушной среды Водной среды Влажность Очень важное(часто в дефиците) Не имеет(всегда в избытке) Плотность среды Незначительное(за исключением почвы) Большое по сравнению с ее ролью для обитателей воздушной среды Давление Почти не имеет Большое(может достигать 1000 атмосфер) Температура Существенное(колеблется в очень больших пределах(от -80 до +100 °С)) Меньше , чем для обитателей воздушной среды( от -2 до +40°С) Кислород Несущественное(часто в избытке) Существенное(часто в дефиците) Взвешенные вещества Неважное; не используются в пищу (главным образом минеральные) Важное (источник пищи, особенно органические вещества) Растворенные вещ-ва в окр. среде В некоторой степени (имеют значение только в почвенных растворах) Важное (в определенном количестве необходимы)

Общая характеристика Наземно-воздушная среда представляет для нас особый интерес, поскольку именно здесь —обитает подавляющее большинство животных и растений. Нетрудно заметить, что эта среда качественно отличается от водной по своим физическим параметрам. С какими же проблемами столкнулись организмы при освоении суши и как научились их преодолевать? Наземно-воздушная среда характеризуется восьмью основными абиотическими факторами (рис. 1). Рассмотрим их.

8 Световой режим

Низкая плотность воздуха затрудняет поддержание формы тела и потому провоцирует образование опорной системы. • У растений наличие механических тканей. • У животных обязательно имеется скелет: гидроскелет (как у круглых червей, например), или наружный скелет (у насекомых), или внутренний (у млекопитающих) Подвижность воздушных масс обеспечивает существование аэропланктона(в его состав входит пыльца, семена и плоды растений, мелкие насекомые и паукообразные, споры грибов, бактерий и низших растений. ) Древнейший способ опыления растений ветром — анемофилия — характерен для известных нам растений средний полосы: берез, елей, сосен, крапивы, злаков и осок. Некоторые и расселяются с помощью ветра: тополя, березы, ясени, липы, одуванчики и др. Семена этих растений имеют парашютики (одуванчики, рогоз) или крылышки (клен, липа).

Приспособления к переносу ветром у плодов и семян растений (по А. Кернеру, 1903): 1 - липа; 2 - клен; 3 - береза; 4 - пушица; 5 - одуванчик; 6 – рогоз

Газовый состав наземно-воздушной среды отличается высоким содержанием кислорода: оно более чем в 20 раз выше, чем в водной среде. Это позволяет животным иметь очень высокий уровень обмена веществ. Поэтому только на суше могла возникнуть гомойоте рмность — способность поддерживать постоянную температуру тела, в основном, за счет внутренней энергии. Благодаря гомойтермности птицы и млекопитающие могут сохранять жизненную активность в самых суровых условиях

Суточные изменения вертикального профиля концентрации СО 2 в воздухе леса (из В. Лархера, 1978)

Световой режим. Количество достигающей поверхности Земли радиации обусловлено географической широтой местности, продолжительностью дня, прозрачностью атмосферы и углом падения солнечных лучей. При разных погодных условиях к поверхности Земли доходит 42 - 70% солнечной постоянной. Проходя через атмосферу, солнечная радиация претерпевает ряд изменений не только в количественном отношении, но и по составу. Коротковолновая радиация поглощается озоновым экраном и кислородом воздуха. Инфракрасные лучи поглощаются в атмосфере водяными парами и диоксидом углерода. Остальная часть в виде прямой или рассеянной радиации достигает поверхности Земли.

Распределение солнечной радиации в зависимости от высоты Солнца над горизонтом (А 1 - высокое, А 2 - низкое)

Низкое давление, которое в норме составляет 760 мм ртутного столба (или 101 325 Па). Перепады давления, по сравнению с водной средой обитания, очень малы; так, на высоте 5 800 м оно составляет лишь половину своей нормальной величины. Следовательно, почти все обитатели суши чувствительны к сильным перепадам давления, т. е. являются стенобио нтами по отношению к этому фактору.

Почва и рельеф очень важны, прежде всего, для растений. Некоторые из них весьма специализированы. Так например, солянки (адаптированы именно к соленым почвам, бананы же предпочитают нейтральные почвы богатые органическими веществами. Для животных более важна структура почвы, нежели ее химический состав. Для копытных животных, совершающих длительные миграции по плотному грунту, адаптацией является уменьшение количества пальцев и, следовательно, уменьшение площади поверхности опоры. Для обитателей сыпучих песков характерно увеличение площади поверхности опоры, как у вееропалого геккона, например. Плотность грунта важна и для норных животных: луговых собачек, сурков, песчанок и других; у некоторых из них развиваются копательные конечности.

Значительный дефицит воды на суше провоцирует развитие разнообразных адаптаций, направленных на экономию воды в организме: • развитие органов дыхания, способных поглощать кислород из воздушной среды покровов (легкие, трахеи, легочные мешки), • развитие водонепроницаемых покровов • изменение выделительной системы и продуктов обмена (мочевины и мочевой кислоты), • внутреннее оплодотворение. Жук-скарабей обладает водонепроницаемым панцирем

Наконец, температурный режим наземновоздушной среды более изменчив, чем водной. Поэтому многие обитатели суши эврибио нтны к этому фактору, т. е. способны существовать в широком диапазоне температур и демонстрируют весьма различные способы терморегуляции.

Наземно-воздушная среда характеризуется большущим разнообразием условий существования, экологических ниш и заселяющих их организмов. Нужно отметить, что организмы играются первостепенную роль в формировании условий наземно-воздушной среды жизни, и до этого всего - газового состава атмосферы. Фактически весь кислород земной атмосферы имеет биогенное происхождение. Основными чертами наземно-воздушной среды является крупная амплитуда конфигурации экологических факторов, неоднородность среды, действие сил земного тяготения, низкая плотность воздуха. Комплекс физикогеографических и погодных факторов, свойственных определенной природной зоне, приводит к эволюционному становлению морфофизиологических адаптаций организмов к жизни в этих условиях, обилию форм жизни. Высокое содержание кислорода в атмосфере (около 21%) описывает возможность формирования высокого (энергетического) уровня обмена веществ.

Наземно-воздушная среда жизни. Эта среда отличается другим набором особенностей. Она в целом более сложна и разнообразна, чем водная. В ней много кислорода, много света, более резкие изменения температуры во времени и в пространстве, значительно слабее перепады давления и часто возникает дефицит влаги. Хотя многие виды могут летать, а мелкие насекомые, пауки, микроорганизмы, семена и споры растений переносятся воздушными течениями, питание и размножение организмов происходит на поверхности земли или растений. В такой малоплотной среде, как воздух, организмам необходима опора. Поэтому у наземных растений развиты механические ткани, а у наземных животных сильнее, чем у водных, выражен внутренний или наружный скелет. Низкая плотность воздуха облегчает передвижение в нем. Активный и пассивный полет освоили около двух третей обитателей суши. Большинство из них — насекомые и птицы.