Opće karakteristike. Tijekom evolucije medij kopno-zrak razvio se mnogo kasnije od vodenog. Život na kopnu zahtijevao je takve prilagodbe koje su postale moguće samo uz relativno visok nivo organizacije biljaka i životinja. Značajka okruženja prizemnog-zraka je da su organizmi koji ovdje žive okruženi zrakom i plinovitim okruženjem, karakteriziranim niskom vlagom, gustoćom i pritiskom, visokim udjelom kisika. U pravilu se životinje u ovom okruženju kreću po tlu (čvrst supstrat), a biljke se u njemu ukorijene.
Čimbenici okoliša u okruženju zemlja-zrak imaju niz karakterističnih karakteristika: veći intenzitet svjetlosti u usporedbi s drugim medijima, značajna temperaturna kolebanja, promjene vlažnosti ovisno o geografskom položaju, godišnjem dobu i vremenu dana (tablica 5.3).
Tabela 5.3
Uslovi života zraka i vodenih organizama
(prema D.F. Mordukhai-Boltovsky, 1974)

Uticaj gore navedenih faktora neraskidivo je povezan s kretanjem zračnih masa - vjetra. U procesu evolucije, živi organizmi iz prizemno-zračnog okruženja razvili su karakteristične anatomske i morfološke, fiziološke, bihevioralne i druge prilagodbe. Na primjer, pojavili su se organi koji osiguravaju izravnu asimilaciju atmosferskog kisika tijekom disanja (pluća i trakice životinja, stomati biljaka). Skeletne formacije (kostur životinja, mehanička i potporna tkiva biljaka) koje podržavaju tijelo u uvjetima niske gustoće okoliša snažno su razvijene. Prilagodbe su razvijene za zaštitu od štetnih faktora, kao što su učestalost i ritam životnih ciklusa, složena struktura obloga, mehanizmi termoregulacije itd. Uspostavljen je blizak odnos s tlom (udovi životinja, korijenje biljaka), razvijena je mobilnost životinja u potrazi za hranom, a zračne struje su se razvile. sjeme, plodovi i polen biljaka, leteće životinje.
Razmotrite značajke utjecaja glavnih faktora okoliša na biljke i životinje u životnom okruženju zemlja-zrak.
Mala gustoća zraka određuje njegovu malu silu podizanja i zanemarljive sporove. Svi stanovnici zračnog okruženja usko su povezani sa površinom zemlje, pa im služe za vezanost i podršku. Gustina zraka nema visoki otpor tijela kada se kreću po površini zemlje, međutim, otežava vertikalno kretanje. Za većinu organizama boravak u zraku povezan je samo sa doseljavanjem ili potragom za plijenom.
Nisko dizanje zraka određuje krajnju masu i veličinu zemaljskih organizama. Najveće životinje na površini zemlje manje su od divova vodenog okoliša. Veliki sisari (veličina i težina modernog kita) nisu mogli živjeti na kopnu jer bi ih vlastita težina zdrobila. Divovski mezozojski gušteri vodili su poluvodni način života. Još jedan primjer: visoke uspravne biljke sekvoja (Sequoja sempervirens), koje dosežu 100 m, imaju snažno potporno drvo, dok u tali divovske smeđe alge Macrocystis, naraste i do 50 m, mehanički elementi su samo vrlo slabo izolirani u jezgri talasa.
Mala gustina zraka stvara malu otpornost na kretanje. Ekološke prednosti ovog svojstva zračnog okoliša koristile su mnoge kopnene životinje tokom evolucije, stječući sposobnost letenja. 75% svih vrsta kopnenih životinja su sposobne za aktivni let. To su uglavnom insekti i ptice, ali mogu se naći i sisari i gmizavci. Zemaljske životinje lete uglavnom pomoću mišićnog napora. Neke životinje mogu planirati i zbog vazdušnih struja.
Zbog pokretljivosti zraka koja postoji u donjoj atmosferi, vertikalnom i horizontalnom kretanju zračnih masa moguć je pasivan let pojedinih vrsta organizama, razvija se anemohorija - preseljenje pomoću zračnih struja. Organizmi koji pasivno nose zračne struje kolektivno se nazivaju aeroplankton, po analogiji s planktonskim stanovnicima vodene sredine. Za pasivan let prema N.M. Chernova, A.M. Bylova (1988) organizmi imaju posebne prilagodbe - male veličine tijela, povećanje njegovog područja zbog izrastanja, snažno rastavljanje, velika relativna površina krila, upotreba mreže itd.
Sjeme i plodovi anemokornih sjemenki također imaju vrlo male veličine (na primjer sjemenke krijesnice) ili razne prištiće pterygoida (javor Acer pseudoplatanum) i padobranskog oblika (maslačak Taraxacum officinale).
Biljke koje oprašuju vjetrom imaju brojne uređaje koji poboljšavaju aerodinamička svojstva polena. Njihov cvjetni pokrov obično je smanjen, a prašine nisu zaštićene od vjetra.
U naseljavanju biljaka, životinja i mikroorganizama glavnu ulogu igraju okomiti konvencionalni protoci zraka i slabi vjetrovi. Oluje i uragani također imaju značajan utjecaj na okoliš na zemaljske organizme. Vrlo često jaki vjetrovi, posebno oni koji pušu u istom smjeru, savijaju grane drveća, debla u levoj strani i uzrokuju stvaranje oblika krošnje u obliku zastave.
U područjima gdje neprestano pušu jaki vjetrovi, u pravilu je vrsta vrsta malih letećih životinja loše jer nisu u stanju oduprijeti se moćnim zračnim strujama. Dakle, medonosna pčela leti samo s jačinom vjetra i do 7-8 m / s, a lisne uši lete s vrlo slabim vjetrom, ne većim od 2,2 m / s. Životinje ovih mjesta razvijaju guste prekrivače koji štite tijelo od hlađenja i gubitka vlage. Na okeanskim ostrvima sa stalnim jakim vjetrovima, ptice i posebno insekti, koji su izgubili sposobnost letenja, prevladavaju, nemaju krila, jer one koji mogu letjeti u zraku otpuhavaju ih more i umiru.
Vjetar izaziva promjenu brzine transpiracije u biljkama i posebno je izražen kod suvih vjetrova koji suše zrak, što može dovesti do smrti biljaka. Glavna ekološka uloga horizontalnih kretanja zraka (vjetrovi) je neizravna i sastoji se u jačanju ili slabljenju utjecaja na zemaljske organizme tako važnih okolišnih čimbenika kao što su temperatura i vlažnost. Vjetrovi poboljšavaju povratak vlage i topline životinjama i biljkama.
Na vjetru se toplina lakše podnosi i teže - mrazi, brže isušivanje i hlađenje organizama.
Kopneni organizmi postoje pod relativno niskim pritiskom, što je posljedica niske gustine zraka. U cjelini, zemaljski organizmi su više stenobati nego vodeni, jer uobičajena kolebanja tlaka u njihovom okruženju predstavljaju frakcije atmosfere, a za ptice koje se dižu do velike visine, na primjer, ne prelaze 1/3 normalne vrijednosti.
Sastav plina zraka, kao što je ranije razmatrano, u površinskom sloju atmosfere je prilično monoton (kisik - 20,9%, azot - 78,1%, m.a gas - 1%, ugljen dioksid - 0,03 vol.%) Zbog njegova visoka difuzijska sposobnost i konstantno miješanje protokom konvekcije i vjetra. Istovremeno, razne nečistoće gasovitih, kapljevinastih tečnosti i prašine (krutih) čestica koje ulaze u atmosferu iz lokalnih izvora često imaju značajan okolišni značaj.
Kisik, zbog konstantno visokog sadržaja u zraku, nije faktor koji ograničava život u zemaljskom okruženju. Visoki udio kisika doprinio je povećanju metabolizma u zemaljskim organizmima, a na temelju velike učinkovitosti oksidativnih procesa nastala je životinjska homoiotermija. Samo na mjestima, pod specifičnim uvjetima, stvara se privremeni nedostatak kisika, na primjer, u propadanju biljnih krhotina, zaliha žita, brašna itd.
Sadržaj ugljičnog dioksida u atmosferi može se promijeniti kao posljedica izgaranja fosilnih goriva, razmjene s biosferom i oceanom.
U nekim dijelovima površinskog sloja zraka, sadržaj ugljičnog dioksida može varirati u prilično značajnim granicama. Dakle, u nedostatku vjetra u velikim industrijskim centrima i gradovima, njegova koncentracija može narasti desetine puta.
Svakodnevne promene sadržaja ugljene kiseline u površinskim slojevima nastaju usled ritma fotosinteze biljaka (Sl. 5.17).

Sl. 5.17. Svakodnevne promene vertikalnog profila
  Koncentracija CO2 u šumskom zraku (od W. Larcher, 1978)

Koristeći primjerom dnevnih promjena okomitog profila koncentracije CO2 u šumskom zraku, pokazano je da se tijekom dana potroši ugljični dioksid za fotosintezu na razini krošnji drveća, a u nedostatku vjetra, ovdje se formira zona siromašna CO2 (305 ppm), u koju CO dolazi iz atmosfere i tla (disanje tla). Noću se uspostavlja stabilna stratifikacija zraka sa povećanom koncentracijom CO2 u sloju tla. Sezonska fluktuacija ugljičnog dioksida povezana je s promjenama brzine disanja živih organizama, većinom tla mikroorganizama.
U velikim koncentracijama ugljični dioksid je toksičan, ali u prirodi su takve koncentracije rijetke. Nizak sadržaj CO2 inhibira proces fotosinteze. Da bi se povećala stopa fotosinteze u praksi staklenika i staklenika (u zatvorenom zemljištu), koncentracija ugljičnog dioksida često se umjetno povećava.
Za većinu stanovnika zemaljskog okoliša dušik iz zraka je inertan plin, ali mikroorganizmi poput nodulskih bakterija, azotobakterija, klostridija imaju sposobnost vezanja i uključivanja u biološki ciklus.
Glavni suvremeni izvor fizičkog i kemijskog onečišćenja atmosfere antropogeni su: industrijska i transportna poduzeća, erozija tla itd. Dakle, sumpor dioksid je otrovan za biljke u koncentraciji od jedne pedeset tisuće do milijun volumena zraka. Lišajevi umiru već s tragovima sumpor-dioksida u okolini. Zato se posebno osetljive biljke na SO2 često koriste kao pokazatelji njegovog sadržaja u zraku. Osetljivi na dim su obična smreka i bor, javor, lipa, breza.
Osvetljenje. Količina zračenja koja dopire do Zemljine površine nastaje zbog geografske širine terena, dužine dana, prozirnosti atmosfere i kuta upada sunčeve svjetlosti. U različitim vremenskim uslovima 42–70% solarne konstante doseže Zemljinu površinu. Prolazeći kroz atmosferu, sunčevo zračenje prolazi kroz brojne promjene ne samo u kvantitativnom smislu već i u sastavu. Kratkovalno zračenje apsorbira se ozonskim zaslonom i atmosferskim kisikom. Infracrvene zrake apsorbiraju u atmosferu vodenu paru i ugljični dioksid. Ostatak u obliku izravnog ili raspršenog zračenja dopire do Zemljine površine.
Kombinacija izravnog i difuznog sunčevog zračenja iznosi od 7 do 7 „ukupnog zračenja, dok u oblačnim danima difuzno zračenje iznosi 100%. Na velikim geografskim širinama preovlađuje difuzno zračenje, dok su tropi - direktni. Raspršeno zračenje u podne sadrži žuto-crvene zrake do 80%, direktne - od 30 do 40%. Za vedrih sunčanih dana sunčevo zračenje koje doseže Zemljinu površinu sastoji se od 45% vidljive svetlosti (380 - 720 nm) i 45% infracrvenog zračenja. Samo 10% je ultraljubičasto zračenje. Atmosferska prašina ima značajan uticaj na režim zračenja. Zbog zagađenja u nekim gradovima osvjetljenje može biti 15% ili manje osvjetljenja izvan grada.
Osvjetljenje na zemljinoj površini uvelike varira. Sve ovisi o visini Sunca iznad horizonta ili ugao upada sunčeve svjetlosti, dužini dana i vremenskim prilikama, transparentnosti atmosfere (sl. 5.18).

Sl. 5.18. Raspodela sunčevog zračenja ovisno o tome
visina sunca iznad horizonta (A1 - visoka, A2 - niska)
Intenzitet svjetlosti također varira u zavisnosti od doba godine i doba dana. U nekim regijama Zemlje kvaliteta svjetlosti nije ekvivalentna, na primjer, omjer dugovalnih (crvenih) i kratkotalasnih (plavih i ultraljubičastih) zraka. Poznato je da su kratkog talasa veće od dugovalnih zraka, koje apsorbiraju i raspršuju atmosfera. U planinskim predjelima, dakle, uvijek postoji više kratkovalnog sunčevog zračenja.
Drveće, grmlje, biljne kulture zasjenjuju teren, stvaraju posebnu mikroklimu, slabeći zračenje (Sl. 5.19).

Sl. 5.19. Prigušenje zračenja:
A - u rijetkoj borovoj šumi; B - u usevima kukuruza Od dolazećeg fotosintetski aktivnog zračenja 6-12% reflektira (R) sa površine nasada

Tako se na različitim staništima razlikuje ne samo intenzitet zračenja, već i njegov spektralni sastav, trajanje osvjetljenja biljaka, prostorna i vremenska raspodjela svjetlosti različitog intenziteta itd. Sukladno tome, variraju prilagodbe organizama na život u zemaljskom okruženju pod jednim ili drugim načinom svjetlosti. . Kao što smo ranije napomenuli, u odnosu na svjetlost postoje tri glavne grupe biljaka: fotofilna (heliofitna), sjenovita (sciophytes) i otporna na sjenu. Fotografske i sjenila koja se vole sjene razlikuju se u položaju ekološkog optimalnog.
U fotofilnim biljkama nalazi se u polju punom sunčevog svjetla. Snažno sjenčanje utječe na njih depresivno. To su biljke otvorene zemlje ili dobro osvijetljene stepa i livade (gornji sloj trave), lišajevi rane proljeće, listopadne šume listopadnih šuma, većina kultiviranih biljaka otvorenog tla i korova itd. Biljke koje vole sjene imaju optimalan u uvjetima slabog osvjetljenja i ne mogu izdržati jaka svetlost. To su uglavnom niži zasjenjeni slojevi složenih biljnih zajednica, gdje je zasjenjenje rezultat "presretanja" svjetlosti od viših biljaka i suživljača. To uključuje mnoge biljke u zatvorenom i stakleniku. Najvećim dijelom potječu iz travnatog pokrova ili iz epifitske flore tropskih šuma.
Krivulja okoliša prema svjetlu i otpornoj na sjenu je pomalo asimetrična, jer oni rastu i razvijaju se bolje pri punom svjetlu, ali se dobro prilagođavaju slabom svjetlu. Ovo je uobičajena i vrlo plastična grupa biljaka u zemaljskom okruženju.
Prilagođavanja raznim uvjetima režima svjetla: anatomskim, morfološkim, fiziološkim, itd.
Dobar primjer anatomske i morfološke prilagodbe je promjena izgleda u različitim uvjetima osvjetljenja, na primjer, različita veličina lisnih listova u biljkama povezanim s sustavnim položajem, ali žive u različitim uvjetima osvjetljenja (livadno zvono - Campanula patula i šumsko zvono - C. trachelium, ljubičasta polja - viola arvensis, raste na poljima, livadama, rubovima i šumskim ljubičicama - V. mirabilis), smokva. 5.20.

Sl. 5.20. Podjela veličine listova prema uvjetima
  Staništa staništa: od vlažnih do suvih i iz sjenčanih do sunčanih
Napomena Osjenčano područje odgovara uvjetima koji prevladavaju u prirodi.

U uvjetima viška i nedostatka svjetla, raspored listova u biljkama u prostoru znatno se razlikuje. U biljkama heliofitnih listova orijentirano je na smanjenje dolaska radijacije u najopasnije dnevne sate. Listovi lišća nalaze se vertikalno ili pod velikim kutom prema vodoravnoj ravnini, pa tokom dana lišće prima uglavnom zrake koja se klizi (Sl. 5.21).
To je posebno izraženo kod mnogih stepskih biljaka. Zanimljiva je adaptacija na prigušivanje zračenja dobivenog u takozvanim „kompasovim“ biljkama (divlja zelena salata - Lactuca serriola, itd.). Listovi divlje salate nalaze se u istoj ravnini, orijentirani su od sjevera prema jugu, a u podne je zračenje na površinu lišća minimalno.
U biljkama otpornim na sjenu, lišće je raspoređeno tako da dobije maksimalnu količinu upadnog zračenja.

Sl. 5.21. Dolazak izravnog (S) i raspršenog (D) sunčevog zračenja u biljke s vodoravnim (A), vertikalnim (B) i različito orijentiranim (C) lišćem (prema I. A. Shulgin, 1967)
1,2 - listovi s različitim uglovima nagiba; S1, S2 - primanje izravnog zračenja na njih; Stotal - njegov ukupni priliv u biljku

Biljke tolerantne prema sjeni često su u stanju zaštitnih pokreta: promjena položaja listovih listova kada ih snažna svjetlost pogodi. Područja travnatog pokrova sa presavijenim lišćem kisele kiseline relativno se točno podudaraju sa mjestima velikih solarnih bljeskova. U strukturi lima kao glavnog prijemnika sunčevog zračenja mogu se primijetiti brojne prilagodljive karakteristike. Na primjer, u mnogim heliofitima površina lista doprinosi refleksiji sunčeve svjetlosti (sjajna - u lovoru, prekrivena laganom dlakavom presvlakom - u kaktusu, mliječnim travama) ili slabljenju njihovog djelovanja (gusta kutikula, gusta pubertet). Unutarnju strukturu lista karakterizira snažan razvoj palisadnog tkiva, prisustvo velikog broja malih i lakih kloroplasta (Sl. 5.22).
Jedna od zaštitnih reakcija kloroplasta na višak svjetlosti je njihova sposobnost mijenjanja orijentacije i kretanja u ćeliji, izražena kod svijetlih biljaka.
Na jakom svjetlu kloroplasti zauzimaju posturalni položaj u ćeliji i postaju "rub" do smjera zraka. Pri slabom svjetlu distribuiraju se difuzno u ćeliji ili se nakupljaju u njenom donjem dijelu.

Sl. 5.22. Različite vrijednosti kloroplasta u hladu
  (A) i fotofilijske (B) biljke:
1 - tisa; 2- ariš; 3 - kopito; 4 - proljeće čisto (Autor: T. K. Goryshina, E. G. Pruzhina, 1978)

Fiziološke prilagodbe biljaka na svjetlosne uvjete okruženja zemlja-zrak obuhvaćaju različite životne funkcije. Utvrđeno je da se kod fotofilnih biljaka procesi rasta osjetljivije reagiraju na nedostatak svjetla u usporedbi s sjenom. Kao rezultat, dolazi do pojačanog istezanja stabljika, što pomaže biljkama da se probiju prema svjetlu, u gornjim slojevima biljnih zajednica.
Glavne fiziološke prilagodbe svjetlu nalaze se u području fotosinteze. U opštem obliku, promena fotosinteze u zavisnosti od intenziteta svetlosti izražava se „svetlosnom krivuljom fotosinteze“. Sljedeći parametri su od ekološke važnosti (Sl. 5.23).
1. Točka sjecišta krivulje s ordiniranom osi (sl. 5.23, a) odgovara veličini i smjeru izmjene plinova biljaka u potpunom mraku: fotosinteza je odsutna, odvija se disanje (ne apsorpcija, nego emisija CO2), dakle točka a leži ispod osi apscese.
2. Točka sjecišta krivulje svjetlosti s osom apscese (Sl. 5.23, b) karakterizira „kompenzacijsku točku“, odnosno intenzitet svjetlosti pri kojem fotosinteza (apsorpcija CO2) uravnotežuje disanje (emisiju CO2).
3. Intenzitet fotosinteze s povećanjem svjetlosti povećava se samo do određene granice, u budućnosti ostaje konstantan - krivulja svjetlosti fotosinteze doseže "plato zasićenja".

Sl. 5.23. Svjetlosne krive fotosinteze:
A je opšti okvir; B - krivulje za fotofilijske (1) i biljke otporne na sjenu (2)

U fig. 5.23 područje pregiba proizvoljno je naznačeno glatkom krivuljom, čiji prelom odgovara točki c. Projekcija tačke b na os apsise (tačka r) karakteriše "zasićeni" intenzitet svetlosti, odnosno vrednost iznad koje svetlost više ne povećava intenzitet fotosinteze. Projekcija na ordinatnoj osi (točka e) odgovara najvećem intenzitetu fotosinteze za datu vrstu u datom okruženju u zraku.
4. Važna karakteristika svjetlosne krivulje je kut nagiba (a) do apsces, koji odražava stupanj povećanja fotosinteze s povećanjem zračenja (u području relativno niskog intenziteta svjetlosti).
U biljkama je primijećena sezonska dinamika reakcije na svjetlost. Dakle, u sedre dlakavog (Carex pilosa) ranog proljeća u šumi, novonastali listovi imaju visoku zasićenost fotosinteze 20 - 25 tisuća luksa, s ljetnim zasjenjenjem kod ovih vrsta, krivulje ovisnosti fotosinteze o svjetlosti postaju odgovarajućim parametrima "sjene", t tj. lišće stječe sposobnost učinkovitijeg korištenja slabe svjetlosti, isti listovi nakon zimovanja pod nadstrešnicom proljetne šume bez lišća opet pokazuju "svjetlosne" karakteristike fotosinteze.
Karakterističan oblik fiziološke prilagodbe s oštrim nedostatkom svjetlosti je gubitak biljke sposobnost fotosinteze, prijelaz na heterotrofnu prehranu gotovim organskim tvarima. Ponekad je takav prijelaz postao neopoziv zbog gubitka klorofila od strane biljaka, na primjer, orhideja sjenovitih smrekovih šuma (Goodyera repens, Weottia nidus avis) i ciklora (Monotropa hipopitys). Žive od mrtve organske materije iz vrsta drveća i drugih biljaka. Ova metoda ishrane naziva se saprofitnom, a biljke se nazivaju saprofiti.
Za veliku većinu kopnenih životinja s dnevnom i noćnom aktivnošću, vid je jedna od metoda orijentacije, bitan je za potragu za plijenom. Mnoge vrste životinja imaju i vid u boji. U tom pogledu životinje, posebno žrtve, imaju prilagodljiva obilježja. Tu spadaju zaštitno, maskirajuće i upozoravajuće obojenje, zaštitna sličnost, mimikrija itd. Pojava jarko obojenih cvjetova viših biljaka povezana je i sa osobitostima vizualnog aparata oprašivača i, u konačnici, sa režimom svjetlosti okoline.
Režim vode. Manjak vlage jedno je od najznačajnijih obilježja kopnenog zračnog okruženja. Evolucija zemaljskih organizama odvijala se prilagodbom proizvodnji i očuvanju vlage. Načini vlažnosti na kopnu su različiti - od potpunog i stalnog zasićenja zraka vodenom parom, gdje padne nekoliko tisuća milimetara (područja ekvatorijalne i monsunsko-tropske klime) do gotovo potpune odsutnosti istih na suhom pustinjskom zraku. Tako je u tropskim pustinjama prosječna godišnja količina padavina ispod 100 mm godišnje, a kiša ne pada svake godine.
Godišnja količina padavina ne omogućava uvijek procjenu vodoopskrbe organizama, jer ista količina oborina može karakterizirati pustinjsku klimu (u suptropima) i vrlo vlažnu (na Arktiku). Veliku ulogu igra omjer oborina i isparavanja (ukupno godišnje isparavanje sa slobodne vodene površine), koji takođe varira u različitim dijelovima svijeta. Područja u kojima ta vrijednost prelazi godišnju količinu padavina naziva se sušna (suha, sušna). Evo, primjerice, biljkama nedostaje vlage tokom većeg dijela vegetacijske sezone. Područja u kojima se biljkama osigurava vlaga nazivaju se vlažnim ili vlažnim. Često izolirane prijelazne zone - polu-sušne (semi-arid).
Zavisnost vegetacije od prosječne godišnje kiše i temperature prikazana je na Sl. 5.24.

Sl. 5.24. Zavisnost vegetacije od prosječnog godišnjeg
  padavine i temperatura:
1 - tropska šuma; 2 - listopadna šuma; 3 - stepa;
4 - pustinja; 5 - četinarska šuma; 6 - arktička i planinska tundra

Snabdijevanje vodom zemaljskim organizmima ovisi o načinu padavina, prisustvu vodnih tijela, rezervama vlage u tlu, blizini podzemne vode itd. To je pridonijelo razvoju mnogih prilagodbi različitih režima vodoopskrbe u zemaljskim organizmima.
U fig. 5.25, s lijeva na desno, prijelaz s nižih algi koje žive u vodi s ćelijama bez vakuola do primarnih poikilohidričnih zemaljskih algi, stvaranje vakuola u vodenim zelenim i char algama, prijelaz iz tallofita s vakuolama u fitose homohidrične krme (distribucija mahovine - hidrofiti su još uvijek ograničena na staništa s visokim vlaga zraka, u suhim staništima mahovi postaju drugi poikilohidrični); među paprati i štitasti grmi (ali ne i u gimnospermi) postoje i drugi poikilohidrični oblici. Većina lisnih biljaka su homohidrične zbog zaštite od kutikule od transpiracije i jake vakuolizacije njihovih ćelija. Treba napomenuti da je kserofilizam životinja i biljaka svojstven samo okruženju zemlja-zrak.

Sl. 5.25. Prilagodba izmjene vode biljaka u zemlju
  stil života (od W. Larhera, 1978)

Padavine (kiša, tuča, snijeg), osim opskrbe vodom i stvaranja rezervi vlage, često igraju drugu okolišnu ulogu. Na primjer, za vrijeme bujnih kiša, tlo nema vremena da apsorbira vlagu, voda se brzo slijeva u snažne potoke i često puše slabo ukorijenjene biljke, male životinje i plodan sloj tla u jezera i rijeke. U poplavnim vodama kiša može uzrokovati poplave i tako negativno djelovati na biljke i životinje koje ovdje žive. Na povremeno poplavljenim mjestima formira se osebujna poplavna fauna i flora.
Toča ima negativan utjecaj na biljke i životinje. Usjevi na pojedinim poljima ponekad su u potpunosti uništeni ovom prirodnom katastrofom.
Ekološka uloga snježnog pokrivača je raznolika. Za biljke čiji se regeneracijski pupoljci nalaze u tlu ili u blizini njegove površine, a za mnoge male životinje, snijeg ima ulogu toplotno izolacijskog pokrova, štiti ga od niskih zimskih temperatura. U mrazima iznad -14 ° C pod slojem snijega od 20 cm, temperatura tla ne pada ispod 0,2 ° C. Dubok snježni pokrivač štiti od smrzavanja zelenih dijelova biljaka, poput Veronice officinalis, trava kopita itd., Koji idu pod snijeg bez pada lišća. Male kopnene životinje vode aktivan stil zime, postavljajući brojne galerije prolaza pod snijegom i u njegovoj debljini. U prisustvu obogaćene hrane u snježnim zimama, mogu se uzgajati glodavci (šumski miševi i žuti grlevi, broj voluharica, vodeni štakori itd.). Jarebica, jarebica i crni kurac skrivaju se pod snijegom u jakim mrazima.
Za velike životinje, zimski snježni pokrivač često ometa dobijanje hrane, kretanje uokolo, posebno kada se na površini formira ledena kora. Dakle, loza (Alces alces) slobodno prevladava sloj snijega dubine do 50 cm, ali to nije dostupno za manje životinje. Često tokom snježnih zima primjećuje se smrt srna i divljih svinja.
Obilne snježne padavine negativno djeluju na biljke. Pored mehaničkih oštećenja u obliku snježnih pahuljica ili snježnih kugla, debeli sloj snijega može uzrokovati da se biljke zagrijavaju, a za vrijeme topljenja snijega, posebno u dugotrajnom proljeću, biljke vlaže.
Sl. 5.26. Potporna površina
krajnici jarebica
zimi (A) i ljeti (B)
Biljke i životinje trpe niske temperature za vrijeme jakih vjetrova u laganim snježnim zimama. Tako u godinama kada ima malo snijega, umiru glodavci poput miševa, moli i druge male životinje. Istovremeno, na zemljopisnim širinama na kojima padaju snijegovi zimi, biljke i životinje povijesno su se prilagodile životu na snijegu ili na njegovoj površini, razvijajući različite anatomo-morfološke, fiziološke, bihevioralne i druge značajke. Na primjer, kod nekih životinja nosiva se površina nogu povećava zimi prerasvši ih ukočenom dlakom (Sl. 5.26), perjem i rožnatim štitom.
Drugi migriraju ili padaju u neaktivno stanje - spavanje, hibernacija, diapauza. Veliki broj životinja prelazi na određene vrste hrane.
Bjelina snježnog pokrivača razvlači tamne životinje. Sezonska promjena boje bijelog i tundražinog jarebica, ermina (sl. 5.27), bijelog zeca, laveža, arktičke lisice nesumnjivo je povezana s odabirom za maskiranje boje pozadine.
Padavine, osim što direktno utječu na organizme, određuju posebnu vlažnost zraka, koja, kao što je već napomenuto, ima važnu ulogu u životu biljaka i životinja jer utječe na intenzitet metabolizma vode u njima. Isparavanje sa površine tijela životinje i transpiracija u biljkama odvijaju se intenzivnije, manje je zraka zasićeno vodenom parom.
Apsorpcija nadzemnih dijelova kaplje-tekuće vlage koja pada u obliku kiše, kao i isparavanja vlage iz zraka, događa se u višim biljkama u epifitima tropskih šuma, koji apsorbiraju vlagu na cijeloj površini lišća i zračnih korijena. Para vlage iz zraka može apsorbirati grane nekih grmlja i drveća, na primjer, saxaul - Halaxylon persicum, H. aphyllum. U višim sporama i posebno u nižim biljkama apsorpcija vlage iz podzemnih dijelova je uobičajena metoda vodosnabdijevanja (mahovine, lišajevi itd.). Uz nedostatak vlage u mahovinama, lišajevi su u stanju da opstanu duže vrijeme u stanju bliskom zraku-suhom, upadajući u suspendiranu animaciju. Ali vrijedi kišu, jer ove biljke brzo apsorbiraju vlagu svih zemaljskih dijelova, postaju mekane, vraćaju turgor i nastavljaju procese fotosinteze i rasta.

Biljke na visoko navlaženim zemaljskim staništima često trebaju uklanjati suvišnu vlagu. U pravilu se to događa kada se tlo dobro zagrije i korijenje aktivno apsorbira vodu, te nema transpiracije (ujutro ili u magli, kada je vlaga 100%).
Višak vlage uklanja se drobljenjem - to je oslobađanje vode kroz posebne izlučne ćelije smještene uz rub ili na vrhu lista (Sl. 5.28).

Sl. 5.28. Vrste gutanja u različitim biljkama
  (prema A. M. Grodzinsky, 1965):
1 - za žitarice, 2 - za divlje jagode, 3 - za tulipan, 4 - za travu,
5 - u Sarmati Bellevalia, 6 - u djetelini

Nisu samo higrofiti, već i mnogi mezofiti sposobni za probavu. Naprimjer, u ukrajinskim stepama, crijevo je pronađeno u više od polovine svih biljnih vrsta. Mnoge livadske trave toliko se izleguju da vlaže površinu tla. Tako se životinje i biljke prilagođavaju sezonskoj distribuciji oborina, njihovoj količini i prirodi. Time se određuje sastav biljaka i životinja, vremenski tijek određenih faza u ciklusu njihovog razvoja.
Na vlažnost zraka utječe i kondenzacija vodene pare, koja se često javlja u površinskom sloju zraka prilikom promjene temperature. Gubitak rose se javlja kada temperatura uveče padne. Često se rosa spusti u takvim količinama da obilno vlaži biljke, drenira u tlo, povećava vlažnost zraka i stvara povoljne uvjete za žive organizme, posebno kada je malo drugih oborina. Biljke doprinose taloženju rose. Hladeći se noću, oni na sebi kondenzuju vodenu paru. Na vlažnost zraka značajno utječu magle, gusti oblaci i druge prirodne pojave.
Kada se kvantificira stanište biljaka vodenim faktorom, koriste se pokazatelji koji odražavaju sadržaj i raspodjelu vlage ne samo u zraku, već i u tlu. Voda u tlu, odnosno vlaga tla, jedan su od glavnih izvora vlage za biljke. Voda u tlu je u fragmentiranom stanju, isprepletena u porama različitih veličina i oblika, ima veliko sučelje s tlom, sadrži niz kationa i aniona. Dakle, vlaga tla je različita u fizikalnim i kemijskim svojstvima. Biljke ne mogu koristiti svu vodu sadržanu u tlu. Prema fizičkom stanju, pokretljivost, dostupnost i značaj za biljke, vode tla su podijeljene na gravitacione, higroskopne i kapilarne.
Tlo sadrži i isparenu vlagu, koja zauzima sve pore bez vode. Gotovo uvijek je (osim na pustinjskim tlima) zasićena vodena para. Kada temperatura padne ispod 0 ° C, vlaga tla prelazi u led (u početku slobodna voda, a uz daljnje hlađenje, dio vezane vode).
Ukupna količina vode koju tlo može zadržati (određuje se dodavanjem viška vode, a zatim čeka dok ne prestane ispadati) naziva se kapacitetom vlage u polju.
Sadržaj vlage u tlu, pri čemu biljka ne zadovoljava svoje potrebe za vodom, naziva se koeficijentom nestajanja vlage. Za iste biljne vrste na različitim tlima koeficijent venanja varira i iznosi, na primjer, 16,3% za tešku glinu i 0,9% za grubi pijesak.
Stoga, ukupna količina vode u tlu ne može karakterizirati stupanj u kojem se biljkama daje vlaga. Da biste ga odredili od ukupne količine vode, potrebno je oduzeti koeficijent venenja. Međutim, fizički dostupna voda iz tla fiziološki nije uvijek dostupna biljkama zbog niske temperature tla, nedostatka kisika u vodi tla i zraka tla, kiselosti tla i velike koncentracije mineralnih soli otopljenih u zemljišnoj vodi. Nepodudarnost između apsorpcije vode korijenjem i povratka njenih listova dovodi do istrošenja biljaka. Razvoj ne samo nadzemnih dijelova, već i korijenskog sustava biljaka ovisi o količini fiziološki dostupne vode. U biljkama koje rastu na suhim tlima korijenski sistem je u pravilu razgranatiji, snažniji nego na vlažnim (Sl. 5.29).

Sl. 5.29. Korenovski sistem ozimi pšenice
  (prema V. G. Khrzhanovsky i drugi, 1994):
1 - s velikom količinom padavina; 2 - sa prosjekom;
3 - za male

Jedan od izvora vlage tla je podzemna voda. Na svom niskom nivou, kapilarna voda ne dopire do tla i ne utiče na njen vodeni režim. Vlaženje tla zbog samo atmosferskih padavina uzrokuje snažna kolebanja njegove vlage, što često negativno utječe na biljke. Previsoka razina podzemne vode je štetna, jer dovodi do zamrzavanja tla, do iscrpljivanja kisika i obogaćivanja mineralnim solima. Konstantna vlaga u tlu, bez obzira na vremenske nepogode, omogućava optimalan nivo podzemne vode.
Temperaturni režim. Izrazita karakteristika okruženja zemlja-zrak je širok raspon temperaturnih oscilacija. U većini kopnenih područja dnevna i godišnja amplituda temperature iznosi nekoliko desetina stupnjeva. Posebno su značajne promjene temperature zraka u pustinjskim i obodnim kontinentalnim regijama. Na primjer, sezonski raspon temperatura u pustinjima srednje Azije je 68-77 ° C, a dnevni 25-38 ° S. U okolini Yakutska, prosječna januarska temperatura je -43 ° C, prosječna julska temperatura + 19 ° C, a godišnji raspon od -64 do + 35 ° S. Na Trans-Uralu su godišnje razlike u temperaturi zraka oštre i kombiniraju se s velikom varijabilnošću temperatura zimskih i proljetnih mjeseci u različitim godinama. Najhladniji je januar, prosječna temperatura zraka je od -16 do -19 ° C, u nekim se godinama spušta i do -50 ° C, najtopliji mjesec je srpanj s temperaturom od 17,2 do 19,5 ° C. Maksimalne plus temperature su 38-41 ° C.
Temperaturne fluktuacije na površini tla još su značajnije.
Kopnene biljke zauzimaju zonu pored površine tla, to jest "interfejsa", na kojem se padajuće zrake prenose iz jednog medija u drugi ili na drugi način - od prozirnog do neprozirnog. Na ovoj površini se stvara poseban toplotni režim: danju - snažno zagrijavanje zbog apsorpcije toplotnih zraka, noću - snažno hlađenje uslijed zračenja. Odavde površinski sloj zraka doživljava najoštrije fluktuacije dnevne temperature, koje su najizraženije na golom tlu.
Na primjer, toplotni režim biljnog staništa karakterizira se na osnovu mjerenja temperature direktno u vegetacijskom pokrovu. U travnatim zajednicama mjerenja se obavljaju unutar i na površini sastojina trave, a u šumama gdje postoji određeni vertikalni gradijent temperature, na većem broju točaka na različitim visinama.
Otpornost na temperaturne promjene u okolišu kopnenih organizama je različita i ovisi o specifičnom staništu u kojem se odvija njihov život. Dakle, prizemne biljke u većem dijelu rastu u širokom temperaturnom rasponu, odnosno su eurtermne. Njihov životni vijek u aktivnom stanju traje u pravilu od 5 do 55 ° C, dok su između 5 i 40 ° C ove biljke produktivne. Biljke kontinentalnih područja za koje je karakterističan jasan dnevni tok temperature najbolje se razvijaju kada je noć za 10-15 ° C hladnija od dana. To se odnosi na većinu biljaka u umjerenoj zoni - s temperaturnom razlikom od 5-10 ° C, i za tropske biljke sa još nižim amplitudama - oko 3 ° C (sl. 5.30).

Sl. 5.30. Područja optimalnih temperatura za rast i
  razvoj različitih biljaka (prema Went, 1957)
U poikilotermičkim organizmima s povećanjem temperature (T) trajanje razvoja (t) smanjuje se sve brže i brže. Brzina razvoja Vt može se izraziti formulom Vt \u003d 100 / t.
Da bi se postigla određena faza razvoja (na primjer, kod insekata - iz jajeta), tj. pucijacija, imaginalan stadij, uvijek zahtijeva određenu količinu temperature. Produkt efektivne temperature (temperatura iznad nulte točke razvoja, tj. T-To) trajanjem razvoja (t) daje toplinsku konstantu razvoja specifičnu za ovu vrstu c \u003d t (T-To). Koristeći ovu jednadžbu moguće je izračunati vrijeme početka određene faze razvoja, na primjer, biljnog štetočina, na kojem je borba efikasna.
Biljke kao poikilotermni organizmi nemaju svoju stabilnu tjelesnu temperaturu. Njihova temperatura određena je ravnotežom topline, tj. Omjerom apsorpcije i prijenosa energije. Ove vrijednosti ovise o mnogim svojstvima kako okoliša (veličina dolaska zračenja, temperaturi okolnog zraka i njegovog kretanja), tako i samih biljaka (boja i druga optička svojstva biljke, veličini i položaju lišća itd.). Primarnu ulogu igra učinak hlađenja transpiracije, koji sprečava snažno pregrijavanje biljaka u vrućim staništima. Kao rezultat gore navedenih razloga, temperatura biljaka obično se razlikuje (često prilično značajno) od temperature okolnog zraka. Ovdje su moguće tri situacije: temperatura biljke je viša od temperature okoline, ispod nje je jednaka ili vrlo blizu. Višak biljne temperature nad temperaturom zraka nalazi se ne samo u izrazito zagrijanim, nego i u hladnijim staništima. To je omogućeno tamnom bojom ili drugim optičkim svojstvima biljaka, koje povećavaju apsorpciju sunčevog zračenja, kao i anatomskim i morfološkim svojstvima koja doprinose smanjenju transpiracije. Arktičke biljke mogu postati prilično uočljive (sl. 5.31).
Drugi primer je patuljasta vrba - Salix arctica na Aljasci, koja ima toplije lišće od 2 do 11 ° C tokom dana, a čak i 1-3 ° C čak i noću tokom polarnog „svakodnevnog boravka“.
Efemeroidi ranog proljeća, takozvane "snježne pahuljice", zagrijavanjem lišća pružaju mogućnost prilično intenzivne fotosinteze u sunčanim, ali još uvijek hladnim proljetnim danima. Za hladna staništa ili ona povezana sa sezonskim temperaturnim fluktuacijama povećanje temperature biljaka je vrlo važno za okoliš, jer istovremeno fiziološki procesi stječu neovisnost od okolne termalne pozadine.

Sl. 5.31. Raspodjela temperature u biljci rozete arktičke tundre (Novosieversia glacialis) sunčanog junskog jutra pri temperaturi zraka 11,7 ° C (prema B. A. Tikhomirov, 1963.)
S desne strane je intenzitet vitalnih procesa u biosferi: 1 - najhladniji sloj zraka; 2 - gornja granica rasta izbojaka; 3, 4, 5 - zona najveće aktivnosti vitalnih procesa i maksimalnog nakupljanja organske materije; 6 - nivo permafrosta i donja granica ukorjenjivanja; 7 - regija najnižih temperatura tla

Pad temperature biljaka u odnosu na okolni zrak najčešće se primjećuje u jako osvijetljenim i grijanim područjima zemaljske sfere (pustinja, stepa), gdje je lisnata površina biljaka snažno smanjena, a pojačana transpiracija pomaže u uklanjanju suvišne topline i sprječava pregrijavanje. Općenito govoreći, možemo reći da je u vrućim staništima temperatura zračnih dijelova biljaka niža, a na hladnim - viša od temperature zraka. Podudaranje temperature biljke s temperaturom okoline rjeđe je - u uvjetima koji isključuju snažan priliv zračenja i intenzivnu transpiraciju, na primjer, u zeljastoj biljci pod šumskim krošnjama, a na otvorenim područjima u oblačnom vremenu ili kiši.
Općenito, zemaljski organizmi u odnosu na vodene organizme su više eurtermalni.
U zračnom okruženju životni uvjeti su komplicirani postojanjem vremenskih promjena. Vrijeme je atmosferu koja se stalno mijenja na zemljinoj površini, do nadmorske visine od oko 20 km (granica troposfere). Vremenska varijabilnost očituje se u stalnom mijenjanju kombinacije okolišnih čimbenika kao što su temperatura i vlaga, oblačni pokrov, padavine, jačina vjetra i smjer itd. (Sl. 5.32).

Sl. 5.32. Atmosferske fronte nad teritorijom Rusije

Za vremenske promjene, uz njihovu redovnu izmjenu u godišnjem ciklusu, karakteristične su neperiodične fluktuacije, koje značajno usložnjavaju uvjete za postojanje zemaljskih organizama. U fig. 5.33, ovisnost smrtnosti od temperature i relativne vlažnosti zraka prikazana je na primjeru gusjenice kvrgavog molja Carpocapsa pomonella.

Sl. 5.33. Smrtnost gusjenica magaraca Carpocapsa
pomonela ovisno o temperaturi i vlazi (prema R. Dajo, 1975)
Iz njega proizlazi da su krivulje jednake smrtnosti koncentričnog oblika i da je optimalna zona ograničena relativnom vlagom od 55 i 95% i temperaturom od 21 i 28 ° C.
Svjetlost, temperatura i vlažnost zraka u biljkama obično ne određuju maksimum, već prosječni stupanj otvaranja stomaka, jer su slučajnost svih uvjeta koji pogoduju njihovom otvaranju rijetki.
Dugoročni vremenski uslovi karakteriziraju klimu područja. Koncept klime ne uključuje samo prosječne vrijednosti meteoroloških pojava, već i njihovu godišnju i dnevnu varijaciju, odstupanje od nje i njihovu učestalost. Klima je određena geografskim uvjetima područja.
Glavni klimatski čimbenici su temperatura i vlažnost zraka, mjerena kišom i zasićenošću zraka vodenom parom. Dakle, u zemljama udaljenim od mora postupno se prelazi iz vlažne klime kroz polu-sušnu srednju zonu sa nasumičnim ili periodičnim sušnim periodima na sušno područje, koje karakterizira dugotrajna suša, zaslanjivanje tla i vode (sl. 5.34). alt \u003d "" /\u003e

Sl. 5.34. Obrazac klime, vegetacije i tla mijenja se duž profila kroz glavne krajolike evropskog dijela Rusije od sjeverozapada do jugoistoka do Kaspijske nizine (prema V.N. Sukachev, 1934)
Napomena: gdje krivulja padavina prelazi uzlaznu liniju isparavanja, nalazi se granica između vlažne (lijeve) i sušne (desne) klime. Humusni horizont prikazan je crnom bojom, iluzorni horizont je u sjeni

Svako stanište karakterizira specifična ekološka klima, tj. Klima površinskog sloja zraka ili eko-klima.
Vegetacija ima veliki utjecaj na klimatske faktore. Dakle, pod šumskim krošnjama vlažnost zraka je uvijek veća, a temperaturne fluktuacije su manje nego na travnjacima. Režim svjetla ovih mjesta je takođe različit. Različita udruženja biljaka formiraju svoj vlastiti režim svjetlosti, temperature, vlage, tj. Osebujnog fitoklimata.
Da bismo u potpunosti karakterizirali klimatske uvjete određenog staništa, podaci o ekološkoj klimi ili fitoklimi nisu uvijek dovoljni. Lokalni elementi okoliša (reljef, izloženost, vegetacija itd.) Vrlo često mijenjaju režim svjetla, temperaturu, vlažnost, kretanje zraka na određenom području tako da se značajno razlikuju od klimatskih uvjeta područja. Lokalne modifikacije klime koje se razvijaju u površinskom sloju zraka nazivaju se mikroklima. Na primjer, životni uvjeti koji okružuju larve insekata koji žive ispod kore drveta različiti su nego u šumi u kojoj to drvo raste. Temperatura južne strane prtljažnika može biti 10 - 15 ° C viša od temperature njegove sjeverne strane. Stabilnu mikroklimu posjeduju gomile u kojima žive životinje, šuplje drveće i pećine. Ne postoje jasne razlike između eko-klime i mikroklime. Vjeruje se da je eko-klima klima velikih područja, a mikroklima klimu pojedinačnih malih područja. Mikroklima utječe na žive organizme određenog teritorija, lokaliteta (sl. 5.35).

Sl. 5.35. Uticaj mikroklime na vegetaciju u tundri
  (prema Yu. I. Chernov, 1979):
gore - dobro zagrijana padina južne izložbe;
dolje - vodoravni dio visine (cvjetni sastav je isti u oba dijela)

Prisutnost mnogih mikroklima na jednom lokalitetu osigurava suživot vrsta s nejednakim zahtjevima za okoliš.
Geografsko zoniranje i zoniranje. Raspodjela živih organizama na Zemlji usko je povezana s geografskim zonama i zonama. Pojasevi imaju širinski udar, što je, naravno, posljedica prvenstveno granica zračenja i prirode atmosferske cirkulacije. Na površini globusa nalazi se 13 geografskih zona koje su raširene na kontinentima i okeanima (sl. 5.36).

Sl. 5.36. Odnos površine koju zauzimaju razne
fizičke i geografske zone, u% (prema N.F. Reimers, 1990.)

To su arktička, antarktička, subarktička, subantarktička, umjerena sjeverna i južna, sjeverna i južna subarktika, sjeverna i južna tropska, sjeverna i južna subekvatorija i ekvatorijal. Izdvajaju se geografske zone unutar zona u kojima se uz uvjete zračenja uzima u obzir i ovlaživanje volumena površine i omjer topline i vlage svojstvene ovoj zoni. Za razliku od okeana, gdje je opskrba vlagom potpuna, na kontinentima omjer topline i vlage može imati značajne razlike. Dakle, geografske zone proširuju se na kontinente i oceane, a geografske zone - samo na kontinente. Razlikovati zemljopisnu širinu i meridijansku ili uzdužnu uzdužnu zonu. Prvi se protežu od zapada ka istoku, drugi od sjevera prema jugu. U uzdužnom smjeru zemljopisne zone dijele se na podzone, a u geografskom smjeru, na provincije.
Osnivač doktrine prirodne zonskosti je VV Dokučajev (1846-1903), koji je opravdao zoniranje kao univerzalni zakon prirode. Sve pojave unutar biosfere podložne su ovom zakonu. Glavni uzroci zoniranja su oblik Zemlje i njen položaj u odnosu na sunce. Osim zemljopisne širine, na distribuciju topline na Zemlji utječu i priroda reljefa i visina područja iznad razine mora, omjer kopna i mora, morske struje itd.
Nakon toga, osnovu zračenja za formiranje zonacije globusa razvili su A. A. Grigoriev i M. I. Budyko. Za uspostavljanje kvantitativne karakteristike odnosa topline i vlage za različite geografske zone odredili su neke koeficijente. Odnos topline i vlage izražava se kao odnos ravnoteže zračenja površine prema latentnoj toplini isparavanja i količine padavina (indeks zračenja suhoće). Uspostavljen je zakon, nazvan zakonom periodične geografske zone (A. A. Grigoriev - M. I. Budyko), koji kaže da se s promjenom geografskih zona slične geografske (krajobrazne, prirodne) zone i neka njihova zajednička svojstva periodično ponavljaju.
Svaka zona je ograničena na određeni raspon vrijednosti pokazatelja: posebna priroda geomorfoloških procesa, posebna vrsta klime, vegetacija, tla i divljine. Na području bivšeg SSSR-a zabilježene su sljedeće geografske zone: led, tundra, šuma-tundra, tajga, miješane šume. Ruska ravnica, monsunske mješovite šume Dalekog istoka, šumske stepe, stepe, polupustovi, umjerene pustinje, pustinje suptropske zone, mediteranske i vlažne subtropije.
Jedan od važnih uvjeta za varijabilnost organizama i njihovu zonsku raspodjelu na zemlji je varijabilnost hemijskog sastava medija. U tom smislu od velike važnosti su učenja A. P. Vinogradova o biogeokemijskim pokrajinama, koje su određene zonskošću hemijskog sastava tla, kao i klimatskom, fitogeografskom i geohemijskom zonijom biosfere. Biogeokemijske provincije su područja na površini Zemlje koja se razlikuju u sadržaju (u tlima, vodama i sl.) Kemijskih spojeva s kojima su povezane određene biološke reakcije iz lokalne flore i faune.
Zajedno s horizontalnom zonskošću u zemaljskom okruženju, jasno se očituje nadmorska ili vertikalna zona.
Vegetacija planinskih zemalja bogatija je nego na susjednim ravnicama, a odlikuje se povećanim širenjem endemskih oblika. Dakle, prema podacima O. E. Agakhanyants (1986), flora Kavkaza ima 6350 vrsta, od kojih je 25% endemičnih. Flora planina Srednje Azije procjenjuje se na 5500 vrsta, od kojih je 25-30% endemičnih, dok na susjednim ravnicama južnih pustinja ima 200 biljnih vrsta.
Prilikom penjanja na planine ponavlja se ista promjena zona kao i od ekvatora do polova. U podnožju pustinje obično su smještene pustinje, zatim stepe, šume širokog lista, crnogorične šume, tundra i, na kraju, led. Međutim, još uvijek ne postoji potpuna analogija. Prilikom penjanja na planine temperatura zraka opada (prosječni gradijent temperature zraka iznosi 0,6 ° C na 100 m), smanjuje se isparavanje, ultraljubičasto zračenje, povećava se osvjetljenje itd. Sve to čini biljke da se prilagode suhoj ili vlažnoj štetnosti. Životni oblici u obliku jastuka, trajnice, koje su razvile prilagodbu jakom ultraljubičastom zračenju i smanjuju transpiraciju, dominiraju među biljkama.
Divlja životinja visoravni je takođe osebujna. Smanjeni pritisak zraka, značajno sunčevo zračenje, oštre fluktuacije dnevne i noćne temperature, promjene vlažnosti zraka s visinom pridonijele su razvoju specifične fiziološke prilagodbe organizma planinskih životinja. Na primjer, u životinja se povećava relativni volumen srca, povećava se sadržaj hemoglobina u krvi, što omogućava apsorpciji više kisika iz zraka. Stjenovita tla komplicira ili gotovo eliminira burnu aktivnost životinja. Mnoge male životinje (mali glodavci, pike, gušteri itd.) Utočište pronalaze u pukotinama stijena, u pećinama. Od ptica, planinske regije karakterišu gorski purani (Ulars), planinske finice, larve, a velike ptice uključuju bradate, supare i kondole. U planinama velikih sisara žive ovce, koze (uključujući snježne koze), divokoze, jastrebi itd. Predatori su zastupljeni vrstama poput vukova, lisica, medvjeda, risa, snježnog leoparda (snježni leopard) itd.

1.2. Zrak kao stanište
Zbog prisustva gravitacije na Zemlji, kao i niske gustine zraka, što određuje njenu nisku potporu, život u ovjesu u zraku je nemoguć. Međutim, mnogi mikroorganizmi i životinje redovno su prisutni u zraku, koristeći njegov mali otpor i prisutnost zračnih struja za kretanje. Tako je oko 75% kopnenih životinjskih vrsta (insekti, ptice, šišmiši) prilagođeno za aktivni let.
Mnoge vrste organizama razvile su sposobnost pasivnog letenja, takozvanu anemohoriju - preseljenje pomoću zračnih struja. To je moguće ili zbog malih veličina (spore, polena itd.), Bilo zbog dodataka koji povećavaju sposobnost planiranja (suncobrana, latica, pahulja itd.). U doseljavanju ovih organizama od velike su važnosti konvektivni (vertikalni) i vjetroviti (vodoravni) protoci zraka.
Važnu ulogu u životu organizama igra atmosferski tlak, koji je obično 101325 Pa (760 mm Hg), koji, smanjujući se visinom, ograničava rasprostranjenost vrsta u planinama. Za većinu kralježnjaka gornja granica života je ~ 6000 m, gdje je atmosferski tlak ~ 50% od normalnog, što dovodi do smanjenja parcijalnog tlaka kisika i, kao rezultat, do povećanja učestalosti disanja i gubitka vlage.
Za zemaljske organizme je, pored fizičkih svojstava zraka, izuzetno važan i njegov hemijski sastav. Zrak u površinskom sloju atmosfere sastoji se od sljedećih tvari (% tež.): Dušik (N2) - 78; kiseonik (O 2) - 20,95; ugljični dioksid (CO 2) - 0,03; ostatak su argon (Ar), metan (CH4), vodonik (H2), ozon (O3) i drugi gasovi. Pri tome, u atmosferu iz različitih izvora dolaze i druge tvari (plinovi, pare, prašina, itd.) Koji imaju značajan okolišni značaj.
Visok sadržaj kisika u zraku nije faktor koji ograničava život u okruženju zrak-zemlja. Sadržaj CO 2 u površinskom sloju zraka može varirati u širokom rasponu, što može značajno utjecati na vitalnu aktivnost organizama. Glavni izvor ugljičnog dioksida je tlo u kojem njegovi mikroorganizmi žive i "dišu". Na primjer, šumsko tlo emitira do 20 kg / (ha · h), a pjeskovito tlo samo 2 kg / (ha · h).
Značajnu ulogu u promjeni sadržaja CO 2 u površinskom sloju zraka igra i ljudska aktivnost. Dakle, u velikim gradovima po mirnom vremenu koncentracija CO 2 u zraku raste desetostruko. Sadržaj CO 2 ograničava proces fotosinteze u biljkama. U velikim koncentracijama (\u003e 0,5 vol.%) Ugljični dioksid je toksičan za žive organizme.
Zračni azot je fiksiran od strane nekoliko mikroorganizama (bakterije nodule, plavo-zelene alge itd.) I neophodan je element za sintezu nekih organskih supstanci, na primer, proteina.
Tvari koje ulaze u zrak zbog ljudskih aktivnosti i prirodni faktori često su otrovne za organizme (CO, NO + NO 2, SO 2, itd.). Tako je, na primjer, sumpor dioksid (SO 2) izuzetno toksičan za biljke čak i u dijelovima na milijun u odnosu na volumen zraka. Kao rezultat toga, gotovo sva vegetacija umire oko industrijskih centara zagađujući atmosferu ovim plinom. Posebno su osjetljivi na lišaje SO 2, čije prisustvo na određenom području ukazuje na čistoću zraka.
U zraku se formira klima područja - višegodišnji vremenski režim, kao i mikroklima u određenim dijelovima područja. Oba faktora utiču na geografsku distribuciju organizama na Zemlji.
U atmosferskom zraku stvaraju se potrebni uvjeti za oborine. Padavine, osim promjene vlage, pružaju svježu vodu za piće, imaju mehanički utjecaj na organizme (kiša, tuča), štite ih od utjecaja niskih temperatura (snježni pokrivač), a imaju i druge utjecaje okoline.

Poglavlje 2 Zrak kao faktor okoliša za zemaljske organizme
2.1. Zrak kao faktor okoliša za zemaljske organizme
Mala gustoća zraka određuje njegovu malu silu podizanja i zanemarljive sporove. Stanovnici zraka trebaju imati vlastiti sustav potpora koji podržava tijelo: biljke - razna mehanička tkiva, životinje - čvrst ili, još rjeđe, hidrostatski kostur. Uz to su svi stanovnici zračnog okruženja usko povezani s površinom zemlje koja im služi kao vezanost i podrška. Život u ovjesu u zraku je nemoguć.
Istina, mnogi mikroorganizmi i životinje, spora, sjeme, plodovi i pelud biljaka redovno su prisutni u zraku i nošeni zračnim strujama, mnoge su životinje sposobne za aktivni let, no kod svih ovih vrsta glavna se funkcija njihovog životnog ciklusa - reprodukcije - obavlja na površini zemlje. Za većinu njih boravak u zraku povezan je samo sa doseljavanjem ili potragom za plijenom.
Mala gustina zraka dovodi do slabog otpora pri kretanju. Zbog toga su mnoge kopnene životinje koje su se koristile tokom evolucije okoliša koristi od ovog svojstva zraka, stječući sposobnost letenja. 75% svih kopnenih životinja sposobno je za aktivni let, uglavnom insekti i ptice, ali letači se nalaze i kod sisara i gmizavaca. Zemaljske životinje lete uglavnom uz pomoć mišićnih napora, ali neke mogu i planirati zbog zračnih struja.
Zbog pokretljivosti zraka, vertikalnih i horizontalnih kretanja zračnih masa koje postoje u donjim slojevima atmosfere, moguć je pasivan let većeg broja organizama.
Anemofilija    - Najstarija metoda oprašivanja biljaka. Sve gimnosperme oprašuju se vjetrom, a među angiospermima anemofilne biljke čine oko 10% svih vrsta.
Anemofilija se primećuje u porodicama bukve, breze, oraha, bremena, konoplje, koprive, lešnika, sedre, žitarica, palmi i mnogih drugih. Biljke koje oprašuju vjetrom imaju brojne uređaje koji poboljšavaju aerodinamička svojstva polena, kao i morfološka i biološka svojstva koja osiguravaju efikasnost oprašivanja.
Život mnogih biljaka u potpunosti je ovisan o vjetru, a naseljavanje se provodi uz njegovu pomoć. Takva dvostruka ovisnost primijećena je kod smreke, bora, topola, breze, brijesta, jasena, pamučne trave, stoke, saksaula, dzhuzguna itd.
Mnoge su vrste razvile anemohoriju - preseljenje pomoću zračnih struja. Anemohorija je karakteristična za spore, sjeme i plodove biljaka, protozojske ciste, male insekte, pauke itd. Organizmi koji pasivno nose zračne struje kolektivno se nazivaju aeroplankton analogno planktonskim stanovnicima vodene sredine. Posebne prilagodbe za pasivni let su vrlo male veličine tijela, povećanje njegove površine zbog izrastanja, snažno rastavljanje, velika relativna površina krila, upotreba mreže itd. (Sl. 1). Anemokorno sjeme i biljni plodovi također imaju ili vrlo male veličine (na primjer, sjemenke orhideje) ili razne pterygoidne i padobranske dodatke, povećavajući njihovu sposobnost za planiranje (Sl. 2).

Sl. 1. Uređaji za prijenos insekata u zraku:
1 - komarac Cardiocrepis brevirostris;
2 - žučni mig Porrycordila sp .;
3 - Hymenoptera Anargus fuscus;
4 - hermes Dreyfusia nordmannianae;
5 - ličinka svilenih svilenih ličinki Lymantria dispar.

Sl. 2. Prilagodbe za prijenos vjetra u plodovima i sjemenkama biljaka:
1 - lipa Tilia intermedia;
2 - javor Acer monspessulanum;
3 - breza Betula pendula;
4 - pamučna trava Eriophorum;
5 - maslačak Taraxacum officinale;
6 - mačka Typha scuttbeworhii.

U preseljavanju mikroorganizama, životinja i biljaka, glavnu ulogu igraju vertikalni konvekcijski protoci zraka i slabi vjetrovi. Jaki vjetrovi, oluje i uragani također imaju značajan utjecaj na okoliš na zemaljske organizme.
Mala gustina zraka uzrokuje relativno nizak pritisak na kopnu. Normalno je jednak 760 mm RT. Čl. Sa povećanjem nadmorske visine, pritisak se smanjuje. Na nadmorskoj visini od 5800 m to je samo pola normalne vrijednosti. Nizak pritisak može ograničiti distribuciju vrsta u planinama. Za većinu kralježnjaka gornja granica života iznosi oko 6000 m. Pad pritiska povlači za sobom opskrbu kisikom i dehidraciju životinja uslijed povećanja brzine disanja. Otprilike iste su granice napredovanja u planine viših biljaka. Artropodi (noga, krpelji, pauci), koji se mogu naći na ledenjacima, iznad granice vegetacije, nešto su tvrđi.
Općenito su svi kopneni organizmi mnogo stenotičniji od vodenih jer uobičajena kolebanja tlaka u njihovom okruženju čine djelić atmosfere, pa čak i za ptice koje se dižu do velikih visina ne prelaze 1/3 normalne vrijednosti.
Sastav gasa u vazduhu. Osim fizičkih svojstava zraka, njegove kemijske karakteristike izuzetno su važne za postojanje zemaljskih organizama. Sastav plina zraka u površinskom sloju atmosfere prilično je ujednačen s obzirom na sadržaj glavnih komponenti (dušik - 78,1%, kisik - 21,0, argon - 0,9, ugljični dioksid - 0,035 vol.%) Zbog visoke difuzijske sposobnosti plinova i stalnog miješanja konvekcija i strujanje vjetra. Međutim, razne nečistoće gasovitih, kapljevinastih i čvrstih čestica (prašine) koje ulaze u atmosferu iz lokalnih izvora mogu imati značajan okolišni značaj.
Visok udio kisika doprinio je povećanju metabolizma u zemaljskim organizmima u usporedbi s primarnom vodom. U zemaljskoj sredini, zasnovanoj na visokoj efikasnosti oksidativnih procesa u tijelu, nastala je homojotermija životinja. Kisik, zbog konstantno visokog sadržaja u zraku, nije faktor koji ograničava život u zemaljskom okruženju. Tek na mjestima, pod specifičnim uvjetima, stvara se njezin privremeni deficit, na primjer, u grozdovima propadajuće biljne krhotine, zalihama žita, brašna itd.
Sadržaj ugljičnog dioksida može varirati u određenim područjima površinskog sloja zraka u prilično značajnom rasponu. Na primjer, u nedostatku vjetra u središtu velikih gradova, njegova koncentracija raste desetostruko. Svakodnevne su promjene udjela ugljičnog dioksida u površinskim slojevima, povezane s ritmom biljne fotosinteze. Sezonske promjene uzrokovane su promjenama brzine disanja živih organizama, uglavnom mikroskopske populacije tla. Pojačana zasićenost zraka ugljičnim dioksidom javlja se u područjima vulkanske aktivnosti, blizu termalnih izvora i drugih podzemnih otvora ovog plina. Ugljen dioksid je u visokim koncentracijama toksičan. U prirodi su takve koncentracije rijetke.
U prirodi je glavni izvor ugljičnog dioksida takozvano disanje tla. Mikroorganizmi u tlu i životinje dišu vrlo intenzivno. Ugljični dioksid difundira iz tla u atmosferu, posebno snažno tijekom kiše. Mnogo toga se izlučuje umjereno vlažnim, dobro zagrijanim, bogatim organskim ostacima. Na primjer, bukovo šumsko tlo emitira CO 2 od 15 do 22 kg / ha na sat, a neplodno pjeskovito tlo samo 2 kg / ha.
U modernim uvjetima, ljudska aktivnost za sagorijevanje rezervi fosilnih goriva postala je snažan izvor dodatnih CO2 u atmosferi.
Nizak ugljični dioksid inhibira fotosintezu. U uvjetima zatvorenog tla moguće je povećati brzinu fotosinteze povećanjem koncentracije ugljičnog dioksida; ovo se koristi u praksi plasteničkog i plasteničkog uzgoja. Međutim, prekomjerne količine CO 2 dovode do trovanja biljaka.
Zračni dušik za većinu stanovnika zemaljskog okruženja je inertan plin, ali jedan broj prokariotskih organizama (bakterije nodule, azotobacter, klostridija, plava- zelena alga itd.) ima sposobnost da je veže i uključuje u biološki ciklus.
Lokalne nečistoće koje ulaze u zrak mogu takođe značajno utjecati na žive organizme. To se posebno odnosi na otrovne plinovite supstance - metan, sumpor-oksid, ugljen-monoksid, dušikov oksid, hidrogen-sulfid, jedinjenja hlora, kao i čestice prašine, čađe i dr., Začepljujući zrak u industrijskim oblastima. Glavni suvremeni izvor kemijskog i fizičkog zagađenja atmosfere stvoren je od čovjeka: rad različitih industrijskih poduzeća i prometa, erozija tla itd. Sumporni oksid (SO 2), na primjer, otrovan je za biljke čak i u koncentracijama od jedne pedeset tisuća do milijunske količine volumena zraka. Gotovo sva vegetacija umire oko industrijskih centara zagađujući atmosferu ovim gasom. Neke su biljne vrste posebno osjetljive na SO 2 i služe kao osjetljivi pokazatelj njegovog nakupljanja u zraku. Na primjer, mnogi lišajevi umiru čak i sa tragovima sumpor-oksida u okolnoj atmosferi. Njihovo prisustvo u šumama oko velikih gradova ukazuje na visoku čistoću zraka. Otpornost biljaka na nečistoće u zraku uzima se u obzir pri odabiru vrsta za uređenje naselja. Osjetljiv na dim, na primjer, obična smreka i bor, javor, lipa, breza. Najstabilnije su thuja, kanadski topola, američki javor, jagoda i neki drugi.

2.2. Vremenske i klimatske karakteristike okruženja zemlja-zrak
Vremenske karakteristike. Životni uvjeti u zračnom okruženju dodatno su komplicirani vremenskim promjenama. Vreme je neprestano mijenjanje stanja atmosfere blizu zemljine površine do nadmorske visine od oko 20 km (granica troposfere). Vremenska varijabilnost očituje se u stalnom mijenjanju kombinacije okolišnih čimbenika kao što su temperatura i vlaga, oblačni pokrivač, padavine, jačina vjetra i smjer itd. Za vremenske promjene, uz njihovu redovnu izmjenu u godišnjem ciklusu, karakteristične su neperiodične fluktuacije, što značajno otežava uvjete postojanja zemaljski organizmi. Vrijeme utječe na život vodenih stanovnika u mnogo manjoj mjeri i to samo na populaciju površinskih slojeva.
Klima područja.   Dugoročni vremenski uslovi karakteriziraju klimu područja. Pojam klime ne uključuje samo prosječne vrijednosti meteoroloških pojava, već i njihov godišnji i dnevni tok, odstupanja od njega i njihovu učestalost. Klima je određena geografskim uvjetima područja.
Zonska raznolikost podneblja komplicirana je djelovanjem monsunskih vjetrova, raspodjelom ciklona i anticiklona, \u200b\u200butjecajem planinskih lanaca na kretanje zračnih masa, stupnjem udaljenosti od oceana (kontinentalnost) i mnogim drugim lokalnim faktorima. U planinama se primjećuju klimatske zone u mnogočemu slične promjeni zona s niskih na visoke geografske širine. Sve to stvara izvanrednu raznolikost zemljišnih uvjeta.
Za većinu zemaljskih organizama, posebno malih, nije toliko bitna klima regije koliko uslovi njihovog neposrednog staništa. Vrlo često lokalni elementi okoliša (reljef, izloženost, vegetacija itd.) Mijenjaju režim temperature, vlage, svjetlosti, kretanja zraka na određenom području tako da se značajno razlikuju od klimatskih uvjeta područja. Takve lokalne klimatske modifikacije, savijanje u površinskom sloju zraka, nazivaju se mikroklima. U svakoj zoni mikroklima je veoma raznolika. Mogu se razlikovati mikroklime proizvoljno malih presjeka. Na primjer, stvara se poseban režim u vijencima cvijeća koje koriste insekti koji tamo žive. Razlike u temperaturi, vlažnosti i jačini vjetra široko su poznate na otvorenom prostoru i u šumi, na travnatoj površini i na golom tlu, na padinama sjevernog i južnog izlaganja itd. Posebna stabilna mikroklima nastaje u gromadima, gnijezdima, udubinama, špiljama i dr. zatvorena mjesta.
Padavine. Osim opskrbe vodom i skladištenjem vlage, mogu igrati drugu okolišnu ulogu. Dakle, obilne kiše ili tuče ponekad imaju mehanički utjecaj na biljke ili životinje.
Ekološka uloga snježnog pokrivača osobito je raznolika. Dnevne fluktuacije temperature prodiru u debljinu snijega samo do 25 cm, dublje se temperatura jedva mijenja. U mrazima od - 20–30 ° C, pod slojem snega od 30–40 cm, temperatura je tek nešto niža od nule. Dubok snježni pokrivač štiti pupoljke obnavljanja, štiti zelene dijelove biljaka od smrzavanja; mnoge vrste idu pod snijeg bez pada lišća, na primjer, vlasište, dlakava veronika, trava kopita itd.
Male prizemne životinje takođe vode aktivan stil zimi, postavljajući čitave galerije prolaza pod snijeg i u njegovu debljinu. Brojne vrste koje se hrane zasneženom vegetacijom karakteriziraju čak i zimskim uzgojem, što je uočeno, na primjer, u lemingima, šumskim i žuto grlo-miševima, brojnim poljskim voluharima, vodenim štakovima i drugim pticama jarebica - lješnjaka, crnogorskog koplja i ptarmigana - koji se u noći spuštaju u snijeg.
Za velike životinje, zimski snježni pokrivač otežava dobijanje hrane. Mnogi kopitari (gmazovi, divlje svinje, mošusni volovi) zimi se hrane isključivo snježno pokrivenom vegetacijom, a duboki snježni pokrivač, a posebno tvrda kora na njegovoj površini, koja se pojavljuje u ledu, osuđuje ih na besmislice. Uz nomadski uzgoj stoke u predrevolucionarnoj Rusiji, juta je bila velika katastrofa u južnim krajevima - masovna smrt stoke kao rezultat leda, uskraćujući životinje hranom. Kretanje po labavom dubokom snijegu teško je i životinjama. Lisice, na primjer, u snježnim zimama preferiraju područja u šumi pod gustim jelkama, gdje je sloj snijega tanji, a gotovo ne izlaze na otvorene travnjake i rubove. Visina snijega može ograničiti geografsku distribuciju vrsta. Na primjer, pravi jelen ne prodire prema sjeveru u ona područja gdje je debljina snijega zimi veća od 40-50 cm.
Bjelina snježnog pokrivača razvlači tamne životinje. Uz pojavu sezonske promjene boje bijelih i tundra jarebica, zeca- bijela kosa, ermine, petting, lisica, po- navodno je izbor za kamuflažu ispod pozadinske boje odigrao veliku ulogu. Na Ostrvima Commander, uz bijele, ima puno plavih lisica. Prema opažanjima zoologa, poslednji se drže uglavnom u blizini tamnih stijena i surf trake bez leda, dok belci preferiraju područja sa snežnim pokrivačem.
  itd .................

Život na kopnu zahtijevao je takve prilagodbe koje su bile moguće samo kod visoko organiziranih živih organizama. Podzemno okruženje je teže za život, odlikuje ga visok sadržaj kisika, mala količina vodene pare, niska gustina itd. To je uvelike promijenilo uvjete disanja, izmjene vode i kretanja živih bića.

Niska gustina zraka određuje njegovo malo podizanje i malu nosivost. Zračni organizmi trebaju imati vlastiti sustav podrške koji podržava tijelo: biljke - razna mehanička tkiva, životinje - čvrst ili hidrostatički kostur. Uz to su svi stanovnici zračnog okruženja usko povezani s površinom zemlje koja im služi kao vezanost i podrška.

Mala gustina zraka pruža malu otpornost na kretanje. Zbog toga su mnoge kopnene životinje stekle sposobnost letenja. 75% svih kopnenih, uglavnom insekata i ptica, prilagodilo se aktivnom letu.

Zbog pokretljivosti zraka, vertikalni i horizontalni tokovi zračnih masa koji postoje u donjoj atmosferi mogući su pasivni let organizama. U vezi s tim, mnoge su vrste razvile anemohoriju - preseljenje pomoću zračnih struja. Anemohorija je karakteristična za spore, sjemenke i plodove biljaka, protozojske ciste, male insekte, pauke itd. Organizmi koji pasivno nose zračne struje kolektivno se nazivaju aeroplankton.

Kopneni organizmi postoje pod relativno niskim pritiskom, zbog niske gustine zraka. Normalno je jednak 760 mmHg. Sa povećanjem nadmorske visine, pritisak se smanjuje. Nizak pritisak može ograničiti rasprostranjenost vrsta u planinama. Kod kralježnjaka gornja granica života je oko 60 mm. Pad pritiska podrazumijeva smanjenje opskrbe životinja kisikom i dehidraciju životinja povećanjem brzine disanja. Otprilike iste granice napredovanja u planinama su više biljke. Arthropods, koji se može naći na ledenjacima, nešto je tvrđi, iznad granice vegetacije.

Sastav gasa u vazduhu. Osim fizičkih svojstava zraka, njegova kemijska svojstva veoma su važna za postojanje zemaljskih organizama. Sastav plina zraka u površinskom sloju atmosfere prilično je ujednačen s obzirom na sadržaj glavnih komponenti (dušik - 78,1%, kisik - 21,0%, argon - 0,9%, ugljični dioksid - 0,003% zapremine).

Visoki udio kisika doprinio je povećanju metabolizma u zemaljskim organizmima u usporedbi s primarnim vodenim organizmima. U zemaljskoj sredini, na osnovu visoke učinkovitosti oksidativnih procesa u tijelu, nastala je životinjska homeotermija. Zbog konstantno visokog sadržaja zraka, kisik nije ograničavajući faktor života u zemaljskom okruženju.

Sadržaj ugljičnog dioksida može varirati u određenim područjima površinskog sloja zraka u prilično značajnom rasponu. Povećana zasićenost zraka SA? nastaje u zonama vulkanske aktivnosti, blizu termalnih izvora i drugih podzemnih otvora ovog plina. Ugljen dioksid je u visokim koncentracijama toksičan. U prirodi su takve koncentracije rijetke. Nizak CO 2 inhibira fotosintezu. U zatvorenom okruženju možete povećati brzinu fotosinteze povećanjem koncentracije ugljičnog dioksida. To se koristi u praksi plasteničke i stakleničke proizvodnje.

Za većinu stanovnika zemaljskog okoliša dušik iz zraka je inertan plin, ali pojedinačni mikroorganizmi (nodule bakterije, bakterije dušik, plavozelene alge itd.) Imaju sposobnost vezivanja i uključivanja u biološki ciklus tvari.

Manjak vlage jedno je od glavnih obilježja životnog okruženja u zraku. Čitava evolucija zemaljskih organizama išla je pod znakom prilagodbe proizvodnji i očuvanju vlage. Načini vlažnosti na kopnu vrlo su raznoliki - od potpunog i stalnog zasićenja zraka vodenom parom u nekim područjima tropika do gotovo potpune odsutnosti na suhom pustinjskom zraku. Dnevna i sezonska varijabilnost sadržaja vodene pare u atmosferi je takođe značajna. Dostupnost vode kopnenih organizama ovisi i o načinu padavina, prisustvu ribnjaka, rezervama vlage u tlu, blizini vode koja se funtira itd.

To je dovelo do razvoja u zemaljskim organizmima prilagođavanja na različite načine vodosnabdijevanja.

Temperaturni režim. Sljedeća karakteristika okruženja zrak-zemlja su značajne fluktuacije temperature. U većini kopnenih područja dnevna i godišnja amplituda temperature iznosi nekoliko desetina stupnjeva. Otpor na temperaturne promjene u okolišu kopnenih stanovnika vrlo je različit, ovisno o tome u kojem životnom stadiju prolazi njihov život. Međutim, općenito, zemaljski organizmi su mnogo više eurtermični u odnosu na vodene organizme.

Uslovi života u zračnom okruženju komplicirani su, osim toga, postojanjem vremenskih promjena. Vremenske prilike - kontinuirano se mijenjaju atmosferski uvjeti na posuđenoj površini, do nadmorske visine od oko 20 km (granica troposfere). Vremenska varijabilnost očituje se u stalnom mijenjanju kombinacije okolišnih faktora poput temperature, vlažnosti zraka, oblačnog pokrivača, padavina, snage vjetra i smjera itd. Dugoročni vremenski uslovi karakteriziraju klimu područja. Pojam „Klima“ uključuje ne samo prosječne vrijednosti meteoroloških pojava, već i njihov godišnji i dnevni tok, odstupanje od nje i njihovu učestalost. Klima je određena geografskim uvjetima područja. Glavni klimatski čimbenici - temperatura i vlažnost zraka - mjere se kišom i zasićenošću zraka vodenom parom.

Za većinu zemaljskih organizama, posebno malih, klima regije nije toliko bitna kao uslovi njihovog direktnog staništa. Vrlo često lokalni elementi okoliša (reljef, izloženost, vegetacija itd.) Mijenjaju režim temperature, vlage, svjetlosti, kretanja zraka na određenom području tako da se značajno razlikuju od klimatskih uvjeta područja. Takve modifikacije klime, koje se razvijaju u površinskom sloju zraka, nazivamo mikroklimom. U svakoj zoni mikroklima je veoma raznolika. Može se razlikovati mikroklima vrlo malih područja.

Režim svjetla u okruženju zrak-zemlja također ima neke značajke. Intenzitet i količina svjetlosti su ovdje najveći i praktično ne ograničavaju život zelenih biljaka, kao u vodi ili tlu. Na kopnu mogu postojati izuzetno fotofilne vrste. Za veliku većinu kopnenih životinja s dnevnom, pa čak i noćnom aktivnošću, vid je jedan od glavnih načina orijentacije. Kod kopnenih životinja vid je važan za potragu za plijenom, mnoge vrste imaju čak i kolor vid. U tom pogledu, žrtve imaju takve prilagodljive osobine kao zaštitnu reakciju, maskiranje i upozoravajuće bojanje, mimikriju itd. Kod vodenih stanovnika takve su prilagodbe mnogo manje razvijene. Pojava jarko obojenih cvjetova viših biljaka također je povezana s karakteristikama oprašivačkog aparata i, u konačnici, sa režimom svjetlosti medija.

Svojstva terena i tla su takođe životni uvjeti kopnenih organizama i, prije svega, biljaka. Svojstva zemljine površine koja imaju uticaj na životnu sredinu na njene stanovnike kombinuju se s "edafičkim faktorima životne sredine" (od grčkog "edaphos" - "tlo").

U odnosu na različita svojstva tla može se razlikovati veći broj ekoloških skupina biljaka. Dakle, prema reakciji na kiselost tla postoje:

1) acidofilne vrste - rastu na kiselim tlima sa pH najmanje 6,7 (biljke sphagnumova);

2) neutrofilni - imaju tendenciju rasta na tlima sa pH od 6,7–7,0 (većina uzgajanih biljaka);

3) bazifilni - raste pri pH većem od 7,0 (njuška, šumska anemona);

4) ravnodušan - može rasti na tlima sa različitim pH vrijednostima (đurđevak).

Biljke se razlikuju u odnosu na vlagu tla. Određene vrste ograničene su na različitim supstratima, na primjer, petrofiti rastu na kamenitim tlima, Pasmophytes naseljavaju rastresite pijeske.

Teren i priroda tla utječu na specifičnosti kretanja životinja: na primjer, kopitari, nojevi, gadovi, život na otvorenim prostorima, tvrdo tlo, kako bi se pojačalo odbojnost tijekom trčanja. U gušterima koji žive u labavom pijesku prsti su optočeni tragovima rožnate vage koja povećavaju potporu. Za zemaljske stanovnike koji kopaju rupe, gusta tla je nepovoljna. Priroda tla u određenim slučajevima utječe na distribuciju kopnenih životinja koje kopaju rupe ili ulaze u zemlju ili polažu jaja u tlo itd.

Izrazito svojstvo okruženja zemlja-zrak je prisustvo zraka (mješavina različitih plinova) u njemu.

Zrak ima malu gustoću, stoga ne može služiti kao potpora organizmima (osim leta). Upravo mala gustina zraka određuje njegov beznačajan otpor pri kretanju organizama na površini tla. Istovremeno im otežava kretanje u vertikalnom smjeru. Mala gustoća zraka također uzrokuje nizak pritisak na zemljištu (760 mm Hg. Art. \u003d 1 atm). Manje zraka nego vode ometa prodiranje sunčeve svjetlosti. Ima veću prozirnost od vode.

Sastav plina zraka je konstantan (o tome znate iz geografije). Kisik i ugljični dioksid u pravilu nisu ograničavajući faktori. Vodena para i različiti zagađivači prisutni su kao nečistoća u vazduhu.

U proteklom stoljeću, kao rezultat ljudskih aktivnosti u atmosferi, sadržaj različitih zagađivača naglo je porastao. Među njima su najopasniji: azotni i sumporni oksidi, amonijak, formaldehid, teški metali, ugljovodonici i sl. Živi organizmi im praktično nisu prilagođeni. Iz tog razloga zagađenje zraka je ozbiljan globalni problem zaštite životne sredine. Da bi se to rešilo, potrebne su mere zaštite životne sredine na nivou svih država Zemlje.

Zračne mase se kreću u horizontalnom i vertikalnom smjeru. To dovodi do pojave takvog čimbenika okoliša kao što je vjetar. Vetar  može izazvati pomicanje pijeska u pustinji (pješčane oluje). U stanju je da puše čestice tla na bilo kojem terenu, smanjujući plodnost kopna (vjetrovita erozija). Vetar ima mehanički uticaj na biljke. U stanju je da izazove navale vjetra (okretanje drveća korijenjem), pucanje vjetrova (lomovi debla), deformaciju krošnje drveća. Kretanje zračnih masa značajno utječe na raspodjelu padavina i temperaturu u okruženju zemlja-zrak.

Vodeni režim u zraku

Iz geografskog tečaja znate da okolišno-površinski okoliš može biti izuzetno zasićen vlagom (tropi) i vrlo siromašan njime (pustinje). Padavine su neravnomjerno raspoređene prema sezoni i prema geografskom području. Vlažnost u okolini varira u širokom rasponu. To je glavni ograničavajući faktor živih organizama.

Zemaljska temperatura zraka

Temperatura u okruženju zemlja-zrak ima dnevnu i sezonsku frekvenciju. Organizmi su mu se prilagodili od puštanja života na kopno. Stoga je temperatura manje vjerojatna da će se vlaga očitovati kao ograničavajući faktor.

Prilagođavanje biljaka i životinja životu u zraku

Sa ispuštanjem biljaka na kopno pojavile su se tkiva. Studirali ste strukturu biljnih tkiva na kursu biologije u 7. razredu. Zbog činjenice da zrak ne može služiti kao pouzdan oslonac, u biljkama su se pojavila mehanička tkiva (drvo i livasta vlakna). Širok raspon promjena klimatskih faktora doveo je do stvaranja gustih tkiva pokrova - periderma, kore. Zbog pokretljivosti zraka (vjetar), biljke su razvile prilagodbe za oprašivanje, širenje spora, plodova i sjemenki.

Život životinja u suspenziji na zraku je nemoguć zbog male gustoće. Mnoge vrste (insekti, ptice) prilagodile su se aktivnom letu i mogu dugo ostati u zraku. Ali njihova reprodukcija događa se na površini tla.

Kretanje zračnih masa u vodoravnom i okomitom smjeru neki mali organizmi koriste za pasivno naseljavanje. Na taj način naseljavaju se protetičari, pauci, insekti. Mala gustina zraka dovela je do poboljšanja životinja tijekom evolucije vanjskog (člankonožaca) i unutrašnjeg (kralježničkog) kostura. Iz istog razloga postoji ograničenje ograničavajuće mase i veličine tijela kopnenih životinja. Najveća kopnena životinja je slon (težine do 5 tona) mnogo je manja od morskog giganta - plavog kita (do 150 tona). Zbog pojave različitih vrsta udova, sisari su mogli naseliti kopnena područja raznih vrsta reljefa.

Opće karakteristike tla kao životnog okruženja

Tlo - gornji sloj zemljine kore, koji poseduje plodnost. Nastao je kao rezultat interakcije klimatskih i bioloških čimbenika s podložnom stijenom (pijesak, glina i dr.). Tlo dodiruje zrak i djeluje kao podrška zemaljskim organizmima. To je takođe izvor mineralne ishrane za biljke. U isto vrijeme, tlo je životni okoliš mnogih vrsta organizama. Za tlo su karakteristična sljedeća svojstva: gustina, vlaga, temperatura, prozračivanje (opskrba zrakom), reakcija medija (pH), slanost.

Gustina tla raste s dubinom. Vlažnost, temperatura i prozračivanje tla usko su povezani i međusobno su ovisni. Temperaturne fluktuacije u tlu su uglađene u odnosu na površinski zrak i više ih nije moguće pratiti na dubini od 1-1,5 m. Dobro navlažena tla zagrijavaju se polako i sporo se hlade. Povećanje vlage i temperature tla pogoršava njegovo prozračivanje i obrnuto. Hidrotermalni režim tla i njegovo prozračivanje ovise o strukturi tla. Glina tla u odnosu na pjeskovita tla zadržavaju više vlage. Ali oni su prozračeni još gore i gore. Prema reakciji okoliša, tla se dijele na tri vrste: kisela (pH)< 7,0), нейтральные (рН ≈ 7,0) и щелочные (рН > 7,0).

Prilagođavanje biljaka i životinja životu u tlu

Tlo u životu biljaka obavlja funkcije konsolidacije, opskrbe vodom i izvora mineralne prehrane. Koncentracija hranjivih sastojaka u tlu dovela je do razvoja korijenskog sistema i provodnog tkiva u biljkama.

Životinje koje žive u tlu imaju niz prilagodbi. Odlikuju ih različiti načini kretanja u tlu. Može biti kopati poteze i rupe, poput medvjeda i krtica. Zemljani crvi mogu širiti čestice tla i praviti prolaze. Ličinke insekata u stanju su da se uvuku među čestice tla. S tim u vezi u procesu evolucije razvijene su odgovarajuće adaptacije. U organizama koji se kreću zemljom pojavili su se udovi za kopanje. Annelids imaju hidrostatički kostur, dok insekti i dugovjedi imaju kandže.

Životinje u tlu imaju kratko kompaktno tijelo s apsorpcijskim pokrivačima (sisari) ili prekriveno sluzom. Život u tlu kao stanište doveo je do atrofije ili nerazvijenosti organa vida. U krtici su sitne, nerazvijene oči često skrivene ispod nabora kože. Kako bi se olakšalo kretanje u uskim prolazima tla, kosa mola dobila je sposobnost slaganja u dva smjera.

U prizemlju i zraku organizmi su okruženi zrakom. Ima nisku vlažnost, gustinu i pritisak, visoku prozirnost i sadržaj kiseonika. Vlažnost je glavni ograničavajući faktor. Tlo kao životni okoliš karakterizira visoka gustoća, određeni hidrotermalni režim, prozračivanje. U biljkama i životinjama razvile su se različite prilagodbe životu u podzemnom i zemaljskom okruženju.