Splošne značilnosti. Med evolucijo se je medij kopno in zrak razvil veliko pozneje kot vodni. Življenje na kopnem je zahtevalo take prilagoditve, ki so postale možne le ob razmeroma visoki stopnji organiziranosti rastlin in živali. Značilnost zemeljsko-zračnega okolja je, da so organizmi, ki živijo tu, obdani z zrakom in plinastim okoljem, za katerega so značilne nizka vlažnost, gostota in tlak, visoka vsebnost kisika. Praviloma se živali v tem okolju gibljejo okoli tal (trden substrat), rastline pa se v njem ukoreninijo.
Okoljski dejavniki v okolju zemlja-zrak imajo številne značilne značilnosti: večja intenzivnost svetlobe v primerjavi z drugimi mediji, občutna temperaturna nihanja, spremembe vlažnosti glede na geografsko lego, letni čas in čas dneva (tabela 5.3).
Tabela 5.3
Življenjski pogoji zraka in vodnih organizmov
(po D.F. Mordukhai-Boltovsky, 1974)

Vpliv zgornjih dejavnikov je neločljivo povezan z gibanjem zračnih mas - vetra. V procesu evolucije so živi organizmi v okolju zemlja-zrak razvili značilne anatomske in morfološke, fiziološke, vedenjske in druge prilagoditve. Na primer, pojavili so se organi, ki zagotavljajo neposredno asimilacijo atmosferskega kisika med dihanjem (pljuča in sapnik živali, želodci rastlin). Skeletne tvorbe (okostje živali, mehanska in podporna tkiva rastlin), ki podpirajo telo v pogojih nizke gostote okolja, so bile močno razvite. Prilagoditve so bile razvite za zaščito pred škodljivimi dejavniki, kot so periodičnost in ritem življenjskih ciklov, zapletena struktura površin, mehanizmi termoregulacije itd. S tlemi (živalske okončine, rastlinske korenine) se je oblikovala tesna povezanost, mobilnost živali, ki se je razvila v iskanju hrane, in pojavili so se zračni tokovi semena, plodovi in \u200b\u200bcvetni prah rastlin, leteče živali.
Upoštevajte značilnosti vpliva glavnih okoljskih dejavnikov na rastline in živali v okolju zemeljskega zraka.
Nizka gostota zraka določa njeno nizko dvižno silo in zanemarljive spore. Vsi prebivalci zračnega okolja so tesno povezani s površino zemlje in jim služijo za pritrditev in oporo. Gostota zraka nima velike odpornosti telesa, ko se premikajo po površini zemlje, vendar otežuje navpično gibanje. Za večino organizmov je bivanje v zraku povezano le s preselitvijo ali iskanjem plena.
Nizek dvig zraka določa končno maso in velikost kopenskih organizmov. Največje živali na površini zemlje so manjše od velikanov iz vodnega okolja. Veliki sesalci (velikost in teža sodobnega kita) niso mogli živeti na kopnem, saj bi jih zrušili z lastno težo. Ogromni mezozojski kuščarji so vodili polvodni življenjski slog. Drug primer: visoke pokončne rastline sekvoje (Sequoja sempervirens), ki dosežejo 100 m, imajo močan podporni les, medtem ko pri talah velikanskih rjavih alg Macrocystis, ki zrastejo do 50 m, so mehanski elementi le zelo slabo izolirani v jedru talasa.
Nizka gostota zraka ustvarja malo odpornosti proti gibanju. Okoljski učinek te lastnosti zračnega okolja so v času evolucije uporabljale številne kopenske živali, ki so pridobile sposobnost letenja. 75% vseh vrst kopenskih živali je sposobnih za aktivno letenje. To so večinoma žuželke in ptice, najdemo pa tudi sesalce in plazilce. Kopenske živali letijo predvsem z mišičnim naporom. Nekatere živali lahko načrtujejo tudi zaradi zračnih tokov.
Zaradi gibljivosti zraka, ki obstaja v spodnji atmosferi, vertikalnega in vodoravnega gibanja zračnih mas, je možno pasivno letenje nekaterih vrst organizmov, se razvije anemohorija - naselitev z uporabo zračnih tokov. Organizme, ki jih pasivni tokovi prenašajo zračno, skupaj imenujemo aeroplankton, po analogiji s planktonskimi prebivalci vodnega okolja. Za pasivni let po N.M. Černova, A.M. Bylova (1988) imajo organizmi posebne prilagoditve - majhne velikosti telesa, povečanje njegove površine zaradi izraščanja, močno razkosavanje, velika relativna površina kril, uporaba mreže itd.
Anemokorična semena in plodovi rastlin imajo tudi zelo majhne velikosti (na primer semena kresnic) ali raznovrstni dodatki pterygoidnih (javor Acer pseudoplatanum javor) in padalaste oblike (Dandelion Taraxacum officinale)
Veterinaste rastline imajo številne naprave, ki izboljšujejo aerodinamične lastnosti cvetnega prahu. Njihova cvetna prevleka je običajno zmanjšana in pramene niso zaščitene pred vetrom.
Pri naselitvi rastlin, živali in mikroorganizmov glavno vlogo igrajo navpični običajni zračni tokovi in \u200b\u200bšibki vetrovi. Nevihte in orkani imajo tudi pomemben vpliv na okolje na kopenske organizme. Dokaj pogosto močni vetrovi, zlasti tisti, ki pihajo v isto smer, upogibajo drevesne veje, debla na podorni strani in povzročijo nastanek oblik krošnje v obliki zastave.
Na območjih, kjer nenehno pihajo močni vetrovi, je vrstna sestava majhnih letečih živali slaba, saj se ne morejo upreti močnim zračnim tokom. Torej, čebela medu leti samo z močjo vetra do 7-8 m / s, listne uši pa letijo z zelo šibkim vetrom, ki ne presega 2,2 m / s. Živali teh krajev razvijejo goste prevleke, ki ščitijo telo pred hlajenjem in izgubo vlage. Na oceanskih otokih s stalnim močnim vetrom ptice in zlasti žuželke, ki so izgubile sposobnost letenja, prevladujejo, nimajo kril, saj jih tisti, ki so sposobni poleteti v zrak, odpihne morje in umrejo.
Veter povzroči spremembo hitrosti transpiracije pri rastlinah, še posebej izrazit pa je pri suhem vetru, ki suši zrak, kar lahko privede do smrti rastlin. Glavna ekološka vloga horizontalnih zračnih gibanj (vetrovi) je posredna in je v krepitvi ali oslabitvi vpliva na kopenske organizme tako pomembnih okoljskih dejavnikov, kot sta temperatura in vlažnost. Vetrovi povečujejo vračanje vlage in toplote živalim in rastlinam.
V vetru se toplota lažje prenaša in težje - zmrzali, hitrejše izsuševanje in hlajenje organizmov.
Kopenski organizmi obstajajo pod relativno nizkim tlakom, kar je posledica nizke gostote zraka. Kopenski organizmi so na splošno bolj stenobati kot vodni, ker so običajna nihanja tlaka v njihovem okolju dele ozračja, pri pticah, ki se dvigajo na veliko višino, na primer ne presegajo 1/3 normalne vrednosti.
Sestava plina v zraku, kot je bilo že prej obravnavano, je v površinski plasti atmosfere precej monotona (kisik - 20,9%, dušik - 78,1%, m.a plina - 1%, ogljikov dioksid - 0,03 vol.%) Zaradi njegova visoka difuzijska sposobnost in konstantno mešanje s konvekcijskimi in vetrnimi tokovi. Hkrati imajo različne nečistoče plinastih, kapljicnih tekočin in prašnih (trdnih) delcev, ki vstopajo v ozračje iz lokalnih virov, pomemben okoljski pomen.
Kisik zaradi nenehno visoke vsebnosti v zraku ni dejavnik, ki omejuje življenje v kopenskem okolju. Visoka vsebnost kisika je prispevala k povečanju metabolizma v kopenskih organizmih, na podlagi visoke učinkovitosti oksidativnih procesov pa je nastala živalska homoiotermija. Le ponekod v posebnih pogojih nastane začasno pomanjkanje kisika, na primer pri propadajočih rastlinskih odpadkih, zalogah žita, moke itd.
Vsebnost ogljikovega dioksida v atmosferi se lahko spremeni zaradi gorenja fosilnih goriv, \u200b\u200bizmenjave z biosfero in oceanom.
V nekaterih delih površinskega zračnega sloja se lahko vsebnost ogljikovega dioksida spreminja v precej pomembnih mejah. Torej, če v velikih industrijskih središčih in mestih ni vetra, se lahko njegova koncentracija poveča na desetine.
Dnevne spremembe vsebnosti ogljikove kisline v površinskih plasteh so posledica ritma rastlinske fotosinteze (slika 5.17).

Sl. 5.17. Dnevne spremembe navpičnega profila
  Koncentracija CO2 v gozdnem zraku (od W. Larcher, 1978)

Na primeru primera dnevnih sprememb vertikalnega profila koncentracije CO2 v gozdnem zraku je razvidno, da se podnevi porabi ogljikov dioksid za fotosintezo na ravni krošenj dreves, v odsotnosti vetra pa se tu oblikuje območje, ki je slabo CO2 (305 ppm), v katerega CO prihaja iz atmosfere in zemlje (dihanje tal). Ponoči se vzpostavi stabilna razslojevanje zraka s povečano koncentracijo CO2 v talni plasti. Sezonska nihanja ogljikovega dioksida so povezana s spremembami hitrosti dihanja živih organizmov, večina talnih mikroorganizmov.
Ogljikov dioksid je v visokih koncentracijah strupen, vendar so v naravi takšne koncentracije redke. Nizka vsebnost CO2 zavira proces fotosinteze. Za povečanje stopnje fotosinteze v praksi rastlinjakov in rastlinjakov (v zaprtih tleh) se koncentracija ogljikovega dioksida pogosto umetno poveča.
Za večino prebivalcev kopenskega okolja je dušik v zraku inerten plin, vendar ga mikroorganizmi, kot so nodulske bakterije, azotobakterije, klostridije, lahko vežejo in vključijo v biološki cikel.
Glavni sodobni vir fizičnega in kemičnega onesnaževanja ozračja je antropogen: industrijska in transportna podjetja, erozija tal itd. Tako je žveplov dioksid strupen za rastline v koncentracijah od petdeset tisoč do milijonske količine zraka. Lišaji odmrejo že s sledovi žveplovega dioksida v okolju. Zato se posebej občutljive rastline na SO2 pogosto uporabljajo kot kazalci njegove vsebnosti v zraku. Občutljivi na dim so navadna smreka in bor, javor, lipa, breza.
Svetlobni način. Količina sevanja, ki doseže Zemljino površino, je posledica geografske širine terena, dolžine dneva, preglednosti ozračja in kota vpadanja sončne svetlobe. V različnih vremenskih razmerah 42 do 70% sončne konstante doseže Zemljino površino. Sončno sevanje skozi ozračje doživi številne spremembe ne le v količinskem smislu, temveč tudi v sestavi. Kratko valovno sevanje absorbira ozonski zaslon in atmosferski kisik. Infrardeči žarki v atmosferi absorbirajo vodno paro in ogljikov dioksid. Ostalo v obliki neposrednega ali razpršenega sevanja doseže zemeljsko površje.
Kombinacija neposrednega in difuznega sončnega sevanja je od 7 do 7 „celotnega sevanja, medtem ko je v oblačnih dneh razpršeno sevanje 100%. Na velikih zemljepisnih širinah prevladuje difuzno sevanje, tropi - neposredni. Razpršeno sevanje opoldne vsebuje rumeno-rdeče žarke do 80%, neposredno - od 30 do 40%. V jasnih sončnih dneh sončno sevanje, ki doseže Zemljino površino, obsega 45% vidne svetlobe (380 - 720 nm) in 45% infrardečega sevanja. Le 10% je ultravijoličnega sevanja. Atmosferski prah pomembno vpliva na režim sevanja. Zaradi onesnaženosti v nekaterih mestih je lahko osvetlitev 15% ali manj osvetlitve zunaj mesta.
Osvetlitev na Zemljini površini se zelo razlikuje. Vse je odvisno od višine Sonca nad obzorjem ali kota vpadanja sončne svetlobe, dolžine dneva in vremenskih razmer, preglednosti ozračja (slika 5.18).

Sl. 5.18. Porazdelitev sončnega sevanja, odvisno od
sončna višina nad obzorjem (A1 - visoka, A2 - nizka)
Intenzivnost svetlobe ni odvisna tudi od letnega časa in časa dneva. V nekaterih regijah Zemlje kakovost svetlobe ni enakovredna, na primer razmerje med dolgo valovnimi (rdečimi) in kratko valovnimi (modri in ultravijolični) žarki. Znano je, da so kratkovalovni žarki večji od dolgodovinskih, ki jih absorbira in razprši atmosfera. V gorskih območjih je zato vedno več sončnega sevanja s kratkimi valovi.
Drevesa, grmičevje, rastlinske rastline zasenčijo teren, ustvarijo posebno mikroklimo in oslabijo sevanje (slika 5.19).

Sl. 5.19. Dušenje sevanja:
A - v redkem borovem gozdu; B - v posevkih koruze Od vstopa fotosintetsko aktivnega sevanja 6-12% odseva (R) s površine nasada

Tako se v različnih habitatih ne razlikuje le intenzivnost sevanja, temveč tudi njegova spektralna sestava, trajanje osvetlitve rastlin, prostorska in časovna porazdelitev svetlobe različnih jakosti itd. V skladu s tem so prilagoditve organizmov na življenje v kopenskem okolju v enem ali drugem svetlobnem načinu. . Kot smo že omenili, v zvezi s svetlobo obstajajo tri glavne skupine rastlin: fotofilna (heliofiti), senčna ljubeča (sciophytes) in senčna. Fotofilne in senčne ljubeče rastline se med seboj razlikujejo po ekološkem optimalnosti.
V fotofilnih rastlinah se nahaja na polju polne sončne svetlobe. Močno senčenje vpliva na njih depresivno. To so rastline na odprtem zemljišču ali dobro osvetljene stepske in travniške trave (zgornja plast travnate sestave), skalni lišaji, zgodaj spomladi zelnate rastline listopadnih gozdov, večina gojenih rastlin odprtega tla in plevela itd. Odtenke, ki ljubijo rastline, imajo optimalno stanje pri šibki svetlobi in ne morejo stati. močna svetloba. To so predvsem spodnje zasenčene stopnje kompleksnih rastlinskih skupnosti, kjer je senčenje posledica "prestrezanja" svetlobe višjih rastlin in sostanovalcev. To vključuje veliko rastlin v zaprtih prostorih in rastlinjakih. Večinoma izvirajo iz travnatega pokrova ali epifitske flore tropskih gozdov.
Okoljska krivulja odnosa do svetlobe in odpornosti na senco je nekoliko asimetrična, saj rastejo in se bolje razvijajo pri polni svetlobi, vendar se dobro prilagajajo na šibko svetlobo. To je pogosta in zelo plastična skupina rastlin v kopenskem okolju.
V rastlinah zemeljsko-zračnega okolja so se razvile prilagoditve različnim pogojem svetlobnega režima: anatomskim, morfološkim, fiziološkim itd.
Dober primer anatomske in morfološke prilagoditve je sprememba zunanjega videza v različnih svetlobnih pogojih, na primer neenaka velikost listnih rezin pri rastlinah, ki so povezane s sistematičnim položajem, vendar živijo v različnih svetlobnih pogojih (travniški zvon - Campanula patula in gozdni zvon - C. trahelium, poljska vijolica - viola arvensis, raste na poljih, travnikih, robovih in gozdnih vijolicah - V. mirabilis), fig. 5.20.

Sl. 5.20. Porazdelitev velikosti listov glede na pogoje
  Habitat rastline: od vlažnih do suhih in od senčnih do sončnih
Opomba Zasenčeno območje ustreza pogojem v naravi.

V razmerah presežka in pomanjkanja svetlobe se razporeditev listnih rezin v rastlinah v prostoru močno razlikuje. V rastlinah heliofit so listi usmerjeni k zmanjšanju prihoda sevanja v najbolj "nevarnih" dnevnih urah. Listi listja so nameščeni navpično ali pod velikim kotom glede na vodoravno ravnino, zato čez dan listi dobijo večinoma drsne žarke (slika 5.21).
To je še posebej izrazito pri številnih stenskih rastlinah. Zanimiva je prilagoditev na slabljenje sevanja, dobljenega v tako imenovanih rastlinah "kompasa" (divja zelena solata - Lactuca serriola itd.). Listi divje solate se nahajajo v isti ravnini, usmerjeni od severa proti jugu, opoldne pa je sevanje na listno površino minimalno.
V rastlinah, odpornih na senco, so listi razporejeni tako, da dobijo največjo količino sevanja.

Sl. 5.21. Prihod neposrednega (S) in razpršenega (D) sončnega sevanja na rastline z vodoravnimi (A), navpičnimi (B) in različno usmerjenimi (C) listi (po I. A. Shulgin, 1967)
1,2 - listi z različnimi koti naklona; S1, S2 - prejemanje neposrednega sevanja nanje; Stotal - njen celotni priliv v rastlino

Rastlinsko odporne rastline so pogosto sposobne zaščitnih gibov: sprememba položaja listnih rezin, ko jih zadene močna svetloba. Površine travnatega pokrova z zloženimi listi kisle kisline sorazmerno natančno sovpadajo z lokacijo velikih sončnih žarkov. V strukturi lista kot glavnega sprejemnika sončnega sevanja lahko opazimo številne prilagodljive značilnosti. Na primer, pri mnogih heliofitih površina lista prispeva k odboju sončne svetlobe (sijoča \u200b\u200b- v lovorju, prekrita s svetlo dlakavo prevleko - v kaktusu, mlečnih travah) ali oslabi njihovo delovanje (debela kutikula, gosta pubescence). Za notranjo strukturo lista je značilen močan razvoj tkiva palisade, prisotnost velikega števila majhnih in lahkih kloroplastov (slika 5.22).
Ena od zaščitnih reakcij kloroplastov na odvečno svetlobo je njihova sposobnost spreminjanja orientacije in gibanja v celici, izražena pri svetlobnih rastlinah.
Pri močni svetlobi kloroplasti v celici zavzamejo posturalni položaj in postanejo "rob" smeri žarkov. Pri šibki svetlobi se v celici razpršijo difuzno ali se kopičijo v njenem spodnjem delu.

Sl. 5.22. Različne vrednosti kloroplastov v odtenku
  (A) in fotofilne (B) rastline:
1 - tisa; 2- macesen; 3 - kopito; 4 - spomladanska čista (avtor T. K. Goryshina, E. G. Pruzhina, 1978)

Fiziološke prilagoditve rastlin na svetlobne pogoje zemeljsko-zračnega okolja vključujejo različne življenjske funkcije. Ugotovljeno je bilo, da se pri fotofilnih rastlinah rastni procesi občutneje odzivajo na pomanjkanje svetlobe v primerjavi s senčnimi. Posledica tega je povečano raztezanje stebel, kar pomaga rastlinam, da se prebijejo na svetlobo, v zgornjih stopnjah rastlinskih skupnosti.
Glavne fiziološke prilagoditve svetlobi ležijo na področju fotosinteze. Na splošno se sprememba fotosinteze glede na jakost svetlobe izrazi s "svetlobno krivuljo fotosinteze". Naslednji parametri so okoljski pomembni (slika 5.23).
1. Točka presečišča krivulje z ordinatno osjo (slika 5.23, a) ustreza velikosti in smeri izmenjave plinov rastlin v popolni temi: fotosinteza je odsotna, poteka dihanje (ne absorpcija, temveč emisija CO2), zato točka a leži pod osjo absces.
2. Točka presečišča svetlobne krivulje z osjo absces (slika 5.23, b) označuje "kompenzacijsko točko", to je intenzivnost svetlobe, pri kateri fotosinteza (absorpcija CO2) uravnava dihanje (emisija CO2).
3. Intenzivnost fotosinteze z naraščajočo svetlobo narašča le do določene meje, v prihodnosti ostane konstantna - svetlobna krivulja fotosinteze doseže "nasičeno planoto".

Sl. 5.23. Svetlobne krivulje fotosinteze:
A je splošen oris; B - krivulje za fotofilne (1) in na senco odporne (2) rastline

Na sliki 5.23 pregibno območje poljubno označuje gladka krivulja, katere zlom ustreza točki c. Projekcija točke b na os absciso (točka r) označuje "nasičeno" intenzivnost svetlobe, to je vrednost, nad katero svetloba ne poveča več intenzitete fotosinteze. Projekcija na ordinatno os (točka e) ustreza najvišji intenzivnosti fotosinteze za določeno vrsto v določenem zračnem okolju.
4. Pomembna značilnost svetlobne krivulje je kot naklona (a) do absces, ki odraža stopnjo naraščanja fotosinteze s povečanjem sevanja (v območju z relativno nizko intenzivnostjo svetlobe).
Pri rastlinah je zabeležena sezonska dinamika reakcije na svetlobo. Na primer, v sedlah dlakave (Carex pilosa) zgodaj spomladi v gozdu imajo novo nastali listi planoto svetlobne nasičenosti fotosinteze za 20–25 tisoč luksov, med poletnim senčenjem pri teh vrstah krivulje odvisnosti fotosinteze od svetlobe postanejo ustrezne parametrom „sence“, t listje pridobi sposobnost učinkovitejše rabe šibke svetlobe, isti listi po prezimovanju pod krošnjami brezvetrnega spomladanskega gozda pa spet kažejo "lahke" lastnosti fotosinteze.
Posebna oblika fiziološke prilagoditve z ostrim pomanjkanjem svetlobe je izguba rastline sposobnost fotosinteze, prehod na heterotrofno prehrano s pripravljenimi organskimi snovmi. Včasih je ta prehod postal nepreklicen zaradi izgube klorofila rastlin, na primer orhidej senčnih smrekovih gozdov (Goodyera repens, Weottia nidus avis) in ciklote (Monotropa hipopitys). Živijo od mrtve organske snovi drevesnih vrst in drugih rastlin. Ta način prehranjevanja se imenuje saprofit, rastline pa imenujemo saprofiti.
Za veliko večino kopenskih živali z dnevno in nočno aktivnostjo je vid eden od načinov orientacije, pomemben je za iskanje plena. Veliko vrst živali ima tudi barvni vid. V zvezi s tem imajo živali, zlasti žrtve, prilagodljive lastnosti. Sem spadajo zaščitna, maskirna in opozorilna obarvanost, zaščitna podobnost, mimikrija itd. Pojav svetlo obarvanih cvetov višjih rastlin je povezan tudi s posebnostmi vidnega aparata opraševalcev in navsezadnje s svetlobnim režimom okolja.
Vodni način. Pomanjkanje vlage je ena najpomembnejših značilnosti kopenskega zračnega okolja. Evolucija kopenskih organizmov je potekala s prilagoditvijo proizvodnji in ohranjanju vlage. Načini vlažnosti na kopnem so različni - od popolnega in stalnega nasičenja zraka z vodno paro, kjer letno pade več tisoč milimetrov padavin (ekvatorialno in monsunsko-tropsko podnebje) do skoraj popolne odsotnosti na suhem puščavskem zraku. Tako je v tropskih puščavah povprečna letna količina padavin manjša od 100 mm na leto, dež pa ne pada vsako leto.
Letna količina padavin ne omogoča vedno ocenjevanja oskrbe z organizmi z vodo, saj lahko enaka količina padavin zaznamuje puščavsko podnebje (v suptropih) in zelo vlažno (na Arktiki). Veliko vlogo igra razmerje med padavinami in izhlapevanjem (skupno letno izhlapevanje s proste vodne površine), ki se razlikuje tudi v različnih regijah sveta. Območja, kjer ta vrednost presega letno količino padavin, se imenujejo suhe (suhe, sušne). Tu na primer rastlinam primanjkuje vlage med večino rastne sezone. Območja, na katerih rastline oskrbujejo vlago, imenujemo vlažna ali vlažna. Pogosto izolirana prehodna območja - polsušna (polsušna).
Odvisnost vegetacije od povprečnih letnih padavin in temperature je prikazana na Sl. 5.24.

Sl. 5.24. Odvisnost vegetacije od povprečnega letnega
  padavine in temperatura:
1 - tropski gozd; 2 - listopadni gozd; 3 - stepa;
4 - puščava; 5 - iglavcev gozd; 6 - arktična in gorska tundra

Oskrba z vodo v kopenskih organizmih je odvisna od načina padavin, prisotnosti vodnih teles, rezerv vlage v tleh, bližine podzemne vode itd. To je prispevalo k razvoju številnih prilagoditev različnim režimom oskrbe z vodo v kopenskih organizmih.
Na sliki 5.25, od leve proti desni, prehod iz nižjih alg, ki živijo v vodi s celicami brez vakuolov, v primarne poikilohidrične kopenske alge, nastanek vakuolov v vodnih zelenih in žitnih algah, prehod iz tallofitov z vakuoli v homohidrične krmne fitos (distribucija mahu - hidrofitov je še vedno omejena na habitate z visokimi habitati vlaga, v suhih habitatih mahovi postanejo drugi poikilohidrični); med praproti in angiospermi (vendar ne med gymnospermi) obstajajo tudi druge poikilohidrične oblike. Večina listnatih rastlin je homohidrična zaradi zaščite pred rezbami in močne vakuolizacije njihovih celic. Treba je opozoriti, da je kserofilizem živali in rastlin značilen le za okolje zemeljskega zraka.

Sl. 5.25. Prilagajanje izmenjave vode rastlin z zemljo
  življenjski slog (od W. Larhera, 1978)

Padavine (dež, toča, sneg) poleg oskrbe z vodo in ustvarjanja rezerv vlage pogosto igrajo še eno okoljsko vlogo. Na primer, med hudourniškimi deževji tla nimajo časa, da bi absorbirali vlago, voda hitro teče navzdol v močnih potokih in pogosto razjeda šibko zakoreninjene rastline, majhne živali in rodovitni sloj zemlje do jezer in rek. Na poplavnih ravnicah lahko deževje povzroči poplave in tako negativno vpliva na rastline in živali, ki živijo tu. V občasno poplavljenih krajih se oblikujejo svojevrstna poplavna favna in rastlinstvo.
Toča negativno vpliva tudi na rastline in živali. Posevki na posameznih poljih včasih v tej naravni katastrofi popolnoma uničijo.
Ekološka vloga snežne odeje je raznolika. Za rastline, katerih regeneracijski brsti se nahajajo v tleh ali v bližini njegove površine, in za številne majhne živali ima sneg vlogo toplotno izolacijske prevleke, ki jo ščiti pred nizkimi zimskimi temperaturami. V zmrzali nad -14 ° C pod plastjo snega 20 cm temperatura tal ne pade pod 0,2 ° C. Globoka snežna odeja ščiti pred zmrzovanjem zelenih delov rastlin, kot so Veronica officinalis, kopita trava itd., Ki gredo pod sneg, ne da bi odvrgli listje. Majhne kopenske živali pozimi vodijo aktiven življenjski slog, pod snegom in v njegovi debelini postavljajo številne galerije prehodov. V prisotnosti utrjene hrane v snežnih zimah se tam lahko razmnožijo glodalci (miši in gozdni grli, številne voluharice, vodne podgane itd.). Rase, jerebica in črnica se v hudih zmrzalih skrivajo pod snegom.
Zimska snežna odeja se pri velikih živalih pogosto ovira pri pridobivanju hrane, ki se giblje naokoli, še posebej, če na površini nastane ledena skorja. Torej, los (Alces alces) prosto premaga snežni sloj do globine 50 cm, vendar to ni na voljo za manjše živali. Pogosto med zasneženimi zimami opazimo smrt srnjadi in divjih prašičev.
Močne snežne padavine negativno vplivajo na rastline. Debelo plast snega lahko poleg mehanskih poškodb v obliki snežink ali snežnih kroglic povzroči, da se rastline segrejejo in med taljenjem snega, zlasti v dolgotrajni pomladi, rastline zmočijo.
Sl. 5.26. Oporna površina
jerebovih okončin
pozimi (A) in poleti (B)
Rastline in živali trpijo zaradi nizkih temperatur med močnimi vetrovi v rahlih snežnih zimah. Torej v letih, ko je snega malo, umrejo miši podobni glodalci, moli in druge male živali. Obenem so se na zemljepisnih širinah, kjer pozimi padajo snežne padavine, rastline in živali zgodovinsko prilagodile življenju na snegu ali na njegovi površini in so razvile različne anatomo-morfološke, fiziološke, vedenjske in druge značilnosti. Na primer, pri nekaterih živalih se podporna površina nog pozimi poveča, tako da jih obrežejo s trdo dlako (slika 5.26), perjem in pohotnimi ščiti.
Drugi se selijo ali padejo v neaktivno stanje - spanje, mirovanje, diapavza. Številne živali prehajajo na nekatere vrste hrane.
Belina snežne odeje razkriva temne živali. Pri izbiri za prikrivanje barve ozadja je nedvomno povezana sezonska sprememba barve bele jerebice in jerebice, ermine (sl. 5.27), belega zajca, lasje, arktične lisice.
Padavine poleg neposrednega vpliva na organizme določajo posebno vlažnost zraka, ki ima, kot že rečeno, pomembno vlogo v življenju rastlin in živali, saj vpliva na intenzivnost njihovega metabolizma v vodi. Izhlapevanje s površine telesa živali in transpiracija v rastlinah potekata bolj intenzivno, manj zraka je nasičeno z vodno paro.
Absorpcija nadzemnih delov kapljično-tekoče vlage, ki padajo v obliki dežja, kot tudi hlapna vlaga iz zraka, se pojavlja pri višjih rastlinah v epifitih tropskih gozdov, ki absorbirajo vlago na celotni površini listov in zračnih korenin. Pare vlage iz zraka lahko absorbirajo veje nekaterih grmovnic in dreves, na primer saxaul - Halaxylon persicum, H. aphyllum. V višjih sporih in zlasti v nižjih rastlinah je absorpcija vlage v nadzemnih delih običajna metoda oskrbe z vodo (mahovi, lišaji itd.). Ob pomanjkanju vlage v mahovih so lišaji sposobni dolgo časa preživeti v stanju, ki je blizu zračnega suhega in padejo v suspendirano animacijo. Vendar je vredno dežja, saj te rastline hitro absorbirajo vlago po vseh prizemnih delih, postanejo mehke, obnovijo turgor in nadaljujejo procese fotosinteze in rasti.

Rastline v visoko navlaženih kopenskih habitatih pogosto potrebujejo odstranitev odvečne vlage. Praviloma se to zgodi, ko se tla dobro ogrejejo in korenine aktivno absorbirajo vodo in ni prepiranja (zjutraj ali v megli, ko je vlažnost 100%).
Odvečno vlago odstranimo z drobovjem - to je sproščanje vode skozi posebne izločevalne celice, ki se nahajajo ob robu ali na konici lista (slika 5.28).

Sl. 5.28. Vrste guttacije pri različnih rastlinah
  (po A. M. Grodzinsky, 1965):
1 - za žita, 2 - za divje jagode, 3 - za tulipan, 4 - za mlečne trave,
5 - pri Sarmati Bellevalia, 6 - pri detelji

Črevesja niso sposobni samo higrofiti, ampak tudi številni mezofiti. Tako so na primer v ukrajinskih stepah našli drobovje pri več kot polovici vseh rastlinskih vrst. Mnoge travniške trave se tako drobijo, da navlažijo površino zemlje. Tako se živali in rastline prilagodijo sezonski razporeditvi padavin, njihovi količini in naravi. To določa sestavo rastlin in živali, čas pretoka določenih faz v ciklu njihovega razvoja.
Na vlažnost vpliva tudi kondenzacija vodne pare, ki se pogosto pojavi v površinski plasti zraka, ko se temperatura spreminja. Izguba rosišča se pojavi, ko temperatura zvečer pade. Rosa pogosto kaplja v takih količinah, da obilno navlaži rastline, odteče v tla, poveča vlažnost zraka in ustvari ugodne razmere za žive organizme, zlasti kadar je malo drugih padavin. Rastline prispevajo k odlaganju rosišča. Hladijo se ponoči, kondenzirajo vodno paro na sebi. Na vlažnost pomembno vplivajo megle, gosti oblaki in drugi naravni pojavi.
Pri količinski opredelitvi habitata rastlin po vodnem faktorju se uporabljajo kazalniki, ki odražajo vsebnost in porazdelitev vlage ne samo v zraku, temveč tudi v tleh. Voda v tleh ali vlaga v tleh je eden glavnih virov vlage za rastline. Voda v tleh je razdrobljeno, vmešana v pore različnih velikosti in oblik, ima velik vmesnik s tlemi, vsebuje številne katione in anione. Zato je vlažnost tal po fizikalnih in kemijskih lastnostih raznolika. Rastline ne morejo uporabiti vse vode, ki je v tleh. Glede na fizično stanje, gibljivost, dostopnost in pomen za rastline je voda tal razdeljena na gravitacijsko, higroskopsko in kapilarno.
Tla vsebujejo tudi hlapno vlago, ki zaseda vse pore brez vode. Skoraj vedno (razen puščavskih tal) je nasičena vodna para. Ko temperatura pade pod 0 ° C, vlaga tal preide v led (sprva prosta voda in z nadaljnjim hlajenjem del vezane vode).
Skupna količina vode, ki jo lahko zadrži tla (določi se z dodajanjem odvečne vode in nato čaka, da preneha spuščati), se imenuje zmogljivost vlage v polju.
Vsebnost vlage v tleh, pri kateri rastlina ne zadovolji svojih potreb po vodi, se imenuje koeficient venenja. Za iste vrste rastlin na različnih tleh je koeficient venenja različen in znaša na primer 16,3% za težke gline in 0,9% za grob pesek.
Zato celotna količina vode v tleh ne more določiti stopnje, do katere rastline oskrbujejo vlago. Če ga želite določiti od skupne količine vode, je potrebno odšteti koeficient venenja. Vendar pa fizično dostopna voda v tleh fiziološko ni vedno dostopna rastlinam zaradi nizke temperature tal, pomanjkanja kisika v vodi v tleh in zraku v zemlji, zakisanosti tal in visoke koncentracije mineralnih soli, raztopljenih v talni vodi. Neskladje med absorpcijo vode s koreninami in vračanjem njenih listov vodi v venenje rastlin. Razvoj ne samo nadzemnih delov, ampak tudi koreninskega sistema rastlin je odvisen od količine fiziološko dostopne vode. Pri rastlinah, ki rastejo na suhih tleh, je koreninski sistem praviloma bolj razvejan, močnejši kot na vlažnih (slika 5.29).

Sl. 5.29. Koreninski sistem ozimne pšenice
  (po V. G. Khrzhanovsky in drugi, 1994):
1 - z veliko količino padavin; 2 - s povprečjem;
3 - za majhne

Eden od virov vlage tal je podzemna voda. Kapilarna voda na svoji nizki ravni ne doseže tal in ne vpliva na njen vodni režim. Vlaženje tal zaradi samo atmosferskih padavin povzroči močna nihanja njene vlage, kar pogosto negativno vpliva na rastline. Previsoka raven podzemne vode je škodljiva, saj vodi do preobremenitve tal, do izčrpavanja kisika in obogatitve z mineralnimi solmi. Stalna vlaga v tleh, ne glede na nejasnosti vremena, zagotavlja optimalno raven podzemne vode.
Temperaturni način. Prepoznavna značilnost okolja zemeljski zrak je velik razpon temperaturnih nihanj. V večini kopenskih območij so dnevne in letne temperaturne amplitude več deset stopinj. Še posebej pomembne spremembe temperature zraka v puščavah in obodnih celinskih regijah. Na primer, sezonsko temperaturno območje v puščavah Srednje Azije je 68-77 ° С, dnevno pa 25-38 ° S. V okolici Yakutska je povprečna januarska temperatura -43 ° C, povprečna julijska temperatura + 19 ° C, letni razpon pa -64 do + 35 ° S. V predmestju Ural je letno nihanje temperature zraka ostro in združuje z veliko spremenljivostjo temperatur zimskih in spomladanskih mesecev v različnih letih. Najhladnejši je januar, povprečna temperatura zraka je od -16 do -19 ° C, ponekod pade na -50 ° C, najtoplejši mesec je julij s temperaturo od 17,2 do 19,5 ° C. Najvišje plus temperature so 38-41 ° C.
Temperaturna nihanja na površini tal so še pomembnejša.
Kopenske rastline zasedajo območje, ki meji na površino tal, to je na „vmesnik“, na katerem se vpadni žarki prenašajo iz enega medija v drugega ali na drug način - od prozornega do neprozornega. Na tej površini se ustvari poseben toplotni režim: podnevi - močno segrevanje zaradi absorpcije toplotnih žarkov, ponoči - močno hlajenje zaradi sevanja. Od tod površinska plast zraka občuti najstrožja dnevna temperaturna nihanja, ki so najbolj izrazita na goli zemlji.
Na primer, toplotni režim habitata rastlin je značilen na podlagi meritev temperature neposredno v vegetacijski pokritosti. V travnatih skupnostih se meritve izvajajo znotraj in na površini travnatega sestoja, v gozdovih, kjer je določen navpični temperaturni gradient, pa na več točkah na različnih višinah.
Odpornost na temperaturne spremembe v okolju kopenskih organizmov je različna in je odvisna od specifičnega habitata, kjer poteka njihovo življenje. Torej, zemeljske listnate rastline večinoma rastejo v širokem temperaturnem območju, torej so evtertermične. Njihova življenjska doba v aktivnem stanju se praviloma razteza od 5 do 55 ° C, medtem ko so med 5 in 40 ° C te rastline produktivne. Rastline celinskih regij, za katere je značilen jasen dnevni potek temperature, se najbolje razvijajo, kadar je noč 10-15 ° C hladnejša od dneva. To velja za večino rastlin v zmernem območju - s temperaturno razliko 5-10 ° C, in za tropske rastline s še nižjo amplitudo - približno 3 ° C (slika 5.30).

Sl. 5.30. Območja optimalnih temperatur za rast in
  razvoj različnih rastlin (po Went, 1957)
V poikilotermičnih organizmih z naraščajočo temperaturo (T) se trajanje razvoja (t) zmanjšuje vedno bolj in hitreje. Hitrost razvoja Vt lahko izrazimo s formulo Vt \u003d 100 / t.
Da bi dosegli določeno stopnjo razvoja (na primer pri žuželkah - iz jajčeca), tj. pupation, imaginalni stadij, vedno zahteva določeno količino temperature. Produkt efektivne temperature (temperatura nad ničelno točko razvoja, tj. T-To) po času razvoja (t) daje toplotno konstanto razvoja, značilno za to vrsto c \u003d t (T-To). S to enačbo je mogoče izračunati čas nastanka določene razvojne stopnje, na primer rastlinskega škodljivca, na katerem je boj učinkovit.
Rastline kot poikilotermični organizmi nimajo lastne stabilne telesne temperature. Njihova temperatura je določena s toplotno bilanco, to je razmerjem absorpcije in prenosa energije. Te vrednosti so odvisne od mnogih lastnosti tako okolja (velikosti prihoda sevanja, temperature okoliškega zraka in njegovega gibanja), kot tudi samih rastlin (barva in druge optične lastnosti rastline, velikost in lega listov itd.). Primarno vlogo igra hladilni učinek transpiracije, ki preprečuje močno pregrevanje rastlin v vročih habitatih. Zaradi zgornjih razlogov se temperatura rastlin običajno razlikuje (pogosto precej pomembno) od temperature okoliškega zraka. Tu so možne tri situacije: temperatura rastline je višja od temperature okolja, pod njo pa je enaka ali zelo blizu. Presežek rastlinske temperature nad temperaturo zraka najdemo ne le v zelo ogretih, temveč tudi v hladnejših habitatih. To omogočajo temna barva ali druge optične lastnosti rastlin, ki povečujejo absorpcijo sončnega sevanja, pa tudi anatomske in morfološke značilnosti, ki prispevajo k zmanjšanju transpiracije. Arktične rastline lahko postanejo precej opazne (slika 5.31).
Drug primer je pritlikava vrba - Salix arctica na Aljaski, ki ima 2–11 ° C toplejših listov podnevi in \u200b\u200bcelo 1–3 ° C celo ponoči med polarnim »dežurstvom«.
Zgodnji spomladanski efemeroidi, tako imenovani "snežni pragovi", segrevanje listov zagotavljajo možnost precej intenzivne fotosinteze v sončnih, a še vedno hladnih spomladanskih dneh. Za hladne habitate ali tiste, ki so povezani s sezonskimi nihanji temperature, je povišanje temperature rastlin okoljsko zelo pomembno, saj fiziološki procesi hkrati dobijo neodvisnost v določenih mejah od okoliškega termalnega ozadja.

Sl. 5.31. Porazdelitev temperature v rastlini rozete arktične tundre (Novosieversia glacialis) sončnega junijskega jutra pri temperaturi zraka 11,7 ° C (po B. A. Tikhomirov, 1963)
Na desni je intenzivnost vitalnih procesov v biosferi: 1 - najhladnejša plast zraka; 2 - zgornja meja rasti poganjkov; 3, 4, 5 - območje največje aktivnosti vitalnih procesov in največjega kopičenja organske snovi; 6 - raven permafrosta in spodnja meja ukoreninjenja; 7 - območje najnižjih temperatur tal

Znižanje temperature rastlin v primerjavi z zunanjim zrakom najpogosteje opazimo v močno osvetljenih in ogrevanih območjih kopenske krogle (puščava, stepa), kjer se listna površina rastlin močno zmanjša, okrepljena transpiracija pa pomaga odstraniti odvečno toploto in preprečuje pregrevanje. Na splošno lahko rečemo, da je v vročih habitatih temperatura zračnih delov rastlin nižja, v hladnih pa - višja od temperature zraka. Sovpadanje temperature rastline z temperaturo okolice je manj pogosto - v pogojih, ki izključujejo močan pritok sevanja in intenzivno transpiracijo, na primer pri zelnatih rastlinah pod krošnjami gozda, na odprtih območjih pa v oblačnem vremenu ali dežju.
Na splošno so kopenski organizmi v primerjavi z vodnimi organizmi bolj evtertermalni.
V zračnem okolju so življenjske razmere zapletene zaradi obstoja vremenskih sprememb. Vreme je nenehno spreminjajoče se stanje ozračja na zemeljski površini, do višine približno 20 km (meja troposfere). Vremenska spremenljivost se kaže v nenehnem spreminjanju kombinacije okoljskih dejavnikov, kot so temperatura in vlaga, oblačna odeja, padavine, moč in smer vetra itd. (Sl. 5.32).

Sl. 5.32. Atmosferske fronte nad ozemljem Rusije

Za vremenske spremembe so poleg njihovega rednega izmeničenja v letnem ciklu značilna neperiodična nihanja, ki znatno otežujejo pogoje za obstoj kopenskih organizmov. Na sliki 5.33, odvisnost umrljivosti od temperature in relativne vlažnosti je prikazana na primeru gosenice kravjega molja Carpocapsa pomonella.

Sl. 5.33. Smrtnost gosenic kravjega molja Carpocapsa
pomonela, odvisno od temperature in vlažnosti (po R. Dajo, 1975)
Iz tega izhaja, da so krivulje enake umrljivosti koncentrične oblike in da je optimalna cona omejena z relativno vlažnostjo 55 in 95% ter temperaturo 21 in 28 ° C.
Svetloba, temperatura in zračna vlaga v rastlinah običajno ne določajo največje, temveč povprečno stopnjo odpiranja želodcev, saj so naključja vseh pogojev, ki prispevajo k njihovemu odpiranju, redki.
Dolgotrajne vremenske razmere so značilne za podnebje območja. Koncept podnebja ne vključuje samo povprečnih vrednosti meteoroloških pojavov, temveč tudi njihove letne in dnevne razlike, odstopanje od njega in njihovo pogostost. Podnebje je določeno z geografskimi razmerami na območju.
Glavni klimatski dejavniki so temperatura in vlaga, merjena s padavinami in nasičenostjo zraka z vodno paro. Torej je v državah, oddaljenih od morja, postopen prehod iz vlažnega podnebja skozi polsušno vmesno območje z naključnimi ali periodičnimi sušnimi obdobji na sušno ozemlje, za katerega je značilna dolgotrajna suša, zasoljevanje tal in vode (slika 5.34). alt \u003d "" /\u003e

Sl. 5.34. Vzorec podnebja, vegetacije in tal se spreminja vzdolž profila skozi glavne pokrajine evropskega dela Rusije od severozahoda do jugovzhoda do Kaspijske nižine (po V.N. Sukačov, 1934)
Opomba: kjer krivulja padavin prečka naraščajočo linijo izhlapevanja, se nahaja meja med vlažnim (levim) in sušnim (desnim) podnebjem. Humusno obzorje je prikazano v črni barvi, prividno obzorje je v senci

Za vsak habitat je značilno specifično ekološko podnebje, tj. Podnebje površinskega zračnega sloja ali eko-podnebje.
Vegetacija ima velik vpliv na podnebne dejavnike. Torej, pod krošnjami gozda je vlažnost zraka vedno višja, temperaturna nihanja pa so manjša kot na jase. Tudi svetlobni način teh krajev je drugačen. Različne rastlinske zveze tvorijo svoj režim svetlobe, temperature, vlažnosti, to je svojevrsten fitoklimat.
Da bi lahko v celoti opredelili podnebne razmere določenega habitata, podatki o ekološkem podnebju ali fikliki niso vedno dovolj. Lokalni elementi okolja (relief, izpostavljenost, vegetacija itd.) Zelo pogosto spreminjajo režim svetlobe, temperature, vlažnosti, gibanja zraka na določenem območju, tako da se lahko bistveno razlikujejo od podnebnih razmer na območju. Lokalne spremembe podnebja, ki se razvijejo v površinskem sloju zraka, imenujemo mikroklima. Na primer, življenjske razmere, ki obdajajo ličinke žuželk, ki živijo pod lubjem drevesa, so drugačne kot v gozdu, kjer raste to drevo. Temperatura južne strani prtljažnika je lahko za 10 - 15 ° C višja od temperature njegove severne strani. Stabilno mikroklimo imajo burje, ki jih naseljujejo živali, drevesne votline in jame. Med eko-podnebjem in mikroklimo ni jasnih razlik. Menijo, da je eko podnebje podnebje velikih območij, mikroklima pa podnebje posameznih majhnih območij. Mikroklima vpliva na žive organizme določenega ozemlja, kraja (slika 5.35).

Sl. 5.35. Vpliv mikroklime na vegetacijo v tundri
  (po Yu. I. Chernov, 1979):
zgoraj - dobro ogreto pobočje južne izpostavljenosti;
spodaj - vodoravni odsek gorja (floristična sestava je v obeh odsekih enaka)

Prisotnost številnih mikroklimov na enem mestu zagotavlja sožitje vrst z neenakimi okoljskimi zahtevami.
Geografsko zoniranje in zoniranje. Porazdelitev živih organizmov na Zemlji je tesno povezana z geografskimi območji in conami. Pasovi imajo širino širine, kar je seveda posledica predvsem sevalnih meja in narave atmosferskega kroženja. Na površini sveta je 13 geografskih con, ki so razširjene na celinah in oceanih (slika 5.36).

Sl. 5.36. Razmerje površin, ki jih zasedajo različne
fizična in geografska območja, v% (po N.F. Reimers, 1990)

To so arktična, antarktična, subarktična, subantarktična, severna in južna zmerna, severna in južna subarktika, severna in južna tropska, severna in južna subekvatorialna in ekvatorialna. Znotraj območij ločimo geografske cone, kjer se poleg pogojev sevanja upošteva tudi navlaženje prostornine površine in razmerje toplote in vlage, ki je v tem območju. Za razliko od oceana, kjer je oskrba z vlago popolna, ima lahko na celinah razmerje toplote in vlage velike razlike. Tako se geografska območja razširijo na celine in oceane, geografska območja pa samo na celine. Razlikovati širino in širino vzdolžnih območij in poldnevnika. Prvi se raztezajo od zahoda proti vzhodu, drugi od severa proti jugu. V vzdolžni smeri se zemljepisne cone delijo na podzone, v širini pa na pokrajine.
Ustanovitelj doktrine naravne conalnosti je VV Dokučajev (1846–1903), ki je območje upravičil kot univerzalni zakon narave. Ta zakon velja za vse pojave znotraj biosfere. Glavni vzroki zoniranja so oblika Zemlje in njen položaj glede na sonce. Poleg širine na porazdelitev toplote na Zemlji vplivajo narava reliefa in višina območja nad morsko gladino, razmerje kopnega in morja, morski tokovi itd.
Kasneje sta sevalno osnovo za oblikovanje zoniranja sveta razvila A. A. Grigoriev in M. I. Budyko. Za določitev količinske značilnosti razmerja med toploto in vlago za različna geografska območja so določili nekatere koeficiente. Razmerje toplote in vlage je izraženo kot razmerje med sevalno uravnoteženostjo površine in latentno toploto izhlapevanja in količino padavin (indeks sevanja suhe snovi). Vzpostavljen je bil zakon, imenovan zakon periodične geografske conalnosti (A. A. Grigoriev - M. I. Budyko), ki pravi, da se s spremembo geografskih območij občasno ponavljajo podobna geografska (krajinska, naravna) območja in nekatere njihove skupne lastnosti.
Vsako območje je omejeno na določen obseg indikatorskih vrednosti: posebnost geomorfoloških procesov, posebno vrsto podnebja, vegetacijo, tla in prostoživeče živali. Na ozemlju nekdanje ZSSR so bile ugotovljene naslednje geografske cone: led, tundra, gozd-tundra, tajga, mešani gozdovi. Ruska ravnica, monsunski mešani gozdovi Daljnega vzhoda, gozdne stepe, stepe, polpuščave, zmerne puščave, puščave subtropskega pasu, mediteranske in vlažne subtropike.
Eden od pomembnih pogojev za spremenljivost organizmov in njihovo consko porazdelitev na zemlji je spremenljivost kemične sestave medija. V zvezi s tem so velikega pomena učenja A. P. Vinogradova o biogeokemičnih provincah, ki jih določa conalnost kemične sestave tal, pa tudi podnebna, fitogeografska in geokemična conalnost biosfere. Biogeokemične pokrajine so območja na površini Zemlje, ki se razlikujejo po vsebnosti (v tleh, vodah itd.) Kemičnih spojin, s katerimi so povezane nekatere biološke reakcije iz lokalne flore in favne.
Skupaj z vodoravno conalnostjo v kopenskem okolju se jasno kaže tudi višinska ali navpična cona.
Rastlinstvo v gorskih deželah je bogatejše kot na sosednjih ravnicah, za njih pa je značilno povečano širjenje endemskih oblik. Torej, po podatkih O. E. Agakhanyants (1986) ima kavkaška flora 6350 vrst, od tega je 25% endemskih. Flora gora Srednje Azije je ocenjena na 5500 vrst, od tega je 25-30% endemskih, na sosednjih ravnicah južnih puščav pa je 200 rastlin.
Pri plezanju po gorah se ponavlja ista sprememba con kot od ekvatorja do polov. Ob vznožju puščave se običajno nahajajo puščave, nato stepe, širokolistni gozdovi, iglasti gozdovi, tundra in končno led. Vendar še vedno ni popolne analogije. Pri plezanju po gorah se temperatura zraka znižuje (povprečni gradient temperature zraka je 0,6 ° C na 100 m), uparjanje se zmanjšuje, ultravijolično sevanje, povečanje osvetlitve itd. Vse to omogoča rastlinam, da se prilagodijo suhi ali mokri škodljivosti. Med rastlinami prevladujejo blazinaste življenjske oblike, trajnice, ki so razvile prilagoditev na močno ultravijolično sevanje in zmanjšajo transpiracijo.
Posebna je tudi divjad visokogorja. Znižani zračni tlak, občutno sončno sevanje, močna nihanja dnevnih in nočnih temperatur, spremembe vlažnosti zraka z višino so prispevali k razvoju specifične fiziološke prilagoditve organizma gorskih živali. Na primer, pri živalih se povečuje relativni volumen srca, poveča se vsebnost hemoglobina v krvi, kar omogoča absorpcijo več kisika iz zraka. Kamnita tla zaplete ali skoraj odpravi burno aktivnost živali. Številne male živali (mali glodalci, pike, kuščarji itd.) Najdejo zatočišče v razpokah skal, v jamah. Za ptice so za gorska območja značilne gorske purane (Ulars), gorske plaze, ličinke, velike ptice pa so bradati, jastrebi in konji. V gorah velikih sesalcev živijo ovce, koze (tudi snežne koze), divokoze, jaki itd. Plenilce predstavljajo vrste, kot so volkovi, lisice, medvedi, risi, snežni leopard (snežni leopard) itd.

1.2. Zrak kot habitat
Zaradi prisotnosti gravitacije na Zemlji in zaradi nizke gostote zraka, ki določa njeno nizko podporo, je življenje v vzmetenju v zraku nemogoče. Vendar pa je veliko mikroorganizmov in živali redno prisotnih v zraku, pri čemer uporabljajo njegovo nizko odpornost in prisotnost zračnih tokov za gibanje. Tako je ~ 75% kopenskih živalskih vrst (žuželke, ptice, netopirji) prilagojenih za aktivni let.
Mnoge vrste organizmov so razvile sposobnost pasivnega letenja, tako imenovano anemohorijo - naselitev z uporabo zračnih tokov. To je mogoče zaradi majhnih velikosti (spore, cvetnega prahu itd.) Ali zaradi prilog, ki povečajo sposobnost načrtovanja (dežniki, cvetni listi, puha itd.). Pri naselitvi teh organizmov so velikega pomena konvektivni (navpični) in vetrni (vodoravni) zračni tokovi.
Pomembno vlogo v življenju organizmov igra atmosferski tlak, ki je običajno 101325 Pa (760 mm Hg), ki z višino zmanjšuje širjenje vrst v gorah. Za večino vretenčarjev je zgornja meja življenja približno 6000 m, pri čemer je atmosferski tlak ~ 50% normalnega, kar vodi k zmanjšanju parcialnega tlaka kisika in posledično do povečanja pogostosti dihanja in izgube vlage.
Za kopenske organizme je poleg fizikalnih lastnosti zraka izjemno pomembna tudi njegova kemična sestava. Zrak v površinski plasti ozračja je sestavljen iz naslednjih snovi (v mas.%): Dušik (N 2) - 78; kisik (0) - 20,95; ogljikov dioksid (CO 2) - 0,03; ostalo so argon (Ar), metan (CH4), vodik (H2), ozon (O 3) in drugi plini. Poleg tega iz različnih virov v ozračje prihajajo tudi druge snovi (plini, hlapi, prah itd.), Ki imajo pomemben okoljski pomen.
Visoka vsebnost kisika v zraku ni dejavnik, ki omejuje življenjsko dobo v okolju zrak-zemlja. Vsebnost CO 2 v površinskem sloju zraka se lahko spreminja v širokem razponu, kar lahko pomembno vpliva na vitalno aktivnost organizmov. Glavni vir ogljikovega dioksida je tla, v kateri živijo in "dihajo" njeni mikroorganizmi. Gozdna tla na primer oddajo do 20 kg / (ha · h), peščena tla pa le 2 kg / (ha · h).
Pomembno vlogo pri spreminjanju vsebnosti CO 2 v površinskem zračnem sloju igra človeška dejavnost. Tako se v velikih mestih ob mirnem vremenu koncentracija CO 2 v zraku poveča za desetkrat. Vsebnost CO 2 omejuje postopek fotosinteze v rastlinah. Ogljikov dioksid je v visokih koncentracijah (\u003e 0,5 vol.%) Strupen za žive organizme.
Zračni dušik fiksirajo številni mikroorganizmi (bakterijske nodule, modrozelene alge itd.) In je nujen element za sintezo nekaterih organskih snovi, na primer beljakovin.
Snovi, ki vstopajo v zrak zaradi človeških dejavnosti in naravnih dejavnikov, so pogosto strupene za organizme (CO, NO + NO 2, SO 2 itd.). Tako je na primer žveplov dioksid (SO 2) glede na količino zraka izredno strupen za rastline. Zaradi tega skoraj vsa vegetacija umira okoli industrijskih središč, ki onesnažujejo ozračje s tem plinom. Posebej je občutljiv na lišaje SO 2, katerih prisotnost na določenem območju kaže na čistost zraka.
V zraku se oblikuje podnebje območja - večletni vremenski režim, pa tudi mikroklima na določenih območjih območja. Oba dejavnika vplivata na geografsko porazdelitev organizmov na Zemlji.
V atmosferskem zraku se oblikujejo potrebni pogoji za padavine. Padavine poleg sprememb vlažnosti zagotavljajo pitno vodo za pitje, mehansko vplivajo na organizme (dež, toča), ščitijo jih pred vplivi nizkih temperatur (snežna odeja), imajo pa tudi druge vplive na okolje.

Poglavje 2 Zrak kot okoljski dejavnik kopenskih organizmov
2.1. Zrak kot okoljski dejavnik kopenskih organizmov
Nizka gostota zraka določa njeno nizko dvižno silo in zanemarljive spore. Prebivalci zraka morajo imeti lasten podporni sistem, ki podpira telo: rastline - različna mehanska tkiva, živali - trden ali, veliko manj pogosto, hidrostatičen okostnjak. Poleg tega so vsi prebivalci zračnega okolja tesno povezani s površino zemlje, ki služi kot njihova pritrditev in podpora. Življenje v vzmetenju v zraku je nemogoče.
Res je, da je veliko mikroorganizmov in živali, spore, semen, plodov in cvetnega prahu rastlin redno prisotnih v zraku in jih prenašajo zračni tokovi, številne živali so sposobne aktivnega letenja, toda pri vseh teh vrstah je glavna funkcija njihovega življenjskega cikla - razmnoževanje - izvedena na površju zemlje. Pri večini je bivanje v zraku povezano le s preselitvijo ali iskanjem plena.
Nizka gostota zraka vodi do majhne odpornosti proti gibanju. Zato so številne kopenske živali med razvojem okoljskih koristi te lastnosti zraka pridobile sposobnost letenja. 75% vseh kopenskih živali je sposobnih aktivnega letenja, večinoma žuželk in ptic, vendar letake najdemo tudi med sesalci in plazilci. Kopenske živali letijo predvsem s pomočjo mišičnega napora, nekatere pa lahko načrtujejo tudi zaradi zračnih tokov.
Zaradi gibljivosti zraka, vertikalnih in vodoravnih gibov zračnih mas, ki obstajajo v spodnjih plasteh atmosfere, je mogoč pasiven polet številnih organizmov.
Anemofilija    - Najstarejša metoda opraševanja rastlin. Vse gimnosperme se oprašujejo z vetrom, med angiospermi pa anemofilne rastline predstavljajo približno 10% vseh vrst.
Anemofilija opazimo v družinah bukve, breze, oreha, brstenja, konoplje, koprive, kazuarina, lešnika, sedla, žita, palme in mnogih drugih. Veterinaste rastline imajo številne naprave, ki izboljšujejo aerodinamične lastnosti cvetnega prahu, pa tudi morfološke in biološke značilnosti, ki zagotavljajo učinkovitost opraševanja.
Življenje mnogih rastlin je popolnoma odvisno od vetra in poselitev poteka z njegovo pomočjo. Takšno dvojno odvisnost opazimo pri smreki, boru, topolu, brezi, brijegu, pepelu, bombažni travi, cattail, saxaul, dzhuzgun itd.
Mnoge vrste so razvile anemohorijo - naselitev z uporabo zračnih tokov. Anemohorija je značilna za spore, semena in plodove rastlin, ciste protozoj, majhne žuželke, pajke itd. Organizme, ki jih pasivno prenašajo zračni tokovi, po analogiji s planktonskimi prebivalci vodnega okolja skupaj imenujemo aeroplankton. Posebne prilagoditve za pasivni let so zelo majhne velikosti telesa, povečanje njegove površine zaradi izrastkov, močno razkosavanje, velika relativna površina krila, uporaba mreže itd. (Slika 1). Anemokorna semena in rastlinski plodovi imajo tudi zelo majhne velikosti (na primer orhideja) ali raznovrstne pterygoidne in padavinske priloge, kar povečuje njihovo sposobnost načrtovanja (slika 2).

Sl. 1. Naprave za prenos žuželk v zraku:
1 - komarnik Cardiocrepis brevirostris;
2 - žolčni greben Porrycordila sp .;
3 - Hymenoptera Anargus fuscus;
4 - hermes Dreyfusia nordmannianae;
5 - ličinka ličinke sviloprejke Lymantria dispar.

Sl. 2. Prilagoditve za prenos vetra v plodovih in semenih rastlin:
1 - lipa Tilia intermedia;
2 - javor Acer monspessulanum;
3 - breza Betula pendula;
4 - bombažna trava Eriophorum;
5 - maslaček Taraxacum officinale;
6 - mačka Typha scuttbeworhii.

Pri ponovni naselitvi mikroorganizmov, živali in rastlin glavno vlogo igrajo navpični konvekcijski zračni tokovi in \u200b\u200bšibki vetrovi. Močni vetrovi, nevihte in orkani pomembno vplivajo tudi na kopenske organizme.
Nizka gostota zraka povzroča razmeroma nizek pritisk na kopnem. Običajno je enak 760 mm RT. Čl. Z večanjem nadmorske višine se tlak zmanjšuje. Na nadmorski višini 5800 m je le polovica normalne vrednosti. Nizek tlak lahko omeji razširjenost vrst v gorah. Za večino vretenčarjev je zgornja meja življenja približno 6000 m. Zmanjšanje tlaka povzroči zmanjšanje oskrbe s kisikom in dehidracijo živali zaradi povečanja hitrosti dihanja. Približno enake so meje napredovanja v gore višjih rastlin. Členonožci (podnožje, klopi, pajki), ki jih najdemo na ledenikih, nad mejo vegetacije, so nekoliko bolj trdožive.
Na splošno so vsi kopenski organizmi veliko bolj stenotični kot vodni, saj običajna nihanja tlaka v njihovem okolju sestavljajo delček atmosfere in tudi pri pticah, ki se dvigajo do velikih višin, ne presegajo 1/3 normale.
Sestava plina v zraku. Poleg fizikalnih lastnosti zraka so njegove kemijske lastnosti izjemno pomembne za obstoj kopenskih organizmov. Sestava plina v površinskem sloju ozračja je glede na vsebnost glavnih sestavnih delov (dušik - 78,1%, kisik - 21,0, argon - 0,9, ogljikov dioksid - 0,035 vol.%) Precej enotna zaradi visoke difuzijske sposobnosti plinov in nenehnega mešanja konvekcija in vetrovi. Vendar pa imajo lahko različne nečistoče plinastih, kapljicnih tekočin in trdnih (prašnih) delcev, ki vstopajo v ozračje iz lokalnih virov, pomemben okoljski pomen.
Visoka vsebnost kisika je prispevala k povečanju presnove v kopenskih organizmih v primerjavi s primarno vodo. V zemeljskem okolju, ki temelji na visoki učinkovitosti oksidativnih procesov v telesu, je nastala homoiotermija živali. Kisik zaradi nenehno visoke vsebnosti v zraku ni dejavnik, ki omejuje življenje v kopenskem okolju. Le v krajih pod določenimi pogoji ustvarja začasen primanjkljaj, na primer v grozdih propadajočih rastlinskih naplavin, zalog žita, moke itd.
Vsebnost ogljikovega dioksida se lahko v določenih območjih površinske plasti zraka v precej pomembnih območjih razlikuje. Na primer, če ni vetra v središču velikih mest, se njegova koncentracija poveča za desetkrat. Naravne so tudi dnevne spremembe vsebnosti ogljikovega dioksida v površinskih plasteh, povezane z ritmom rastlinske fotosinteze. Sezonske spremembe povzročajo spremembe hitrosti dihanja živih organizmov, predvsem mikroskopske populacije tal. Povečana nasičenost zraka z ogljikovim dioksidom se pojavlja na območjih vulkanske aktivnosti, v bližini termalnih vrelcev in drugih podzemnih izpustov tega plina. Ogljikov dioksid je v visokih koncentracijah strupen. V naravi so takšne koncentracije redke.
V naravi je glavni vir ogljikovega dioksida tako imenovano dihanje tal. Talni mikroorganizmi in živali dihajo zelo intenzivno. Ogljikov dioksid iz tal v atmosfero difugira, še posebej močno med dežjem. Veliko ga izločajo zmerno vlažni, dobro ogreti, bogati z organskimi ostanki. Na primer, bukova gozdna tla oddajajo CO 2 od 15 do 22 kg / ha na uro, negnojena peščena tla pa le 2 kg / ha.
V sodobnih razmerah je človeška dejavnost za zgorevanje zalog fosilnih goriv postala močan vir dodatnega CO2 v ozračju.
Nizko ogljikov dioksid zavira fotosintezo. V zaprtih tleh je mogoče s povečanjem koncentracije ogljikovega dioksida povečati hitrost fotosinteze; to se uporablja v praksi rastlinjakov in rastlinjakov. Vendar pa prevelike količine CO 2 vodijo v zastrupitev rastlin.
Zračni dušik je za večino prebivalcev kopenskega okolja inerten plin, vendar številni prokariotski organizmi (nodulske bakterije, azotobakter, klostridija, modra- zelene alge itd.) jo lahko vežejo in vključijo v biološki cikel.
Lokalne nečistoče, ki vstopajo v zrak, lahko pomembno vplivajo tudi na žive organizme. To še posebej velja za strupene plinaste snovi - metan, žveplov oksid, ogljikov monoksid, dušikov oksid, vodikov sulfid, klorove spojine, pa tudi prašne delce, saje itd., Ki zamašijo zrak na industrijskih območjih. Glavni sodobni vir kemičnega in fizikalnega onesnaževanja ozračja je človek: delo različnih industrijskih podjetij in prometa, erozija tal itd. Žveplov oksid (SO 2) je na primer strupen za rastline tudi v koncentracijah od ene petdeset tisoč do ene milijonske količine zraka. Skoraj vsa vegetacija umira okoli industrijskih središč, ki onesnažujejo ozračje s tem plinom. Nekatere rastlinske vrste so še posebej občutljive na SO 2 in služijo kot občutljiv pokazatelj njegovega kopičenja v zraku. Na primer, veliko lišajev umre celo s sledovi žveplovega oksida v okoliški atmosferi. Njihova prisotnost v gozdovih okoli velikih mest kaže na visoko čistost zraka. Odpornost rastlin na nečistoče v zraku se upošteva pri izbiri vrst za urejanje naselij. Občutljivi na dim, na primer navadna smreka in bor, javor, lipa, breza. Najbolj stabilne so thuja, kanadski topol, ameriški javor, starejša jagoda in nekateri drugi.

2.2. Vremenske in klimatske značilnosti okolja tal in zraka
Vremenske značilnosti. Bivalne razmere v zračnem okolju še dodatno zapletejo vremenske spremembe. Vreme je nenehno spreminjajoče se stanje ozračja v bližini zemeljske površine do nadmorske višine približno 20 km (meja troposfere). Vremenska spremenljivost se kaže v nenehnem spreminjanju kombinacije okoljskih dejavnikov, kot so temperatura in vlaga, oblačna odeja, padavine, moč vetra in smer itd. Za vremenske spremembe in njihovo redno spreminjanje v letnem ciklu so značilna neperiodična nihanja, ki znatno otežujejo pogoje obstoja kopenski organizmi. Vreme vpliva na življenje vodnih prebivalcev v veliko manjši meri in samo na populacijo površinskih plasti.
Podnebje območja.   Dolgotrajne vremenske razmere so značilne za podnebje območja. Koncept podnebja ne vključuje samo povprečnih vrednosti meteoroloških pojavov, temveč tudi njihov letni in dnevni potek, odstopanja od njega in njihovo pogostost. Podnebje je določeno z geografskimi razmerami na območju.
Območna raznolikost podnebja je zapletena z delovanjem monsunskih vetrov, porazdelitvijo ciklonov in anticiklonov, vplivom gorskega pasu na gibanje zračnih mas, stopnjo oddaljenosti od oceana (celina) in številnimi drugimi lokalnimi dejavniki. V gorah opazujemo podnebne cone, ki so v marsičem podobne spreminjanju con iz nizkih v visoke zemljepisne širine. Vse to ustvarja izjemno raznolike razmere na zemljiščih.
Za večino kopenskih organizmov, zlasti majhnih, ni toliko podnebje v regiji pomembno kot pogoji njihovega neposrednega življenjskega prostora. Zelo pogosto lokalni elementi okolja (relief, izpostavljenost, rastlinstvo itd.) Spremenijo režim temperature, vlažnosti, svetlobe, gibanja zraka na določenem območju, tako da se bistveno razlikujejo od podnebnih razmer na območju. Takšne lokalne klimatske spremembe, ki se zlagajo v površinskem sloju zraka, imenujemo mikroklima. V vsaki coni je mikroklima zelo raznolika. Razlikujemo lahko mikroklime poljubno majhnih odsekov. Na primer, v venčkih rož, ki jih uporabljajo žuželke, ki živijo tam, se ustvari poseben režim. Razlike v temperaturi, vlagi in jakosti vetra so splošno znane v odprtem prostoru in v gozdu, na travnati sestavi in \u200b\u200bnad golo zemljo, na pobočjih severnih in južnih izpostav, itd. Posebna stabilna mikroklima se pojavlja v burjah, gnezdih, kotanjah, jamah in drugih. zaprta mesta.
Padavine. Poleg oskrbe z vodo in shranjevanja vlage lahko igrajo še eno okoljsko vlogo. Tako imajo močne padavine ali toča včasih mehanski vpliv na rastline ali živali.
Ekološka vloga snežne odeje je še posebej raznolika. Dnevna nihanja temperature prodrejo v debelino snega le do 25 cm, globlje se temperatura komaj spreminja. V zmrzali od 20 do 30 ° C pod snežno plastjo 30-40 cm je temperatura le malo pod ničlo. Globoka snežna odeja varuje brsti obnove, ščiti zelene dele rastlin pred zmrzovanjem; številne vrste gredo pod sneg, ne da bi odvrgle listje, na primer lasišče, kosmata veronika, trava kopita itd.
Majhne talne živali tudi pozimi vodijo aktiven življenjski slog, saj pod snegom in v njegovi debelini postavljajo cele galerije prehodov. Za številne vrste, ki se prehranjujejo s snežno pokrito vegetacijo, je značilna celo zimska reja, kar smo opazili na primer pri lemmingih, gozdnih in rumeno grlih miših, številnih poljskih voluharjih, vodnih podganah in drugih pticah drobtin - lešnikov, črnik in ptarmigan -, ki se v noč snežijo.
Zimska snežna odeja za velike živali otežuje pridobivanje hrane. Številni kopitarji (severni jeleni, divji prašiči, mošusni volovi) se pozimi hranijo izključno s snežno pokrito vegetacijo, globoka snežna odeja in predvsem trda skorja na njeni površini pa jih obsoja na neumnost. Z nomadsko govedorejo v predrevolucionarni Rusiji je bila juta v južnih regijah velika katastrofa - množična smrt govedi zaradi ledu, ki je živali odvzela za krmo. Gibanje po ohlapnem globokem snegu je težko tudi za živali. Lisice, na primer, v snežnih zimah imajo raje območja v gozdu pod debelimi jelkami, kjer je snežna plast tanjša, in skoraj ne gredo ven na odprte jase in robove. Višina snega lahko omeji geografsko razširjenost vrst. Pravi jeleni na primer ne prodrejo proti severu do tistih območij, kjer je debelina snega pozimi večja od 40-50 cm.
Belina snežne odeje razkriva temne živali. Ob pojavu sezonske spremembe barve belih in tundra jerebcev, zajcev- bela dlaka, ermina, petting, lisica, po- očitno je izbira za kamuflažo pod barvo ozadja igrala veliko vlogo. Na Komandskih otokih je poleg belih mnogo modrih lisic. Po opažanjih zoologov se slednji zadržujejo predvsem v bližini temnih kamnin in ledenega pasu brez ledu, belci pa imajo raje območja s snežno odejo.
  itd .................

Življenje na kopnem je zahtevalo take prilagoditve, ki so bile možne le pri visoko organiziranih živih organizmih. Podzemno okolje je za življenje težje, odlikuje ga velika vsebnost kisika, majhna količina vodne pare, nizka gostota itd. To je močno spremenilo pogoje dihanja, izmenjave vode in gibanja živih bitij.

Nizka gostota zraka določa njeno nizko dviganje in nizko nosilnost. Zračni organizmi bi morali imeti lasten podporni sistem, ki podpira telo: rastline - različna mehanska tkiva, živali - trdno ali hidrostatično okostje. Poleg tega so vsi prebivalci zračnega okolja tesno povezani s površino zemlje, ki služi kot njihova pritrditev in podpora.

Nizka gostota zraka zagotavlja nizko odpornost proti gibanju. Zato so številne kopenske živali pridobile sposobnost letenja. 75% vseh kopenskih, predvsem žuželk in ptic, se je prilagodilo aktivnemu letu.

Zaradi gibljivosti zraka so vertikalni in vodoravni tokovi zračnih mas, ki obstajajo v spodnji atmosferi, možni pasivni polet organizmov. V zvezi s tem je veliko vrst razvilo anemohorijo - naselitev z uporabo zračnih tokov. Anemohorija je značilna za spore, semena in plodove rastlin, protozojske ciste, majhne žuželke, pajke itd. Organizmi, ki jih pasivno prenašajo zračni tokovi, se skupaj imenujejo aeroplankton.

Kopenski organizmi obstajajo pod razmeroma nizkim tlakom zaradi nizke gostote zraka. Običajno je enak 760 mmHg. Z večanjem nadmorske višine se tlak zmanjšuje. Nizek tlak lahko omeji razširjenost vrst v gorah. Pri vretenčarjih je zgornja meja življenja približno 60 mm. Znižanje tlaka povzroči zmanjšanje preskrbe s kisikom in dehidracijo živali s povečanjem hitrosti dihanja. Približno enake meje napredovanja v gorah so višje rastline. Členonožci, ki jih najdemo na ledenikih, so nekoliko bolj trdožive, nad mejo vegetacije.

Sestava plina v zraku. Poleg fizikalnih lastnosti zraka so njegove kemijske lastnosti zelo pomembne za obstoj kopenskih organizmov. Sestava plina zraka v površinski plasti atmosfere je glede vsebnosti glavnih sestavnih delov (dušik - 78,1%, kisik - 21,0%, argon - 0,9%, ogljikov dioksid - 0,003% prostornine) precej enotna.

Visoka vsebnost kisika je prispevala k povečanju presnove v kopenskih organizmih v primerjavi s primarnimi vodnimi organizmi. V zemeljskem okolju je na podlagi visoke učinkovitosti oksidativnih procesov v telesu nastala živalska homeotermija. Zaradi konstantne visoke vsebnosti v zraku kisik ni omejujoč dejavnik življenja v kopenskem okolju.

Vsebnost ogljikovega dioksida se lahko v določenih območjih površinske plasti zraka v precej pomembnih območjih razlikuje. Povečana nasičenost zraka z? se pojavlja v conah vulkanske aktivnosti, v bližini termalnih vrelcev in drugih podzemnih izhodov tega plina. Ogljikov dioksid je v visokih koncentracijah strupen. V naravi so takšne koncentracije redke. Nizek CO 2 zavira fotosintezo. V zaprtem okolju lahko povečate stopnjo fotosinteze s povečanjem koncentracije ogljikovega dioksida. To se uporablja v praksi rastlinjakov in rastlinjakov.

Za večino prebivalcev kopenskega okolja je zračni dušik inerten plin, vendar ga posamezni mikroorganizmi (nodule bakterije, dušikove bakterije, modro-zelene alge itd.) Lahko vežejo in vključijo v biološki krog snovi.

Pomanjkanje vlage je ena bistvenih značilnosti bivalnega okolja v zraku. Celoten razvoj kopenskih organizmov je šel pod znak prilagajanja proizvodnji in ohranjanju vlage. Načini vlažnosti na kopnem so zelo raznoliki - od popolnega in stalnega nasičenja zraka z vodno paro na nekaterih območjih tropov do skoraj popolne odsotnosti suhega puščavskega zraka. Pomembna je tudi dnevna in sezonska spremenljivost vsebnosti vodne pare v ozračju. Razpoložljivost vode kopenskih organizmov je odvisna tudi od načina padavin, prisotnosti ribnikov, rezerv vlage v tleh, bližine kilogramov vode itd.

To je pripeljalo do razvoja prizemnih organizmov prilagajanja različnim načinom oskrbe z vodo.

Temperaturni način. Naslednja značilnost okolja zrak-zemlja so občutna nihanja temperature. V večini kopenskih območij so dnevne in letne temperaturne amplitude več deset stopinj. Odpornost na temperaturne spremembe v okolju kopenskih prebivalcev je zelo različna, odvisno od tega, v katerem specifičnem habitatu prehaja njihovo življenje. Vendar pa so na splošno kopenski organizmi v primerjavi z vodnimi organizmi veliko bolj evtertermični.

Življenjske razmere v zračnem okolju so zapletene tudi zaradi vremenskih sprememb. Vreme - nenehno spreminjajoče se atmosferske razmere na izposojeni površini, do nadmorske višine približno 20 km (meja troposfere). Vremenska spremenljivost se kaže v nenehnem spreminjanju kombinacije okoljskih dejavnikov, kot so temperatura, vlaga zraka, oblačna odeja, padavine, moč in smer vetra itd. Dolgotrajne vremenske razmere so značilne za podnebje območja. Koncept podnebja ne vključuje samo povprečnih vrednosti meteoroloških pojavov, temveč tudi njihov letni in dnevni potek, odstopanje od njega in njihovo pogostost. Podnebje je določeno z geografskimi razmerami na območju. Glavni klimatski dejavniki - temperatura in vlažnost - se merijo z padavinami in nasičenostjo zraka z vodno paro.

Za večino kopenskih organizmov, zlasti majhnih, podnebje regije ni tako pomembno kot pogoji neposrednega življenjskega prostora. Zelo pogosto lokalni elementi okolja (relief, izpostavljenost, rastlinstvo itd.) Spremenijo režim temperature, vlažnosti, svetlobe, gibanja zraka na določenem območju, tako da se znatno razlikujejo od podnebnih razmer na območju. Take klimatske spremembe, ki se razvijajo v površinskem sloju zraka, imenujemo mikroklima. V vsaki coni je mikroklima zelo raznolika. Razlikujemo lahko mikroklime zelo majhnih območij.

Svetlobni način okolja zrak-zemlja ima tudi nekatere značilnosti. Intenzivnost in količina svetlobe sta tu največja in praktično ne omejujeta življenja zelenih rastlin, kot v vodi ali zemlji. Na kopnem lahko obstajajo izjemno fotofilne vrste. Za veliko večino kopenskih živali z dnevno in celo nočno aktivnostjo je vid eden glavnih načinov orientacije. Pri kopenskih živalih je vid potreben za iskanje plena, veliko vrst ima celo barvni vid. V zvezi s tem imajo žrtve take prilagodljive lastnosti, kot so zaščitna reakcija, maskiranje in opozorilno barvanje, mimikrija itd. Pri vodnih prebivalcih so takšne prilagoditve veliko manj razvite. Pojav svetlo obarvanih cvetov višjih rastlin je povezan tudi z lastnostmi opraševalnega aparata in navsezadnje s svetlobnim režimom medija.

Terenske in talne lastnosti so tudi življenjske razmere kopenskih organizmov in predvsem rastlin. Lastnosti zemeljskega površja, ki vplivajo na okolje na njegove prebivalce, združujejo "edafski okoljski dejavniki" (iz grškega "edaphos" - "tla").

Glede na različne lastnosti tal lahko ločimo številne ekološke skupine rastlin. Tako glede na reakcijo na kislost tal obstajajo:

1) acidofilne vrste - rastejo na kislih tleh s pH vsaj 6,7 (rastline sphagnumov);

2) nevtrofilne - ponavadi rastejo na tleh s pH 6,7–7,0 (večina gojenih rastlin);

3) bazifilna - raste pri pH nad 7,0 (gobec, gozdna anemona);

4) ravnodušen - lahko raste na tleh z različnimi pH vrednostmi (šmarnica).

Rastline se razlikujejo glede na vlažnost tal. Nekatere vrste so omejene na različne podlage, na primer petrofiti rastejo na kamnitih tleh, pasmofiti naseljujejo ohlapne peske.

Teren in narava tal vplivata na posebnosti gibanja živali: na primer kopitarji, noji, goveje kosti, bivanje na odprtih prostorih, trdih tleh, da se poveča odbojnost med tekom. Pri kuščarjih, ki živijo v ohlapnem pesku, so prsti obrobljeni z obrobjem pohotnih lusk, ki povečajo oporo. Za kopenske prebivalce, ki kopajo luknje, je gosta tla neugodna. Narava tal v določenih primerih vpliva na porazdelitev kopenskih živali, ki kopajo luknje ali se zakopavajo v tla ali odlagajo jajca v tla itd.

Prepoznavna značilnost okolja zemeljski zrak je prisotnost zraka (mešanica različnih plinov) v njem.

Zrak ima nizko gostoto, zato ne more služiti kot podpora organizmom (razen letenja). Prav majhna gostota zraka določa njegovo nepomembno odpornost pri premikanju organizmov po površini zemlje. Hkrati jim otežuje gibanje v navpični smeri. Nizka gostota zraka povzroča tudi nizek pritisk na kopnem (760 mm Hg Art. \u003d 1 atm). Manj zraka kot vode ovira prodiranje sončne svetlobe. Ima večjo preglednost kot voda.

Sestava plina v zraku je konstantna (o tem veste iz tečaja geografije). Kisik in ogljikov dioksid praviloma ne omejujeta. Vodna para in različna onesnaževala so v zraku prisotna kot nečistoča.

V zadnjem stoletju se je zaradi človekovih dejavnosti v ozračju vsebnost različnih onesnaževal močno povečala. Med njimi so najnevarnejši: dušikovi in \u200b\u200bžveplovi oksidi, amoniak, formaldehid, težke kovine, ogljikovodiki itd. Živi organizmi jim praktično niso prilagojeni. Zaradi tega je onesnaževanje zraka resen svetovni okoljski problem. Da bi ga rešili, so potrebni ukrepi varstva okolja na ravni vseh držav na Zemlji.

Zračne mase se premikajo v vodoravni in navpični smeri. To vodi k pojavu takega okoljskega dejavnika, kot je veter. Veter  lahko povzroči premikanje peska v puščavah (peščene nevihte). Sposoben je razstreljevati delce zemlje na katerem koli terenu, kar zmanjšuje rodovitnost zemlje (vetrna erozija). Veter mehansko vpliva na rastline. Sposoben je povzročiti nalive (obračanje dreves s koreninami), vetrnice (zlomi dreves), deformacijo krošnje dreves. Gibanje zračnih mas pomembno vpliva na porazdelitev padavin in temperaturo v okolju zemlja-zrak.

Vodni režim v zraku

Iz tečaja geografije veste, da je lahko površinsko-zračno okolje izjemno nasičeno z vlago (tropi) in z njim zelo slabo (puščave). Padavine so neenakomerno razporejene tako po letnem času kot po geografskem območju. Vlažnost v okolju se spreminja v širokem območju. Je glavni omejujoči dejavnik živih organizmov.

Kopenska temperatura zraka

Temperatura v okolju zemlja-zrak ima dnevno in sezonsko pogostost. Organizmi so se mu prilagodili od sprostitve življenja na kopnem. Zato je temperatura manj verjetno kot vlaga, da se kaže kot omejujoč dejavnik.

Prilagajanje rastlin in živali življenju v zraku

Z izpustitvijo rastlin na kopno so se pojavila tkiva. Študirali ste strukturo rastlinskih tkiv v 7. razredu biologije. Ker zrak ne more biti zanesljiva podpora, so se v rastlinah pojavila mehanska tkiva (lesna in ličjasta vlakna). Širok spekter sprememb klimatskih dejavnikov je privedel do nastanka gostih pokrovnih tkiv - periderme, skorje. Zaradi mobilnosti zraka (vetra) so rastline razvile prilagoditve za opraševanje, širjenje spor, plodov in semen.

Življenje živali v suspenziji na zraku je zaradi majhne gostote nemogoče. Mnoge vrste (žuželke, ptice) so se prilagodile aktivnemu letu in lahko dolgo ostanejo v zraku. Toda njihovo razmnoževanje se pojavi na površini tal.

Nekatere majhne organizme uporabljajo za pasivno naselitev gibanje zračnih mas v vodoravni in navpični smeri. Na ta način se naselijo protestniki, pajki, žuželke. Nizka gostota zraka je pri evoluciji zunanjih (členonožcev) in notranjih (vretenčnih) okostij privedla do izboljšanja pri živalih. Iz istega razloga obstaja omejitev omejevalne mase in velikosti telesa kopenskih živali. Največja kopenska žival je slon (teža do 5 ton) je veliko manjša od morskega velikana - modrega kita (do 150 ton). Zaradi pojava različnih vrst okončin so sesalci lahko naselili kopenska območja različnih vrst reliefa.

Splošne značilnosti tal kot življenjskega okolja

Tla - zgornja plast zemeljske skorje, ki ima rodovitnost. Nastala je kot posledica medsebojnih vplivov podnebnih in bioloških dejavnikov s podložno kamnino (pesek, glina itd.). Tla stikajo z zrakom in delujejo kot podpora kopenskim organizmom. Je tudi vir mineralne prehrane za rastline. Obenem so tla bivalno okolje za številne vrste organizmov. Za tla so značilne naslednje lastnosti: gostota, vlaga, temperatura, zračenje (dovod zraka), reakcija medija (pH), slanost.

Gostota tal narašča z globino. Vlažnost, temperatura in prezračevanje tal so tesno povezane in soodvisne. Temperaturna nihanja v tleh so v primerjavi s površinskim zrakom gladka in jih ni mogoče več zaslediti na globini 1-1,5 m. Dobro navlažena tla se počasi segrejejo in počasi ohlajajo. Povečanje vlažnosti in temperature tal poslabša njeno prezračevanje in obratno. Hidrotermalni režim tal in njegovo prezračevanje sta odvisna od strukture tal. Glinena tla v primerjavi s peščenimi tlemi bolj zadržujejo vlago. Toda zračijo se slabše in segrejejo slabše. Glede na reakcijo okolja so tla razdeljena na tri vrste: kisla (pH)< 7,0), нейтральные (рН ≈ 7,0) и щелочные (рН > 7,0).

Prilagajanje rastlin in živali življenju v tleh

Tla v življenju rastlin opravljajo funkcije konsolidacije, oskrbe z vodo in vira mineralne prehrane. Koncentracija hranil v tleh je privedla do razvoja koreninskega sistema in prevodnih tkiv v rastlinah.

Živali, ki živijo v tleh, imajo številne prilagoditve. Zanje so značilni različni načini gibanja v tleh. Lahko je kopati poteze in luknje, kot medved in mol. Deževniki lahko širijo delce zemlje in delajo prehode. Ličinke žuželk se lahko plazijo med delci zemlje. V zvezi s tem so v procesu evolucije razvili ustrezne prilagoditve. Pri zemeljskih organizmih se je pojavilo kopanje okončin. Koprivi imajo hidrostatično okostje, žuželke in tridesetih pa kremplje.

Tla živali imajo kratko kompaktno telo z nevsilnimi pokrovi (sesalci) ali prekrito s sluzjo. Življenje v tleh kot habitat je privedlo do atrofije ali nerazvitosti vidnih organov. V mol, drobne, nerazvite oči so pogosto skrite pod pregibom kože. Za lažje gibanje v ozkih prehodih tal so lasje moli pridobili sposobnost zlaganja v dveh smereh.

V okolju tal in zraka so organizmi obdani z zrakom. Ima nizko vlažnost, gostoto in pritisk, visoko preglednost in vsebnost kisika. Vlažnost je glavni omejujoči dejavnik. Tla kot življenjsko okolje zaznamujejo velika gostota, določen hidrotermalni režim, prezračevanje. Pri rastlinah in živalih so se razvile različne prilagoditve življenju v zemeljskem zraku in tleh.