Воздух как часть наземно-воздушной среды обитания организмов, биология

В процессе своего исторического развития живыми существами было освоено 4 среды обитания: водная, наземно-воздушная, почвенная и другие организмы. Каждая из них имеет характерные особенности, и невозможно сказать, какая более важна. Ознакомимся с особенностями наземно-воздушной среды обитания.

Определение

Наземно-воздушная среда обитания представляет собой биологическую среду проживания организмов, располагающуюся на поверхности суши и в низких атмосферных слоях.

Ее нельзя назвать первой из освоенных живыми организмами, поскольку жизнь зародилась в море. В ходе эволюционного развития существа выработали определенные приспособления, которые дали им возможность перебраться на сушу и в атмосферу.

Особенности

Важнейшей из экологических ниш является наземно-воздушная среда. Особенности среды таковы:

• газообразность;
• высокое содержание кислорода;
• низкая влажность;
• наличие давления и плотности.

Это формирует условия, в которых вынуждены проживать организмы.

Также существенными особенностями наземно-воздушной среды обитания являются смена сезонов и времен года, колебания температуры, специфика светового дня, ветер.

Чтобы жить здесь, живым организмам пришлось изменить свою анатомию, физиологию и поведение, что помогло им приспособиться. К числу наиболее важных (существенных) факторов среды относятся:

Другие факторы оказывают на живые организмы гораздо меньшее влияние. Это давление и плотность.

Как приспособились животные?

Многие из известных науке видов животных обитают именно в наземно-воздушной среде. Особенности среды заставили их выработать несколько видов адаптации:

• Наличие легких дает им возможность дышать воздухом.
• Для перемещения по суше развитие получил скелет.

Чтобы нормально существовать в привычных нам условиях наземно-воздушной среды, представителям фауны пришлось пройти длительную эволюцию и выработать широкий комплекс адаптационных механизмов.

Как приспособились растения?

Большинство растений произрастают в наземно-воздушной среде. Особенности среды обусловили появление следующих механизмов адаптации:

• Наличие корней, благодаря которым растения получают из почвы минеральные вещества и влагу.
• Благодаря устьицам представители флоры получили возможность усваивать кислород непосредственно из воздуха.

Нередко растениям приходится выживать в условиях недостаточной влажности, поэтому флора пустынь и саванн выработала свои методы адаптации: длинный главный корень произрастает глубоко в почву, добывая влагу из подземных источников. Мелкие жесткие листья снижают испарения.

Какие еще особенности приспособления растений к наземно-воздушной среде выделяют исследователи?

В тундре произрастают карликовые деревья и кустарники, высота которых редко превышает человеческий рост. Условия здесь очень суровы: длительная зима (морозы более 7 месяцев в году), непродолжительное прохладное лето.

Сильные ветры и почва, промерзшая настолько, что летом не успевает оттаять, – таковы особенности среды. И растения научились выживать в них.

Отдельные виды могут пережить выпадение снега в состоянии цветения, другие отличаются мелкими листьями, что позволяет избежать испарения влаги.

Влияние факторов среды на особенности обитателей

Итак, существенные особенности наземно-воздушной среды оказали свое воздействие на строение и внешний вид обитателей. Информация о том, как тот или иной фактор отразился на растительном и животном мире, представлена в таблице.

Взаимодействие живых организмов и окружающей среды

Фактор	Влияние на растения	Воздействие на животных
Плотность воздуха	Появление корней и механических тканей	Образование плотного скелета и развитие мускулатуры, способность многих видов к полету
Высокое содержание кислорода в воздухе	Усложнение обменных процессов	Умение использовать легкие и трахеи
эдафические факторы среды (рельеф и состав грунта)	Корневая система зависит от особенностей почвы	Форма копыт зависит от того, является животное бегающим или прыгающим
Климат	Деревья сбрасывают на зиму листья	Животные стали теплокровными, в северных районах у них появился густой мех, весной линяют

Как видим, факторов среды, которые оказывают существенное влияние на жизнь ее обитателей, достаточно много. Поэтому и механизмов адаптации выработалось немалое количество.

Эдафические факторы

Рассмотрим, как еще растительные и животные организмы приспособились к особенностям почвы и рельефа. Прежде всего, у многих растений видоизменилась корневая система:

• Произрастающие в условиях вечной мерзлоты деревья имеют разветвленную корневую систему, которая вглубь не уходит. Таковы лиственницы, березы, ели. Если эти же виды находятся в более мягком климате, то их корни глубже проникают вглубь грунта.
• Представители флоры, растущие в засушливых условиях, имеют длинный корень, способный доставать влагу из глубины.
• Если почва чрезмерно влажная, то у растений формируются пневматофоры – дыхательные корни.

Почва может иметь различный состав, поэтому на том или ином типе грунта способны произрастать конкретные виды:

• Богатые азотом почвы предпочитают нитрофилы, например, пастушья сумка, крапива, лебеда пырей, белена.
• Соленые почвы любят галофиты (лебеда скрученная, свекла, полынь).
• На каменистых участках растут петрофиты (литофиты). Это камнеломки, можжевельники, сосны, колокольчики.
• Сыпучие пески – благодатный грунт для псаммофитов: саксаулов, песчаных акаций, ив.

Итак, на растения оказывает влияние состав почвы. Для животных же наиболее важен характер грунта и рельеф. Так, для копытных необходим твердый грунт, позволяющий им отталкиваться во время бега и прыжков. Однако для норных зверей плотный грунт неудобен, поскольку мешает им строить убежища.

Животные также неплохо приспособились к эдафическим факторам наземно-воздушной среды. Прежде всего, у тех видов, которым приходится много бегать, развились мощные легкие конечности, у других развитые задние ноги и короткие передние дают возможность совершать прыжки, таковы зайцы и кенгуру.

Приспособление к полету

Птицы – одни из основных обитателей наземно-воздушной среды. Особенности среды обусловили появление следующих форм адаптации:

• обтекаемая форма тела;
• полые кости способствуют снижению веса «летуна»;
• крылья помогают держаться в воздухе;
• способность к полету имеют не только птицы, но и некоторые животные благодаря специальным перепонкам.

Все эти черты помогают представителям фауны взлетать и держаться в воздухе.

Приспособление организмов к меняющимся факторам среды

Основные особенности наземно-воздушной среды могут меняться. Так, в средней полосе зимой выпадает снег, а летом стоит зной. Именно поэтому живым организмам нередко приходится приспосабливаться к меняющимся условиям проживания. Такие механизмы адаптации также выработались в процессе эволюции.

Итак, растения могут развиваться только в благоприятных условиях, при достаточном свете и влаге. Именно поэтому сезон их роста – весна и лето. Зимой же наступает период отдыха. Питательные вещества, необходимые для выживания, накапливаются за лето в корнях, а листву деревья сбрасывают, поскольку сокращение светового дня ведет к невозможности образования в листьях питательных элементов.

Животные также выработали немало способов адаптации к меняющимся условиям среды:

• Некоторые впадают в зимнюю спячку, предварительно накопив необходимый запас питательных веществ (медведи).
• Перелетные птицы с наступлением холодов отправляются в жаркие страны, чтобы весной вернуться к гнездам и заняться выводом птенцов.
• К зиме у многих жителей северных широт образуется плотный подшерсток, благодаря чему животное может без проблем переносить суровые морозы. Весной зверь линяет.

Благодаря таким механизмам становится понятно, как представители растительного и животного мира приспосабливаются к наземно-воздушной среде жизни. Особенности среды подвержены изменениям, поэтому меняется и внешний вид, и особенности поведения ее обитателей. Все эти механизмы – результат длительного эволюционного развития.

Мы рассмотрели существенные особенности одной из основных сред обитания – наземно-воздушной. Все живые организмы, которые проживают на поверхности почвы или в нижних слоях атмосферы, научились приспосабливаться к меняющимся особенностям среды.

§ 11. Наземно-воздушная среда жизни. Адаптации организмов к жизни в наземно-воздушной среде

• Вспомните, чем воздух по свойствам отличается от воды.
• Как вы думаете? Какой из факторов наземно-воздушной среды жизни является основным лимитирующим фактором и почему?
• Вы узнаете об особенностях условий в наземно-воздушной среде жизни и об адаптациях организмов к этим условиям.

В ходе эволюции наземно-воздушная среда жизни была освоена организмами позже, чем водная.

Отличительными особенностями экологических факторов в наземно-воздушной среде являются: высокая интенсивность света, значительные колебания температуры и влажности воздуха, его низкая плотность и давление, высокое содержание кислорода. При этом наблюдается хорошо выраженная зависимость количественных значений этих факторов от географического положения местности, смены сезонов и времени суток. 

Одним из компонентов наземно-воздушной среды является воздух (смесь различных газов). Воздух обладает низкой плотностью, поэтому не может выполнять функцию опоры для организмов (за исключением летающих насекомых и птиц). Именно низкая плотность воздуха определяет его незначительное сопротивление при передвижении организмов по поверхности почвы.

В то же время она затрудняет их перемещение в вертикальном направлении. Низкая плотность воздуха обусловливает также низкое давление на суше (760 мм рт. ст. = 1 атм). С увеличением высоты над уровнем моря давление уменьшается. На высоте 5800 м оно равняется лишь половине нормального. Низкое давление может ограничивать распространение видов в горах.

Для большинства позвоночных верхняя граница жизни находится на высоте около 6000 м. Снижение давления влечет за собой уменьшение обеспеченности кислородом и обезвоживание животных за счет увеличения частоты дыхания. Примерно такие же пределы продвижения в горы растений.

Несколько более выносливы членистоногие (ногохвостки, клещи, пауки), которые могут встречаться на ледниках, выше границы растительности.

Воздух меньше, чем вода, препятствует проникновению солнечного света, так как имеет более высокую прозрачность.

!  Это интересно

Газовый состав атмосферы не всегда был таким как сейчас. Примерно 3—3,5 млрд лет назад атмосфера содержала азот, аммиак, водород, метан и водяные пары, а свободный кислород в ней отсутствовал. Состав атмосферы в значительной степени определялся вулканическими газами.

В настоящее время атмосфера состоит в основном из азота, кислорода и относительно небольшого количества аргона и углекислого газа. Все остальные имеющиеся в атмосфере газы содержатся лишь в следовых количествах.

Кислород и углекислый газ, как правило, не являются лимитирующими факторами. Кислород — из-за постоянно высокого содержания в воздухе, а углекислый газ — из-за высокой скорости возобновления. Однако особое значение для организмов имеет относительное содержание кислорода и углекислого газа (21 % О2 : 0,03 % CО2).

Содержание углекислого газа может изменяться в отдельных участках приземного слоя воздуха в довольно значительных пределах. Например, при отсутствии ветра в центре больших городов его концентрация возрастает в десятки раз.

Это приводит к развитию гипоксии и обострению сердечно-сосудистых заболеваний у людей.

Повышенное насыщение воздуха углекислым газом возникает в зонах вулканической активности, возле термальных источников и других подземных выходов этого газа.

Низкое содержание углекислого газа тормозит процесс фотосинтеза. В условиях закрытого грунта можно повысить скорость фотосинтеза, искусственно увеличив концентрацию углекислого газа. Этим приемом пользуются в практике тепличного и оранжерейного хозяйства.

Молекулярный азот воздуха по причине малой химической активности является недоступным для эукариот, но ряд прокариот (клубеньковые бактерии, азотобактер, цианобактерии) обладает способностью связывать его и вовлекать в биологический круговорот (биологическая азотфиксация).

В качестве примесей в воздухе присутствуют водяные пары и различные загрязнители. За последнее столетие в результате хозяйственной деятельности человека в атмосфере резко повысилось содержание различных загрязнителей.

Среди них наиболее опасными являются: оксиды азота и серы, аммиак, формальдегид, тяжелые металлы, углеводороды. Ныне живущие организмы практически не приспособлены к ним. По этой причине загрязнение атмосферы является глобальной экологической проблемой.

Для ее решения требуется осуществление природоохранных мероприятий на уровне всех государств земного шара.

Перемещение воздуха в горизонтальном направлении из области высокого атмосферного давления в область более низкого — ветер является одним из значимых экологических факторов наземно-воздушной среды. Ветер может вызывать перемещение песков в пустынях (песчаные бури).

Он способен выдувать органические частицы почвы на любом рельефе, снижая плодородие земель (ветровая эрозия). Ветер оказывает механическое воздействие на растения. Он способен вызывать ветровалы (выворачивание деревьев с корнями), буреломы (переломы стволов деревьев), деформацию кроны деревьев.

Перемещение воздушных масс существенно влияет на распределение осадков и температурный режим в наземно-воздушной среде. 

Из курса географии вы знаете, что наземно-воздушная среда может быть как предельно насыщена влагой (тропики), так и очень бедна ею (пустыни). Осадки распределяются неравномерно как по сезонам, так и по географическим зонам. Влажность в среде колеблется в широком диапазоне. Она является основным лимитирующим фактором для живых организмов.

Температура в наземно-воздушной среде имеет выраженную суточную и сезонную периодичность. Организмы адаптировались к ней с момента выхода жизни на сушу. Поэтому температура реже, чем влажность, проявляет себя как лимитирующий фактор.

Однако в высоких широтах лимитирующее действие температуры усиливается. Жизнедеятельность большинства организмов ограничена температурным интервалом от 0 до +40 ºС.

Многие наземные организмы способны переносить отрицательные температуры в неактивном состоянии.

Воздух, в отличие от водной среды, обладает низкой теплопроводностью и низкой удельной теплоемкостью, что обусловливает быстрое нагревание и охлаждение воздушных масс. Поэтому у живых организмов в связи с этим возникли соответствующие адаптации.

С выходом растений на сушу у них появились ткани. Строение тканей растений вы изучали в главе 0. В связи с тем, что воздух не может служить надежной опорой, у растений возникли механические ткани (древесные и лубяные волокна). Широкий диапазон изменения климатических факторов стал причиной формирования плотных покровных тканей (перидермы и корки).

Нахождение воды и питательных веществ в почве обусловило появление проводящих тканей (ксилемы и флоэмы), формирование корня, стебля и листьев. Благодаря подвижности воздуха (ветру) у растений сформировались приспособления к опылению, распространению спор, пыльцы, плодов и семян. С их разнообразием вы познакомились в 7-м классе при изучении размножения растений.

Жизнь животных во взвешенном состоянии в воздухе невозможна из-за его низкой плотности. Но многие из видов (насекомые, птицы) приспособились к активному полету и могут длительно находиться в воздухе.

Перемещение воздушных масс в горизонтальном и вертикальном направлениях используется некоторыми мелкими организмами для пассивного расселения. Таким способом расселяются протисты, пауки, насекомые.

Низкая плотность воздуха стала причиной совершенствования у животных в процессе эволюции наружного (членистоногие) и внутреннего (позвоночные) скелетов. По этой же причине имеет место ограничение предельной массы и размеров тела наземных животных.

Самое крупное ныне существующее животное суши — слон (масса до 5 т) гораздо меньше морского гиганта — синего кита (до 150 т). Благодаря появлению разных типов конечностей млекопитающие смогли заселить разнообразные по характеру рельефа участки суши.

У животных, обитающих в засушливых регионах, появились приспособления к добыванию и удержанию в теле воды.

Так, слоновая черепаха запасает воду в мочевом пузыре; многие насекомые, грызуны и другие животные получают воду с пищей; некоторые млекопитающие избегают дефицита влаги путем отложения жира, при окислении которого образуется метаболическая вода. За счет метаболической воды живут многие насекомые, питающиеся сухим кормом, верблюды, курдючные овцы, жирнохвостые тушканчики.

!  Это интересно

Пустынная австралийская жаба в период дождей запасает в больших подкожных «мешках» и полостях тела так много воды, что раздувается и становится похожей на шишковатый теннисный мяч.

Под землей, в норе на глубине 30—35 см, она выделяет специальную слизь, которая дополнительно защищает животное от потери влаги. Благодаря таким приспособлениям жаба может выдержать засуху целый год и даже больше.

С давних времен, зная эти особенности местных земноводных, аборигены Австралии разыскивают их в пустыне, чтобы утолить жажду.

Таким образом, для жизни в наземно-воздушной среде у животных имеются следующие приспособления: 1) крылья для полета либо конечности для передвижения по суше; 2) наружные покровы для защиты от низких или высоких температур; 3) наружный или внутренний скелет для поддержания тела в воздушном пространстве;

4) приспособления для добывания и удержания в теле воды.

Повторим главное. В наземно-воздушной среде воздух имеет низкую плотность и давление, высокую прозрачность и содержание кислорода. Влажность в среде является основным лимитирующим фактором и зависит от климатического пояса.

У растений и животных к жизни в наземно-воздушной среде выработались разнообразные адаптации. У растений появились механические, покровные и проводящие ткани, сформировались органы.

Наличие ветра привело к развитию у них приспособлений для опыления, распространения спор, семян и плодов. У животных для перемещения в воздушных массах сформировались приспособления к полету, а для передвижения по суше — разные типы конечностей.

Низкая плотность воздуха стала причиной дальнейшего развития у них наружного и внутреннего скелетов. Непостоянство условий среды привело к формированию защитных покровов тела у животных.

    Ключевые вопросы

1. Охарактеризуйте свойства воздуха как компонента наземно-воздушной среды. 2. Какие факторы наземно-воздушной среды являются лимитирующими? Почему? 3. Назовите наиболее опасные загрязнители воздуха. В чем их опасность?

    Сложные вопросы

1. Обоснуйте необходимость появления у растений в связи с выходом в наземно-воздушную среду тканей: механических, покровных, проводящих. 2.

Чем обусловлена необходимость появления у животных, обитающих в наземно-воздушной среде, разных типов конечностей? Приведите примеры животных с разными типами конечностей. *3. Установите соответствие между средами жизни и их характеристиками. Среды жизни: 1 — наземно-воздушная; 2 — водная.

Характеристики: а) плотность высокая; б) разнообразие условий низкое; в) лимитирующий фактор — влажность; г) лимитирующий фактор — обеспеченность кислородом; д) плотность низкая.

*Индивидуальное домашнее задание. Возьмите в качестве объектов наблюдения по одному растению и животному из ближайшего окружения. Составьте характеристику их адаптаций к жизни в наземно-воздушной среде. Определите, к каким из факторов среды выработаны данные адаптации.

Наземно-воздушная среда обитания

Наземно-воздушная среда обитания в течение всей эволюции была изучена гораздо позже водной. Ее отличительная особенность в том, что она газообразная, поэтому в составе преобладает значительное содержание кислорода, а также низкое давление, влажность и плотность.

• За длительное время такого эволюционного процесса у флоры и фауны возникла необходимость в формировании определенного поведения и физиологии, анатомических и иных адаптаций, они смогли приспособиться к изменениям окружающего мира.
• Среда характеризуется:

• Постоянными изменениями температуры и уровнем влаги в воздухе;
• Течением времени суток и времен года;
• Большой интенсивностью света;
• Зависимостью факторов территориального нахождения.

Особенность среды – растения способны укореняться в земле, а животные могут передвигаться в просторах воздуха и почвы. У всех растений появился устьичный аппарат, с помощью которого сухопутные организмы мира могут принимать кислород напрямую из воздуха. Небольшая влажность воздуха и преимущественное наличие в нем кислорода привели к появлению у животных органов дыхания – трахеи и легких. Хорошо развитое скелетное строение обеспечивает независимое передвижение по земле и служит сильной опорой для тела и органов, учитывая небольшую плотность окружающей среды.

В наземно-воздушной среде обитает основная часть видов животных: птицы, звери, пресмыкающиеся и насекомые.

На негативные факторы окружающего мира у живых организмов выработались определенные адаптации: приспособление к изменению температур и климата, особенное строение тела, терморегуляция, а также смена и динамика циклов жизни.

Например, некоторые растения для сохранения своего нормального состояния в период холода и засухи изменяют побеги и корневую систему.

В корнеплодах овощей – свеклы и моркови, в листьях цветов – алоэ, в луковице тюльпана и порея сохраняются питательные вещества и влага.

Для сохранения температуры тела неизменной в летний и зимний периоды у животных сформировалась особая система теплообмена и терморегуляции с окружающим миром. У растений появились пыльца и семена, переносимая ветром для размножения.

Такие растения обладают уникальными возможностями для улучшения свойства пыльцы, благодаря чему происходит эффективное опыление. Животные получили целенаправленную подвижность для добычи пищи.

Сформировалась абсолютная механическая, функциональная и ресурсная связь с землей.

• Ограниченным фактором для обитателей среды является недостаток водных источников.
• Живые организмы могут изменять форму тела благодаря низкой плотности в воздухе. Например, для животных важно формирование скелетных отделов, птицам требуется плавная форма крыла и строение тела.
• Растениям нужны гибкие соединительные ткани, а также наличие свойственной формы кроны и цветов.
• Приобретению фукции теплокровности птицы и млекопитающие обязаны наличию свойств воздуха – теплопроводность, теплоемкость.

Наземно-воздушная среда обитания – необычная по экологическим факторам. Пребывание животных и растений в ней возможно благодаря появлению и формированию у них многих приспособлений. Все обитатели неразрывны с поверхностью земли для крепления и устойчивой опоры. В этом отношении почва неразрывна с водной и наземной средой, которая играет основную роль в эволюции мира животных и растений.

Для многих особей она была мостом, через который организмы водных источников перешли к наземным условиям жизни и тем самым завоевали сушу. От состава почвы и рельефа местности зависит распределение животного и растительного мира по всей планете в зависимости от образа жизни.

В последнее время наземно-воздушная среда меняется благодаря деятельности человека. Люди искусственно преобразовывают природные ландшафты, количество и размеры водоемов. В такой ситуации многие организмы не способны быстро адаптироваться к новым условиям жизни. Необходимо помнить об этом и прекратить негативное вмешательство людей в наземно-воздушную среду обитания животных и растений!

Наземно-воздушная среда

Наземно-воздушная среда, освоенная в ходе эволюции позже водной, более сложна и требует более высокого уров­ня организации живого. Важнейшими факторами этой среды являются: свет, температура, влажность, состав воз­духа.

Свет является важным экологическим фактором для живых организмов. Практически вся энергия поступает на Землю в виде солнечного излучения, состоящего из види­мого света, ультрафиолетовых и инфракрасных' лучей. Би­ологическое действие солнечного света обусловлено спект­ральным составом, интенсивностью излучения, суточной и сезонной периодичностью освещения.

Особое значение в жизни всех организмов имеет види­мый свет. На свету происходит образование хлорофилла и осуществляется важнейший в биосфере процесс фотосинте­за. Поступление солнечной энергии на Землю соответствует

сезону года и длине суток. Реакция организмов на суточ­ный ритм освещения, т. е.

на соотношение светового (дли­на дня) и темного (длина ночи) периодов суток, называ­ется фотопериодизмом(от греч. photos — свет, periodos — круговращение).

В умеренных и полярных широтах расп­ространены длиннодневные растения (рожь, лен, пшени­ца); ближе к субтропикам — короткодневные (хризантемы, рис, табак, просо).

Фотопериодизм, чередование света и темноты, растения воспринимают листьями. Под влиянием продолжительнос­ти дня в растениях образуются гормоны, влияющие на цве­тение, образование клубней, луковиц и плодов. Фотоперио­дизм наблюдается и у животных: наступление и прекраще­ние брачного периода, линька, наступление зимней спяч­ки, миграция — все зависит от длины дня.

Световой режим на Земле многообразен. Наряду с ярко освещаемыми территориями есть места, куда дневной свет проникает в минимальных дозах.

Поэтому у растений в процессе естественного отбора возникли многочисленные приспособления, позволяющие им жить в разных условиях освещения.

По отношению к свету растения делят на три экологические группы: гелиофиты — светолюбивые, сцио-фиты — тенелюбивые и факультативные гелиофиты — те­невыносливые растения.

Гелиофиты— это растения открытых, постоянно хоро­шо освещаемых местообитаний. Примером их служат мно­гие луговые травы, растения степей и пустынь; из лесных растений — высокоствольные деревья, образующие первый ярус и травы эфемероидного типа.

Сциофиты— это растения, которые развиваются в усло­виях слабого освещения. К ним относятся растения, произ­растающие в нижних ярусах фитоценозов, например кис­лица (Oxalis acetosella), вороний глаз (Paris quadrilolia), ко­пытень (Asarum europaeum), зеленые мхи, плауны.

Факультативные гелиофиты— это большая группа рас­тений, которые способны расти как при очень большом, так и при малом количестве света. К этой группе относятся, например, ежа сборная (Dactylis glomerata), земляника (Fragaria vesca), липа (Tilia cordata), черемуха (Padus race-mosa) и другие.

Сравнивая особенности светолюбивых и тенелюбивых рас­тений, можно обнаружить существенные различия в их анатомии, морфологии и физиологии. В таблице 3.1 представле­ны отдельные характерные черты этих растений.

Таблица 3.1 Характерные признаки светолюбивых и тенелюбивых растений

Органы и ткани	У светолюбивых растений	У тенелюбивых растений
1. Корневая система	Обычно сильно развита	Слабо развита
2. Стебли	Междоузлия сравнительно короткие	Междоузлия более вытянутые
3. Листья 1). Листовые пластинки	Часто мелкие, толстые, жесткие, иногда мясистые	Довольно крупные, широкие, тонкие, мягкие
2). Эпидермис	Из мелких клеток, без хлоропластов, с кутикулой	Однослойный, крупноклеточный, содержит хлоропласты, кутикулы нет
3). Клетки мякоти листа	Хорошо дифференцированы на столбчатую и губчатую ткань	Слабо дифференцированы
4). Столбчатая паренхима	Развита сильно	Развита слабо
5). Механическая ткань	Хорошо развита	Развита слабо, поэтому листья мягкие
6). Губчатая ткань	В клетках очень много мелких хлоропластов. Листья светло-зеленые	В клетках крупные хлоропласты. В них много хлорофилла, и поэтому окраска листьев этих растений более темная
7). Устьица	Мелкие, покрыты волосками. На 1 мм2 поверхности от 300 до 1000 устьиц	На 1 мм2 поверхности от 15 до 80 устьиц
8). Сеть жилок листа	Густая	Сравнительно редкая
9). Расположение листьев к лучам света	Под углом (или ребром)	Перпендикулярно
10). Осмотическое давление клеточного сока	Очень высокое	Сравнительно небольшое

Температура— важный экологический фактор, зави­сящий как от солнечного, так и от теплового (длинновол­нового) излучения. Температура действует везде и посто­янно. Живые организмы получают и теряют тепловую энергию различными путями. Большинство живых орга­низмов может существовать только в интервале темпера-

тур от 0°С до 50°С, так как именно при этих температурах происходит нормальный обмен веществ.

Температура среды, наиболее благоприятная для жизне­деятельности и роста, называется оптимальной, она колеб­лется в пределах от -ЮС до +30°С. Но некоторые организ­мы приспособлены к жизни при высоких температурах.

Например, бактерии горячих источников выдерживают температуру до +88°С, цианобактерии (сине-зеленые водо­росли) — около +80°С; рачок Thermosbaena mirabilis живет при температуре +45—1-48°С и погибает, если температура опускается ниже +30°С.

В зависимости от механизмов поддержания температу­ры тела организмы делятся на пойкилотермные и гомойо-термные.

Пойкилотермные(от греч. poikilos — различный, и therme — тепло), или холоднокровные, — это организмы, имеющие непостоянную температуру. К ним относится аб­солютное большинство животных, за исключением птиц и млекопитающих. Температура тела у пойкилотермных животных мало отличается, или не отличается вообще от температуры окружающей среды и изменяется вместе с

ней.

Для многих холоднокровных животных характерен ана­биоз — временное состояние организма, при котором жиз­ненные процессы существенно замедляются, а видимые признаки жизни отсутствуют. Анабиоз может наступать у животных как при понижении температуры окружающей среды, так и при ее повышении. Например, у змей, ящериц наступает оцепенение при повышении температуры воздуха выше +45°С.

Гомойотермные(от греч. homoios — одинаковый и therme — тепло), или теплокровные — это животные с пос­тоянной температурой тела, обладающие более совершен­ной терморегуляцией и в меньшей степени зависящие от температуры среды. К ним относятся птицы и млекопита­ющие. У млекопитающих температура тела составляет

+35°С–Н38°С, а у большинства птиц — +4ГС — +43°С.

Птицы тратят на поддержание температуры тела 80% энер­гии, поступающей с пищей. Температура тела сохраняется на постоянном уровне вне зависимости от колебаний темпе­ратуры воздуха. Например, при морозе в -40°С температура тела песца +38°С, а белой куропатки +43°С.

Промежуточное положение между пойкилотермными и гомойотермными занимают гетеротермные животные. В активном состоянии у них поддерживается высокая температура тела, а в неактивном — температура пони­жается, что также сопровождается замедлением обмена веществ. К таким животным относятся яйцекладущие, суслики, ежи, сурки, летучие мыши, стрижи, колибри и другие.

Температурный режим имеет большое значение и для растений. Наиболее интенсивно процесс фотосинтеза идет в

диапазоне температур +15°С–1-25оС. У растений одно из

важнейших приспособлений к температуре — форма роста. Там, где тепла мало (в Арктике, на высокогорье), много по-душковидных растений, стелющиеся и карликовые фор­мы, растения с прикорневыми розетками листьев.

Температура, как и световой режим, закономерно изме­няется в течение суток, сезона года и зависит от географи­ческой широты местности.

Водаявляется важным экологическим фактором в жиз­ни наземных организмов.

Это один из основных компонен­тов живых организмов, без которого невозможно протека­ние биохимических процессов, обеспечивающих нормаль­ную жизнедеятельность.

Эволюция наземных животных шла по пути удержания в организме влаги. Это отразилось на строении их покровов, органов дыхания и ряда других систем.

• Говоря об экологическом действии воды в наземно-воз-душной среде, важно учитывать следующие ее характерис­тики:
• — количество воды и ее физическое состояние (жидкое, капельно-жидкое, твердое, газообразное),
• — особенности распределения на суше,
• — глубину залегания в почве,
• — влажность почвы или другого субстрата,
• — насыщение водяными парами воздуха, f
• — распределение влаги в течение года (осадки и их ха­рактер).

Наличие воды — один из основных экологических фак­торов, лимитирующих рост и развитие растений. В отсут­ствие воды растение увядает и может погибнуть. Поэтому у растений существуют специальные приспособления, позво­ляющие им переносить недостаток влаги.

По отношению к водному режиму наземные организмы подразделяют на три основные экологические группы: гигрофильные (влаголюбивые), ксерофильные (сухолюби­вые) и мезофильные (предпочитающие умеренную влаж­ность).

Гигрофиты(от греч. hygros — влажный, phyton — рас­тения) — растения, обитающие во влажных местах, не переносящие водного дефицита и обладающие невысокой засухоустойчивостью.

К ним относятся тропические рас­тения, живущие при высокой температуре и влажности воздуха. В умеренном и холодном климате типичными гиг­рофитами являются теневые травянистые растения, а так­же растения заливных лугов, болот (гелофиты).

Гидрофи­ты — водные растения, целиком или большей частью погруженные в воду.

Мезофиты(от греч. mesos — средний, промежуточный и phyton — растения) — это растения умеренно увлажнен­ных местообитаний. К типичным мезофитам относится значительное число луговых трав, многие лесные травы, лиственные деревья, большинство сельскохозяйственных культур и сорняков.

Ксерофиты(от греч. xeros — сухой и phyton — растения) — растения сухих местообитаний. Ксерофиты разделяются на две основные группы: суккуленты и склерофиты.

Суккуленты (от лат.

succulentus — сочный, толстый, жирный) — это сочные растения, обитающие в засушли­вых районах и переносящие неблагоприятный период за счет накапливаемых запасов влаги в стеблях (“кактусы, молочаи) или в листьях (алоэ, агавы). Некоторые кактусы способны концентрировать в стеблях 1000—3000 кг воды и экономно расходовать ее благодаря толстой кутинизиро-ванной эпидерме, волоскам, малому числу устьиц.

Склерофиты(от греч. skleros — твердый, жесткий) — это засухоустойчивые растения с жесткими листьями и стеблями. В отличие от суккулентов они не накапливают в себе влагу, а наоборот, интенсивно ее испаряют.

К склеро-фитам относятся пустынные, полупустынные и степные растения, такие как саксаул, верблюжья колючка, полынь, астрагал, ковыль. Обычно склерофиты низкорослы, но об­ладают хорошо развитой корневой системой.

Листья у мно­гих из них мелкие, сухие, часто в виде игл, колючек, чешуи, либо сильно рассечены и покрыты восковым налетом, жесткими волосками. Все эти приспособления обеспечивают ре­гуляцию водного обмена.

В северных широтах или высоко в горах многие расте­ния в холодный период также испытывают недостаток вла­ги из-за физиологической недоступности почвенной воды при низких температурах. Растения, обитающие в холод­ных и влажных местах, называются психрофитами (от греч. psychros — холодный), а в холодных и сухих — крио-фитами(от греч. kryos — мороз, лед).

1. Наземных животных по отношению к водному режиму разделяют на три экологические группы:
2. — гигрофилы— влаголюбивые животные, нуждающие­ся в высокой влажности среды (мокрицы, комары, назем­ные моллюски, амфибии);
3. — мезофилы —животные, обитающие в условиях уме­ренной влажности;

— ксерофилы— сухолюбивые животные, не перенося­щие высокой влажности (верблюды, пустынные грызуны, пресмыкающиеся и другие). Эта группа животных облада­ет разнообразными способами регуляции водного баланса.

Например, жировые отложения у верблюда в горбах, у гры­зунов — под кожей, жировая ткань у насекомых служат ис­точником метаболической воды, освобождающейся в ре­зультате окисления жира. Большинство обитателей засуш­ливых мест ведет ночной образ жизни, тем самым избегая перегрева и избыточного испарения воды.

Некоторые жи­вотные с наступлением жаркого и сухого периода могут впадать в летнюю спячку (например, сурки) или в состоя­ние анабиоза.

Особенностью жизни в наземно-воздушной среде яв­ляется то, что организмы, обитающие в ней, окружены воздухом. Эта газовая среда характеризуется, по сравне­нию с водной, очень низкими плотностью, влажностью и давлением, а также высоким содержанием кислорода (21%).

У обитателей наземно-воздушной среды в про­цессе эволюции выработались специфические анатомо-морфологические, физиологические, поведенческие и другие адаптации. Например, у них появились органы, обеспечивающие непосредственное усвоение атмосфер­ного кислорода в процессе дыхания (устьица растений, легкие и трахеи животных).

Сильное развитие получили скелетные и опорные образования (скелет животных,

механические ткани растений), поскольку воздух обла­дает низкой плотностью и не может служить опорой.

Обитатели наземно-воздушной среды тесно связаны с по­верхностью земли, почвой (корни растений, конечности животных).

Необходимость поиска пищи выработала у жи­вотных большую подвижность, появились летающие жи­вотные. У некоторых организмов развита анемохория(от греч.

anemos — ветер) — расселение с помощью воздушных потоков (споры, семена, пыльца, микроорганизмы, цисты простейших, пауки).

Малая плотность воздуха обуславливает сравнительно низкое давление на суше. В норме оно равно 760 мм рт. ст. С увеличением высоты над уровнем моря, давление умень­шается, и это оказывает влияние на распространение видов в горах.

Кроме рассмотренных основных экологических факто­ров, влияющих на живые организмы наземно-воздушной среды, существуют и другие, имеющие большое значение. К ним относятся почва, рельеф, погодные и климатичес­кие особенности (например, ветер, осадки, снеговой пок­ров) и т.д.

Наземно-воздушная среда обитания – характеристика, особенности и признаки представителей

Общее понятие и особенности

Наземно-воздушная среда жизни — это пространство, включающее поверхность земного шара и нижние слои атмосферы. Для этой среды характерны следующие признаки:

1. Наличие воздуха, в котором присутствует большое количество кислорода.
2. Смена времен года.
3. Изменение температуры с удаленностью от поверхности земли.
4. Отсутствие воды в атмосфере.

Характерной особенностью среды обитания является ее сложность. Связано это с разнообразием климатических условий. Животным и растительным организмам нужно приспосабливаться к своему месту существования.

Постоянная смена времен года и температуры повлекла за собой необходимость формирования соответствующей анатомии у представителей природы, что позволило им освоить жительство на территории.

Характеристика факторов

Проживающие в этой среде наземно-воздушные организмы, испытывают на себе влияние нескольких факторов. Их описание кратко представлено в таблице:

Факторы	Краткая характеристика
Невысокая плотность воздуха	Этот фактор имеет значение больше для животного мира, поскольку не дает им возможности поддерживать свое тело. Это компенсируется наличием скелета. При этом он позволяет здесь обитать птицам, летающим над поверхностью земли
Существование ветра	Подвижность воздуха позволяет перемещаться семенам, мелким насекомым, спорам, бактериям. Это обеспечивается достаточной опорной поверхностью крыльев и малому весу организмов. Благодаря ветру, происходит процесс опыления
Воздушный состав	Главным составляющим элементом воздуха является кислород, присутствие которого тут в 20 раз больше чем в воде. Его наличие обеспечивает высокий уровень обмена веществ у животных. Это дает им возможность поддерживать температуру тела в пределах требуемого интервала
Поверхность почвы	Если для животных важным фактором является структура почвы, то растениям требуется определенный химический состав. Некоторым нужны черноземы богатые азотом, другим — сыпучие пески. Животные предпочитают твердый грунт, чтобы лучше от него отталкиваться
Температура	Температура воздушной среды на поверхности земли изменяется значительно сильнее, чем в водном пространстве. Поэтому обитатели животного мира приобрели способность существовать в широком температурном диапазоне. Растительный мир тоже приспособился к разным условиям. На территориях с суровым климатом больше преобладают хвойные деревья

Наличие этих факторов создали определенные проблемы для обитателей среды. Однако благодаря им, представители природы обрели необходимые свойства, позволяющие дать отпор неблагоприятным условиям.

Приспособление животных

Для животного мира, кроме имеющегося скелета, характерно присутствие легких. Это позволяет им дышать воздухом. Чтобы приспособиться к наземно-воздушной среде, животные обрели ряд качеств. Произошло это за длительный период эволюционных процессов. Примером могут служить птицы. Их адаптация заключается в следующем:

1. Наличием обтекаемой формы тела.
2. Достаточно небольшой вес костей. Это обеспечивается их полостью.
3. Присутствием крыльев.

Некоторые виды птиц не могут существовать в холодном климате. С наступлением морозов они перелетают в теплые края.

Такие отличительные особенности позволяют этому классу перемещаться в воздушном пространстве. Другие животные иначе приспосабливаются к местным условиям:

1. Медведи на период зимних морозов впадают в спячку.
2. Некоторые звери линяют, когда начинается потепление. Во время холодов у них вырастает густой подшерсток.

Не последнюю роль играет выживаемость животных. Это касается, например, зайцев. В снежную пору они меняют свой цвет шубки. Если летом она серая, то зимой наблюдается другая картинка — животные становятся белыми.

Для выживания в сложных условиях животным приходится много перемещаться. Поэтому у них хорошо развиты ноги. У некоторых представителей они приспособлены для бега. Другие совершают с их помощью короткие или длинные прыжки.

Существование растений

Основная масса растений давно вышла из водной среды. Для нормального существования они тоже прошли эволюционную адаптацию. Заключается она в следующем:

1. Наличие корневой системы, позволяющей из почвы доставлять минеральные удобрения.
2. Способностью усваивать кислород.

Растения, которые присутствуют в условиях низкой влажности, обладают более развитой корневой системой. Это позволяет стволу корня глубоко проникать в почву и достигать подземных источников. При этом листья у растений них мелкие, что помогает им дольше удерживать влагу.

В суровых условиях тундры наблюдается присутствие карликовых деревьев. Длительная зима здесь переходит в короткое лето. За малый промежуток времени земля не успевает оттаять. Чтобы выжить, растения приобрели способность цвести даже при небольших морозах.

Влияние деятельности человека

В результате деятельности человека окружающая среда претерпела значительные изменения. В основном природа сохранила свой первоначальный вид только в условиях холодного арктического климата, где низкие температуры не способствуют заселению территории.

Остальная поверхность земли настолько быстро преобразуется, что животный и растительный мир не успевает к этому приспосабливаться. В основном это влияние носит негативный характер.

Определение степени загрязнение окружающего пространства показывает отрицательные результаты. Это коснулось ряда физических показателей. Изменился газовый состав атмосферы.

Стала наблюдаться повышенная концентрация углекислого газа, оксида серы и азота, что ведет к созданию парникового эффекта и разрушению озонового слоя земли.

Вырубка лесов снижает плодородность почв и уменьшает содержание кислорода в атмосфере.

Растительный и животный мир тесно связан со средой обитания. Можно сказать, что это единый организм.

Поэтому в природе постоянно происходит процесс приспособления живых представителей природы к изменению окружающих условий внешней среды. Такая информация содержится в работах учащихся, пишущих рефераты на эту тему.

Сообщения содержатся в докладах научных сотрудников, которые можно прочитать или прослушать в режиме онлайн, составив конспекты по материалу.

Наземно-воздушная среда обитания ее факторы и особенности (Таблица)

Свет

Всем живым организмам для осуществления процессов жизнедеятельности необходима энергия, поступающая снаружи. Основным источником ее является солнечная радиация (свет), на которую приходится 99,9% в общем балансе энергии земли.

• Состав лучистой энергии, достигающей земной поверхности в ясный день
• — Видимый свет 45%
• — Инфракрасное излучение 45%
• — Ультрафиолетовое излучение 10%

Действие разных участков спектра солнечного излучения на живые организмы различно. Среди ультрафиолетовых лучей до поверхности Земли доходят только длинноволновые (290 – 380 НМ), а коротковолновые, губительные для всего живого, практически полностью поглощаются на высоте около 20 – 25 км озоновым экраном – тонким слоем атмосферы, содержащим молекулы Оз.

Видимый свет для фототрофных и гетеротрофных организмов имеет разное экологическое значение.

Биологическое действие солнечного излучения (функции и примеры):

— Фотосинтез. В среднем 1-5% падающего на растения света используется для фотосинтеза. Фотосинтез -источник энергии для всей остальной пищевой цепи. Свет необходим также для синтеза хлорофилла

—Транспирация. Примерно 75% падающей на растения солнечной радиации расходуется на испарение воды и таким образом усиливает транспирацию; это важно в связи с проблемой сохранения воды.

—Фотопериодизм. Важен для синхронизации жизнедеятельности и поведения растений и животных (особенно размножения) с временами года

—Движение. Фототропизм и фотонастия у растений; важны для того, чтобы обеспечить растению достаточную освещенность. Фототаксис у животных и одноклеточных растений; необходим для нахождения подходящего местообитания

1. —Зрение у животных. Одна из главных сенсорных функций
2. — Прочие процессы. Синтез витамина D у человека
3. Экологические группы растений по отношению к свету.
4. — Светолюбивые, или гелиофиты — растения открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний;
5. — Тенелюбивые, или сциофиты, – растения тенистых лесов, пещер и глубоководные растения; они плохо переносят сильное освещение прямыми солнечными лучами;
6. — Теневыносливые, или факультативные гелиофиты, – могут переносить большее или меньшее затенение, но хорошо растут и на свету.

Для животных свет не является таким необходимым фактором. Свет для животных необходимое условие видения, зрительной ориентации в пространстве. Различают виды животных: светолюбивые, или фотофилы; теплолюбивые, или фотофобы.