O habitat terra-ar é muito mais complexo em suas condições ecológicas do que o ambiente aquático. Para viver na terra, tanto as plantas como os animais necessitaram de desenvolver todo um complexo de adaptações fundamentalmente novas.

A densidade do ar é 800 vezes menor que a densidade da água, então a vida suspensa no ar é praticamente impossível. Apenas bactérias, esporos de fungos e pólen de plantas estão regularmente presentes no ar e podem ser transportados por distâncias significativas pelas correntes de ar, mas em todos função principal ciclo de vida - a reprodução ocorre na superfície da terra, onde os nutrientes estão disponíveis. Os moradores da terra são forçados a ter um sistema de apoio desenvolvido,

apoiando o corpo. Nas plantas, estes são uma variedade de tecidos mecânicos; os animais têm um esqueleto ósseo complexo. A baixa densidade do ar determina baixa resistência ao movimento. Portanto, muitos animais terrestres foram capazes de aproveitar os benefícios ambientais dessa característica do ambiente aéreo durante sua evolução e adquiriram a capacidade de voar de curto ou longo prazo. Não apenas pássaros e insetos, mas até mamíferos e répteis individuais têm a capacidade de se mover no ar. Em geral, pelo menos 60% das espécies animais terrestres podem voar ou planar ativamente usando correntes de ar.

A vida de muitas plantas depende em grande parte do movimento das correntes de ar, pois é o vento que carrega o pólen e ocorre a polinização. Este método de polinização é denominado anemofilia. A anemofilia é característica de todas as gimnospermas e, entre as angiospermas, as plantas polinizadas pelo vento representam pelo menos 10% do número total de espécies. Característica de muitas espécies anemocoria– liquidação usando correntes de ar. Nesse caso, não são as células germinativas que se movem, mas os embriões de organismos e indivíduos jovens - sementes e pequenos frutos de plantas, larvas de insetos, pequenas aranhas, etc. Sementes anemocóricas e frutos de plantas têm tamanhos muito pequenos (por por exemplo, sementes de orquídea) ou vários apêndices semelhantes a asas e pára-quedas, graças aos quais aumenta a capacidade de planejar. Organismos transportados passivamente pelo vento são chamados coletivamente aeroplâncton por analogia com os habitantes planctônicos do ambiente aquático.

A baixa densidade do ar causa uma pressão muito baixa na terra em comparação com o ambiente aquático. Ao nível do mar é 760 mmHg. Arte. À medida que a altitude aumenta, a pressão diminui e a uma altitude de aproximadamente 6.000 m é apenas metade do que é normalmente observado na superfície da Terra. Para a maioria dos vertebrados e plantas, este é o limite superior de distribuição. A baixa pressão nas montanhas leva à diminuição do suprimento de oxigênio e à desidratação dos animais devido ao aumento da taxa respiratória. Em geral, a grande maioria dos organismos terrestres é muito mais sensível às mudanças de pressão do que os habitantes aquáticos, uma vez que as flutuações de pressão no ambiente terrestre geralmente não excedem décimos de atmosfera. Até pássaros grandes, capazes de atingir alturas superiores a 2 km, encontram-se em condições em que a pressão difere em não mais que 30% da pressão superficial.

Além das propriedades físicas do ar, suas propriedades químicas também são muito importantes para a vida dos organismos terrestres. A composição gasosa do ar na camada superficial da atmosfera é uniforme em todos os lugares, devido à constante mistura das massas de ar por convecção e correntes de vento. Sobre palco moderno evolução da atmosfera terrestre, a composição do ar é dominada pelo nitrogênio (78%) e pelo oxigênio (21%), seguidos pelo gás inerte argônio (0,9%) e dióxido de carbono (0,035%). O maior teor de oxigênio no habitat terrestre, em comparação com o ambiente aquático, contribui para um aumento no nível de metabolismo dos animais terrestres. Foi no ambiente terrestre que surgiram mecanismos fisiológicos, baseados na elevada eficiência energética dos processos oxidativos do organismo, proporcionando aos mamíferos e aves a oportunidade de manter a temperatura corporal e a actividade física a um nível constante, o que lhes deu a oportunidade de vivem apenas nas regiões quentes, mas também nas regiões frias da Terra. Atualmente, o oxigênio, devido ao seu alto teor na atmosfera, não é um dos fatores limitantes da vida no ambiente terrestre. No entanto, no solo em certas condições pode ocorrer deficiência.

A concentração de dióxido de carbono pode variar na camada superficial dentro de limites bastante significativos. Por exemplo, na ausência de vento nas grandes cidades e centros industriais, o conteúdo deste gás pode ser dezenas de vezes superior à concentração nas biocenoses naturais não perturbadas, devido à sua intensa libertação durante a combustão do combustível orgânico. Concentrações aumentadas de dióxido de carbono também podem ocorrer em áreas de atividade vulcânica. Altas concentrações de CO 2 (mais de 1%) são tóxicas para animais e plantas, mas baixos níveis deste gás (menos de 0,03%) inibem o processo de fotossíntese. A principal fonte natural de CO 2 é a respiração dos organismos do solo. O dióxido de carbono vem do solo para a atmosfera e é emitido de forma especialmente intensa por solos moderadamente úmidos e bem aquecidos, com uma quantidade significativa de matéria orgânica. Por exemplo, os solos de uma floresta de folhas largas de faias emitem de 15 a 22 kg/ha de dióxido de carbono por hora, solos arenosos e arenosos - não mais de 2 kg/ha. Ocorrem mudanças diárias no conteúdo de dióxido de carbono e oxigênio nas camadas superficiais do ar, causadas pelo ritmo da respiração animal e da fotossíntese das plantas.

O nitrogênio, principal componente da mistura de ar, é inacessível à absorção direta para a maioria dos habitantes do ambiente solo-ar devido às suas propriedades inertes. Apenas alguns organismos procarióticos, incluindo bactérias nodulares e algas verde-azuladas, têm a capacidade de absorver o nitrogênio do ar e envolvê-lo no ciclo biológico das substâncias.

O fator ambiental mais importante nos habitats terrestres é a luz solar. Todos os organismos vivos necessitam de energia externa para existir. Sua principal fonte é a luz solar, que responde por 99,9% do balanço energético total da superfície terrestre, e 0,1% é a energia das camadas profundas do nosso planeta, cujo papel é bastante elevado apenas em certas áreas de intensa atividade vulcânica. , por exemplo na Islândia ou Kamchatka no Vale dos Gêiseres. Se considerarmos 100% da energia solar que atinge a superfície da atmosfera terrestre, então cerca de 34% é refletida de volta para o espaço sideral, 19% é absorvida ao passar pela atmosfera e apenas 47% atinge os ecossistemas terrestre, ar e aquático no forma de energia radiante direta e difusa. A radiação solar direta é radiação eletromagnética com comprimentos de onda de 0,1 a 30.000 nm. A parcela da radiação espalhada na forma de raios refletidos nas nuvens e na superfície da Terra aumenta com a diminuição da altura do Sol acima do horizonte e com o aumento do conteúdo de partículas de poeira na atmosfera. A natureza do impacto da luz solar nos organismos vivos depende da sua composição espectral.

Os raios ultravioleta de ondas curtas com comprimentos de onda inferiores a 290 nm são destrutivos para todos os seres vivos, porque têm a capacidade de ionizar e dividir o citoplasma das células vivas. Esses raios perigosos são absorvidos em 80-90% pela camada de ozônio, localizada em altitudes de 20 a 25 km. A camada de ozônio, que é um conjunto de moléculas de O 3, é formada como resultado da ionização de moléculas de oxigênio e é, portanto, um produto da atividade fotossintética das plantas em escala global. Esta é uma espécie de “guarda-chuva” que cobre as comunidades terrestres da radiação ultravioleta prejudicial. Supõe-se que tenha surgido há cerca de 400 milhões de anos, devido à liberação de oxigênio durante a fotossíntese das algas oceânicas, o que possibilitou o desenvolvimento da vida na terra. Os raios ultravioleta de ondas longas, com comprimentos de onda entre 290 e 380 nm, também são altamente reativos quimicamente. A exposição prolongada e intensa a eles prejudica os organismos, mas muitos deles necessitam de pequenas doses. Raios com comprimentos de onda em torno de 300 nm provocam a formação de vitamina D em animais, com comprimentos de onda de 380 a 400 nm - levam ao aparecimento de bronzeamento como reação protetora da pele. Na área de luz solar visível, ou seja, percebido pelo olho humano, inclui raios com comprimentos de onda de 320 a 760 nm. Dentro da parte visível do espectro existe uma zona de raios fotossinteticamente ativos - de 380 a 710 nm. É nesta faixa de ondas de luz que ocorre o processo de fotossíntese.

A luz e sua energia, que determinam em grande parte a temperatura de um determinado habitat, afetam as trocas gasosas e a evaporação da água pelas folhas das plantas e estimulam o trabalho de enzimas para a síntese de proteínas e ácidos nucléicos. As plantas precisam de luz para a formação do pigmento clorofila, a formação da estrutura dos cloroplastos, ou seja, estruturas responsáveis ​​pela fotossíntese. Sob a influência da luz, as células vegetais se dividem e crescem, florescendo e frutificando. Finalmente, a distribuição e abundância de certas espécies vegetais e, consequentemente, a estrutura da biocenose, dependem da intensidade da luz num determinado habitat. Em condições de pouca luz, como sob a copa de uma floresta de folhas largas ou de abetos, ou nas horas da manhã e da noite, a luz torna-se um importante fator limitante que pode limitar a fotossíntese. Em um dia claro de verão em um habitat aberto ou na parte superior da copa das árvores em latitudes temperadas e baixas, a iluminação pode atingir 100.000 lux, enquanto 10.000 lux são suficientes para o sucesso da fotossíntese. Com iluminação muito elevada, inicia-se o processo de branqueamento e destruição da clorofila, o que retarda significativamente a produção de matéria orgânica primária durante a fotossíntese.

Como você sabe, como resultado da fotossíntese, o dióxido de carbono é absorvido e o oxigênio é liberado. Porém, no processo de respiração das plantas durante o dia, e principalmente à noite, o oxigênio é absorvido e o CO 2, ao contrário, é liberado. Se você aumentar gradualmente a intensidade da luz, a taxa de fotossíntese aumentará correspondentemente. Com o tempo, chegará um momento em que a fotossíntese e a respiração da planta se equilibrarão com precisão e a produção de matéria biológica pura, ou seja, não consumido pela própria planta no processo de oxidação e respiração para suas necessidades, cessa. Este estado em que a troca gasosa total de CO 2 e O 2 é igual a 0 é denominado ponto de compensação.

A água é uma das substâncias absolutamente necessárias para o bom andamento do processo de fotossíntese e sua deficiência afeta negativamente o curso de muitos processos celulares. Mesmo a falta de umidade no solo por vários dias pode levar a sérios prejuízos na colheita, pois... Uma substância que inibe o crescimento dos tecidos, o ácido abscísico, começa a se acumular nas folhas das plantas.

A temperatura ideal do ar para a fotossíntese da maioria das plantas da zona temperada é de cerca de 25 ºС. Em temperaturas mais altas, a taxa de fotossíntese diminui devido ao aumento dos custos de respiração, perda de umidade por evaporação para resfriar a planta e diminuição do consumo de CO2 devido à diminuição das trocas gasosas.

As plantas experimentam várias adaptações morfológicas e fisiológicas ao regime de luz do habitat terrestre. De acordo com os requisitos de nível de iluminação, todas as plantas são normalmente divididas nas seguintes grupos ambientais.

Fotófilo ou heliófitas– plantas de habitats abertos e constantemente bem iluminados. As folhas das heliófitas são geralmente pequenas ou com lâmina foliar dissecada, com parede externa espessa de células epidérmicas, muitas vezes com revestimento ceroso para refletir parcialmente o excesso de energia luminosa ou com pubescência densa permitindo dissipação eficaz de calor, com grande número de microscópicos buracos - estômatos, por onde trocam gases e umidade com o meio ambiente, com tecidos mecânicos bem desenvolvidos e tecidos capazes de armazenar água. As folhas de algumas plantas deste grupo são fotométricas, ou seja, capazes de mudar de posição dependendo da altura do Sol. Ao meio-dia, as folhas ficam posicionadas de frente para o sol, e pela manhã e à noite - paralelas aos seus raios, o que as protege do superaquecimento e permite o aproveitamento da luz e da energia solar em na medida necessária. As heliófitas fazem parte de comunidades em quase todas as zonas naturais, mas seu maior número se encontra nas zonas equatorial e tropical. Estas são plantas das florestas tropicais da camada superior, plantas das savanas da África Ocidental, estepes de Stavropol e Cazaquistão. Por exemplo, incluem milho, milho, sorgo, trigo, cravo e eufórbias.

Amante da sombra ou esciófitas– plantas das camadas inferiores da floresta, ravinas profundas. Eles conseguem viver em condições de sombreamento significativo, o que é a norma para eles. As folhas das esciófitas estão dispostas horizontalmente, geralmente são de cor verde escura e maiores em tamanho em comparação às heliófitas. As células epidérmicas são grandes, mas com paredes externas mais finas. Os cloroplastos são grandes, mas seu número nas células é pequeno. O número de estômatos por unidade de área é menor que o das heliófitas. As plantas que amam a sombra da zona de clima temperado incluem musgos, musgos, ervas da família do gengibre, azeda comum, bifolia, etc. Os musgos, como plantas da camada florestal mais baixa, podem viver com iluminação de até 0,2% do total na superfície da biocenose florestal, musgos - até 0,5%, e as plantas com flores podem se desenvolver normalmente apenas com iluminação de pelo menos 1 % do total. Nas esciófitas, os processos de respiração e troca de umidade ocorrem com menor intensidade. A intensidade da fotossíntese atinge rapidamente o máximo, mas com iluminação significativa começa a diminuir. O ponto de compensação está localizado em condições de pouca luz.

As plantas tolerantes à sombra podem tolerar um sombreamento significativo, mas também crescem bem à luz e estão adaptadas a mudanças sazonais significativas na iluminação. Este grupo inclui plantas de prados, gramíneas florestais e arbustos que crescem em áreas sombreadas. Eles crescem mais rápido em áreas intensamente iluminadas, mas desenvolvem-se normalmente em iluminação moderada.

A atitude em relação ao regime de luz muda nas plantas ao longo da vida. desenvolvimento individual– ontogenia. Mudas e plantas jovens de muitas gramíneas e árvores são mais tolerantes à sombra do que as plantas adultas.

Na vida dos animais parte visível O espectro de luz também desempenha um papel bastante importante. A luz para os animais é uma condição necessária para a orientação visual no espaço. Os olhos primitivos de muitos invertebrados são simplesmente células individuais sensíveis à luz que lhes permitem perceber certas flutuações na iluminação, a alternância de luz e sombra. As aranhas conseguem distinguir os contornos de objetos em movimento a uma distância não superior a 2 cm.As cascavéis são capazes de ver a parte infravermelha do espectro e caçar na escuridão total, concentrando-se nos raios de calor da presa. Nas abelhas, a parte visível do espectro é deslocada para comprimentos de onda mais curtos. Eles percebem uma porção significativa dos raios ultravioleta como coloridos, mas não distinguem os vermelhos. A capacidade de perceber cores depende da composição espectral em que uma determinada espécie está ativa. A maioria dos mamíferos que levam um estilo de vida crepuscular ou noturno não distinguem bem as cores e veem o mundo em preto e branco (representantes das famílias caninas e felinas, hamsters, etc.). Viver no crepúsculo leva a um aumento no tamanho dos olhos. Olhos enormes, capazes de capturar quantidades insignificantes de luz, são característicos de lêmures noturnos, társios e corujas. Cefalópodes e vertebrados superiores possuem os órgãos visuais mais avançados. Eles podem perceber adequadamente a forma e o tamanho dos objetos, sua cor e determinar a distância até os objetos. A visão binocular tridimensional mais perfeita é característica de humanos, primatas e aves de rapina - corujas, falcões, águias e abutres.

A posição do Sol é um fator importante na navegação de vários animais durante migrações de longa distância.

As condições de vida no ambiente solo-ar são complicadas pelas mudanças meteorológicas e climáticas. O clima é o estado em constante mudança da atmosfera perto da superfície da Terra até uma altitude de aproximadamente 20 km (o limite superior da troposfera). A variabilidade climática se manifesta em constantes flutuações nos valores os fatores mais importantes ambiente, como temperatura e umidade, a quantidade de água líquida que cai na superfície do solo devido à precipitação, grau de iluminação, velocidade do vento, etc. As características climáticas são caracterizadas não apenas por mudanças sazonais bastante óbvias, mas também por mudanças aleatórias não periódicas flutuações em períodos de tempo relativamente curtos, bem como no ciclo diário, o que afeta especialmente negativamente a vida dos moradores da terra, uma vez que é extremamente difícil desenvolver adaptações eficazes a essas flutuações. A vida dos habitantes de grandes massas de água em terra e no mar é afetada em muito menor grau pelo clima, afetando apenas as biocenoses superficiais.

O regime climático de longo prazo caracteriza clima terreno. O conceito de clima inclui não apenas os valores das características e fenômenos meteorológicos mais importantes calculados em média durante um longo intervalo de tempo, mas também o seu curso anual, bem como a probabilidade de desvio da norma. O clima depende, em primeiro lugar, das condições geográficas da região - latitude, altitude, proximidade do oceano, etc. A diversidade zonal dos climas também depende da influência dos ventos das monções que transportam massas de ar quentes e húmidas dos mares tropicais para os continentes, e nas trajetórias dos ciclones e anticiclones, da influência das cadeias de montanhas no movimento das massas de ar e de muitas outras razões que criam uma extraordinária variedade de condições de vida em terra. Para a maioria dos organismos terrestres, especialmente plantas e pequenos animais sedentários, o que é importante não são tanto as características climáticas em grande escala da zona natural em que vivem, mas as condições que são criadas no seu habitat imediato. Tais modificações climáticas locais, criadas sob a influência de numerosos fenômenos distribuídos localmente, são chamadas microclima. As diferenças entre temperatura e umidade em habitats de florestas e pastagens, nas encostas norte e sul das colinas, são amplamente conhecidas. Um microclima estável ocorre em ninhos, cavidades, cavernas e tocas. Por exemplo, na toca de neve de um urso polar, no momento em que o filhote aparece, a temperatura do ar pode ser 50°C superior à temperatura ambiente.

O ambiente terra-ar é caracterizado por flutuações de temperatura significativamente maiores no ciclo diário e sazonal do que o ambiente aquático. Em vastas áreas de latitudes temperadas da Eurásia e América do Norte, localizada a uma distância considerável do Oceano, a amplitude térmica no ciclo anual pode atingir 60 e até 100 °C, devido aos invernos muito frios e aos verões quentes. Portanto, a base da flora e da fauna na maioria das regiões continentais são os organismos euritérmicos.

Literatura

Principal – T.1 – pág. 268 – 299; – c. 111 – 121; Adicional ; .

Perguntas de autoteste:

1. Quais são as principais diferenças físicas entre os habitats terrestre e aéreo?

da água?

2. De quais processos depende o teor de dióxido de carbono na camada superficial da atmosfera?

e qual é o seu papel na vida das plantas?

3. Em que faixa de raios do espectro de luz ocorre a fotossíntese?

4. Qual é o significado da camada de ozono para os habitantes da terra e como surgiu?

5. De quais fatores depende a intensidade da fotossíntese das plantas?

6. Qual é o ponto de compensação?

7. Quais são as características das plantas heliófitas?

8. Quais são as características das plantas esciófitas?

9. Qual é o papel da luz solar na vida dos animais?

10. O que é microclima e como se forma?

Comparação dos principais fatores ambientais que desempenham um papel limitante nos ambientes terrestre-ar e aquático

Compilado de: A. S. Stepanovskikh. Decreto. Op. P. 176.

Grandes flutuações de temperatura no tempo e no espaço, bem como um bom suprimento de oxigênio, levaram ao surgimento de organismos com temperatura corporal constante (sangue quente). Para manter a estabilidade do ambiente interno dos organismos de sangue quente que habitam o ambiente ar-solo ( organismos terrestres), são necessários custos de energia mais elevados.

A vida no ambiente terrestre só é possível com um alto nível de organização de plantas e animais, adaptado às influências específicas dos fatores ambientais mais importantes deste ambiente.

No ambiente solo-ar, os fatores ambientais operacionais apresentam uma série de características: maior intensidade de luz em comparação com outros ambientes, flutuações significativas de temperatura e umidade dependendo da localização geográfica, estação do ano e hora do dia.

Consideremos as características gerais do habitat terrestre.

Para habitat gasoso caracterizado por baixos valores de umidade, densidade e pressão, alto teor de oxigênio, que determina as características de respiração, troca de água, movimento e estilo de vida dos organismos. As propriedades do ambiente aéreo afetam a estrutura dos corpos dos animais e plantas terrestres, suas características fisiológicas e comportamentais, e também fortalecem ou enfraquecem a influência de outros fatores ambientais.

A composição gasosa do ar é relativamente constante (oxigênio - 21%, nitrogênio - 78%, dióxido de carbono - 0,03%) tanto ao longo do dia quanto em diferentes períodos do ano. Isto se deve à intensa mistura das camadas atmosféricas.

A absorção de oxigênio pelos organismos do ambiente externo ocorre em toda a superfície do corpo (em protozoários, vermes) ou em órgãos respiratórios especiais - traqueia (em insetos), pulmões (em vertebrados). Os organismos que vivem em condições de constante falta de oxigênio apresentam adaptações adequadas: aumento da capacidade de oxigênio do sangue, movimentos respiratórios mais frequentes e profundos, grande capacidade pulmonar (em habitantes de altas montanhas, pássaros).

Uma das formas mais importantes e predominantes do elemento biogênico primário carbono na natureza é o dióxido de carbono (dióxido de carbono). As camadas próximas ao solo da atmosfera são geralmente mais ricas em dióxido de carbono do que suas camadas ao nível das copas das árvores, e isso compensa, até certo ponto, a falta de luz para as pequenas plantas que vivem sob a copa da floresta.

O dióxido de carbono entra na atmosfera principalmente como resultado de processos naturais (respiração de animais e plantas. Processos de combustão, erupções vulcânicas, atividade de microrganismos e fungos do solo) e atividade econômica humanos (combustão de substâncias inflamáveis ​​​​no domínio da engenharia de energia térmica, empresas industriais e transportes). A quantidade de dióxido de carbono na atmosfera varia ao longo do dia e de acordo com a estação. As mudanças diárias estão associadas ao ritmo da fotossíntese das plantas, e as mudanças sazonais estão associadas à intensidade da respiração dos organismos, principalmente dos microrganismos do solo.

Baixa densidade do ar causa baixa força de sustentação e, portanto, os organismos terrestres têm tamanho e massa limitados e possuem seu próprio sistema de suporte que sustenta o corpo. Nas plantas, estes são vários tecidos mecânicos e, nos animais, são um esqueleto sólido ou (menos frequentemente) hidrostático. Muitas espécies de organismos terrestres (insetos e pássaros) se adaptaram ao voo. Porém, para a grande maioria dos organismos (com exceção dos microrganismos), a permanência no ar está associada apenas à fixação ou à procura de alimento.

A densidade do ar também está associada a uma pressão relativamente baixa na terra. O ambiente terrestre tem baixa pressão atmosférica e baixa densidade do ar, de modo que os insetos e pássaros que voam mais ativamente ocupam a zona inferior - 0...1000 m. No entanto, os habitantes individuais do ambiente aéreo podem viver permanentemente em altitudes de 4.000.. .5000 m (águias, condores).

A mobilidade das massas de ar contribui para a rápida mistura da atmosfera e a distribuição uniforme de vários gases, como o oxigênio e o dióxido de carbono, ao longo da superfície da Terra. Nas camadas inferiores da atmosfera, vertical (ascendente e descendente) e horizontal movimento de massas de ar de força e direção variadas. Graças a esta mobilidade aérea, é possível o voo passivo de vários organismos: esporos, pólen, sementes e frutos de plantas, pequenos insetos, aranhas, etc.

Modo claro criado pela radiação solar total que atinge a superfície da Terra. As características morfológicas, fisiológicas e outras dos organismos terrestres dependem das condições de luz de um determinado habitat.

As condições de luz em quase todos os lugares do ambiente solo-ar são favoráveis ​​​​para os organismos. O papel principal não é desempenhado pela iluminação em si, mas pela quantidade total de radiação solar. Na zona tropical, a radiação total é constante ao longo do ano, mas nas latitudes temperadas a duração do dia e a intensidade da radiação solar dependem da época do ano. Grande importância Possuem também a transparência da atmosfera e o ângulo de incidência da luz solar. Da radiação fotossinteticamente ativa que chega, 6-10% é refletida na superfície de várias plantações (Fig. 9.1). Os números na figura indicam o valor relativo da radiação solar como uma percentagem do valor total no limite superior da comunidade vegetal. Sob diferentes condições climáticas, 40...70% da radiação solar que atinge o limite superior da atmosfera atinge a superfície da Terra. Árvores, arbustos e plantações sombreiam a área e criam um microclima especial, enfraquecendo a radiação solar.

Arroz. 9.1. Atenuação da radiação solar (%):

a - em raro floresta de pinheiros; b - nas lavouras de milho

As plantas dependem diretamente da intensidade do regime de luz: crescem onde as condições climáticas e de solo o permitem, adaptando-se às condições de luz de um determinado habitat. Todas as plantas, em relação ao nível de iluminação, são divididas em três grupos: amantes da luz, amantes da sombra e tolerantes à sombra. As plantas que gostam de luz e de sombra diferem no valor do ótimo ecológico de iluminação (Fig. 9.2).

Plantas que gostam de luz- plantas de habitats abertos e constantemente iluminados, cuja atividade vital ideal é observada em condições de plena luz solar (gramíneas de estepe e prados, plantas de tundra e terras altas, plantas costeiras, plantas mais cultivadas em terreno aberto, muitas ervas daninhas).

Arroz. 9.2. Ótimos ecológicos de atitude em relação à luz de plantas de três tipos: 1-amantes da sombra; 2 - fotófilo; 3 - tolerante à sombra

Plantas que gostam de sombra- plantas que crescem apenas em condições de forte sombra, que não crescem em condições de luz forte. No processo de evolução, este grupo de plantas adaptou-se às condições características das camadas sombreadas inferiores de comunidades vegetais complexas - florestas escuras de coníferas e caducifólias, florestas tropicais, etc. A natureza dessas plantas que gostam de sombra é geralmente combinada com uma grande necessidade de água.

Plantas tolerantes à sombra Eles crescem e se desenvolvem melhor em plena luz, mas são capazes de se adaptar a condições de diferentes níveis de escuridão.

Os representantes do mundo animal não dependem diretamente do fator luz, que é observado nas plantas. No entanto, a luz na vida dos animais desempenha um papel importante na orientação visual no espaço.

Um fator poderoso que regula o ciclo de vida de vários animais é a duração do dia (fotoperíodo). A resposta do fotoperíodo sincroniza a atividade dos organismos com as estações. Por exemplo, muitos mamíferos começam a se preparar para a hibernação muito antes do início do frio, e as aves migratórias voam para o sul já no final do verão.

Temperatura desempenha um papel muito maior na vida dos habitantes da terra do que na vida dos habitantes da hidrosfera, uma vez que característica distintiva O ambiente terra-ar apresenta uma ampla gama de flutuações de temperatura. O regime de temperatura é caracterizado por flutuações significativas no tempo e no espaço e determina a atividade dos processos bioquímicos. As adaptações bioquímicas e morfofisiológicas de plantas e animais são projetadas para proteger os organismos dos efeitos adversos das flutuações de temperatura.

Cada espécie tem sua própria faixa de valores de temperatura mais favoráveis, que é chamada de temperatura ótimo da espécie. A diferença nas faixas de valores de temperatura preferidos entre as diferentes espécies é muito grande. Os organismos terrestres vivem em uma faixa de temperatura mais ampla do que os habitantes da hidrosfera. Muitas vezes habitats euritérmico as espécies se estendem de sul a norte em várias zonas climáticas. Por exemplo, o sapo cinzento habita o espaço do Norte da África até Norte da Europa. Os animais euritérmicos incluem muitos insetos, anfíbios e mamíferos - raposa, lobo, puma, etc.

Dormente de longo prazo ( latente) formas de organismos, como os esporos de algumas bactérias, esporos e sementes de plantas, são capazes de suportar temperaturas significativamente diferentes. Uma vez em condições favoráveis ​​e num ambiente nutricional suficiente, estas células podem tornar-se novamente ativas e começar a multiplicar-se. A suspensão de todos os processos vitais do corpo é chamada Animação suspensa. A partir de um estado de animação suspensa, os organismos podem retornar à atividade normal se a estrutura das macromoléculas em suas células não for perturbada.

A temperatura afeta diretamente o crescimento e desenvolvimento das plantas. Por serem organismos imóveis, as plantas devem existir no regime de temperatura que é criado nos locais onde crescem. De acordo com o grau de adaptação às condições de temperatura, todas as espécies de plantas podem ser divididas nos seguintes grupos:

- resistente ao gelo- plantas que crescem em áreas com clima sazonal, com invernos frios. Durante geadas severas, as partes aéreas das árvores e arbustos congelam, mas permanecem viáveis, acumulando em suas células e tecidos substâncias que ligam a água (vários açúcares, álcoois, alguns aminoácidos);

- não resistente ao gelo- plantas que toleram baixas temperaturas, mas morrem assim que o gelo começa a se formar nos tecidos (algumas espécies subtropicais perenes);

- não resistente ao frio- plantas que são gravemente danificadas ou mortas a temperaturas acima do ponto de congelamento da água (plantas de florestas tropicais);

- termofílico- plantas de habitats secos com forte insolação (radiação solar), que toleram aquecimento de meia hora até +60 ° C (plantas de estepes, savanas, regiões subtropicais secas);

- pirófitas- plantas resistentes ao fogo quando a temperatura sobe brevemente para centenas de graus Celsius. Estas são plantas de savanas, florestas secas de folhas duras. Possuem casca espessa, impregnada de substâncias resistentes ao fogo, que protegem de forma confiável os tecidos internos. Os frutos e sementes das pirófitas possuem tegumentos grossos e lenhosos que racham quando expostos ao fogo, o que ajuda as sementes a penetrar no solo.

Em comparação com as plantas, os animais têm uma capacidade mais variada de regular (permanentemente ou temporariamente) a sua própria temperatura corporal. Uma das adaptações importantes dos animais (mamíferos e aves) às flutuações de temperatura é a capacidade de termorregular o corpo, seu sangue quente, devido ao qual os animais superiores são relativamente independentes de condições de temperatura ambiente.

No mundo animal, existe uma ligação entre o tamanho e a proporção do corpo dos organismos e as condições climáticas do seu habitat. Dentro de uma espécie ou grupo homogêneo de espécies intimamente relacionadas, animais com tamanhos corporais maiores são comuns em áreas mais frias. Quanto maior o animal, mais fácil será manter a temperatura constante. Assim, entre os representantes dos pinguins, o menor pinguim - o pinguim de Galápagos - vive nas regiões equatoriais, e o maior - o pinguim-imperador - na zona continental da Antártida.

Umidade torna-se um importante fator limitante em terra, uma vez que a deficiência de umidade é uma das características mais significativas do ambiente terra-ar. Os organismos terrestres enfrentam constantemente o problema da perda de água e necessitam de abastecimento periódico. Durante a evolução dos organismos terrestres, foram desenvolvidas adaptações características para obter e preservar a umidade.

O regime de umidade é caracterizado pela precipitação, umidade do solo e do ar. A deficiência de umidade é uma das características mais significativas do ambiente terrestre da vida. Do ponto de vista ecológico, a água funciona como fator limitante nos habitats terrestres, uma vez que a sua quantidade está sujeita a fortes oscilações. Os regimes de umidade em terra são variados: desde a saturação completa e constante do ar com vapor d'água (zona tropical) até a quase completa ausência de umidade no ar seco dos desertos.

A principal fonte de água para os organismos vegetais é o solo.

Além de absorver a umidade do solo pelas raízes, as plantas também são capazes de absorver a água que cai na forma de chuvas leves, neblina e umidade vaporosa do ar.

Os organismos vegetais perdem a maior parte da água absorvida como resultado da transpiração, ou seja, evaporação da água da superfície das plantas. As plantas protegem-se da desidratação armazenando água e evitando a evaporação (cactos) ou aumentando a proporção de partes subterrâneas (sistemas radiculares) no volume total do organismo vegetal. De acordo com o grau de adaptação a determinadas condições de umidade, todas as plantas são divididas em grupos:

- hidrófitas- plantas terrestre-aquáticas que crescem e flutuam livremente no ambiente aquático (juncos nas margens dos reservatórios, calêndulas e outras plantas nos pântanos);

- higrófitas- plantas terrestres em áreas com umidade constantemente elevada (habitantes de florestas tropicais - samambaias epífitas, orquídeas, etc.)

- xerófitas- plantas terrestres que se adaptaram a flutuações sazonais significativas no teor de umidade do solo e do ar (habitantes de estepes, semidesertos e desertos - saxaul, espinho de camelo);

- mesófitos- plantas que ocupam uma posição intermediária entre higrófitas e xerófitas. Os mesófitos são mais comuns em zonas moderadamente úmidas (bétulas, freixos de montanha, muitos prados e gramíneas florestais, etc.).

Características meteorológicas e climáticas caracterizado por flutuações diárias, sazonais e de longo prazo na temperatura, umidade do ar, nebulosidade, precipitação, força e direção do vento, etc. que determina a diversidade das condições de vida dos habitantes do ambiente terrestre. As características climáticas dependem das condições geográficas da área, mas o microclima do habitat imediato dos organismos é frequentemente mais importante.

No ambiente solo-ar, as condições de vida são complicadas pela existência mudanças climáticas. O clima é o estado em constante mudança da baixa atmosfera até aproximadamente 20 km de altitude (o limite da troposfera). A variabilidade climática é uma mudança constante nos fatores ambientais, como temperatura e umidade do ar, nebulosidade, precipitação, força e direção do vento, etc.

O regime climático de longo prazo caracteriza clima da região. O conceito de clima inclui não apenas os valores médios mensais e médios anuais dos parâmetros meteorológicos (temperatura do ar, umidade, radiação solar total, etc.), mas também os padrões de suas mudanças diárias, mensais e anuais, bem como suas frequência. Os principais fatores climáticos são temperatura e umidade. Deve-se notar que a vegetação tem um impacto significativo ao nível dos fatores climáticos. Assim, sob a copa da floresta, a umidade do ar é sempre maior e as oscilações de temperatura são menores do que em áreas abertas. O regime de luz desses locais também difere.

O solo serve como um suporte sólido para os organismos, que o ar não pode fornecer. Além disso, o sistema radicular fornece às plantas soluções aquosas de compostos minerais essenciais do solo. Importante pois os organismos têm as propriedades químicas e físicas do solo.

Terreno cria uma variedade de condições de vida para os organismos terrestres, determinando o microclima e limitando a livre circulação dos organismos.

A influência das condições edafoclimáticas sobre os organismos levou à formação de zonas naturais características - biomas. Este é o nome dado aos maiores ecossistemas terrestres correspondentes às principais zonas climáticas da Terra. As características dos grandes biomas são determinadas principalmente pelo agrupamento de organismos vegetais neles incluídos. Cada uma das zonas físico-geográficas é caracterizada por certas proporções de calor e umidade, condições de água e luz, tipo de solo, grupos de animais (fauna) e plantas (flora). A distribuição geográfica dos biomas é de natureza latitudinal e está associada a mudanças nos fatores climáticos (temperatura e umidade) do equador aos pólos. Ao mesmo tempo, existe uma certa simetria na distribuição dos vários biomas de ambos os hemisférios. Os principais biomas da Terra: floresta tropical, savana tropical, deserto, estepe temperada, floresta caducifólia temperada, floresta de coníferas (taiga), tundra, deserto ártico.

Ambiente de vida do solo. Entre os quatro ambientes vivos que estamos considerando, o solo destaca-se pela sua estreita ligação entre os componentes vivos e não vivos da biosfera. O solo não é apenas o habitat dos organismos, mas também um produto da sua atividade vital. Pode-se considerar que o solo surgiu como resultado da ação combinada de fatores climáticos e organismos, principalmente plantas, sobre a rocha-mãe, ou seja, sobre as substâncias minerais da camada superior da crosta terrestre (areia, argila, pedras , etc.).

Assim, o solo é uma camada de substância situada no topo das rochas, consistindo de um material de origem - um substrato mineral subjacente - e um aditivo orgânico no qual os organismos e seus produtos metabólicos são misturados com pequenas partículas de material de origem modificado. A estrutura e a porosidade do solo determinam em grande parte a acessibilidade nutrientes plantas e animais do solo.

O solo contém quatro componentes estruturais importantes:

Base mineral (50...60% composição geral solo);

Matéria orgânica (até 10%);

Ar (15...25%);

Água (25...35%).

A matéria orgânica do solo formada pela decomposição de organismos mortos ou de suas partes (como folhas caídas) é chamada húmus, que forma a camada fértil superior do solo. A propriedade mais importante do solo - a fertilidade - depende da espessura da camada de húmus.

Cada tipo de solo corresponde a um determinado mundo animal e certa vegetação. A combinação dos organismos do solo garante a circulação contínua de substâncias no solo, incluindo a formação de húmus.

O habitat do solo possui propriedades que o aproximam dos ambientes aquático e terrestre-ar. Tal como no ambiente aquático, as flutuações de temperatura nos solos são pequenas. As amplitudes de seus valores decaem rapidamente com o aumento da profundidade. Com excesso de umidade ou dióxido de carbono, a probabilidade de deficiência de oxigênio aumenta. A semelhança com o habitat terrestre se manifesta pela presença de poros cheios de ar. Propriedades específicas inerentes apenas ao solo incluem alta densidade. Os organismos e seus produtos metabólicos desempenham um papel importante na formação do solo. O solo é a parte mais saturada da biosfera com organismos vivos.

No ambiente do solo, os fatores limitantes são geralmente a falta de calor e a falta ou excesso de umidade. Fatores limitantes também podem ser falta de oxigênio ou excesso de dióxido de carbono. A vida de muitos organismos do solo está intimamente relacionada ao seu tamanho. Alguns se movem livremente no solo, enquanto outros precisam soltá-lo para se movimentar e procurar alimento.

Perguntas e tarefas do teste

1.Qual a peculiaridade do ambiente solo-ar como espaço ecológico?

2. Que adaptações os organismos apresentam para a vida na terra?

3. Cite os fatores ambientais mais significativos para

organismos terrestres.

4. Descreva as características do habitat do solo.

Uma característica do ambiente terra-ar é que os organismos que vivem aqui estão rodeados de ar, que é uma mistura de gases, e não de seus compostos. O ar como fator ambiental é caracterizado por uma composição constante - contém 78,08% de nitrogênio, cerca de 20,9% de oxigênio, cerca de 1% de argônio e 0,03% de dióxido de carbono. Devido ao dióxido de carbono e à água, a matéria orgânica é sintetizada e o oxigênio é liberado. Durante a respiração, ocorre uma reação oposta à fotossíntese - o consumo de oxigênio. O oxigênio apareceu na Terra há aproximadamente 2 bilhões de anos, quando a formação da superfície do nosso planeta ocorreu durante a atividade vulcânica ativa. Um aumento gradual no conteúdo de oxigênio ocorreu nos últimos 20 milhões de anos. O desenvolvimento desempenhou um papel importante neste flora terra e oceano. Sem ar, nem plantas, nem animais, nem microrganismos aeróbicos podem existir. A maioria dos animais neste ambiente se move sobre um substrato sólido - o solo. O ar como meio gasoso de vida é caracterizado por baixa umidade, densidade e pressão, bem como alto teor de oxigênio. Os fatores ambientais que operam no ambiente solo-ar diferem de várias maneiras: características específicas: a luz aqui é mais intensa em comparação com outros ambientes, a temperatura sofre maiores oscilações, a umidade varia significativamente dependendo da localização geográfica, estação do ano e horário do dia.

Adaptações ao ambiente aéreo.

Os mais específicos entre os habitantes do ar são, obviamente, as formas voadoras. Já as peculiaridades da aparência do corpo permitem perceber suas adaptações ao voo. Em primeiro lugar, isso é evidenciado pela forma do seu corpo.

Formato corporal:

• · racionalização do corpo (ave),
• · presença de aviões de apoio aéreo (asas, pára-quedas),
• · design leve (ossos ocos),
• · a presença de asas e outros dispositivos para voo (membranas voadoras, por exemplo),
• · clareamento dos membros (encurtamento, redução da massa muscular).

Animais correndo também desenvolvem características distintas, pelo qual é fácil reconhecer um bom corredor, e se ele se move saltando, então um saltador:

• · membros poderosos mas leves (cavalo),
• redução dos dedos dos pés (cavalo, antílope),
• · membros posteriores muito poderosos e membros anteriores encurtados (lebre, canguru),
• · cascos protetores e córneos nos dedos (ungulados, calosidades).

Os organismos escaladores têm uma variedade de adaptações. Eles podem ser comuns a plantas e animais ou podem ser diferentes. Um formato corporal exclusivo também pode ser usado para escalada:

• · corpo longo e fino, cujas alças podem servir de suporte na escalada (cobra, cipó),
• · membros longos e flexíveis para agarrar ou agarrar, e possivelmente a mesma cauda (macacos);
• · protuberâncias corporais - antenas, ganchos, raízes (ervilhas, amoras, hera);
• · garras afiadas nos membros ou garras longas e curvas ou dedos fortes (esquilo, preguiça, macaco);
• · músculos poderosos dos membros, permitindo puxar o corpo para cima e jogá-lo de galho em galho (orangotango, gibão).

Alguns organismos adquiriram uma universalidade peculiar de adaptação a dois ao mesmo tempo. Nas formas de escalada, também é possível uma combinação de características de escalada e voo. Muitos deles podem subir em árvores altas e fazer longos saltos e vôos. Estas são adaptações semelhantes entre habitantes do mesmo habitat. Muitas vezes são encontrados animais capazes de correr e voar rapidamente que carregam simultaneamente ambos os conjuntos dessas adaptações.

Existem combinações de características adaptativas em um organismo à vida em vários ambientes. Todos os anfíbios carregam esses conjuntos paralelos de adaptações. Alguns organismos nadadores puramente aquáticos também possuem adaptações para voar. Vamos lembrar dos peixes voadores ou mesmo das lulas. Para resolver um problema ambiental, diferentes adaptações podem ser utilizadas. Assim, o meio de isolamento térmico em ursos e raposas árticas é o pêlo grosso e a coloração protetora. Graças à coloração protetora, o organismo fica difícil de distinguir e, portanto, protegido de predadores. Os ovos dos pássaros colocados na areia ou no solo são cinza e marrons com manchas, semelhantes à cor do solo circundante. Nos casos em que os ovos são inacessíveis aos predadores, geralmente são incolores. As lagartas das borboletas costumam ser verdes, a cor das folhas, ou escuras, a cor da casca ou da terra. Os animais do deserto, via de regra, têm uma cor marrom-amarelada ou amarelo-arenosa. Uma cor protetora monocromática é característica tanto de insetos (gafanhotos) quanto de pequenos lagartos, bem como de grandes ungulados (antílopes) e predadores (leões). Desmembrando a coloração protetora na forma de listras e manchas claras e escuras alternadas no corpo. Zebras e tigres são difíceis de ver mesmo a uma distância de 50 a 40 m devido à coincidência das listras no corpo com a alternância de luz e sombra no entorno. A coloração discriminativa perturba a ideia dos contornos do corpo, enquanto a coloração assustadora (de advertência) também fornece proteção aos organismos contra os inimigos. A coloração brilhante geralmente é característica de animais venenosos e alerta os predadores de que o objeto de seu ataque não é comestível. A eficácia da coloração de advertência deu origem a um fenômeno de imitação muito interessante - o mimetismo. Formações em forma de cobertura quitinosa dura em artrópodes (besouros, caranguejos), conchas em moluscos, escamas em crocodilos, conchas em tatus e tartarugas os protegem bem de muitos inimigos. Os espinhos dos ouriços e dos porcos-espinhos têm a mesma finalidade. Melhoria do aparelho motor, sistema nervoso, órgãos sensoriais, desenvolvimento de meios de ataque em animais predadores. Os órgãos dos sentidos químicos dos insetos são incrivelmente sensíveis. As mariposas ciganas machos são atraídas pelo cheiro da glândula odorífera de uma fêmea a uma distância de 3 km. Em algumas borboletas, a sensibilidade dos receptores gustativos é 1000 vezes maior que a sensibilidade dos receptores da língua humana. Predadores noturnos, como as corujas, têm excelente visão no escuro. Algumas cobras têm habilidades de termolocalização bem desenvolvidas. Eles distinguem objetos à distância se a diferença de temperatura for de apenas 0,2 °C.

O ambiente solo-ar é caracterizado por uma enorme variedade de condições de vida, nichos ecológicos e organismos que os habitam. Deve-se notar que os organismos desempenham um papel fundamental na formação das condições do ambiente de vida terra-ar e, acima de tudo, na composição dos gases da atmosfera. Quase todo o oxigênio da atmosfera terrestre é de origem biogênica.

As principais características do ambiente solo-ar são a grande amplitude de mudanças nos fatores ambientais, a heterogeneidade do ambiente, a ação das forças gravitacionais e a baixa densidade do ar. Um complexo de fatores físico-geográficos e climáticos característicos de uma determinada zona natural leva à formação evolutiva de adaptações morfofisiológicas dos organismos à vida nessas condições, uma diversidade de formas de vida.

O ar atmosférico é caracterizado por umidade baixa e variável. Esta circunstância limitou em grande parte (limitou) as possibilidades de domínio do ambiente solo-ar, e também direcionou a evolução do metabolismo água-sal e da estrutura dos órgãos respiratórios.

Composição do ar. Um dos principais fatores abióticos do habitat terrestre (aéreo) é a composição do ar, uma mistura natural de gases que se desenvolveu durante a evolução da Terra. A composição do ar na atmosfera moderna está em estado de equilíbrio dinâmico, dependendo da atividade vital dos organismos vivos e dos fenômenos geoquímicos em escala global.

O ar, desprovido de umidade e partículas suspensas, tem quase a mesma composição ao nível do mar em todas as áreas globo, bem como ao longo do dia e em diferentes períodos do ano. Porém, em diferentes épocas da existência do planeta, a composição do ar era diferente. Acredita-se que o conteúdo de dióxido de carbono e oxigênio foi o que mais mudou (Fig. 3.7). O papel do oxigênio e do dióxido de carbono é mostrado em detalhes na Seção. 2.2.

O nitrogênio, presente em maior quantidade no ar atmosférico, no estado gasoso, é neutro para a grande maioria dos organismos, principalmente os animais. Somente para vários microrganismos (bactérias nodulares, azotobacter, algas verde-azuladas, etc.) o nitrogênio atmosférico serve como fator de atividade vital. Esses microrganismos assimilam o nitrogênio molecular e, após morrerem e mineralizarem, fornecem às plantas superiores formas acessíveis desse elemento químico.

A presença no ar de outras substâncias gasosas ou aerossóis (partículas sólidas ou líquidas suspensas no ar) em quantidades perceptíveis altera as condições ambientais habituais e afeta os organismos vivos.

2.2. Adaptações dos organismos terrestres ao meio ambiente

Aeroplâncton (anemocoria).

Plantas: polinização pelo vento, estrutura do caule, formato das lâminas foliares, tipos de inflorescências, cor, tamanho.

Formação de formas de bandeira de árvores. Sistema radicular.

Animais: respiração, formato corporal, tegumento, reações comportamentais.

Solo como meio

O solo é o resultado da atividade dos organismos vivos. Os organismos que povoaram o ambiente solo-ar levaram ao surgimento do solo como um habitat único. O solo é um sistema complexo que inclui uma fase sólida (partículas minerais), uma fase líquida (umidade do solo) e uma fase gasosa. A relação entre essas três fases determina as características do solo como ambiente vivo.

Uma característica importante do solo é também a presença de certa quantidade de matéria orgânica. É formado a partir da morte de organismos e faz parte de suas excretas (secreções).

As condições do habitat do solo determinam propriedades do solo como sua aeração (ou seja, saturação do ar), umidade (presença de umidade), capacidade térmica e regime térmico (variações de temperatura diárias, sazonais e anuais). O regime térmico, em comparação com o ambiente solo-ar, é mais conservador, especialmente em grande profundidade. Em geral, o solo apresenta condições de vida bastante estáveis.

As diferenças verticais também são características de outras propriedades do solo, por exemplo, a penetração da luz depende naturalmente da profundidade.

Muitos autores observam a posição intermediária do ambiente de vida do solo entre os ambientes aquático e terrestre. O solo pode abrigar organismos que possuem respiração aquática e aérea. O gradiente vertical de penetração da luz no solo é ainda mais pronunciado do que na água. Os microrganismos são encontrados em toda a espessura do solo e as plantas (principalmente sistemas radiculares) estão associadas a horizontes externos.

Os organismos do solo são caracterizados por órgãos e tipos de movimento específicos (membros escavadores em mamíferos; a capacidade de alterar a espessura do corpo; a presença de cápsulas cefálicas especializadas em algumas espécies); formato do corpo (redondo, vulcânico, em forma de verme); capas duráveis ​​e flexíveis; redução dos olhos e desaparecimento dos pigmentos. Entre os habitantes do solo, a saprofagia é amplamente desenvolvida - comer cadáveres de outros animais, restos em decomposição, etc.

Composição do solo. O solo é uma camada de substâncias que se encontra na superfície da crosta terrestre. É um produto da transformação física, química e biológica das rochas (Fig. 3.8) e é um meio trifásico, incluindo componentes sólidos, líquidos e gasosos nas seguintes proporções (em%):

a base mineral é geralmente 50-60% da composição total

matéria orgânica......................... até 10

água................................................. ..... 25-35

ar................................................. .15-25

Neste caso, o solo é considerado entre outros fatores abióticos, embora na verdade seja o elo mais importante que liga os fatores abióticos e bióticos do meio ambiente.

Mineral composição inorgânica p sobre h-v s. As rochas são gradualmente destruídas sob a influência de fatores químicos e físicos do ambiente natural. As peças resultantes variam em tamanho – desde pedregulhos e pedras até grandes grãos de areia e pequenas partículas de argila. Mecânico e Propriedades quimicas os solos dependem principalmente de solo fino (partículas menores que 2 mm), que geralmente é dividido dependendo do tamanho 8 (em mícrons) nos seguintes sistemas:

areia........................................ 5 = 60-2000

lodo (às vezes chamado de "poeira") 5 = 2-60

argila.. ".............................................. 8 menos de 2

A estrutura do solo é determinada pelo conteúdo relativo de areia, lodo e argila nele e geralmente é ilustrada por um diagrama - o “triângulo da estrutura do solo” (Fig. 3.9).

A importância da estrutura do solo fica clara quando se comparam as propriedades da areia pura e da argila. Um solo “ideal” é considerado aquele que contém quantidades iguais de argila e areia combinadas com partículas de tamanhos intermediários. Nesse caso, forma-se uma estrutura porosa e granulada. Os solos correspondentes são chamados margas. Eles têm as vantagens dos dois tipos extremos de solo, sem as desvantagens. A maioria dos componentes minerais está representada no solo por estruturas cristalinas. Areia e lodo são compostos principalmente de um mineral inerte, quartzo (SiO2), chamado sílica.

Os argilominerais são encontrados principalmente na forma de pequenos cristais planos, geralmente de formato hexagonal, consistindo de camadas de hidróxido de alumínio ou alumina (Al 2 O 3) e camadas de silicatos (compostos de íons silicatos SiO^" com cátions, por exemplo, alumínio Al 3+ ou ferro Fe 3+, Fe 2+).A superfície específica dos cristais é muito grande e equivale a 5-800 m 2 por 1 g de argila, o que ajuda a reter água e nutrientes no solo.

Em geral, acredita-se que mais de 50% da composição mineral do solo seja sílica (SiO 2), 1-25% seja alumina (A1 2 O 3), 1-10% sejam óxidos de ferro (Fe 3 O 4) , 0,1-5% - óxidos de magnésio, potássio, fósforo, cálcio (MgO, K 2 O, P 2 O 3, CaO). Na agricultura, os solos são divididos em pesados ​​(argilosos) e leves (arenosos), o que reflete a quantidade de esforço necessário para cultivar o solo com implementos agrícolas. Uma série de características adicionais da composição mineral do solo serão apresentadas na Seção. 7.2.4.

A quantidade total de água que pode ser retida pelo solo é composta por água gravitacional, fisicamente ligada, capilar, quimicamente ligada e vapor (Figura 3.10).

Água gravitacional pode escoar livremente pelo solo, atingindo o nível do lençol freático, o que leva à lixiviação de diversos nutrientes.

Água fisicamente ligada (higroscópica) adsorvido nas partículas do solo na forma de uma película fina e firmemente ligada. Sua quantidade depende do conteúdo de partículas sólidas. Em solos argilosos há muito mais água (cerca de 15% do peso do solo) do que em solos arenosos (cerca de 0,5%). A água higroscópica é a menos acessível às plantas. Água capilar mantido em torno das partículas do solo pelas forças de tensão superficial. Na presença de poros ou canais estreitos, a água capilar pode subir a partir do nível do lençol freático, desempenhando um papel central no fornecimento regular de umidade às plantas. As argilas retêm mais água capilar do que as areias.

Água e vapor quimicamente ligados praticamente inacessível ao sistema radicular da planta.

Em comparação com a composição do ar atmosférico, devido à respiração dos organismos em profundidade, o teor de oxigênio diminui (até 10%) e a concentração de dióxido de carbono aumenta (chegando a 19%). Ao longo de um ano e de um dia, a composição do ar do solo muda muito. No entanto, o ar do solo é constantemente renovado e reabastecido pelo ar atmosférico.

O alagamento faz com que o ar seja deslocado pela água e as condições se tornem anaeróbicas. Como os microrganismos e as raízes das plantas continuam a liberar CO 2, que forma H 2 CO 3 com a água, a renovação do húmus fica mais lenta e os ácidos húmicos se acumulam. Tudo isso aumenta a acidez do solo, o que, junto com o esgotamento das reservas de oxigênio, afeta negativamente os microrganismos do solo. Condições anaeróbicas prolongadas levam à morte das plantas.

A tonalidade cinzenta característica dos solos pantanosos é dada pela forma reduzida de ferro (Fe 2+), enquanto a forma oxidada (Fe 3+) colore o solo de amarelo, vermelho e marrom.

Biota do solo.

Com base no grau de ligação com o solo como habitat, os animais são agrupados em grupos ecológicos:

Geobiontes- habitantes do solo, que se dividem em:

rizobiontes – animais associados a raízes;

saprobiontes – habitantes de matéria orgânica em decomposição;

coprobiontes – invertebrados – habitantes do esterco;

ambosrobiontes – habitantes de tocas;

planófilos são animais que se movem com frequência.

Geófilos- animais, parte do ciclo de desenvolvimento ocorre necessariamente no solo. (gafanhotos, mosquitos, vários besouros, himenópteros)

Geoxenos– Animais visitando o solo em busca de abrigo temporário, abrigo.

Os animais que vivem no solo utilizam-no de diferentes maneiras. Os pequenos - protozoários, rotíferos, gastrociliformes - vivem em uma película de água que envolve as partículas do solo. Esse geohidrobiontes. Eles são pequenos, achatados ou alongados. Eles respiram oxigênio dissolvido em água e, na falta de umidade, são caracterizados por torpor, encistamento e formação de casulos. Os habitantes restantes respiram oxigênio do ar - isto é geoatmobiontes.

Os animais do solo são divididos em grupos de acordo com o tamanho:

nanofauna – animais com até 0,2 mm de tamanho; microfauna - animais com tamanho de 0,1-1,0 mm, microrganismos do solo, bactérias, fungos, protozoários (micro-reservatórios)

mesofauna – maior que 1,0 mm; ; nematóides, pequenas larvas de insetos, ácaros, colêmbolos.

Macrofauna – larvas de insetos de 2 a 20 mm, centopéias, enquitraeídeos, minhocas.

megafauna – vertebrados: musaranhos.

Tocas de animais.

Os habitantes mais típicos do solo são: protozoários, nematóides, minhocas, enquitreídeos, lesmas nuas e outros gastrópodes, ácaros e aranhas, milípedes (bipópodes e labiópodes), insetos - adultos e suas larvas (ordens colêmbolos, bicaudais, cerdas, dípteros, coleópteros, Hymenoptera, etc.). Os pedobiontes desenvolveram uma variedade de adaptações para viver no solo, tanto externa quanto internamente.

Movimento. Os geohidrobiontes têm as mesmas adaptações para movimento que os habitantes aquáticos. Os geoatmobiontes se movem ao longo de poços naturais e fazem eles próprios passagens. A movimentação de pequenos animais nos poços não difere da movimentação na superfície do substrato. A desvantagem do estilo de vida do poço é a sua alta sensibilidade à secagem do substrato e a dependência das propriedades físicas do solo. Em solos densos e rochosos o seu número é baixo. Este método de movimento é típico de pequenos artrópodes. As passagens são feitas por animais separando partículas do solo (vermes, larvas de dípteros) ou triturando o solo (típico das larvas de muitas espécies de insetos). Os animais do segundo grupo geralmente possuem dispositivos para raspar o solo.

As adaptações morfofisiológicas à vida no solo são: perda de pigmento e visão nos habitantes das profundezas do solo; ausência de epicutícula ou sua presença em determinadas áreas do corpo; para muitos (minhocas, enquitreídeos), um sistema antieconômico para remover produtos metabólicos do corpo; diversas opções de fertilização externa-interna em diversos habitantes; para vermes - respirando por toda a superfície do corpo.

As adaptações ecológicas manifestam-se na seleção das condições de vida mais adequadas. A escolha dos habitats é realizada através de migrações verticais ao longo do perfil do solo, alterando os habitats.

Existem vários ambientes de vida principais no planeta Terra:

água

solo-ar

solo

organismo vivo.

Ambiente de vida aquático.

Os organismos que vivem na água possuem adaptações determinadas pelas propriedades físicas da água (densidade, condutividade térmica, capacidade de dissolver sais).

Devido à força de empuxo da água, muitos pequenos habitantes do ambiente aquático ficam suspensos e não conseguem resistir às correntes. A coleção desses pequenos habitantes aquáticos é chamada de plâncton. O plâncton inclui algas microscópicas, pequenos crustáceos, ovas e larvas de peixes, águas-vivas e muitas outras espécies.

Plâncton

Os organismos planctônicos são carregados pelas correntes e não conseguem resistir a elas. A presença de plâncton na água possibilita um tipo de nutrição por filtração, ou seja, coar, por meio de diversos dispositivos, pequenos organismos e partículas de alimentos suspensas na água. É desenvolvido tanto em animais de fundo flutuantes quanto em sésseis, como crinóides, mexilhões, ostras e outros. Uma vida sedentária seria impossível para os habitantes aquáticos se não houvesse plâncton, e isso, por sua vez, só é possível em um ambiente com densidade suficiente.

A densidade da água dificulta o movimento ativo nela, portanto, animais que nadam rapidamente, como peixes, golfinhos, lulas, devem ter músculos fortes e forma simplificada corpos.

Tubarão Mako

Devido à alta densidade da água, a pressão aumenta muito com a profundidade. Os habitantes das profundezas do mar são capazes de suportar pressões milhares de vezes superiores às da superfície terrestre.

A luz penetra na água apenas até uma profundidade rasa, de modo que os organismos vegetais só podem existir nos horizontes superiores da coluna d'água. Mesmo nos mares mais limpos, a fotossíntese só é possível em profundidades de 100-200 M. Em profundidades maiores não há plantas e os animais de águas profundas vivem na escuridão total.

O regime de temperatura nos reservatórios é mais ameno do que em terra. Devido à alta capacidade calorífica da água, as flutuações de temperatura nela são suavizadas e os habitantes aquáticos não enfrentam a necessidade de se adaptar a geadas severas ou ao calor de quarenta graus. Somente em fontes termais a temperatura da água pode se aproximar do ponto de ebulição.

Uma das dificuldades na vida dos habitantes aquáticos é a quantidade limitada de oxigênio. A sua solubilidade não é muito elevada e, além disso, diminui muito quando a água é poluída ou aquecida. Portanto, nos reservatórios às vezes ocorre fome - morte em massa de habitantes por falta de oxigênio, que ocorre por diversos motivos.

Matança de peixes

A composição salina do meio ambiente também é muito importante para os organismos aquáticos. As espécies marinhas não podem viver em águas doces e as espécies de água doce não podem viver nos mares devido à perturbação da função celular.

Ambiente terrestre da vida.

Este ambiente possui um conjunto diferente de recursos. Geralmente é mais complexo e variado que o aquático. Tem muito oxigênio, muita luz, mudanças mais bruscas de temperatura no tempo e no espaço, quedas de pressão significativamente mais fracas e ocorre frequentemente deficiência de umidade. Embora muitas espécies possam voar e pequenos insetos, aranhas, microrganismos, sementes e esporos de plantas sejam transportados pelas correntes de ar, a alimentação e a reprodução dos organismos ocorrem na superfície do solo ou das plantas. Num ambiente de baixa densidade como o ar, os organismos precisam de apoio. Portanto, as plantas terrestres desenvolveram tecidos mecânicos, e os animais terrestres têm um esqueleto interno ou externo mais pronunciado do que os animais aquáticos. A baixa densidade do ar facilita a movimentação nele. Cerca de dois terços dos habitantes terrestres dominam o voo ativo e passivo. A maioria deles são insetos e pássaros.

pipa preta

Borboleta Caligo

O ar é um mau condutor de calor. Isso torna mais fácil conservar o calor gerado no interior dos organismos e manter uma temperatura constante em animais de sangue quente. O próprio desenvolvimento do sangue quente tornou-se possível no ambiente terrestre. Os ancestrais dos mamíferos aquáticos modernos - baleias, golfinhos, morsas, focas - viveram em terra.

Os habitantes da terra têm uma grande variedade de adaptações relacionadas com o abastecimento de água, especialmente em condições de seca. Nas plantas, este é um poderoso sistema radicular, uma camada impermeável na superfície das folhas e caules e a capacidade de regular a evaporação da água através dos estômatos. Nos animais, essas também são características estruturais diferentes do corpo e do tegumento, mas, além disso, o comportamento adequado também contribui para a manutenção do equilíbrio hídrico. Eles podem, por exemplo, migrar para bebedouros ou evitar ativamente condições particularmente secas. Alguns animais podem viver a vida inteira com comida seca, como os jerboas ou a conhecida traça da roupa. Nesse caso, a água necessária ao organismo surge devido à oxidação dos componentes dos alimentos.

Raiz de espinho de camelo

Muitos outros fatores ambientais também desempenham um papel importante na vida dos organismos terrestres, como a composição do ar, os ventos e a topografia da superfície terrestre. O tempo e o clima são especialmente importantes. Os habitantes do ambiente terra-ar devem estar adaptados ao clima da parte da Terra onde vivem e tolerar a variabilidade das condições meteorológicas.

O solo como ambiente de vida.

O solo é uma fina camada da superfície terrestre, processada pela atividade dos seres vivos. As partículas sólidas são permeadas no solo por poros e cavidades, preenchidas parcialmente com água e parcialmente com ar, de modo que pequenos organismos aquáticos também podem habitar o solo. O volume de pequenas cavidades no solo é uma característica muito importante do mesmo. Em solos soltos pode chegar a 70% e em solos densos - cerca de 20%. Nestes poros e cavidades ou na superfície de partículas sólidas vive uma enorme variedade de criaturas microscópicas: bactérias, fungos, protozoários, lombrigas, artrópodes. Animais maiores fazem eles próprios passagens no solo.

Habitantes do solo

Todo o solo é penetrado pelas raízes das plantas. A profundidade do solo é determinada pela profundidade de penetração das raízes e pela atividade dos animais escavadores. Não ultrapassa 1,5-2 m.

O ar nas cavidades do solo está sempre saturado de vapor d'água, sua composição é enriquecida em dióxido de carbono e empobrecida em oxigênio. Desta forma, as condições de vida no solo assemelham-se ao ambiente aquático. Por outro lado, a proporção de água e ar nos solos muda constantemente dependendo das condições climáticas. As flutuações de temperatura são muito acentuadas na superfície, mas suavizam rapidamente com a profundidade.

A principal característica do ambiente do solo é o fornecimento constante de matéria orgânica, principalmente devido à morte das raízes das plantas e à queda das folhas. É uma valiosa fonte de energia para bactérias, fungos e muitos animais, por isso o solo é o mais cheio de vida Quarta-feira. Seu mundo oculto é muito rico e diversificado.

Organismos vivos como ambiente vivo.

Tênia larga