Приземно-въздушната среда се характеризира с огромно разнообразие от условия на живот, екологични ниши и организми, които ги обитават. Трябва да се отбележи, че организмите играят основна роля при формирането на условията на земно-въздушната среда на живот и преди всичко газовия състав на атмосферата. Почти целият кислород в земната атмосфера е от биогенен произход.

Основните характеристики на наземно-въздушната среда са голямата амплитуда на промените във факторите на околната среда, разнородността на околната среда, действието на гравитационните сили и ниската плътност на въздуха. Комплексът от физико-географски и климатични фактори, характерни за определена природна зона, води до еволюционното формиране на морфофизиологичните адаптации на организмите към живот в тези условия и разнообразието от форми на живот.

Атмосферният въздух се характеризира с ниска и променлива влажност. Това обстоятелство до голяма степен ограничи (ограничи) възможностите за овладяване на наземно-въздушната среда, а също така насочи еволюцията на водно-солевия метаболизъм и структурата на дихателните органи.

Състав на въздуха.Един от основните абиотични фактори на земното (въздушно) местообитание е съставът на въздуха, естествена смес от газове, развила се по време на еволюцията на Земята. Съставът на въздуха в съвременната атмосфера е в състояние на динамично равновесие, което зависи от жизнената активност на живите организми и геохимичните явления в глобален мащаб.

Въздухът, лишен от влага и суспендирани частици, има почти еднакъв състав на морското равнище във всички части на земното кълбо, както и през целия ден и в различни периоди от годината. Но в различните епохи от съществуването на планетата съставът на въздуха е бил различен. Смята се, че най-много се е променило съдържанието на въглероден диоксид и кислород (фиг. 3.7). Ролята на кислорода и въглеродния диоксид е показана подробно в разд. 2.2.

Азотът, присъстващ в най-голямото количество в атмосферния въздух в газообразно състояние, е неутрален за по-голямата част от организмите, особено за животните. Само за редица микроорганизми (нодулни бактерии, азотобактер, синьо-зелени водорасли и др.) Азотът във въздуха служи като фактор на жизнената активност. Тези микроорганизми усвояват молекулярен азот и след умиране и минерализация доставят на висшите растения достъпни форми на този химичен елемент.

Наличието във въздуха на други газообразни вещества или аерозоли (твърди или течни частици, суспендирани във въздуха) във всякакви забележими количества променя обичайните условия на околната среда и засяга живите организми.

2.2. Приспособления на земните организми към околната среда

Аеропланктон (анемохория).

растения:опрашване от вятъра, структура на стъблото, форми на листните плочи, видове съцветия, цвят, размер.

Оформяне на флагови форми на дървета. Кореновата система.

животни:дишане, форма на тялото, обвивка, поведенчески реакции.

Почвата като среда

Почвата е резултат от дейността на живите организми. Организмите, населили земно-въздушната среда, доведоха до появата на почвата като уникално местообитание. Почвата е сложна система, включваща твърда фаза (минерални частици), течна фаза (почвена влага) и газообразна фаза. Връзката между тези три фази определя характеристиките на почвата като жизнена среда.

Важна характеристика на почвата е и наличието на определено количество органична материя. Образува се в резултат на смъртта на организмите и е част от техните екскрети (секрети).

Условията на местообитанието на почвата определят такива свойства на почвата като нейната аерация (т.е. наситеност на въздуха), влажност (наличие на влага), топлинен капацитет и топлинен режим (дневни, сезонни, годишни температурни колебания). Топлинният режим в сравнение със земно-въздушната среда е по-консервативен, особено на големи дълбочини. Като цяло почвата има доста стабилни условия за живот.

Вертикалните разлики са характерни и за други свойства на почвата, например проникването на светлина естествено зависи от дълбочината.

Много автори отбелязват междинното положение на почвената среда на живот между водната и земно-въздушната среда. Почвата може да приютява организми, които имат както водно, така и въздушно дишане. Вертикалният градиент на проникване на светлина в почвата е още по-изразен, отколкото във водата. Микроорганизмите се намират в цялата дебелина на почвата, а растенията (предимно кореновите системи) са свързани с външните хоризонти.

Почвените организми се характеризират със специфични органи и видове движение (ровещи крайници при бозайници; способност за промяна на дебелината на тялото; наличие на специализирани капсули на главата при някои видове); форма на тялото (кръгла, вулканична, с форма на червей); издръжливи и гъвкави корици; намаляване на очите и изчезване на пигменти. Сред обитателите на почвата сапрофагията е широко разпространена - ядене на трупове на други животни, гниещи останки и др.

Състав на почвата.Почвата е слой от вещества, разположени на повърхността на земната кора. Той е продукт на физичната, химическата и биологичната трансформация на скалите (фиг. 3.8) и е трифазна среда, включваща твърди, течни и газообразни компоненти в следните съотношения (в%):

минералната основа обикновено е 50-60% от общия състав

органична материя......................... до 10

вода................................................. ..... 25-35

въздух................................................. .15-25

В този случай почвата се разглежда сред другите абиотични фактори, въпреки че всъщност тя е най-важната връзка, свързваща абиотичните и биотичните фактори на околната среда.

Минерално неорганичен състав p.o. Скалите постепенно се разрушават под въздействието на химични и физични фактори на околната среда. Получените части варират по размер – от камъни и камъни до големи песъчинки и миниатюрни частици глина. Механичните и химичните свойства на почвата зависят главно от фината почва (частици под 2 mm), която обикновено се разделя в зависимост от размера 8 (в микрони) на следните системи:

пясък............................................ 5 = 60-2000

тиня (понякога наричана "прах") 5 = 2-60

глина.. ".............................................. 8 по-малко от 2

Структурата на почвата се определя от относителното съдържание на пясък, тиня и глина в нея и обикновено се илюстрира с диаграма - „триъгълник на структурата на почвата“ (фиг. 3.9).

Значението на структурата на почвата става ясно, когато се сравняват свойствата на чист пясък и глина. За „идеална“ почва се счита тази, която съдържа равни количества глина и пясък, комбинирани с частици с междинни размери. В този случай се образува пореста, зърнеста структура. Съответните почви се наричат глинести почви.Имат предимствата на двата екстремни типа почви без техните недостатъци. Повечето от минералните компоненти са представени в почвата от кристални структури. Пясъкът и тинята са съставени предимно от инертен минерал, кварц (SiO2), наречен силициев диоксид.

Глинените минерали се намират най-вече под формата на малки плоски кристали, често с шестоъгълна форма, състоящи се от слоеве от алуминиев хидроксид или алуминиев оксид (Al 2 O 3) и слоеве от силикати (съединения на силикатни йони SiO^" с катиони, например, алуминий Al 3+ или желязо Fe 3+, Fe 2+).

Като цяло се смята, че над 50% от минералния състав на почвата е силициев диоксид (SiO 2), 1-25% е алуминиев оксид (A1 2 O 3), 1-10% са железни оксиди (Fe 3 O 4) , 0,1-5% - оксиди на магнезий, калий, фосфор, калций (MgO, K 2 O, P 2 O 3, CaO). В селското стопанство почвите се разделят на тежки (глинести) и леки (пясъчни), което отразява количеството усилия, необходими за обработка на почвата със земеделски инструменти. В раздела ще бъдат представени редица допълнителни характеристики на минералния състав на почвата. 7.2.4.

Общото количество вода, което може да бъде задържано от почвата, се състои от гравитационна, физически свързана, капилярна, химически свързана и парообразна вода (Фигура 3.10).

Гравитационна водаможе свободно да се просмуква през почвата, достигайки нивото на подпочвените води, което води до измиване на различни хранителни вещества.

Физически свързана (хигроскопична) водаадсорбирани върху почвените частици под формата на тънък, плътно свързан филм. Количеството му зависи от съдържанието на твърди частици. В глинестите почви има много повече такава вода (около 15% от теглото на почвата), отколкото в песъчливите почви (около 0,5%). Хигроскопичната вода е най-малко достъпна за растенията. Капилярна водазадържани около почвените частици от силите на повърхностното напрежение. При наличие на тесни пори или тубули, капилярната вода може да се издигне нагоре от нивото на подземните води, играейки централна роля в редовното снабдяване на растенията с влага. Глините задържат повече капилярна вода от пясъците.

Химически свързани вода и парапрактически недостъпен за кореновата система на растението.

В сравнение със състава на атмосферния въздух, поради дишането на организмите с дълбочина, съдържанието на кислород намалява (до 10%) и се увеличава концентрацията на въглероден диоксид (достигайки 19%). В течение на една година и един ден съставът на почвения въздух се променя значително. Въпреки това почвеният въздух непрекъснато се обновява и попълва от атмосферния въздух.

Преовлажняването води до изместване на въздуха от водата и условията стават анаеробни. Тъй като микроорганизмите и корените на растенията продължават да отделят CO 2, който образува H 2 CO 3 с вода, обновяването на хумуса се забавя и се натрупват хуминови киселини. Всичко това повишава киселинността на почвата, което наред с изчерпването на кислородните запаси се отразява неблагоприятно на почвените микроорганизми. Продължителните анаеробни условия водят до смърт на растенията.

Сивият нюанс, характерен за влажните почви, се дава от редуцираната форма на желязото (Fe 2+), докато окислената форма (Fe 3+) оцветява почвата в жълто, червено и кафяво.

Почвена биота.

Въз основа на степента на връзка с почвата като местообитание животните се групират в екологични групи:

Геобионти- обитатели на почвата, които се делят на:

ризобионти – животни, свързани с корени;

сапробионти – обитатели на гниеща органична материя;

копробионти – безгръбначни – обитатели на тора;

боторобионти – обитатели на дупки;

планофилите са животни, които се движат често.

Геофили- животни, част от цикъла на развитие задължително протича в почвата. (скакалци, комари, редица бръмбари, ципокрили)

Геоксени– Животни, посещаващи почвата за временно убежище, подслон.

Животните, които живеят в почвата, я използват по различни начини. Малките - протозои, ротифери, гастроцилиформи - живеят във филм от вода, който обгръща почвените частици. това геохидробионти. Те са малки, сплескани или удължени. Дишат кислород, разтворен във вода, с липса на влага, характеризират се с вцепенение, огнище и образуване на пашкули. Останалите жители дишат кислород от въздуха - това е геоатмобионти.

Почвените животни се разделят на групи според размера:

нанофауна – животни с размери до 0,2 mm; микрофауна - животни с размери 0,1-1,0 mm, почвени микроорганизми, бактерии, гъби, протозои (микрорезервоари)

мезофауна - по-големи от 1,0 mm; ; нематоди, ларви на малки насекоми, акари, пролетни опашки.

Макрофауна – от 2 до 20 mm ларви на насекоми, многоножки, енхитреиди, земни червеи.

мегафауна – гръбначни животни: земеровки.

Нори за животни.

Най-характерните обитатели на почвата са: протозои, нематоди, земни червеи, енхитреиди, голи охлюви и други коремоноги, акари и паяци, многоножки (двуноги и лабиоподи), насекоми - възрастни и техните ларви (разреди пролетноопашати, двуопашати, четинестоопашати, двукрили, твърдокрили, ципокрили и др.). Педобионтите са развили различни адаптации към живот в почвата, както външно, така и вътрешно.

Движение.Геохидробионтите имат същите адаптации за движение като водните обитатели. Геоатмобионтите се движат по естествени кладенци и сами правят проходи. Движението на малки животни в сондажи не се различава от движението по повърхността на субстрата. Недостатъкът на начина на живот в сондажи е високата им чувствителност към изсушаване на субстрата и зависимостта от физичните свойства на почвата. В плътни и каменисти почви броят им е малък. Този метод на движение е характерен за малките членестоноги. Пасажите се правят от животни или чрез изтласкване на почвени частици (червеи, ларви на двукрили) или чрез смилане на почвата (характерно за ларвите на много видове насекоми). Животните от втората група често имат устройства за изстъргване на почвата.

Морфофизиологичните адаптации към живот в почвата са: загуба на пигмент и зрение при обитателите на дълбоките почви; липса на епикутикула или нейното присъствие в определени области на тялото; за много (земни червеи, енхитреиди) неикономична система за отстраняване на метаболитни продукти от тялото; различни варианти за външно-вътрешно оплождане в редица обитатели; за глисти - дишане през цялата повърхност на тялото.

Екологичните адаптации се проявяват в избора на най-подходящите условия за живот. Изборът на местообитания се осъществява чрез вертикални миграции по почвения профил, смяна на местообитанията.

Земно-въздушна среда - среда, състояща се от въздух, което обяснява името му. Обикновено се характеризира със следното:

• Въздухът не оказва почти никакво съпротивление, така че черупката на организмите обикновено не тече наоколо.
• Високо съдържание на кислород във въздуха.
• Има климат и сезони.
• По-близо до земята температурата на въздуха е по-висока, така че повечето видове живеят в равнините.
• В атмосферата няма вода, необходима за живота, така че организмите се заселват по-близо до реки и други водни тела.
• Растенията, които имат корени, се възползват от минералите, намиращи се в почвата и отчасти се намират в почвената среда.
• Минималната температура беше регистрирана в Антарктида, която беше - 89 ° C, а максималната беше + 59 ° C.
• Биологичната среда се простира от 2 km под морското равнище до 10 km над морското равнище.

В хода на еволюцията тази среда се е развила по-късно от водната. Нейната особеност е, че то газообразен, следователно се характеризира с ниско:

• влажност,
• плътност и налягане,
• високо съдържание на кислород.

В хода на еволюцията живите организми са развили необходимите анатомични, морфологични, физиологични, поведенчески и други адаптации. Животните в наземно-въздушната среда се движат по почвата или по въздуха (птици, насекоми). В това отношение се развиха животните бели дробове и трахея, т.е. органите, с които сухоземните жители на планетата абсорбират кислород директно от въздуха. Получи силно развитие скелетни органи, осигуряваща автономност за движение по суша и поддържаща тялото с всичките му органи в условия на ниска плътност на околната среда, хиляди пъти по-малка от водата.

Фактори на околната средав наземно-въздушната среда се различават от другите местообитания:

• висок интензитет на светлината,
• значителни колебания в температурата и влажността на въздуха,
• корелация на всички фактори с географското местоположение,
• промяна на сезоните на годината и времето на деня.

Тяхното въздействие върху организмите е неразривно свързано с движението на въздуха и положението спрямо моретата и океаните и е много различно от въздействието във водната среда. В наземно-въздушната среда има достатъчно светлина и въздух. Влажността и температурата обаче са много променливи. В блатистите райони има излишно количество влага, докато в степите е много по-малко. Забелязват се дневни и сезонни температурни колебания.

Адаптация на организмите към живот в условия на различни температури и влажност.Повече адаптации на организмите в земно-въздушната среда са свързани с температура и влажност на въздуха. Животните от степта (паяци скорпион, тарантула и каракурт, гофери, полевки) се крият от топлината в норки. Животните се справят с топлината чрез отделяне на пот.

С настъпването на студеното време птиците отлитат към по-топлите райони, за да се върнат през пролетта отново на мястото, където са родени и където ще родят.

Характеристика на земно-въздушната среда в южните райони е недостатъчното количество влага. Пустинните животни трябва да имат способността да пестят водата си, за да оцелеят дълги периоди, когато храната е оскъдна. Тревопасните обикновено успяват да направят това, като съхраняват цялата налична влага в стъблата и семената, които ядат. Месоядните получават вода от мократа плът на плячката си. И двата вида животни имат много ефективни бъбреци, които съхраняват всяка капка влага и рядко имат нужда да пият. Освен това пустинните животни трябва да могат да се предпазват от жестоката жега през деня и пронизващия студ през нощта. Малките животни могат да направят това, като се крият в скални пукнатини или се ровят в пясъка. Много животни са развили непроницаема външна обвивка в процеса на еволюция не за защита, а за да намалят загубата на влага от тялото си.

Приспособяване на организмите към движение в земно-въздушна среда. За много животни в земно-въздушната среда движението по земната повърхност или във въздуха е важно. За да направят това, те са развили определени адаптации, а крайниците им имат различна структура. Някои са се приспособили към бягане (вълк, кон), други към скачане (кенгуру, тушкан, кон), трети към летене (птици, прилепи, насекоми). Змиите и усойниците изобщо нямат крайници, така че се движат, като извиват тялото си.

Значително по-малко организми са се адаптирали към живота високо в планините, тъй като има малко почва, влага и въздух и възникват трудности с движението. Въпреки това, някои животни, като муфлоновите планински кози, могат да се движат почти вертикално нагоре и надолу, ако има дори леки неравности. Следователно те могат да живеят високо в планините.

Адаптиране на животните към фактора на осветеност на земно-въздушната среда на живот структура и размер на очите. Повечето животни в тази среда имат добре развити зрителни органи. И така, от височината на полета си ястребът вижда мишка, която тича през полето.

Държавна академия в Санкт Петербург

Ветеринарна медицина.

Катедра по обща биология, екология и хистология.

Резюме по екология по темата:

Приземно-въздушна среда, нейните фактори

и приспособяване на организмите към тях"

Изпълнил: студент 1-ва година

О група Пяточенко Н. Л.

Проверява: доцент от катедрата

Вахмистрова С. Ф.

Санкт Петербург

Въведение

Условията на живот (условията на съществуване) са набор от елементи, необходими на организма, с които той е неразривно свързан и без които не може да съществува.

Адаптирането на организма към околната среда се нарича адаптация. Способността за адаптиране е едно от основните свойства на живота като цяло, осигуряващо възможността за неговото съществуване, оцеляване и възпроизводство. Адаптацията се проявява на различни нива – от биохимията на клетките и поведението на отделните организми до структурата и функционирането на общностите и екосистемите. Адаптациите възникват и се променят по време на еволюцията на вида.

Индивидуалните свойства или елементи на околната среда, които влияят на организмите, се наричат ​​фактори на околната среда. Факторите на околната среда са разнообразни. Те имат различна природа и специфични действия. Факторите на околната среда се разделят на две големи групи: абиотични и биотични.

Абиотични факторие съвкупност от условия в неорганичната среда, които влияят пряко или косвено върху живите организми: температура, светлина, радиоактивно излъчване, налягане, влажност на въздуха, солев състав на водата и др.

Биотичните фактори са всички форми на влияние на живите организми един върху друг. Всеки организъм постоянно изпитва пряко или косвено влияние на другите, влизайки в комуникация с представители на своя и други видове.

В някои случаи антропогенните фактори се класифицират в отделна група наред с биотичните и абиотичните фактори, като се подчертава екстремното въздействие на антропогенния фактор.

Антропогенните фактори са всички форми на дейност на човешкото общество, които водят до промени в природата като местообитание на други видове или пряко засягат живота им. Значението на антропогенното въздействие върху целия жив свят на Земята продължава да нараства бързо.

Промените във факторите на околната среда с течение на времето могат да бъдат:

1) редовно-постоянна, променяща силата на въздействието поради времето на деня, сезона на годината или ритъма на приливите и отливите в океана;

2) нередовни, без ясна периодичност, например промени в метеорологичните условия през различни години, бури, дъждове, кални потоци и др.;

3) насочени към определени или дълги периоди от време, например охлаждане или затопляне на климата, обрастване на резервоар и др.

Факторите на околната среда могат да имат различни ефекти върху живите организми:

1) като дразнители, причиняващи адаптивни промени във физиологичните и биохимичните функции;

2) като ограничители, които правят невъзможно съществуването в данните

условия;

3) като модификатори, които причиняват анатомични и морфологични промени в организмите;

4) като сигнали, показващи промени в други фактори.

Въпреки голямото разнообразие от фактори на околната среда, могат да бъдат идентифицирани редица общи модели в естеството на тяхното взаимодействие с организмите и в реакциите на живите същества.

Интензитетът на най-благоприятния за живота на организма фактор на околната среда е оптимален, а този, който дава най-лош ефект, е песимумен, т.е. условия, при които жизнената дейност на организма е максимално инхибирана, но все още може да съществува. По този начин, когато се отглеждат растения при различни температурни условия, точката, в която се наблюдава максимален растеж, ще бъде оптималната. В повечето случаи това е определен температурен диапазон от няколко градуса, така че тук е по-добре да говорим за оптималната зона. Целият температурен диапазон (от минимум до максимум), при който все още е възможен растеж, се нарича диапазон на стабилност (издръжливост) или толерантност. Точката, ограничаваща неговите (т.е. минималните и максималните) температури, подходящи за живот, е границата на стабилност. Между оптималната зона и границата на стабилност, когато се приближава до последната, растението изпитва нарастващ стрес, т.е. говорим за зони на стрес или зони на потисничество в обхвата на съпротивлението

Зависимост на действието на фактор на околната среда от неговата интензивност (по V.A. Radkevich, 1977)

Докато се движите нагоре и надолу по скалата, стресът не само се увеличава, но в крайна сметка, когато се достигнат границите на съпротивлението на тялото, настъпва неговата смърт. Подобни експерименти могат да бъдат проведени, за да се провери влиянието на други фактори. Резултатите ще съответстват графично на подобен тип крива

Земно-въздушна среда на живот, нейните характеристики и форми на адаптация към нея.

Животът на сушата изисква адаптации, които се оказват възможни само при високо организирани живи организми. Приземно-въздушната среда е по-трудна за живот; характеризира се с високо съдържание на кислород, ниско количество водна пара, ниска плътност и др. Това значително промени условията на дишане, водообмен и движение на живите същества.

Ниската плътност на въздуха определя неговата ниска подемна сила и незначителна опора. Организмите от въздушната среда трябва да имат собствена опорна система, която поддържа тялото: растения - различни механични тъкани, животни - твърд или хидростатичен скелет. Освен това всички обитатели на въздуха са тясно свързани с повърхността на земята, която им служи за привързване и опора.

Ниската плътност на въздуха осигурява ниско съпротивление при движение. Следователно много сухоземни животни придобиха способността да летят. 75% от всички сухоземни животни, предимно насекоми и птици, са се приспособили към активен полет.

Благодарение на подвижността на въздуха и съществуващите в долните слоеве на атмосферата вертикални и хоризонтални потоци на въздушни маси е възможно пасивно летене на организми. В тази връзка много видове са развили анемохория - разпръскване с помощта на въздушни течения. Анемохория е характерна за спори, семена и плодове на растения, протозойни цисти, малки насекоми, паяци и др. Организмите, пренасяни пасивно от въздушни течения, се наричат ​​общо аеропланктон.

Сухоземните организми съществуват в условия на относително ниско налягане поради ниската плътност на въздуха. Нормално е 760 mmHg. С увеличаване на надморската височина налягането намалява. Ниското налягане може да ограничи разпространението на видовете в планините. За гръбначните животни горната граница на живота е около 60 mm. Намаляването на налягането води до намаляване на доставката на кислород и дехидратация на животните поради увеличаване на честотата на дишане. Висшите растения имат приблизително същите граници на напредък в планините. Членестоногите, които могат да бъдат намерени на ледниците над линията на растителността, са малко по-издръжливи.

Газов състав на въздуха. В допълнение към физичните свойства на въздуха, неговите химични свойства са много важни за съществуването на земните организми. Газовият състав на въздуха в повърхностния слой на атмосферата е доста равномерен по отношение на съдържанието на основните компоненти (азот - 78,1%, кислород - 21,0%, аргон 0,9%, въглероден диоксид - 0,003% по обем).

Високото съдържание на кислород допринася за повишаване на метаболизма в сухоземните организми в сравнение с първичните водни организми. Именно в земна среда, въз основа на високата ефективност на окислителните процеси в тялото, възниква животинската хомеотермия. Кислородът, поради постоянното си високо съдържание във въздуха, не е ограничаващ фактор за живота в земната среда.

Съдържанието на въглероден диоксид може да варира в определени области на повърхностния слой въздух в доста значителни граници. Повишено насищане на въздуха с CO? среща се в зони на вулканична активност, близо до термални извори и други подземни изходи на този газ. Във високи концентрации въглеродният диоксид е токсичен. В природата такива концентрации са рядкост. Ниското съдържание на CO2 инхибира процеса на фотосинтеза. В условия на затворена почва можете да увеличите скоростта на фотосинтезата чрез увеличаване на концентрацията на въглероден диоксид. Това се използва в практиката на парниковото и парниковото отглеждане.

Азотът във въздуха е инертен газ за повечето обитатели на земната среда, но някои микроорганизми (нодулни бактерии, азотни бактерии, синьо-зелени водорасли и др.) имат способността да го свързват и да го включват в биологичния цикъл на веществата.

Дефицитът на влага е една от основните характеристики на земно-въздушната среда на живот. Цялата еволюция на земните организми е преминала под знака на адаптация към получаване и запазване на влага. Режимите на влажност на сушата са много разнообразни - от пълно и постоянно насищане на въздуха с водни пари в някои райони на тропиците до почти пълното им отсъствие в сухия въздух на пустините. Съществува също значителна дневна и сезонна променливост в съдържанието на водни пари в атмосферата. Водоснабдяването на сухоземните организми зависи и от режима на валежите, наличието на водоеми, запасите от влага в почвата, близостта на водните басейни и др.

Това доведе до развитието на адаптация към различни режими на водоснабдяване в земните организми.

Температурни условия. Друга отличителна черта на въздушно-земната среда са значителните температурни колебания. В повечето земни райони дневните и годишните температурни диапазони са десетки градуси. Устойчивостта на температурни промени в околната среда сред земните обитатели е много различна в зависимост от конкретното местообитание, в което протича животът им. Въпреки това, като цяло, сухоземните организми са много по-евритермни в сравнение с водните организми.

Условията на живот в земно-въздушната среда се усложняват допълнително от наличието на промени във времето. Времето - непрекъснато променящи се условия на атмосферата на повърхността, до надморска височина от приблизително 20 km (границата на тропосферата). Променливостта на времето се проявява в постоянна промяна в комбинацията от фактори на околната среда като температура, влажност на въздуха, облачност, валежи, сила и посока на вятъра и др. Дългогодишният метеорологичен режим характеризира климата на района. Понятието „климат“ включва не само средните стойности на метеорологичните явления, но и техния годишен и дневен цикъл, отклонение от него и тяхната честота. Климатът се определя от географските условия на района. Основните климатични фактори - температура и влажност - се измерват с количеството на валежите и наситеността на въздуха с водни пари.

За повечето сухоземни организми, особено за малките, климатът на района не е толкова важен, колкото условията на тяхното непосредствено местообитание. Много често местните елементи на околната среда (релеф, експозиция, растителност и др.) променят режима на температури, влажност, светлина, движение на въздуха в определен район по такъв начин, че той значително се различава от климатичните условия на района. Такива изменения на климата, които се развиват в повърхностния слой на въздуха, се наричат ​​микроклимат. Във всяка зона микроклиматът е много разнообразен. Могат да се идентифицират микроклиматите на много малки площи.

Светлинният режим на приземно-въздушната среда също има някои особености. Интензитетът и количеството светлина тук са най-големи и практически не ограничават живота на зелените растения, както във водата или почвата. На сушата могат да съществуват изключително светлолюбиви видове. За по-голямата част от сухоземните животни с дневна и дори нощна активност зрението е един от основните методи за ориентация. При сухоземните животни зрението е важно за търсене на плячка; много видове дори имат цветно зрение. В тази връзка жертвите развиват такива адаптивни характеристики като защитна реакция, камуфлажно и предупредително оцветяване, мимикрия и др.

При водните обитатели такива адаптации са много по-слабо развити. Появата на ярко оцветени цветя на висшите растения също се свързва с характеристиките на опрашителния апарат и в крайна сметка със светлинния режим на околната среда.

Свойствата на терена и почвата също са условията за живот на земните организми и на първо място на растенията. Свойствата на земната повърхност, които имат екологично въздействие върху нейните обитатели, се обединяват от „едафични фактори на околната среда“ (от гръцки „edaphos“ - „почва“).

Във връзка с различните свойства на почвата могат да се разграничат редица екологични групи растения. И така, според реакцията на киселинността на почвата, те се разграничават:

1) ацидофилни видове - растат на кисели почви с рН най-малко 6,7 (растения от сфагнови блата);

2) неутрофилите са склонни да растат на почви с рН 6,7–7,0 (повечето култивирани растения);

3) basophilaceae растат при pH над 7,0 (Echinops, дървесна анемона);

4) безразличните могат да растат на почви с различни стойности на pH (момина сълза).

Растенията също се различават по отношение на влажността на почвата. Някои видове са ограничени до различни субстрати, например петрофитите растат на скалисти почви, пасмофитите заселват рохкав пясък.

Теренът и естеството на почвата влияят върху специфичното движение на животните: например копитни животни, щрауси, дропови, живеещи на открити пространства, твърда земя, за подобряване на отблъскването при бягане. При гущерите, които живеят в подвижни пясъци, пръстите на краката са покрити с ресни от рогови люспи, които увеличават опората. За земните обитатели, които копаят дупки, плътната почва е неблагоприятна. Естеството на почвата в някои случаи влияе върху разпространението на сухоземните животни, които копаят дупки или ровят в почвата, или снасят яйца в почвата и т.н.

За състава на въздуха.

Газовият състав на въздуха, който дишаме, изглежда така: 78% е азот, 21% е кислород и 1% са други газове. Но в атмосферата на големите индустриални градове това съотношение често се нарушава. Значителна част се състои от вредни примеси, причинени от емисии от предприятия и превозни средства. Автомобилният транспорт въвежда в атмосферата много примеси: въглеводороди с неизвестен състав, бензо(а)пирен, въглероден диоксид, серни и азотни съединения, олово, въглероден оксид.

Атмосферата се състои от смес от редица газове - въздух, в който са суспендирани колоидни примеси - прах, капчици, кристали и др. Съставът на атмосферния въздух се променя слабо с надморската височина. Въпреки това, започвайки от надморска височина от около 100 km, заедно с молекулярния кислород и азота, в резултат на дисоциацията на молекулите се появява и атомен кислород и започва гравитационното разделяне на газовете. Над 300 km в атмосферата преобладава атомарният кислород, над 1000 km - хелият и след това атомарният водород. Налягането и плътността на атмосферата намаляват с надморската височина; около половината от общата маса на атмосферата е концентрирана в долните 5 км, 9/10 в долните 20 км и 99,5% в долните 80 км. На надморска височина от около 750 km плътността на въздуха пада до 10-10 g/m3 (докато на земната повърхност е около 103 g/m3), но дори и такава ниска плътност е достатъчна за появата на полярни сияния. Атмосферата няма рязка горна граница; плътността на съставните газове

Съставът на атмосферния въздух, който всеки от нас диша, включва няколко газа, основните от които са: азот (78,09%), кислород (20,95%), водород (0,01%), въглероден диоксид (въглероден диоксид) (0,03%) и инертни газове (0,93%). Освен това във въздуха винаги има известно количество водна пара, чието количество винаги се променя с промените в температурата: колкото по-висока е температурата, толкова по-голямо е съдържанието на пари и обратно. Поради колебания в количеството водни пари във въздуха, процентът на газовете в него също не е постоянен. Всички газове, които изграждат въздуха, са без цвят и мирис. Теглото на въздуха се променя в зависимост не само от температурата, но и от съдържанието на водни пари в него. При една и съща температура теглото на сухия въздух е по-голямо от това на влажния въздух, т.к водната пара е много по-лека от въздушната пара.

Таблицата показва газовия състав на атмосферата в обемно съотношение на масата, както и продължителността на живота на основните компоненти:

Компонент	% обем	% маса
N2	78,09	75,50
O2	20,95	23,15
Ар	0,933	1,292
CO2	0,03	0,046
не	1,8 10-3	1,4 10-3
той	4,6 10-4	6,4 10-5
CH4	1,52 10-4	8,4 10-5
Кр	1,14 10-4	3 10-4
H2	5 10-5	8 10-5
N2O	5 10-5	8 10-5
Xe	8,6 10-6	4 10-5
O3	3 10-7 - 3 10-6	5 10-7 - 5 10-6
Rn	6 10-18	4,5 10-17

Свойствата на газовете, които изграждат атмосферния въздух под налягане се променят.

Например: кислородът под налягане над 2 атмосфери има токсичен ефект върху тялото.

Азотът под налягане над 5 атмосфери има наркотичен ефект (азотна интоксикация). Бързото издигане от дълбините причинява декомпресионна болест поради бързото освобождаване на азотни мехурчета от кръвта, сякаш я разпенва.

Увеличаването на въглеродния диоксид с повече от 3% в дихателната смес причинява смърт.

Всеки компонент, който съставлява въздуха, с повишаване на налягането до определени граници, се превръща в отрова, която може да отрови тялото.

Изследване на газовия състав на атмосферата. Атмосферна химия

За историята на бързото развитие на сравнително млад клон на науката, наречен атмосферна химия, най-подходящият термин е „изстрел“ (хвърляне), използван във високоскоростните спортове. Може би стартовият пистолет е изстрелян от две статии, публикувани в началото на 70-те години. Те обсъдиха възможното разрушаване на стратосферния озон от азотните оксиди - NO и NO2. Първият принадлежи на бъдещия нобелов лауреат, а след това служител на Стокхолмския университет П. Крутцен, който смята, че естественият азотен оксид N2O, който се разлага под въздействието на слънчевата светлина, е вероятен източник на азотни оксиди в стратосферата. Авторът на втората статия, химик от Калифорнийския университет в Бъркли Г. Джонстън, предположи, че азотните оксиди се появяват в стратосферата в резултат на човешката дейност, а именно по време на емисиите на продукти от горенето от реактивни двигатели на самолети на голяма надморска височина.

Разбира се, горните хипотези не са възникнали от нищото. Съотношението поне на основните компоненти в атмосферния въздух - молекулите на азота, кислорода, водните пари и т.н. - беше известно много по-рано. Още през втората половина на 19в. В Европа бяха направени измервания на концентрациите на озон в повърхностния въздух. През 30-те години на миналия век английският учен С. Чапман открива механизма на образуване на озон в чисто кислородна атмосфера, показващ набор от взаимодействия на кислородни атоми и молекули, както и озон, в отсъствието на други компоненти на въздуха. Въпреки това, в края на 50-те години, измерванията с помощта на метеорологични ракети показаха, че има много по-малко озон в стратосферата, отколкото би трябвало да има според реакционния цикъл на Чапман. Въпреки че този механизъм остава основен и до днес, стана ясно, че има някои други процеси, които също участват активно в образуването на атмосферния озон.

Заслужава да се отбележи, че до началото на 70-те години знанията в областта на атмосферната химия са получени главно чрез усилията на отделни учени, чиито изследвания не са обединени от никаква социално значима концепция и най-често са от чисто академичен характер. Работата на Джонстън е друг въпрос: според неговите изчисления 500 самолета, летящи по 7 часа на ден, биха могли да намалят количеството стратосферен озон с не по-малко от 10%! И ако тези оценки бяха справедливи, тогава проблемът веднага стана социално-икономически, тъй като в този случай всички програми за развитие на свръхзвукова транспортна авиация и свързаната с нея инфраструктура ще трябва да претърпят значителни корекции и може би дори закриване. Освен това тогава за първи път наистина възникна въпросът, че антропогенната дейност може да предизвика не локален, а глобален катаклизъм. Естествено, в настоящата ситуация теорията се нуждаеше от много тежка и в същото време оперативна проверка.

Нека си припомним, че същността на горната хипотеза беше, че азотният оксид реагира с озона NO + O3 ® ® NO2 + O2, тогава образуваният при тази реакция азотен диоксид реагира с кислородния атом NO2 + O ® NO + O2, като по този начин възстановява присъствие НЕ в атмосферата, докато молекулата на озона е загубена завинаги. В този случай такава двойка реакции, която съставлява азотния каталитичен цикъл на разрушаване на озона, се повтаря, докато химични или физични процеси доведат до отстраняване на азотни оксиди от атмосферата. Например NO2 се окислява до азотна киселина HNO3, която е силно разтворима във вода и следователно се отстранява от атмосферата от облаците и валежите. Азотният каталитичен цикъл е много ефективен: една молекула NO по време на престоя си в атмосферата успява да унищожи десетки хиляди озонови молекули.

Но, както знаете, неприятностите не идват сами. Скоро експерти от американските университети – Мичиган (Р. Столарски и Р. Цицерон) и Харвард (С. Уофси и М. Макелрой) – откриха, че озонът може да има още по-безмилостен враг – съединенията на хлора. Хлорният каталитичен цикъл на разрушаване на озона (реакции Cl + O3 ® ClO + O2 и ClO + O ® Cl + O2), според техните оценки, е няколко пъти по-ефективен от азотния. Единствената причина за предпазлив оптимизъм беше, че количеството естествено срещащ се хлор в атмосферата е сравнително малко, което означава, че цялостният ефект от въздействието му върху озона може да не е твърде силен. Ситуацията обаче се промени драматично, когато през 1974 г. служители на Калифорнийския университет в Ървайн С. Роуланд и М. Молина установиха, че източникът на хлор в стратосферата са хлорофлуоровъглеродни съединения (CFC), широко използвани в хладилни агрегати, аерозолни опаковки, и т.н. Тъй като са незапалими, нетоксични и химически пасивни, тези вещества се пренасят бавно от издигащите се въздушни течения от земната повърхност в стратосферата, където техните молекули се разрушават от слънчевата светлина, което води до освобождаване на свободни хлорни атоми. Индустриалното производство на фреони, започнало през 30-те години на миналия век, и техните емисии в атмосферата непрекъснато се увеличават през всички следващи години, особено през 70-те и 80-те години. Така за много кратък период от време теоретиците идентифицираха два проблема в атмосферната химия, причинени от интензивно антропогенно замърсяване.

Въпреки това, за да се провери валидността на изложените хипотези, беше необходимо да се изпълнят много задачи.

първо,разширяване на лабораторните изследвания, по време на които би било възможно да се определят или изяснят скоростите на фотохимичните реакции между различните компоненти на атмосферния въздух. Трябва да се каже, че много оскъдните данни за тези скорости, които съществуваха по това време, също имаха доста грешки (до няколкостотин процента). В допълнение, условията, при които са направени измерванията, като правило, не съответстват точно на реалностите на атмосферата, което сериозно утежнява грешката, тъй като интензивността на повечето реакции зависи от температурата, а понякога и от налягането или плътността на атмосферата въздух.

второ,интензивно изучават радиационните оптични свойства на редица малки атмосферни газове в лабораторни условия. Молекулите на значителен брой компоненти на атмосферния въздух се разрушават от ултравиолетовото лъчение от Слънцето (в реакции на фотолиза), сред които не само CFC, споменати по-горе, но и молекулярен кислород, озон, азотни оксиди и много други. Следователно оценките на параметрите на всяка реакция на фотолиза са толкова необходими и важни за правилното възпроизвеждане на атмосферните химични процеси, колкото скоростите на реакциите между различни молекули.

на трето място,беше необходимо да се създадат математически модели, способни да опишат възможно най-пълно взаимните химически трансформации на компонентите на атмосферния въздух. Както вече беше споменато, производителността на разрушаването на озона в каталитичните цикли се определя от това колко дълго катализаторът (NO, Cl или някакъв друг) остава в атмосферата. Ясно е, че такъв катализатор, най-общо казано, би могъл да реагира с всеки от десетките компоненти на атмосферния въздух, бързо да се разпадне в процеса и тогава увреждането на стратосферния озон ще бъде много по-малко от очакваното. От друга страна, когато много химични трансформации се случват в атмосферата всяка секунда, е вероятно да бъдат идентифицирани други механизми, които пряко или косвено влияят върху образуването и разрушаването на озона. И накрая, такива модели са в състояние да идентифицират и оценят значението на отделните реакции или техните групи при образуването на други газове, които съставляват атмосферния въздух, а също така позволяват да се изчислят концентрациите на газове, които не могат да бъдат измерени.

И накрая,беше необходимо да се организира широка мрежа за измерване на съдържанието на различни газове във въздуха, включително съединения на азот, хлор и др., като се използват за тази цел наземни станции, изстрелвания на метеорологични балони и метеорологични ракети и полети на самолети. Разбира се, създаването на база данни беше най-скъпата задача, която не можеше да бъде решена за кратко време. Само измерванията обаче биха могли да осигурят отправна точка за теоретични изследвания, като в същото време са и пробен камък за истинността на изказаните хипотези.

От началото на 70-те години поне веднъж на три години се публикуват специални, постоянно актуализирани колекции, съдържащи информация за всички значими атмосферни реакции, включително реакциите на фотолиза. Освен това грешката при определяне на параметрите на реакциите между газовите компоненти на въздуха днес е, като правило, 10-20%.

През втората половина на това десетилетие се наблюдава бързо развитие на модели, описващи химичните трансформации в атмосферата. Най-много от тях са създадени в САЩ, но се появяват в Европа и СССР. Първоначално това бяха кутийни (нулевомерни) модели, а след това едномерни модели. Първите възпроизвеждаха с различна степен на достоверност съдържанието на основните атмосферни газове в даден обем - кутия (откъдето идва и името им) - в резултат на химическите взаимодействия между тях. Тъй като беше постулирано запазването на общата маса на въздушната смес, отстраняването на която и да е част от нея от кутията, например от вятъра, не беше взето предвид. Кутийните модели бяха удобни за изясняване на ролята на отделни реакции или техните групи в процесите на химическо образуване и разрушаване на атмосферни газове и за оценка на чувствителността на газовия състав на атмосферата към неточности при определяне на скоростта на реакцията. С тяхна помощ изследователите биха могли, като зададат атмосферни параметри в кутията (по-специално температура и плътност на въздуха), съответстващи на надморската височина на полетите на авиацията, и да оценят в грубо приближение как ще се променят концентрациите на атмосферни примеси в резултат на емисиите на продукти от горенето на авиационни двигатели. В същото време кутийните модели бяха неподходящи за изучаване на проблема с хлорфлуорвъглеводородите (CFC), тъй като не можеха да опишат процеса на тяхното движение от земната повърхност към стратосферата. Тук са полезни едномерните модели, които съчетават отчитане на подробно описание на химичните взаимодействия в атмосферата и транспортирането на примеси във вертикална посока. И въпреки че вертикалният трансфер беше посочен тук доста грубо, използването на едномерни модели беше забележима стъпка напред, тъй като те позволиха по някакъв начин да опишат реални явления.

Поглеждайки назад, можем да кажем, че голяма част от нашите съвременни знания се основават на грубата работа, извършена през онези години с помощта на едномерни и кутийни модели. Това позволи да се определят механизмите на образуване на газовия състав на атмосферата, да се оцени интензивността на химическите източници и поглътители на отделни газове. Важна особеност на този етап от развитието на атмосферната химия е, че появилите се нови идеи бяха тествани върху модели и широко обсъждани сред специалистите. Получените резултати често се сравняват с оценки на други научни групи, тъй като полевите измервания са очевидно недостатъчни и тяхната точност е много ниска. Освен това, за да се потвърди правилността на моделирането на определени химични взаимодействия, беше необходимо да се извършат сложни измервания, когато концентрациите на всички участващи реагенти бяха определени едновременно, което по това време, а дори и сега, беше практически невъзможно. (Досега само няколко измервания на комплекса от газове от совалката са извършени в продължение на 2-5 дни.) Следователно моделните изследвания изпревариха експерименталните и теорията не толкова обясняваше теренните наблюдения, колкото допринасяше за тяхното оптимално планиране. Например, съединение като хлорен нитрат ClONO2 се появява за първи път в проучвания за моделиране и едва след това е открито в атмосферата. Дори сравняването на наличните измервания с оценките на модела беше трудно, тъй като едномерният модел не можеше да вземе предвид хоризонталните въздушни движения, поради което атмосферата се приемаше за хоризонтално хомогенна и получените резултати от модела съответстваха на някакво средно глобално състояние. В действителност обаче съставът на въздуха над индустриалните райони на Европа или Съединените щати е много различен от състава му над Австралия или над Тихия океан. Следователно резултатите от всяко полево наблюдение до голяма степен зависят от мястото и времето на измерванията и, разбира се, не отговарят точно на глобалната средна стойност.

За да се премахне тази празнина в моделирането, през 80-те години изследователите създадоха двуизмерни модели, в които наред с вертикалния транспорт беше взет предвид и въздушният транспорт по меридиана (по протежение на кръга на ширината атмосферата все още се считаше за хомогенна). Създаването на такива модели в началото беше изпълнено със значителни трудности.

първо,броят на външните параметри на модела рязко се увеличи: във всеки възел на мрежата беше необходимо да се зададат скоростите на вертикален и междуширонов транспорт, температура и плътност на въздуха и др. Много параметри (предимно гореспоменатите скорости) не бяха надеждно определени в експерименти и следователно бяха избрани по качествени причини.

второ,Състоянието на компютърните технологии по това време значително възпрепятства пълното развитие на двумерните модели. За разлика от икономичните едномерни и особено кутийните модели, двумерните изискват значително повече памет и компютърно време. И в резултат на това създателите им бяха принудени значително да опростят схемите за отчитане на химическите трансформации в атмосферата. Въпреки това, комплекс от атмосферни изследвания, както моделни, така и пълномащабни с помощта на сателити, направи възможно да се направи относително хармонична, макар и далеч не пълна картина на състава на атмосферата, както и да се установи основната причина и ефектни връзки, които предизвикват промени в съдържанието на отделните компоненти на въздуха. По-специално, многобройни проучвания показват, че полетите на самолети в тропосферата не причиняват значителна вреда на тропосферния озон, но изкачването им в стратосферата изглежда има отрицателно въздействие върху озоносферата. Мнението на повечето експерти за ролята на CFC е почти единодушно: хипотезата на Роуланд и Молина се потвърждава и тези вещества наистина допринасят за унищожаването на стратосферния озон, а редовното увеличаване на промишленото им производство е бомба със закъснител, тъй като разпадането на CFC не става веднага, а след десетки и стотици години, така че ефектите от замърсяването ще засегнат атмосферата много дълго време. Освен това, ако се задържат дълго време, хлорфлуорвъглеводородите могат да достигнат до всяка, дори и най-отдалечената точка в атмосферата, и следователно това е заплаха в глобален мащаб. Дойде време за съгласувани политически решения.

През 1985 г. с участието на 44 държави във Виена е разработена и приета конвенция за опазване на озоновия слой, което стимулира нейното цялостно проучване. Въпросът какво да правим с CFC обаче все още остава открит. Беше невъзможно да оставим въпроса да се развие според принципа „ще се реши сам“, но също така е невъзможно да се забрани производството на тези вещества за една нощ без огромни щети за икономиката. Изглежда, че има просто решение: необходимо е да се заменят CFC с други вещества, които могат да изпълняват същите функции (например в хладилни агрегати) и в същото време са безвредни или поне по-малко опасни за озона. Но прилагането на прости решения често е много трудно. Не само създаването на такива вещества и установяването на тяхното производство изисква огромни капиталовложения и време, необходими са критерии за оценка на въздействието на всяко от тях върху атмосферата и климата.

Теоретиците отново са в светлината на прожекторите. D. Webbles от Националната лаборатория в Ливърмор предложи да се използва потенциалът за изчерпване на озоновия слой за тази цел, което показа колко по-силно (или по-слабо) молекула на заместително вещество влияе върху атмосферния озон, отколкото молекула на CFCl3 (фреон-11). По това време също беше добре известно, че температурата на повърхностния слой на въздуха значително зависи от концентрацията на определени газови примеси (те се наричаха парникови газове), предимно въглероден диоксид CO2, водна пара H2O, озон и др. CFC и много техни потенциални заместители. Измерванията показват, че по време на индустриалната революция средната годишна глобална температура на повърхностния слой въздух се е увеличила и продължава да се повишава, а това показва значителни и не винаги желани промени в климата на Земята. За да се постави тази ситуация под контрол, наред с озоноразрушаващия потенциал на дадено вещество, беше взет предвид и неговият потенциал за глобално затопляне. Този индекс показва колко по-силно или по-слабо изследваното съединение влияе на температурата на въздуха от същото количество въглероден диоксид. Изчисленията показват, че CFC и алтернативните вещества имат много висок потенциал за глобално затопляне, но тъй като техните атмосферни концентрации са много по-ниски от концентрациите на CO2, H2O или O3, общият им принос към глобалното затопляне остава незначителен. Засега...

Таблици с изчислени потенциали за изчерпване на озоновия слой и потенциали за глобално затопляне на хлорфлуорвъглеводороди и техните възможни заместители формират основата за международни решения за намаляване и впоследствие забрана на производството и употребата на много CFC (Протоколът от Монреал от 1987 г. и неговите по-късни изменения). Може би експертите, събрани в Монреал, не биха били толкова единодушни (в края на краищата членовете на протокола се основават на „измислици“ на теоретици, които не са потвърдени от естествени експерименти), но друг заинтересован „човек“ се изказа в полза на подписването на този документ - самата атмосфера.

Съобщението, че английски учени са открили „озонова дупка” над Антарктида в края на 1985 г., не без участието на журналисти, стана сензацията на годината, а реакцията на световната общественост на това съобщение най-лесно може да се опише с една кратка дума - шок. Едно е, когато заплахата от унищожаване на озоновия слой съществува само в далечното бъдеще, а друго е, когато всички сме изправени пред свършен факт. Нито обикновените хора, нито политиците, нито теоретиците бяха готови за това.

Бързо стана ясно, че нито един от съществуващите модели не може да възпроизведе толкова значително намаляване на нивата на озон. Това означава, че някои важни природни явления или не са били взети под внимание, или са били подценени. Скоро полеви проучвания, проведени в рамките на програмата за изучаване на антарктическия феномен, установиха, че важна роля за образуването на „озоновата дупка“, наред с обикновените (газофазови) атмосферни реакции, играят особеностите на пренос на атмосферен въздух в антарктическата стратосфера (почти пълната му изолация през зимата от останалата част от атмосферата), както и по това време малко проучени хетерогенни реакции (реакции на повърхността на атмосферните аерозоли - прахови частици, сажди, ледени късове, водни капки и др.). Само вземането под внимание на горните фактори направи възможно постигането на задоволително съответствие между резултатите от модела и данните от наблюденията. А уроците, предадени от антарктическата „озонова дупка“, сериозно повлияха на по-нататъшното развитие на атмосферната химия.

Първо, беше даден рязък тласък за подробно изследване на хетерогенни процеси, протичащи по закони, различни от тези, които определят газофазните процеси. Второ, имаше ясно разбиране, че в сложна система като атмосферата поведението на нейните елементи зависи от цял ​​комплекс от вътрешни връзки. С други думи, съдържанието на газове в атмосферата се определя не само от интензивността на химичните процеси, но и от температурата на въздуха, преноса на въздушни маси, характеристиките на аерозолното замърсяване на различни части на атмосферата и т.н. , радиационното нагряване и охлаждане, които формират температурното поле на стратосферния въздух, зависят от концентрацията и разпространението в пространството на парникови газове, а следователно и от атмосферните динамични процеси. И накрая, неравномерното радиационно нагряване на различни зони на земното кълбо и части от атмосферата генерира движения на атмосферния въздух и контролира тяхната интензивност. По този начин неотчитането на каквато и да е обратна връзка в моделите може да бъде изпълнено с големи грешки в получените резултати (въпреки че, нека отбележим мимоходом, прекомерното усложняване на модела без спешна необходимост е също толкова неуместно, колкото стрелбата с оръдия по известни представители на птиците) .

Ако връзката между температурата на въздуха и неговия газов състав беше взета предвид в двуизмерните модели през 80-те години, тогава използването на триизмерни модели на общата атмосферна циркулация за описание на разпределението на атмосферните примеси стана възможно благодарение на компютърния бум едва през 90-те години. Първите такива модели на обща циркулация са използвани за описание на пространственото разпределение на химически пасивни вещества - маркери. По-късно, поради недостатъчната оперативна памет на компютрите, химичните процеси бяха определени само с един параметър - времето на престой на примеса в атмосферата и едва сравнително наскоро блоковете от химически трансформации станаха пълноценни части от триизмерни модели. Въпреки че все още остават трудности при представянето на атмосферните химични процеси в детайли в 3D модели, те вече не изглеждат непреодолими и най-добрите 3D модели включват стотици химични реакции, заедно с действителния климатичен транспорт на въздуха в глобалната атмосфера.

В същото време широкото използване на съвременни модели изобщо не поставя под въпрос полезността на по-простите, разгледани по-горе. Добре известно е, че колкото по-сложен е моделът, толкова по-трудно е да се отдели „сигнала“ от „шума на модела“, да се анализират получените резултати, да се идентифицират основните причинно-следствени механизми и да се оцени влиянието на определени явления върху крайния резултат (и следователно целесъобразността да бъдат взети предвид в модела). И тук по-простите модели служат като идеална тестова площадка; те позволяват да се получат предварителни оценки, които по-късно се използват в триизмерни модели, да се изследват нови природни явления преди включването им в по-сложни и т.н.

Бързият научен и технологичен прогрес породи още няколко области на изследване, по един или друг начин свързани с атмосферната химия.

Сателитен мониторинг на атмосферата.Когато беше установено редовно попълване на базата данни от сателити, за повечето от най-важните компоненти на атмосферата, покриващи почти цялото земно кълбо, имаше нужда от подобряване на методите за тяхната обработка. Това включва филтриране на данни (отделяне на грешките на сигнала и измерването) и възстановяване на вертикални профили на концентрациите на примеси въз основа на общото им съдържание в атмосферния стълб и интерполация на данни в онези области, където директните измервания са невъзможни по технически причини. В допълнение, сателитният мониторинг се допълва от експедиции на самолети, които са планирани за решаване на различни проблеми, например в тропическия Тихи океан, Северния Атлантик и дори в лятната стратосфера на Арктика.

Важна част от съвременните изследвания е асимилацията (усвояването) на тези бази данни в модели с различна сложност. В този случай параметрите се избират въз основа на условието за най-голяма близост между измерените и моделните стойности на съдържанието на примеси в точки (региони). По този начин се проверява качеството на моделите, както и екстраполацията на измерените стойности извън регионите и периодите на измерване.

Оценка на концентрациите на краткотрайни атмосферни замърсители. Атмосферните радикали, които играят ключова роля в атмосферната химия, като хидроксил OH, перхидроксил HO2, азотен оксид NO, атомен кислород във възбудено състояние O (1D) и др., имат най-голяма химична реактивност и следователно много малка ( няколко секунди или минути) „живот“ в атмосферата. Следователно измерването на такива радикали е изключително трудно и реконструкцията на тяхното съдържание във въздуха често се извършва с помощта на моделни взаимоотношения между химическите източници и поглътители на тези радикали. Дълго време интензитетите на източниците и поглътителите се изчисляваха с помощта на моделни данни. С появата на подходящи измервания стана възможно въз основа на тях да се реконструират радикални концентрации, като същевременно се подобряват моделите и се разширява информацията за газовия състав на атмосферата.

Реконструкция на газовия състав на атмосферата в прединдустриалния период и по-ранните епохи на Земята.Благодарение на измервания в ледени ядра на Антарктика и Гренландия, чиято възраст варира от стотици до стотици хиляди години, станаха известни концентрациите на въглероден диоксид, азотен оксид, метан, въглероден оксид, както и температурата от онези времена . Моделна реконструкция на състоянието на атмосферата в тези епохи и сравнението й с настоящата позволява да се проследи еволюцията на земната атмосфера и да се оцени степента на човешкото въздействие върху околната среда.

Оценка на интензивността на източниците на най-важните компоненти на въздуха.Систематичните измервания на съдържанието на газове в повърхностния въздух, като метан, въглероден окис и азотни оксиди, станаха основа за решаване на обратния проблем: оценка на количеството емисии на газове от наземни източници в атмосферата въз основа на техните известни концентрации . За съжаление само инвентаризацията на виновниците за всеобщата суматоха - фреоните - е сравнително проста задача, тъй като почти всички тези вещества нямат естествени източници и общото им количество, навлизащо в атмосферата, е ограничено от обема на тяхното производство. Останалите газове имат различни и сравними източници на енергия. Например, източник на метан са подгизнали райони, блата, нефтени кладенци, въглищни мини; това съединение се секретира от термитни колонии и дори е отпадъчен продукт от добитъка. Въглеродният оксид навлиза в атмосферата като част от отработените газове, в резултат на изгаряне на гориво, както и по време на окисляването на метан и много органични съединения. Директните измервания на емисиите на тези газове са трудни, но са разработени техники за предоставяне на оценки на глобалните източници на замърсяващи газове, чиято несигурност е значително намалена през последните години, въпреки че остава голяма.

Прогнозиране на промените в състава на атмосферата и климата на ЗемятаОтчитайки тенденциите - тенденции в съдържанието на атмосферни газове, оценки на техните източници, темпове на нарастване на населението на Земята, темпове на нарастване на производството на всички видове енергия и др. - специални групи от експерти създават и постоянно коригират сценарии за вероятни замърсяване на атмосферата през следващите 10, 30, 100 години. Въз основа на тях с помощта на модели се прогнозират възможни промени в газовия състав, температурата и атмосферната циркулация. По този начин е възможно предварително да откриете неблагоприятни тенденции в състоянието на атмосферата и да се опитате да ги отстраните. Антарктическият шок от 1985 г. не трябва да се повтаря.

Феноменът на парниковия ефект на атмосферата

През последните години стана ясно, че аналогията между обикновена оранжерия и парниковия ефект на атмосферата не е съвсем правилна. В края на миналия век известният американски физик Ууд, заменяйки обикновеното стъкло с кварцово стъкло в лабораторен модел на оранжерия и без да открива промени във функционирането на оранжерията, показа, че проблемът не е в забавянето на топлинно излъчване на почвата от стъкло, което пропуска слънчевата радиация, но ролята на стъклото в това В този случай тя се състои само в „прекъсване“ на турбулентния топлообмен между повърхността на почвата и атмосферата.

Парниковият (парников) ефект на атмосферата е нейната способност да предава слънчева радиация, но да задържа земната радиация, насърчавайки натрупването на топлина от земята. Земната атмосфера сравнително добре пропуска късовълновата слънчева радиация, която се поглъща почти напълно от земната повърхност. Нагрявайки се поради поглъщането на слънчевата радиация, земната повърхност се превръща в източник на земна, предимно дълга вълна, радиация, част от която отива в космоса.

Ефект от повишаване на концентрацията на CO2

Учените и изследователите продължават да спорят за състава на така наречените парникови газове. Най-голям интерес в това отношение представлява ефектът от нарастващите концентрации на въглероден диоксид (CO2) върху парниковия ефект на атмосферата. Предполага се, че добре известната схема: „увеличаването на концентрацията на въглероден диоксид засилва парниковия ефект, което води до затопляне на глобалния климат“ е изключително опростена и много далеч от реалността, тъй като най-важният „парников газ“ не е CO2 изобщо, но водна пара. В същото време уговорката, че концентрацията на водни пари в атмосферата се определя само от параметрите на самата климатична система, вече не издържа на критика, тъй като антропогенното въздействие върху глобалния воден цикъл е убедително доказано.

Като научни хипотези посочваме следните последици от предстоящия парников ефект. първо,Според най-разпространените оценки до края на 21 век съдържанието на CO2 в атмосферата ще се удвои, което неизбежно ще доведе до повишаване на средната глобална повърхностна температура с 3 - 5 o C. В същото време се очаква затопляне което да доведе до по-сухи лета в умерените ширини на Северното полукълбо.

второ,Предполага се, че такова увеличение на средната глобална повърхностна температура ще доведе до повишаване на нивото на Световния океан с 20 - 165 сантиметра поради термичното разширение на водата. Що се отнася до антарктическата ледена покривка, нейното унищожаване не е неизбежно, тъй като топенето изисква по-високи температури. Във всеки случай процесът на топене на антарктическия лед ще отнеме много дълго време.

на трето място,Атмосферните концентрации на CO2 могат да имат много благоприятен ефект върху добивите. Резултатите от експериментите ни позволяват да приемем, че в условията на прогресивно увеличаване на съдържанието на CO2 във въздуха естествената и култивираната растителност ще достигне оптимално състояние; Ще се увеличи листната повърхност на растенията, ще се увеличи специфичното тегло на сухото вещество на листата, ще се увеличи средният размер на плодовете и броят на семената, ще се ускори узряването на зърната и ще се увеличи добивът им.

четвърто,На високи географски ширини естествените гори, особено бореалните гори, могат да бъдат много чувствителни към температурните промени. Затоплянето може да доведе до рязко намаляване на площта на бореалните гори, както и до изместване на границата им на север; горите на тропиците и субтропиците вероятно ще бъдат по-чувствителни към промените в валежите, отколкото към температурата.

Светлинната енергия от слънцето прониква в атмосферата, абсорбира се от повърхността на земята и я нагрява. В този случай светлинната енергия се превръща в топлина, която се отделя под формата на инфрачервено или топлинно лъчение. Това инфрачервено лъчение, отразено от повърхността на земята, се абсорбира от въглеродния диоксид, като същевременно се нагрява и нагрява атмосферата. Това означава, че колкото повече въглероден диоксид има в атмосферата, толкова по-силно той влияе върху климата на планетата. Същото се случва и в оранжериите, поради което това явление се нарича парников ефект.

Ако така наречените парникови газове продължат да текат със сегашната скорост, то през следващия век средната температура на Земята ще се повиши с 4 - 5 o C, което може да доведе до глобално затопляне на планетата.

Заключение

Промяната на отношението ви към природата не означава, че трябва да се откажете от технологичния прогрес. Спирането му няма да реши проблема, а само може да забави решаването му. Необходимо е упорито и търпеливо да се стремим към намаляване на емисиите чрез въвеждане на нови екологични технологии за пестене на суровини, потребление на енергия и увеличаване на броя на насажденията и провеждане на образователни дейности по отношение на екологичния мироглед на населението.

Например в САЩ едно от предприятията за производство на синтетичен каучук се намира в непосредствена близост до жилищни райони и това не предизвиква протест от жителите, тъй като работят екологични технологични схеми, които в миналото със стари технологии, не бяха много чисти.

Това означава, че се нуждаем от строг подбор на технологии, които отговарят на най-строгите критерии, които ще ни позволят да постигнем високо ниво на екологосъобразно производство във всички сектори на индустрията и транспорта, както и да увеличим броя на засадените зелени площи; в индустриални зони и градове.

През последните години експериментът заема водеща позиция в развитието на атмосферната химия, а мястото на теорията е същото като в класическите, уважавани науки. Но все още има области, в които теоретичните изследвания остават приоритет: например, само моделни експерименти са в състояние да предскажат промени в състава на атмосферата или да оценят ефективността на ограничителните мерки, прилагани съгласно Монреалския протокол. Започвайки от решаването на важен, но частен проблем, днес атмосферната химия, в сътрудничество със сродни дисциплини, обхваща целия комплекс от проблеми в изучаването и опазването на околната среда. Може би можем да кажем, че първите години от развитието на атмосферната химия преминаха под мотото: "Не закъснявайте!" Стартовият прилив приключи, бягането продължава.

II. Разпределете характеристиките според клетъчните органели (поставете буквите, съответстващи на характеристиките на органелите срещу името на органелите). (26 точки)

II. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИ ПРЕПОРЪКИ ЗА СТУДЕНТИ РЕДОВНА ОБРАЗОВАНИЕ ОТ ВСИЧКИ НЕФИЛОСОФСКИ СПЕЦИАЛНОСТИ 1 стр.

Лекция 3 ХАБИТАТ И ТЕХНИТЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ (2 часа)

1. Водна среда

2. Наземно-въздушно местообитание

3. Почвата като местообитание

4.Организмът като местообитание

В процеса на историческо развитие живите организми са усвоили четири местообитания. Първият е водата. Животът се заражда и развива във вода в продължение на много милиони години. Вторият - наземно-въздушен - растенията и животните са възникнали на сушата и в атмосферата и бързо са се адаптирали към новите условия. Постепенно трансформирайки горния слой на земята - литосферата, те създадоха трето местообитание - почвата, а самите те станаха четвъртото местообитание.

Воден хабитат - хидросфера

Екологични групи хидробионти.Топлите морета и океани (40 000 вида животни) в екватора и тропиците се характеризират с най-голямо разнообразие на живот; на север и юг флората и фауната на моретата се изчерпват стотици пъти. Що се отнася до разпределението на организмите директно в морето, по-голямата част от тях са концентрирани в повърхностните слоеве (епипелагични) и в сублиторалната зона. В зависимост от начина на движение и престой в определени слоеве, морските обитатели се разделят на три екологични групи: нектон, планктон и бентос.

Нектон(nektos - плаващ) - активно движещи се големи животни, които могат да преодолеят дълги разстояния и силни течения: риби, калмари, перконоги, китове. В сладките водоеми нектонът включва земноводни и много насекоми.

Планктон(planktos - блуждаещ, реещ се) - съвкупност от растения (фитопланктон: диатомеи, зелени и синьо-зелени (само сладководни тела) водорасли, растителни камшичести, перидинеи и др.) и малки животински организми (зоопланктон: малки ракообразни, от по-големи - птероподи, мекотели, медузи, гребени, някои червеи), живеещи на различни дълбочини, но неспособни на активно движение и устойчивост на течения. Планктонът включва и животински ларви, образуващи специална група - нейстон. Това е пасивно плаваща „временна“ популация на най-горния слой вода, представена от различни животни (десетоноги, раконоги и копеподи, бодлокожи, полихети, риби, мекотели и др.) в стадий на ларви. Ларвите, израствайки, се преместват в долните слоеве на пелагела. Над нейстона има плейстон - това са организми, при които горната част на тялото расте над водата, а долната част във водата (водна леща - Lemma, сифонофори и др.). Планктонът играе важна роля в трофичните връзки на биосферата, т.к е храна за много водни обитатели, включително основна храна за усати китове (Myatcoceti).

Бентос(бентос – дълбочина) – дънни хидробионти. Представен е предимно от прикрепени или бавно движещи се животни (зообентос: фораминефори, риби, гъби, кишечнополостни, червеи, брахиоподи, асцидии и др.), по-многобройни в плитки води. В плитките води бентосът включва и растения (фитобентос: диатомеи, зелени, кафяви, червени водорасли, бактерии). На дълбочини, където няма светлина, фитобентосът отсъства. По бреговете има цъфтящи растения от зостер, рупия. Скалистите участъци на дъното са най-богати на фитобентос.

В езерата зообентосът е по-малко изобилен и разнообразен, отколкото в морето. Образува се от протозои (ресничести, дафнии), пиявици, мекотели, ларви на насекоми и др. Фитобентосът на езерата се образува от свободно плаващи диатомеи, зелени и синьо-зелени водорасли; отсъстват кафяви и червени водорасли.

Вкореняващите се крайбрежни растения в езерата образуват ясно очертани зони, чийто видов състав и вид са съобразени с условията на околната среда в граничната зона земя-вода. Във водата близо до брега растат хидрофити - растения, полупотопени във вода (стрелка, белокрилка, тръстика, рогоз, острица, трихети, тръстика). Те са заменени от хидатофити - растения, потопени във вода, но с плаващи листа (лотос, водна леща, яйчни капсули, чилим, такла) и - по-нататък - напълно потопени (езерниче, елодея, хара). Хидатофитите също включват растения, плаващи на повърхността (водна леща).

Високата плътност на водната среда определя специалния състав и характер на промените в жизненоважните фактори. Някои от тях са същите като на сушата - топлина, светлина, други са специфични: водно налягане (увеличава се с дълбочина с 1 atm на всеки 10 m), съдържание на кислород, солев състав, киселинност. Поради високата плътност на околната среда, стойностите на топлината и светлината се променят много по-бързо с градиент на надморска височина, отколкото на сушата.

Термичен режим. Водната среда се характеризира с по-малко натрупване на топлина, т.к значителна част от него се отразява и също толкова значителна част се изразходва за изпаряване. В съответствие с динамиката на температурите на сушата, температурите на водата показват по-малки колебания в дневните и сезонните температури. Освен това резервоарите значително изравняват температурата в атмосферата на крайбрежните райони. При липса на ледена обвивка, моретата имат затоплящ ефект върху съседните земни площи през студения сезон и охлаждащ и овлажняващ ефект през лятото.

Диапазонът на температурите на водата в Световния океан е 38° (от -2 до +36°C), в пресните водоеми – 26° (от -0,9 до +25°C). С дълбочината температурата на водата рязко пада. До 50 m има дневни колебания на температурата, до 400 - сезонни, по-дълбоко тя става постоянна, падайки до +1-3 ° C (в Арктика е близо до 0 ° C). Тъй като температурният режим в резервоарите е относително стабилен, техните обитатели се характеризират със стенотермизъм. Малките температурни колебания в една или друга посока са придружени от значителни промени във водните екосистеми.

Примери: „биологичен взрив“ в делтата на Волга поради понижаване на нивото на Каспийско море - разпространението на лотосови гъсталаци (Nelumba kaspium), в южната част на Приморие - свръхрастежът на бяла муха в старицата (Комаровка, Илистая и др. .) по чиито брегове е изсечена и опожарена дървесна растителност.

Поради различната степен на нагряване на горните и долните слоеве през годината, приливи и отливи, течения и бури, възниква постоянно смесване на водните слоеве. Ролята на смесването на водата за водните обитатели (водните организми) е изключително важна, т.к в същото време разпределението на кислород и хранителни вещества в резервоарите се изравнява, осигурявайки метаболитни процеси между организмите и околната среда.

В застояли резервоари (езера) с умерени ширини вертикалното смесване се извършва през пролетта и есента и през тези сезони температурата в целия резервоар става равномерна, т.е. идвахомотермия. През лятото и зимата, в резултат на рязко увеличаване на нагряването или охлаждането на горните слоеве, смесването на водата спира.

Това явление се нарича температурна дихотомия, а периодът на временна стагнация се нарича стагнация (лято или зима). През лятото на повърхността остават по-леки топли слоеве, разположени над тежки студени (фиг. 3). През зимата, напротив, има по-топла вода в долния слой, тъй като непосредствено под леда температурата на повърхностните води е под +4 ° C и поради физикохимичните свойства на водата те стават по-леки от водата с температура над +4°C.По време на периоди на застой ясно се разграничават три слоя: горният (епилимнион) с най-резки сезонни колебания в температурата на водата, средният (металимнион или термоклин), в който се наблюдава рязък скок на температурата, и дъното (хиполимнион), в където температурата се променя малко през годината. В периоди на застой се получава кислороден дефицит във водния стълб - през лятото в дъното, а през зимата в горната част, в резултат на което през зимата често се стига до гибел на риба.

В океаните, където водата е много прозрачна, 1% от светлинната радиация прониква до дълбочина 140 m, а в малките езера на дълбочина 2 m проникват само десети от процента. Лъчите от различните части на спектъра се абсорбират по различен начин във водата; червените лъчи се абсорбират първи. С дълбочина става по-тъмен, а цветът на водата първо става зелен, след това син, индиго и накрая синьо-виолетов, преминавайки в пълен мрак. Хидробионтите също променят цвета си съответно, като се адаптират не само към състава на светлината, но и към нейната липса - хроматична адаптация. В светлите зони, в плитките води, преобладават зелените водорасли (Chlorophyta), чийто хлорофил абсорбира червените лъчи, с дълбочина те се заменят с кафяви (Phaephyta) и след това червени (Rhodophyta). На големи дълбочини фитобентосът отсъства.

Растенията са се адаптирали към липсата на светлина чрез развитие на големи хроматофори, които осигуряват ниска точка на компенсация за фотосинтезата, както и чрез увеличаване на площта на асимилиращите органи (индекс на листната повърхност). Дълбоководните водорасли се характеризират със силно разчленени листа и тънки, полупрозрачни листни остриета. Полупотопените и плаващи растения се характеризират с хетерофилност - листата над водата са същите като тези на сухоземните растения, имат твърдо острие, устичният апарат е развит, а във водата листата са много тънки, състоящи се от тесни нишковидни дялове.

Хетерофилия:яйчени капсули, водни лилии, лист стрела, чилим (воден кестен).

Животните, подобно на растенията, естествено променят цвета си с дълбочина. В горните слоеве те са ярко оцветени в различни цветове, в зоната на здрача (лаврак, корали, ракообразни) те са боядисани в цветове с червен нюанс - по-удобно е да се скриете от врагове. Дълбоководните видове нямат пигменти.

Характерните свойства на водната среда, различна от сушата, са високата плътност, подвижността, киселинността и способността за разтваряне на газове и соли. За всички тези условия хидробионтите исторически са развили подходящи адаптации.

2. Наземно-въздушно местообитание

В хода на еволюцията тази среда се е развила по-късно от водната. Неговата особеност е, че е газообразен, поради което се характеризира с ниска влажност, плътност и налягане и високо съдържание на кислород. В хода на еволюцията живите организми са развили необходимите анатомични, морфологични, физиологични, поведенчески и други адаптации.

Животните в наземно-въздушната среда се движат по почвата или във въздуха (птици, насекоми), а растенията се вкореняват в почвата. В тази връзка животните са развили бели дробове и трахея, а растенията са развили устичен апарат, т.е. органи, с които сухоземните жители на планетата усвояват кислород директно от въздуха. Скелетните органи са силно развити, осигурявайки автономност на движението по сушата и поддържайки тялото с всичките му органи в условия на ниска плътност на околната среда, хиляди пъти по-малка от водата. Екологичните фактори в земно-въздушната среда се различават от другите местообитания по високата интензивност на светлината, значителните колебания в температурата и влажността на въздуха, връзката на всички фактори с географското местоположение, промяната на сезоните и времето на деня. Техните ефекти върху организмите са неразривно свързани с движението на въздуха и положението спрямо моретата и океаните и са много различни от ефектите във водната среда (Таблица 1).

Условия на местообитание за въздушни и водни организми

(според D.F. Mordukhai-Boltovsky, 1974)

въздушна среда

водна среда

Влажност	Много важно (често в недостиг)	Няма (винаги в излишък)
Плътност	Малък (с изключение на почвата)	Голяма в сравнение с ролята му за обитателите на въздуха
налягане	Почти никакви	Голям (може да достигне 1000 атмосфери)
температура	Значителен (варира в много широки граници - от -80 до +1ОО°С и повече)	По-малко от стойността за обитателите на въздуха (варира много по-малко, обикновено от -2 до +40°C)
Кислород	Несъществени (предимно в излишък)	Основни (често в недостиг)
Суспензии	маловажно;	не се използва за храна (основно минерали)
Важно (източник на храна, особено органична материя)	Разтворени вещества в околната среда	До известна степен (от значение само за почвени разтвори)

Важно (необходими са определени количества)

Много от адаптациите бяха обсъдени по-горе като примери за характеризиране на абиотичните фактори на околната среда. Затова няма смисъл да се повтаряме сега, тъй като ще се върнем към тях в практическите занятия.

Наземно-въздушно местообитание

В хода на еволюцията тази среда се е развила по-късно от водната. Екологичните фактори в земно-въздушната среда се различават от другите местообитания по високата интензивност на светлината, значителните колебания в температурата и влажността на въздуха, връзката на всички фактори с географското местоположение, промяната на сезоните и времето на деня. Средата е газообразна, поради което се характеризира с ниска влажност, плътност и налягане и високо съдържание на кислород.

Характеристики на абиотичните фактори на околната среда: светлина, температура, влажност - виж предишната лекция.

Газов състав на атмосфератасъщо е важен климатичен фактор. Преди приблизително 3-3,5 милиарда години атмосферата е съдържала азот, амоняк, водород, метан и водни пари и в нея е нямало свободен кислород. Съставът на атмосферата до голяма степен се определя от вулканични газове.

В момента атмосферата се състои главно от азот, кислород и относително по-малки количества аргон и въглероден диоксид. Всички други газове, присъстващи в атмосферата, се съдържат само в следи от количества. От особено значение за биотата е относителното съдържание на кислород и въглероден диоксид.

Високото съдържание на кислород допринесе за повишаване на метаболизма в сухоземните организми в сравнение с първичните водни. Именно в земна среда, въз основа на високата ефективност на окислителните процеси в тялото, възниква животинската хомеотермия. Кислородът, поради постоянно високото си съдържание във въздуха, не е фактор, ограничаващ живота в земната среда. Само на места, при определени условия, се създава временен дефицит, например в натрупвания на разлагащи се растителни остатъци, запаси от зърно, брашно и др.

Съдържанието на въглероден диоксид може да варира в определени области на повърхностния слой въздух в доста значителни граници. Например при липса на вятър в центъра на големите градове неговата концентрация нараства десетки пъти. Съществуват регулярни ежедневни промени в съдържанието на въглероден диоксид в повърхностните слоеве, свързани с ритъма на фотосинтезата на растенията, и сезонни промени, причинени от промени в скоростта на дишане на живите организми, главно микроскопичното население на почвите. Повишено насищане на въздуха с въглероден диоксид възниква в зони на вулканична активност, в близост до термални извори и други подземни изходи на този газ. Ниското съдържание на въглероден диоксид инхибира процеса на фотосинтеза. В затворени земни условия е възможно да се увеличи скоростта на фотосинтезата чрез увеличаване на концентрацията на въглероден диоксид; Това се използва в практиката на парниковото и парниковото отглеждане.

Азотът във въздуха е инертен газ за повечето обитатели на земната среда, но редица микроорганизми (нодулни бактерии, Azotobacter, клостридии, синьо-зелени водорасли и др.) имат способността да го свързват и да го включват в биологичния цикъл.

Местните замърсители, влизащи във въздуха, също могат значително да повлияят на живите организми. Това се отнася особено за токсичните газообразни вещества - метан, серен оксид (IV), въглероден оксид (II), азотен оксид (IV), сероводород, съединения на хлора, както и прахови частици, сажди и др., замърсяващи въздуха в промишлени области. Основният съвременен източник на химическо и физическо замърсяване на атмосферата е антропогенен: работата на различни промишлени предприятия и транспорт, ерозия на почвата и др. Серният оксид (SO 2), например, е токсичен за растенията дори в концентрации от един и петдесет до хилядна до една милионна част от обема на въздуха Някои видове растения са особено чувствителни към S0 2 и служат като чувствителен индикатор за натрупването му във въздуха (например лишеи.

Ниска плътност на въздухаопределя неговата ниска подемна сила и незначителна опора. Обитателите на въздуха трябва да имат собствена опорна система, която поддържа тялото: растенията - с различни механични тъкани, животните - с твърд или много по-рядко хидростатичен скелет. Освен това всички обитатели на въздуха са тясно свързани с повърхността на земята, която им служи за привързване и опора. Животът във висящо състояние във въздуха е невъзможен. Вярно е, че много микроорганизми и животни, спори, семена и цветен прашец на растения редовно присъстват във въздуха и се пренасят от въздушни течения (анемохория), много животни са способни на активен полет, но при всички тези видове основната функция на жизнения им цикъл е - размножаване - извършва се на повърхността на земята. За повечето от тях престоят във въздуха е свързан само със заселване или търсене на плячка.

Вятърима ограничаващ ефект върху дейността и равномерното разпространение на организмите. Вятърът може дори да промени външния вид на растенията, особено в тези местообитания, например в алпийските зони, където други фактори имат ограничаващ ефект. В открити планински местообитания вятърът ограничава растежа на растенията и кара растенията да се огъват от наветрената страна. Освен това вятърът увеличава изпарението при условия на ниска влажност. Са от голямо значение бури, въпреки че ефектът им е чисто локален. Ураганите и дори обикновените ветрове могат да пренасят животни и растения на големи разстояния и по този начин да променят състава на общностите.

налягане, очевидно не е пряк ограничаващ фактор, но е пряко свързан с времето и климата, които имат пряк ограничаващ ефект. Ниската плътност на въздуха причинява относително ниско налягане на сушата. Нормално е 760 mmHg. С увеличаване на надморската височина налягането намалява. На височина 5800 м е само наполовина нормално. Ниското налягане може да ограничи разпространението на видовете в планините. За повечето гръбначни животните горната граница на живота е около 6000 m. Границите на разпространение на висшите растения в планините са приблизително еднакви. Малко по-издръжливи са членестоногите (пружинки, акари, паяци), които могат да бъдат намерени на ледниците над линията на растителността.

Като цяло всички сухоземни организми са много по-стенобатични от водните.