Bakke-luft-miljøet er preget av et stort utvalg av levekår, økologiske nisjer og organismer som bor i dem. Det skal bemerkes at organismer spiller en primær rolle i å forme forholdene til livets land-luftmiljø, og fremfor alt gasssammensetningen i atmosfæren. Nesten alt oksygenet i jordens atmosfære er av biogen opprinnelse.

Hovedtrekkene i bakke-luft-miljøet er den store amplituden av endringer i miljøfaktorer, heterogeniteten til miljøet, virkningen av gravitasjonskrefter og lav lufttetthet. Et kompleks av fysisk-geografiske og klimatiske faktorer som er karakteristiske for en viss naturlig sone, fører til den evolusjonære dannelsen av morfofysiologiske tilpasninger av organismer til livet under disse forholdene, et mangfold av livsformer.

Atmosfærisk luft er preget av lav og variabel luftfuktighet. Denne omstendigheten begrenset (begrenset) i stor grad mulighetene for å mestre bakke-luft-miljøet, og ledet også utviklingen av vann-saltmetabolismen og strukturen til luftveisorganene.

Luftsammensetning. En av de viktigste abiotiske faktorene i det terrestriske (luft) habitatet er sammensetningen av luften, en naturlig blanding av gasser som utviklet seg under jordens utvikling. Sammensetningen av luft i den moderne atmosfæren er i en tilstand av dynamisk likevekt, avhengig av den vitale aktiviteten til levende organismer og geokjemiske fenomener på global skala.

Luft, blottet for fuktighet og suspenderte partikler, har nesten samme sammensetning ved havnivå i alle områder av kloden, så vel som gjennom dagen og på forskjellige perioder av året. Imidlertid, i forskjellige epoker av planetens eksistens, var sammensetningen av luften annerledes. Det antas at innholdet av karbondioksid og oksygen endret seg mest (fig. 3.7). Rollen til oksygen og karbondioksid er vist i detalj i Sect. 2.2.

Nitrogen, tilstede i den atmosfæriske luften i størst mengde, i gassform, er nøytralt for de aller fleste organismer, spesielt dyr. Bare for en rekke mikroorganismer (knutebakterier, azotobacter, blågrønnalger osv.) fungerer luftnitrogen som en vital aktivitetsfaktor. Disse mikroorganismene assimilerer molekylært nitrogen, og etter død og mineralisering forsyner de høyere planter tilgjengelige former for dette kjemiske elementet.

Tilstedeværelsen i luften av andre gassformige stoffer eller aerosoler (faste eller flytende partikler suspendert i luften) i merkbare mengder endrer de vanlige miljøforholdene og påvirker levende organismer.

2.2. Tilpasninger av terrestriske organismer til miljøet

Aeroplankton (anemokori).

Planter: vindpollinering, stengelstruktur, former på bladblader, typer blomsterstander, farge, størrelse.

Dannelse av flaggformer av trær. Rotsystem.

Dyr: pust, kroppsform, integument, atferdsreaksjoner.

Jord som medium

Jord er et resultat av aktiviteten til levende organismer. Organismene som befolket jord-luft-miljøet førte til fremveksten av jord som et unikt habitat. Jord er et komplekst system som inkluderer en fast fase (mineralpartikler), en flytende fase (jordfuktighet) og en gassfase. Forholdet mellom disse tre fasene bestemmer egenskapene til jorda som livsmiljø.

Et viktig trekk ved jorda er også tilstedeværelsen av en viss mengde organisk materiale. Det dannes som et resultat av organismers død og er en del av deres ekskrementer (sekreter).

Forholdene til jordhabitatet bestemmer slike egenskaper til jorda som dens lufting (det vil si luftmetning), fuktighet (tilstedeværelse av fuktighet), varmekapasitet og termisk regime (daglige, sesongmessige, årlige temperaturvariasjoner). Det termiske regimet, sammenlignet med bakke-luft-miljøet, er mer konservativt, spesielt på store dyp. Generelt har jorda ganske stabile levekår.

Vertikale forskjeller er også karakteristiske for andre jordegenskaper, for eksempel avhenger lysinntrengning naturlig av dybden.

Mange forfattere noterer seg den mellomliggende posisjonen til livets jordmiljø mellom vann- og land-luftmiljøene. Jord kan huse organismer som har både akvatisk og luftbåren respirasjon. Den vertikale gradienten av lysinntrengning i jord er enda mer uttalt enn i vann. Mikroorganismer finnes i hele jordens tykkelse, og planter (først og fremst rotsystemer) er knyttet til ytre horisonter.

Jordorganismer er preget av spesifikke organer og typer bevegelse (gravende lemmer hos pattedyr; evnen til å endre kroppstykkelse; tilstedeværelsen av spesialiserte hodekapsler hos noen arter); kroppsform (rund, vulkansk, ormeformet); holdbare og fleksible deksler; reduksjon av øyne og forsvinning av pigmenter. Blant jordinnbyggere er saprofagi mye utviklet - å spise likene til andre dyr, råtnende rester, etc.

Jordsammensetning. Jord er et lag av stoffer som ligger på overflaten av jordskorpen. Det er et produkt av fysisk, kjemisk og biologisk transformasjon av bergarter (fig. 3.8) og er et trefaset medium, inkludert faste, flytende og gassformige komponenter i følgende forhold (i%):

mineralbase er vanligvis 50-60% av den totale sammensetningen

organisk materiale........................... opptil 10

vann................................................. ..... 25-35

luft................................................. .15-25

I dette tilfellet betraktes jord blant andre abiotiske faktorer, selv om det faktisk er den viktigste koblingen som forbinder abiotiske og biotiske faktorer i miljøet.

Mineral uorganisk sammensetning p.o. Bergarter blir gradvis ødelagt under påvirkning av kjemiske og fysiske faktorer i det naturlige miljøet. De resulterende delene varierer i størrelse - fra kampesteiner og steiner til store sandkorn og små partikler av leire. De mekaniske og kjemiske egenskapene til jord avhenger hovedsakelig av fin jord (partikler mindre enn 2 mm), som vanligvis deles avhengig av størrelse 8 (i mikron) i følgende systemer:

sand........................................ 5 = 60-2000

silt (noen ganger kalt "støv") 5 = 2-60

leire.. ".............................................. 8 mindre enn 2

Jordens struktur bestemmes av det relative innholdet av sand, silt og leire i den og er vanligvis illustrert med et diagram - "jordstrukturtrekanten" (fig. 3.9).

Betydningen av jordstruktur blir tydelig når man sammenligner egenskapene til ren sand og leire. En "ideell" jord anses å være en som inneholder like mengder leire og sand kombinert med partikler av middels størrelse. I dette tilfellet dannes en porøs, kornete struktur. De tilsvarende jordsmonnene kalles loams. De har fordelene til de to ekstreme jordtypene uten sine ulemper. De fleste av mineralkomponentene er representert i jorda av krystallinske strukturer. Sand og silt består hovedsakelig av et inert mineral, kvarts (SiO2), kalt silika.

Leirmineraler finnes for det meste i form av små flate krystaller, ofte sekskantede i form, bestående av lag av aluminiumhydroksid eller alumina (Al 2 O 3) og lag av silikater (forbindelser av silikationer SiO^" med kationer, for eksempel, aluminium Al 3+ eller jern Fe 3+, Fe 2+). Krystallenes spesifikke overflate er veldig stor og utgjør 5-800 m 2 per 1 g leire, noe som bidrar til å holde på vann og næringsstoffer i jorda.

Generelt antas det at over 50 % av mineralsammensetningen i jorda er silika (SiO 2), 1-25 % er alumina (A1 2 O 3), 1-10 % er jernoksider (Fe 3 O 4) , 0,1-5 % - oksider av magnesium, kalium, fosfor, kalsium (MgO, K 2 O, P 2 O 3, CaO). I landbruket er jord delt inn i tung (leire) og lett (sand), noe som gjenspeiler mengden innsats som kreves for å dyrke jorda med landbruksredskaper. En rekke tilleggsegenskaper ved mineralsammensetningen i jorda vil bli presentert i avsnitt. 7.2.4.

Den totale vannmengden som kan holdes tilbake av jorda består av gravitasjonsvann, fysisk bundet, kapillært, kjemisk bundet og dampvann (Figur 3.10).

Tyngdekraftsvann kan fritt sive ned gjennom jorda og nå grunnvannsnivået, noe som fører til utlekking av ulike næringsstoffer.

Fysisk bundet (hygroskopisk) vann adsorbert på jordpartikler i form av en tynn, tett bundet film. Mengden avhenger av innholdet av faste partikler. I leirjord er det mye mer slikt vann (ca. 15 % av jordvekten) enn i sandjord (ca. 0,5 %). Hygroskopisk vann er det minst tilgjengelige for planter. Kapillært vann holdt rundt jordpartikler av overflatespenningskrefter. I nærvær av trange porer eller kanaler kan kapillærvann stige opp fra grunnvannsnivået, og spille en sentral rolle i regelmessig tilførsel av fuktighet til planter. Leire holder på mer kapillært vann enn sand.

Kjemisk bundet vann og damp praktisk talt utilgjengelig for plantens rotsystem.

Sammenlignet med sammensetningen av atmosfærisk luft, på grunn av åndedrett av organismer med dybde, synker oksygeninnholdet (opptil 10%) og konsentrasjonen av karbondioksid øker (når 19%). I løpet av ett år og et døgn endrer sammensetningen av jordluft seg mye. Likevel fornyes jordluften stadig og etterfylles av atmosfærisk luft.

Vannlogging fører til at luft fortrenges av vann og forholdene blir anaerobe. Siden mikroorganismer og planterøtter fortsetter å frigjøre CO 2, som danner H 2 CO 3 med vann, bremses fornyelsen av humus og humussyrer akkumuleres. Alt dette øker surheten i jorda, som sammen med uttømming av oksygenreserver påvirker jordmikroorganismer negativt. Langvarige anaerobe forhold fører til plantedød.

Gråtonen som er karakteristisk for våtmarksjord er gitt av den reduserte formen av jern (Fe 2+), mens den oksiderte formen (Fe 3+) farger jorda gul, rød og brun.

Jordbiota.

Basert på graden av tilknytning til jorda som habitat, grupperes dyr i økologiske grupper:

Geobionter- innbyggere i jorda, som er delt inn i:

rhizobionts - dyr assosiert med røtter;

saprobionter - innbyggere av råtnende organisk materiale;

coprobionts – virvelløse dyr – innbyggere av gjødsel;

bothrobionts – graveinnbyggere;

Planofiler er dyr som beveger seg ofte.

Geofile- dyr, en del av utviklingssyklusen foregår nødvendigvis i jorda. (gresshopper, mygg, en rekke biller, hymenoptera)

Geoksener– Dyr som besøker jorda for midlertidig ly, ly.

Dyr som lever i jord bruker det på forskjellige måter. Små - protozoer, hjuldyr, gastrociliformes - lever i en vannfilm som omslutter jordpartikler. Dette geohydrobionter. De er små, flate eller langstrakte. De puster oksygen oppløst i vann med mangel på fuktighet, de er preget av torpor, encystment og dannelse av kokonger. De gjenværende innbyggerne puster oksygen fra luften - dette er geoatmobionts.

Jorddyr er delt inn i grupper etter størrelse:

nannofauna - dyr opptil 0,2 mm i størrelse; mikrofauna - dyr 0,1-1,0 mm i størrelse, jordmikroorganismer, bakterier, sopp, protozoer (mikro-reservoarer)

mesofauna - større enn 1,0 mm; ; nematoder, små insektlarver, midd, spretthaler.

Makrofauna - fra 2 til 20 mm insektlarver, tusenbein, enchytraeider, meitemark.

megafauna – virveldyr: spissmus.

Dyr graver seg ned.

De mest typiske innbyggerne i jordsmonnet er: protozoer, nematoder, meitemark, enchytraeider, nakne snegler og andre gastropoder, midd og edderkopper, tusenbein (bipopoder og labiopoder), insekter - voksne og deres larver (ordener spretthaler, to-hale, busthaler dipteraer, coleopterans, Hymenoptera, etc.). Pedobionts har utviklet en rekke tilpasninger til å leve i jorda, både eksternt og internt.

Bevegelse. Geohydrobionter har de samme tilpasningene for bevegelse som akvatiske innbyggere. Geoatmobionter beveger seg langs naturlige brønner og lager passasjer selv. Bevegelsen av små dyr i brønner skiller seg ikke fra bevegelse på overflaten av underlaget. Ulempen med borebrønnlivsstilen er deres høye følsomhet for uttørking av underlaget og avhengighet av jordens fysiske egenskaper. I tett og steinete jord er antallet lavt. Denne bevegelsesmetoden er typisk for små leddyr. Passasjene lages av dyr enten ved å skyve fra hverandre jordpartikler (ormer, dipteranlarver) eller ved å male jorda (typisk for larvene til mange insektarter). Dyr i den andre gruppen har ofte enheter for å skrape jord.

Morfofysiologiske tilpasninger til å leve i jord er: tap av pigment og syn hos innbyggere i dyp jord; fravær av epikutikk eller dets tilstedeværelse i visse områder av kroppen; for mange (meitemark, enchytraeider) et uøkonomisk system for å fjerne metabolske produkter fra kroppen; ulike alternativer for ekstern-intern befruktning hos en rekke innbyggere; for ormer - puste gjennom hele overflaten av kroppen.

Økologiske tilpasninger manifesteres i valg av de best egnede levekårene. Valg av naturtyper gjennomføres gjennom vertikale vandringer langs jordprofilen, skiftende naturtyper.

Bakke-luft miljø - et medium som består av luft, som forklarer navnet. Det er vanligvis preget av følgende:

• Luften gir nesten ingen motstand, så skallet av organismer flyter vanligvis ikke rundt.
• Høyt oksygeninnhold i luften.
• Det er klima og årstider.
• Nærmere bakken er lufttemperaturen høyere, så de fleste arter lever på slettene.
• Det er ikke noe vann i atmosfæren som er nødvendig for liv, så organismer setter seg nærmere elver og andre vannmasser.
• Planter som har røtter drar nytte av mineralene som finnes i jorda og finnes delvis i jordmiljøet.
• Minimumstemperaturen ble registrert i Antarktis, som var - 89 ° C, og maksimum var + 59 ° C.
• Det biologiske miljøet strekker seg fra 2 km under havet til 10 km over havet.

I løpet av evolusjonen ble dette miljøet utviklet senere enn det akvatiske. Det særegne er at det gassformig, derfor preget av lav:

• luftfuktighet,
• tetthet og trykk,
• høyt oksygeninnhold.

I løpet av evolusjonen har levende organismer utviklet de nødvendige anatomiske, morfologiske, fysiologiske, atferdsmessige og andre tilpasninger. Dyr i bakken-luft-miljøet beveger seg på jorda eller gjennom luften (fugler, insekter). I denne forbindelse utviklet dyr seg lunger og luftrør, det vil si organene som jordbeboerne på planeten absorberer oksygen direkte fra luften med. Fikk sterk utvikling skjelettorganer, gir autonomi for bevegelse på land og støtter kroppen med alle dens organer under forhold med lav tetthet av miljøet, tusenvis av ganger mindre enn vann.

Miljøfaktorer i bakken-luft-miljøet skiller seg fra andre habitater:

• høy lysintensitet,
• betydelige svingninger i lufttemperatur og fuktighet,
• korrelasjon av alle faktorer med geografisk plassering,
• skiftende årstider og tid på døgnet.

Deres effekter på organismer er uløselig knyttet til bevegelsen av luft og posisjon i forhold til hav og hav, og er svært forskjellige fra effektene i vannmiljøet. I bakken-luft-miljøet er det nok lys og luft. Fuktighet og temperatur er imidlertid svært varierende. Sumpfulle områder har en overflødig mengde fuktighet, mens det i steppene er mye mindre. Daglige og sesongmessige temperatursvingninger er merkbare.

Tilpasninger av organismer til liv under forhold med forskjellige temperaturer og fuktighet. Flere tilpasninger av organismer i land-luft-miljøet er assosiert med lufttemperatur og fuktighet. Dyr av steppen (skorpion, tarantel og karakurt edderkopper, gophers, voles) gjemmer seg fra varmen i mink. Dyr takler varme ved å skille ut svette.

Med begynnelsen av kaldt vær flyr fugler bort til varmere strøk, slik at de om våren kommer tilbake til stedet der de ble født og hvor de skal føde.

Et trekk ved bakkeluftmiljøet i de sørlige regionene er utilstrekkelig mengde fuktighet. Ørkendyr må ha evnen til å spare på vannet for å overleve lange perioder når det er mangel på mat. Planteetere klarer vanligvis dette ved å lagre all tilgjengelig fuktighet i stilkene og frøene de spiser. Kjøttetere henter vann fra det våte kjøttet av byttet sitt. Begge typer dyr har svært effektive nyrer som sparer hver eneste dråpe fuktighet, og de trenger sjelden å drikke. Også ørkendyr må kunne beskytte seg mot den brutale varmen om dagen og den stikkende kulden om natten. Små dyr kan gjøre dette ved å gjemme seg i steinsprekker eller grave seg ned i sanden. Mange dyr har utviklet et ugjennomtrengelig ytre skall i utviklingsprosessen, ikke for beskyttelse, men for å redusere tap av fuktighet fra kroppen.

Tilpasning av organismer til bevegelse i land-luft-miljøet. For mange dyr i land-luft-miljøet er bevegelse på jordoverflaten eller i luften viktig. For å gjøre dette har de utviklet visse tilpasninger, og lemmene deres har forskjellige strukturer. Noen har tilpasset seg løping (ulv, hest), andre til hopping (kenguru, jerboa, hest), og andre til å fly (fugler, flaggermus, insekter). Slanger og hoggormer har ingen lemmer i det hele tatt, så de beveger seg ved å bue kroppen.

Betydelig færre organismer har tilpasset seg livet høyt i fjellet, siden det er lite jord, fuktighet og luft, og det oppstår vanskeligheter med bevegelse. Noen dyr, for eksempel muflonfjellgeiter, er imidlertid i stand til å bevege seg nesten vertikalt opp og ned hvis det til og med er små uregelmessigheter. Derfor kan de bo høyt til fjells.

Tilpasning av dyr til belysningsfaktoren i livets jord-luft-miljø struktur og størrelse på øynene. De fleste dyr i dette miljøet har velutviklede synsorganer. Så fra høyden av flukten ser en hauk en mus løpe over feltet.

St. Petersburg statsakademi

Dyremedisin.

Institutt for generell biologi, økologi og histologi.

Sammendrag om økologi om emnet:

Bakke-luft-miljø, dets faktorer

og tilpasning av organismer til dem"

Fullført av: 1. års student

O-gruppen Pyatochenko N. L.

Sjekket av: førsteamanuensis ved instituttet

Vakhmistrova S.F.

Saint Petersburg

Introduksjon

Levevilkår (eksistensbetingelser) er et sett av elementer som er nødvendige for en organisme, som den er uløselig knyttet til og uten hvilke den ikke kan eksistere.

Tilpasninger av en organisme til omgivelsene kalles tilpasning. Evnen til å tilpasse seg er en av hovedegenskapene til livet generelt, og sikrer muligheten for dets eksistens, overlevelse og reproduksjon. Tilpasning manifesterer seg på ulike nivåer – fra cellebiokjemien og oppførselen til individuelle organismer til strukturen og funksjonen til samfunn og økosystemer. Tilpasninger oppstår og endres under utviklingen av en art.

Individuelle egenskaper eller elementer i miljøet som påvirker organismer kalles miljøfaktorer. Miljøfaktorer er varierte. De har forskjellig natur og spesifikke handlinger. Miljøfaktorer er delt inn i to store grupper: abiotiske og biotiske.

Abiotiske faktorer er et sett av forhold i det uorganiske miljøet som påvirker levende organismer direkte eller indirekte: temperatur, lys, radioaktiv stråling, trykk, luftfuktighet, saltsammensetning av vann, etc.

Biotiske faktorer er alle former for påvirkning av levende organismer på hverandre. Hver organisme opplever konstant andres direkte eller indirekte påvirkning, og kommer i kommunikasjon med representanter for sin egen og andre arter.

I noen tilfeller klassifiseres antropogene faktorer som en egen gruppe sammen med biotiske og abiotiske faktorer, noe som understreker den ekstreme effekten av den menneskeskapte faktoren.

Antropogene faktorer er alle former for aktivitet i det menneskelige samfunn som fører til endringer i naturen som habitat for andre arter eller direkte påvirker deres liv. Betydningen av menneskeskapt påvirkning på hele jordens levende verden fortsetter å vokse raskt.

Endringer i miljøfaktorer over tid kan være:

1) regelmessig-konstant, endrer styrken på støtet på grunn av tiden på dagen, årstiden eller rytmen til tidevannet i havet;

2) uregelmessig, uten en klar periodisitet, for eksempel endringer i værforhold i forskjellige år, stormer, dusjer, gjørmestrømmer, etc.;

3) rettet over bestemte eller lange tidsperioder, for eksempel avkjøling eller oppvarming av klimaet, gjengroing av et reservoar, etc.

Miljømessige miljøfaktorer kan ha ulike effekter på levende organismer:

1) som irriterende, forårsaker adaptive endringer i fysiologiske og biokjemiske funksjoner;

2) som begrensere som gjør det umulig å eksistere i dataene

forhold;

3) som modifikatorer som forårsaker anatomiske og morfologiske endringer i organismer;

4) som signaler som indikerer endringer i andre faktorer.

Til tross for den store variasjonen av miljøfaktorer, kan en rekke generelle mønstre identifiseres i arten av deres interaksjon med organismer og i responsene til levende vesener.

Intensiteten til miljøfaktoren som er mest gunstig for organismens liv er optimal, og den som gir verst effekt er pessimum, dvs. forhold der den vitale aktiviteten til en organisme er maksimalt hemmet, men den kan fortsatt eksistere. Når du dyrker planter under forskjellige temperaturforhold, vil punktet der maksimal vekst observeres, være det optimale. I de fleste tilfeller er dette et visst temperaturområde på flere grader, så her er det bedre å snakke om den optimale sonen. Hele temperaturområdet (fra minimum til maksimum) hvor vekst fortsatt er mulig kalles stabilitetsområdet (utholdenhet), eller toleranse. Punktet som begrenser den (dvs. minimum og maksimum) temperaturer som er egnet for livet, er stabilitetsgrensen. Mellom den optimale sonen og stabilitetsgrensen, når den nærmer seg sistnevnte, opplever planten økende stress, d.v.s. vi snakker om stresssoner, eller soner for undertrykkelse, innenfor motstandsområdet

Avhengighet av virkningen av en miljøfaktor på dens intensitet (ifølge V.A. Radkevich, 1977)

Når du beveger deg opp og ned på skalaen, øker ikke bare stress, men til slutt, når grensene for kroppens motstand er nådd, inntreffer dens død. Lignende eksperimenter kan utføres for å teste påvirkningen av andre faktorer. Resultatene vil grafisk tilsvare en lignende type kurve

Livets bakke-luft-miljø, dets egenskaper og former for tilpasning til det.

Livet på land krevde tilpasninger som viste seg å være mulig bare i høyt organiserte levende organismer. Det terrestriske luftmiljøet er vanskeligere for livet, det er preget av høyt oksygeninnhold, lav mengde vanndamp, lav tetthet, etc. Dette endret i stor grad forholdene for pust, vannutveksling og bevegelse av levende vesener.

Lav lufttetthet bestemmer dens lave løftekraft og ubetydelige støtte. Organismer i luftmiljøet må ha sitt eget støttesystem som støtter kroppen: planter - ulike mekaniske vev, dyr - et solid eller hydrostatisk skjelett. I tillegg er alle innbyggere i luften nært forbundet med jordens overflate, som tjener dem for feste og støtte.

Lav lufttetthet gir lav motstand mot bevegelse. Derfor fikk mange landdyr evnen til å fly. 75 % av alle landlevende dyr, hovedsakelig insekter og fugler, har tilpasset seg aktiv flukt.

Takket være mobiliteten til luft og de vertikale og horisontale strømmene av luftmasser som eksisterer i de nedre lagene av atmosfæren, er passiv flukt av organismer mulig. I denne forbindelse har mange arter utviklet anemochory - spredning ved hjelp av luftstrømmer. Anemochory er karakteristisk for sporer, frø og frukter av planter, protozoiske cyster, små insekter, edderkopper, etc. Organismer som transporteres passivt av luftstrømmer kalles samlet for flyplankton.

Terrestriske organismer eksisterer under forhold med relativt lavt trykk på grunn av lav lufttetthet. Normalt er det 760 mmHg. Når høyden øker, synker trykket. Lavtrykk kan begrense utbredelsen av arter i fjellet. For virveldyr er den øvre grensen for liv omtrent 60 mm. En reduksjon i trykk innebærer en reduksjon i oksygentilførsel og dehydrering av dyr på grunn av en økning i respirasjonshastighet. Høyere planter har omtrent de samme grensene for avansement i fjellet. Noe mer hardføre er leddyr som kan finnes på isbreer over vegetasjonslinjen.

Gasssammensetning av luft. I tillegg til luftens fysiske egenskaper, er dens kjemiske egenskaper svært viktige for eksistensen av landlevende organismer. Gasssammensetningen av luft i overflatelaget av atmosfæren er ganske jevn når det gjelder innholdet av hovedkomponentene (nitrogen - 78,1%, oksygen - 21,0%, argon 0,9%, karbondioksid - 0,003% av volum).

Det høye oksygeninnholdet bidro til en økning i metabolisme hos landlevende organismer sammenlignet med primære vannlevende organismer. Det var i et terrestrisk miljø, på grunnlag av den høye effektiviteten til oksidative prosesser i kroppen, at dyre-homeothermi oppsto. Oksygen, på grunn av det konstant høye innholdet i luften, er ikke en begrensende faktor for liv i det terrestriske miljøet.

Karbondioksidinnholdet kan variere i visse områder av overflatelaget av luft innenfor ganske betydelige grenser. Økt luftmetning med CO? forekommer i områder med vulkansk aktivitet, nær termiske kilder og andre underjordiske utløp av denne gassen. I høye konsentrasjoner er karbondioksid giftig. I naturen er slike konsentrasjoner sjeldne. Lavt CO2-innhold hemmer prosessen med fotosyntese. Under lukkede jordforhold kan du øke fotosyntesehastigheten ved å øke konsentrasjonen av karbondioksid. Dette brukes i praksis med drivhus- og drivhusdrift.

Luftnitrogen er en inert gass for de fleste innbyggerne i det terrestriske miljøet, men visse mikroorganismer (knutebakterier, nitrogenbakterier, blågrønnalger osv.) har evnen til å binde den og involvere den i stoffenes biologiske syklus.

Fuktighetsmangel er en av de essensielle egenskapene til livets land-luft-miljø. Hele utviklingen av landlevende organismer var under tegn på tilpasning til å skaffe og bevare fuktighet. Fuktighetsregimer på land er svært forskjellige - fra fullstendig og konstant metning av luften med vanndamp i noen områder av tropene til deres nesten fullstendige fravær i den tørre luften i ørkener. Det er også betydelige daglige og sesongmessige variasjoner i innholdet av vanndamp i atmosfæren. Vannforsyningen til landlevende organismer avhenger også av nedbørsregimet, tilstedeværelsen av reservoarer, jordfuktighetsreserver, nærheten til pundvann, etc.

Dette førte til utvikling av tilpasning til ulike vannforsyningsregimer hos landlevende organismer.

Temperaturforhold. Et annet særtrekk ved luft-bakkemiljøet er betydelige temperatursvingninger. I de fleste landområder er daglige og årlige temperaturområder titalls grader. Motstanden mot temperaturendringer i miljøet blant landlevende innbyggere er svært forskjellig, avhengig av det spesifikke habitatet der livet deres finner sted. Imidlertid er landlevende organismer mye mer eurytermiske sammenlignet med vannlevende organismer.

Leveforholdene i bakke-luft-miljøet kompliseres ytterligere av eksistensen av værendringer. Vær - kontinuerlig skiftende forhold i atmosfæren ved overflaten, opp til en høyde på omtrent 20 km (grensen til troposfæren). Værvariasjoner viser seg i en konstant variasjon i kombinasjonen av miljøfaktorer som temperatur, luftfuktighet, overskyethet, nedbør, vindstyrke og vindretning, etc. Det langsiktige værregimet preger klimaet i området. Konseptet "Klima" inkluderer ikke bare gjennomsnittsverdiene av meteorologiske fenomener, men også deres årlige og daglige syklus, avvik fra det og deres frekvens. Klimaet bestemmes av de geografiske forholdene i området. De viktigste klimatiske faktorene - temperatur og fuktighet - måles ved mengden nedbør og metning av luft med vanndamp.

For de fleste landlevende organismer, spesielt små, er klimaet i området ikke så viktig som forholdene i deres umiddelbare habitat. Svært ofte endrer lokale miljøelementer (avlastning, eksponering, vegetasjon, etc.) regimet for temperaturer, fuktighet, lys, luftbevegelse i et bestemt område på en slik måte at det skiller seg betydelig fra de klimatiske forholdene i området. Slike klimaendringer som utvikles i overflatelaget av luft kalles mikroklima. I hver sone er mikroklimaet veldig mangfoldig. Mikroklima på svært små områder kan identifiseres.

Lysregimet til bakke-luft-miljøet har også noen særegenheter. Intensiteten og mengden lys her er størst og begrenser praktisk talt ikke levetiden til grønne planter, som i vann eller jord. På land kan det eksistere ekstremt lyselskende arter. For de aller fleste landdyr med aktivitet på dagtid og til og med nattetid er syn en av hovedmetodene for orientering. Hos landdyr er syn viktig for å lete etter byttedyr, mange arter har til og med fargesyn. I denne forbindelse utvikler ofre slike tilpasningsegenskaper som en defensiv reaksjon, kamuflasje og advarselsfarging, mimikk, etc.

Hos akvatiske innbyggere er slike tilpasninger mye mindre utviklet. Utseendet til fargerike blomster av høyere planter er også assosiert med egenskapene til pollinatorapparatet og til slutt med lysregimet til miljøet.

Terreng- og jordegenskapene er også levevilkårene for landlevende organismer og først og fremst planter. Egenskapene til jordoverflaten som har en økologisk innvirkning på innbyggerne er forent av "edafiske miljøfaktorer" (fra gresk "edaphos" - "jord").

I forhold til ulike jordegenskaper kan det skilles ut en rekke økologiske grupper av planter. Derfor, i henhold til reaksjonen på jordsurhet, skilles de ut:

1) acidofile arter - vokser på sur jord med en pH på minst 6,7 (planter av sphagnummyrer);

2) nøytrofiler har en tendens til å vokse på jord med en pH på 6,7–7,0 (de fleste kulturplanter);

3) basophilaceae vokser ved en pH på mer enn 7,0 (Echinops, skoganemone);

4) likegyldige kan vokse på jord med forskjellige pH-verdier (liljekonvall).

Planter er også forskjellige i forhold til jordfuktighet. Visse arter er begrenset til forskjellige substrater, for eksempel vokser petrofytter på steinete jord, pasmofytter befolker løs sand.

Terrenget og jordsmonnets natur påvirker den spesifikke bevegelsen til dyr: for eksempel hovdyr, strutser, bustarder som lever i åpne områder, hardt underlag, for å øke frastøtingen når du løper. Hos øgler som lever i skiftende sand, er tærne kantet med en kant av kåte skjell som øker støtten. For landbaserte innbyggere som graver hull, er tett jord ugunstig. Jordens beskaffenhet påvirker i visse tilfeller fordelingen av landdyr som graver hull eller graver seg ned i jorda, eller legger egg i jorda osv.

Om sammensetningen av luft.

Gasssammensetningen i luften vi puster inn ser slik ut: 78 % er nitrogen, 21 % er oksygen og 1 % er andre gasser. Men i atmosfæren til store industribyer blir dette forholdet ofte krenket. En betydelig andel består av skadelige urenheter forårsaket av utslipp fra bedrifter og kjøretøy. Motortransport introduserer mange urenheter i atmosfæren: hydrokarboner av ukjent sammensetning, benzo(a)pyren, karbondioksid, svovel- og nitrogenforbindelser, bly, karbonmonoksid.

Atmosfæren består av en blanding av en rekke gasser - luft, hvori kolloidale urenheter er suspendert - støv, dråper, krystaller osv. Sammensetningen av atmosfærisk luft endres lite med høyden. Men med utgangspunkt i en høyde på omtrent 100 km, sammen med molekylært oksygen og nitrogen, vises også atomært oksygen som et resultat av dissosiasjonen av molekyler, og gravitasjonsseparasjonen av gasser begynner. Over 300 km dominerer atomært oksygen i atmosfæren, over 1000 km - helium og deretter atomært hydrogen. Atmosfærens trykk og tetthet avtar med høyden; omtrent halvparten av atmosfærens totale masse er konsentrert i de nedre 5 km, 9/10 i de nedre 20 km og 99,5 % i de nedre 80 km. I høyder på ca. 750 km synker lufttettheten til 10-10 g/m3 (mens den ved jordoverflaten er ca. 103 g/m3), men selv en så lav tetthet er fortsatt tilstrekkelig for forekomsten av nordlys. Atmosfæren har ikke en skarp øvre grense; tettheten til gassene som består av

Sammensetningen av den atmosfæriske luften som hver av oss puster inn inkluderer flere gasser, hvorav de viktigste er: nitrogen (78,09%), oksygen (20,95%), hydrogen (0,01%), karbondioksid (karbondioksid) (0,03%) og inerte gasser (0,93%). I tillegg er det alltid en viss mengde vanndamp i luften, mengden som alltid endres med endringer i temperaturen: jo høyere temperatur, jo større dampinnhold og omvendt. På grunn av svingninger i mengden vanndamp i luften, er andelen gasser i den heller ikke konstant. Alle gasser som utgjør luft er fargeløse og luktfrie. Vekten av luft endres avhengig av ikke bare temperatur, men også av innholdet av vanndamp i den. Ved samme temperatur er vekten av tørr luft større enn fuktig luft, fordi vanndamp er mye lettere enn luftdamp.

Tabellen viser gasssammensetningen til atmosfæren i volumetrisk masseforhold, samt levetiden til hovedkomponentene:

Komponent	% volum	% masse
N2	78,09	75,50
O2	20,95	23,15
Ar	0,933	1,292
CO2	0,03	0,046
Ne	1,8 10-3	1,4 10-3
Han	4,6 10-4	6,4 10-5
CH4	1,52 10-4	8,4 10-5
Kr	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

Egenskapene til gassene som utgjør atmosfærisk luft under trykk endres.

For eksempel: oksygen under trykk på mer enn 2 atmosfærer har en giftig effekt på kroppen.

Nitrogen under trykk over 5 atmosfærer har en narkotisk effekt (nitrogenforgiftning). En rask stigning fra dypet forårsaker trykkfallssyke på grunn av rask frigjøring av nitrogenbobler fra blodet, som om det skummer.

En økning i karbondioksid på mer enn 3 % i luftveisblandingen forårsaker død.

Hver komponent som utgjør luften, med en økning i trykket til visse grenser, blir en gift som kan forgifte kroppen.

Studier av atmosfærens gasssammensetning. Atmosfærisk kjemi

For historien om den raske utviklingen av en relativt ung gren av vitenskapen kalt atmosfærisk kjemi, er begrepet "spurt" (kast), brukt i høyhastighetssport, mest egnet. Startpistolen ble trolig avfyrt av to artikler publisert på begynnelsen av 1970-tallet. De diskuterte mulig ødeleggelse av stratosfærisk ozon av nitrogenoksider - NO og NO2. Den første tilhørte den fremtidige nobelprisvinneren, og deretter en ansatt ved Stockholms universitet, P. Crutzen, som anså den sannsynlige kilden til nitrogenoksider i stratosfæren for å være naturlig forekommende lystgass N2O, som forfaller under påvirkning av sollys. Forfatteren av den andre artikkelen, kjemiker fra University of California i Berkeley G. Johnston, foreslo at nitrogenoksider oppstår i stratosfæren som et resultat av menneskelig aktivitet, nemlig under utslipp av forbrenningsprodukter fra jetmotorer til fly i stor høyde.

Selvfølgelig oppsto ikke hypotesene ovenfor fra ingensteds. Forholdet mellom i det minste hovedkomponentene i atmosfærisk luft - molekyler av nitrogen, oksygen, vanndamp, etc. - var kjent mye tidligere. Allerede i andre halvdel av 1800-tallet. I Europa ble det foretatt målinger av ozonkonsentrasjoner i overflateluft. På 1930-tallet oppdaget den engelske forskeren S. Chapman mekanismen for ozondannelse i en ren oksygenatmosfære, noe som indikerer et sett av interaksjoner av oksygenatomer og molekyler, så vel som ozon, i fravær av andre luftkomponenter. Men på slutten av 50-tallet viste målinger ved bruk av værraketter at det var mye mindre ozon i stratosfæren enn det burde være ifølge Chapman-reaksjonssyklusen. Selv om denne mekanismen forblir grunnleggende den dag i dag, har det blitt klart at det er noen andre prosesser som også er aktivt involvert i dannelsen av atmosfærisk ozon.

Det er verdt å nevne at på begynnelsen av 70-tallet ble kunnskap innen atmosfærisk kjemi hovedsakelig oppnådd gjennom innsatsen fra individuelle forskere, hvis forskning ikke var forent av noe sosialt betydningsfullt konsept og oftest var av rent akademisk karakter. Johnstons arbeid er en annen sak: ifølge beregningene hans kan 500 fly, som flyr 7 timer om dagen, redusere mengden stratosfærisk ozon med ikke mindre enn 10 %! Og hvis disse vurderingene var rettferdige, ble problemet umiddelbart sosioøkonomisk, siden i dette tilfellet ville alle programmer for utvikling av supersonisk transportluftfart og tilhørende infrastruktur måtte gjennomgå betydelige justeringer, og kanskje til og med nedleggelse. I tillegg oppsto det for første gang virkelig spørsmålet om at menneskeskapt aktivitet ikke kunne forårsake en lokal, men en global katastrofe. Naturligvis trengte teorien i dagens situasjon en veldig tøff og samtidig operasjonell verifisering.

La oss huske at essensen av hypotesen ovenfor var at nitrogenoksid reagerer med ozon NO + O3 ® NO2 + O2, deretter reagerer nitrogendioksidet som dannes i denne reaksjonen med oksygenatomet NO2 + O ® NO + O2, og gjenoppretter dermed tilstedeværelse NO i atmosfæren, mens ozonmolekylet er tapt for alltid. I dette tilfellet gjentas et slikt reaksjonspar, som utgjør den nitrogenkatalytiske syklusen av ozonødeleggelse, inntil noen kjemiske eller fysiske prosesser fører til fjerning av nitrogenoksider fra atmosfæren. For eksempel oksideres NO2 til salpetersyre HNO3, som er svært løselig i vann, og fjernes derfor fra atmosfæren av skyer og nedbør. Den katalytiske nitrogensyklusen er veldig effektiv: ett molekyl NO under oppholdet i atmosfæren klarer å ødelegge titusenvis av ozonmolekyler.

Men problemer kommer som kjent ikke alene. Snart oppdaget eksperter fra amerikanske universiteter - Michigan (R. Stolarski og R. Cicerone) og Harvard (S. Wofsey og M. McElroy) at ozon kan ha en enda mer nådeløs fiende - klorforbindelser. Den klorkatalytiske syklusen av ozonødeleggelse (reaksjonene Cl + O3 ® ClO + O2 og ClO + O ® Cl + O2), ifølge deres estimater, var flere ganger mer effektiv enn nitrogen. Den eneste grunnen til forsiktig optimisme var at mengden naturlig forekommende klor i atmosfæren er relativt liten, noe som betyr at den samlede effekten av dens påvirkning på ozon ikke er for sterk. Situasjonen endret seg imidlertid dramatisk da ansatte ved University of California ved Irvine S. Rowland og M. Molina i 1974 slo fast at kilden til klor i stratosfæren er klorfluorkarbonforbindelser (KFK), mye brukt i kjøleenheter, aerosolemballasje, etc. Siden de er ikke-brennbare, ikke-giftige og kjemisk passive, transporteres disse stoffene sakte av stigende luftstrømmer fra jordoverflaten inn i stratosfæren, hvor molekylene deres blir ødelagt av sollys, noe som resulterer i frigjøring av frie kloratomer. Industriell produksjon av KFK, som startet på 30-tallet, og deres utslipp til atmosfæren har økt jevnt i alle påfølgende år, spesielt på 70- og 80-tallet. I løpet av svært kort tid har teoretikere derfor identifisert to problemer i atmosfærisk kjemi forårsaket av intens menneskeskapt forurensning.

Men for å teste gyldigheten av hypotesene som ble fremsatt, var det nødvendig å utføre mange oppgaver.

For det første, utvide laboratorieforskningen, der det ville være mulig å bestemme eller avklare hastigheten på fotokjemiske reaksjoner mellom ulike komponenter i atmosfærisk luft. Det skal sies at de svært magre dataene om disse hastighetene som fantes på den tiden også hadde en god del feil (opptil flere hundre prosent). I tillegg samsvarte forholdene under hvilke målingene som regel ikke i nærhet med atmosfærens realiteter, noe som alvorlig forverret feilen, siden intensiteten av de fleste reaksjoner var avhengig av temperatur og noen ganger av trykk eller tetthet av atmosfærisk luft.

For det andre, studere intensivt de strålingsoptiske egenskapene til en rekke små atmosfæriske gasser under laboratorieforhold. Molekyler av et betydelig antall komponenter i atmosfærisk luft blir ødelagt av ultrafiolett stråling fra solen (i fotolysereaksjoner), blant dem ikke bare KFK-ene nevnt ovenfor, men også molekylært oksygen, ozon, nitrogenoksider og mange andre. Derfor var estimater av parametrene for hver fotolysereaksjon like nødvendig og viktig for riktig reproduksjon av atmosfæriske kjemiske prosesser som reaksjonshastighetene mellom forskjellige molekyler.

Tredje, det var nødvendig å lage matematiske modeller som var i stand til å beskrive så fullstendig som mulig de gjensidige kjemiske transformasjonene av atmosfæriske luftkomponenter. Som allerede nevnt, er produktiviteten av ozonødeleggelse i katalytiske sykluser bestemt av hvor lenge katalysatoren (NO, Cl eller noe annet) forblir i atmosfæren. Det er klart at en slik katalysator, generelt sett, kan reagere med en hvilken som helst av dusinvis av komponenter i atmosfærisk luft, raskt kollapse i prosessen, og da ville skaden på stratosfærisk ozon være mye mindre enn forventet. På den annen side, når mange kjemiske transformasjoner skjer i atmosfæren hvert sekund, er det sannsynlig at andre mekanismer kan identifiseres som direkte eller indirekte påvirker dannelsen og ødeleggelsen av ozon. Til slutt er slike modeller i stand til å identifisere og evaluere betydningen av individuelle reaksjoner eller deres grupper i dannelsen av andre gasser som utgjør den atmosfæriske luften, og lar en også beregne konsentrasjoner av gasser som ikke kan måles.

Og endelig, det var nødvendig å organisere et bredt nettverk for å måle innholdet av forskjellige gasser i luften, inkludert forbindelser av nitrogen, klor, etc., ved å bruke for dette formål bakkestasjoner, oppskytinger av værballonger og værraketter og flyflyvninger. Å lage en database var selvfølgelig den dyreste oppgaven, som ikke kunne løses på kort tid. Det er imidlertid kun målinger som kan gi et utgangspunkt for teoretisk forskning, og samtidig være en prøvestein for sannheten i de uttrykte hypotesene.

Siden tidlig på 70-tallet har det blitt publisert spesielle, stadig oppdaterte samlinger minst en gang hvert tredje år, som inneholder informasjon om alle betydelige atmosfæriske reaksjoner, inkludert fotolysereaksjoner. Dessuten er feilen ved å bestemme parametrene for reaksjoner mellom gasskomponenter i luft i dag som regel 10-20%.

Den andre halvdelen av dette tiåret så rask utvikling av modeller som beskriver kjemiske transformasjoner i atmosfæren. Det største antallet av dem ble opprettet i USA, men de dukket opp i Europa og Sovjetunionen. Først var dette boksmodeller (nulldimensjonale), og deretter endimensjonale modeller. Den første reproduserte med varierende grad av pålitelighet innholdet av de viktigste atmosfæriske gassene i et gitt volum - en boks (derav navnet deres) - som et resultat av kjemiske interaksjoner mellom dem. Siden bevaring av den totale massen av luftblandingen ble postulert, ble ikke fjerning av noen del av den fra boksen, for eksempel av vinden, vurdert. Boksmodeller var praktiske for å belyse rollen til individuelle reaksjoner eller deres grupper i prosessene med kjemisk dannelse og ødeleggelse av atmosfæriske gasser, og for å vurdere følsomheten til gasssammensetningen i atmosfæren for unøyaktigheter i å bestemme reaksjonshastigheter. Med deres hjelp kunne forskerne, ved å sette atmosfæriske parametere i boksen (spesielt temperatur og lufttetthet) som tilsvarer høyden på flyflyvninger, og estimere i en grov tilnærming hvordan konsentrasjonene av atmosfæriske urenheter vil endre seg som følge av utslipp. av forbrenningsprodukter fra flymotorer. Samtidig var boksmodeller uegnet for å studere problemet med klorfluorkarboner (KFK), siden de ikke kunne beskrive prosessen med deres bevegelse fra jordoverflaten til stratosfæren. Det var her endimensjonale modeller kom godt med, som kombinerte å ta hensyn til en detaljert beskrivelse av kjemiske interaksjoner i atmosfæren og transport av urenheter i vertikal retning. Og selv om den vertikale overføringen ble spesifisert her ganske grovt, var bruken av endimensjonale modeller et merkbart fremskritt, siden de gjorde det mulig på en eller annen måte å beskrive virkelige fenomener.

Når vi ser tilbake kan vi si at mye av vår moderne kunnskap er basert på grovarbeidet som ble gjort i disse årene ved hjelp av endimensjonale og boksmodeller. Det gjorde det mulig å bestemme mekanismene for dannelse av gasssammensetningen i atmosfæren, vurdere intensiteten av kjemiske kilder og synker av individuelle gasser. Et viktig trekk ved dette stadiet i utviklingen av atmosfærisk kjemi er at de nye ideene som dukket opp ble testet på modeller og mye diskutert blant spesialister. Resultatene som ble oppnådd ble ofte sammenlignet med estimater fra andre vitenskapelige grupper, siden feltmålinger tydeligvis var utilstrekkelige, og nøyaktigheten var svært lav. I tillegg, for å bekrefte riktigheten av modelleringen av visse kjemiske interaksjoner, var det nødvendig å utføre komplekse målinger, når konsentrasjonene av alle deltakende reagenser ble bestemt samtidig, noe som på den tiden, og til og med nå, var praktisk talt umulig. (Inntil nå er det kun utført noen få målinger av komplekset av gasser fra Skyttelen over 2-5 dager.) Derfor gikk modellstudier i forkant av eksperimentelle, og teorien forklarte ikke så mye feltobservasjonene som bidro til deres optimale planlegging. For eksempel dukket en forbindelse som klornitrat ClONO2 først opp i modelleringsstudier og ble først da oppdaget i atmosfæren. Selv å sammenligne de tilgjengelige målingene med modellestimater var vanskelig, siden den endimensjonale modellen ikke kunne ta hensyn til horisontale luftbevegelser, og derfor ble atmosfæren antatt å være horisontalt homogen, og de oppnådde modellresultatene tilsvarte en eller annen gjennomsnittlig global tilstand. Men i virkeligheten er sammensetningen av luften over industriområdene i Europa eller USA veldig forskjellig fra sammensetningen over Australia eller over Stillehavet. Derfor avhenger resultatene av enhver feltobservasjon i stor grad av plasseringen og tidspunktet for målingene, og samsvarer selvfølgelig ikke nøyaktig med den globale gjennomsnittsverdien.

For å eliminere dette gapet i modellering, skapte forskere på 80-tallet todimensjonale modeller der, sammen med vertikal transport, også lufttransport langs meridianen ble tatt i betraktning (langs breddegradssirkelen ble atmosfæren fortsatt ansett som homogen). Opprettelsen av slike modeller var til å begynne med full av betydelige vanskeligheter.

For det første, Antall eksterne modellparametere økte kraftig: ved hver rutenettnode var det nødvendig å stille inn hastighetene for vertikal og interlatitudinell transport, temperatur og lufttetthet, etc. Mange parametere (primært de ovennevnte hastighetene) ble ikke bestemt pålitelig i eksperimenter og ble derfor valgt av kvalitative årsaker.

For det andre, Datateknologiens tilstand på den tiden hindret den fulle utviklingen av todimensjonale modeller betydelig. I motsetning til økonomiske endimensjonale og spesielt boksede modeller, krevde todimensjonale modeller betydelig mer minne og datamaskintid. Og som et resultat ble skaperne deres tvunget til å forenkle ordningene for å redegjøre for kjemiske transformasjoner i atmosfæren betydelig. Ikke desto mindre gjorde et kompleks av atmosfæriske studier, både modell og fullskala ved bruk av satellitter, det mulig å tegne et relativt harmonisk, men langt fra fullstendig, bilde av atmosfærens sammensetning, samt å fastslå hovedårsaken-og- effektforhold som forårsaker endringer i innholdet i individuelle luftkomponenter. Spesielt har tallrike studier vist at flyflyvninger i troposfæren ikke forårsaker noen betydelig skade på troposfærisk ozon, men deres oppstigning i stratosfæren ser ut til å ha negative effekter på ozonosfæren. Meningen fra de fleste eksperter om rollen til KFK var nesten enstemmig: hypotesen om Rowland og Molina er bekreftet, og disse stoffene bidrar virkelig til ødeleggelsen av stratosfærisk ozon, og den regelmessige økningen i deres industrielle produksjon er en tidsinnstilt bombe, siden nedbrytning av KFK skjer ikke umiddelbart, men etter titalls og hundrevis av år, så effekten av forurensning vil påvirke atmosfæren i svært lang tid. Dessuten, hvis de vedvarer i lang tid, kan klorfluorkarboner nå et hvilket som helst, selv det mest avsidesliggende punkt i atmosfæren, og derfor er dette en trussel på global skala. Tiden er inne for vedtatte politiske vedtak.

I 1985, med deltakelse av 44 land, ble en konvensjon for beskyttelse av ozonlaget utviklet og vedtatt i Wien, noe som stimulerte dens omfattende studie. Spørsmålet om hva man skal gjøre med CFC-er forble imidlertid fortsatt åpent. Det var umulig å la saken gå sin gang etter prinsippet «det vil løse seg selv», men det er også umulig å forby produksjonen av disse stoffene over natten uten enorm skade på økonomien. Det ser ut til at det er en enkel løsning: det er nødvendig å erstatte KFK med andre stoffer som kan utføre de samme funksjonene (for eksempel i kjøleenheter) og som samtidig er ufarlige eller i det minste mindre farlige for ozon. Men å implementere enkle løsninger er ofte svært vanskelig. Ikke bare krevde etableringen av slike stoffer og etableringen av deres produksjon enorme kapitalinvesteringer og tid, kriterier var nødvendig for å vurdere virkningen av noen av dem på atmosfæren og klimaet.

Teoretikere er tilbake i søkelyset. D. Webbles fra Livermore National Laboratory foreslo å bruke ozonnedbrytningspotensialet til dette formålet, som viste hvor mye sterkere (eller svakere) et molekyl av et erstatningsstoff påvirker atmosfærisk ozon enn et molekyl av CFCl3 (Freon-11). På den tiden var det også velkjent at temperaturen i overflateluftlaget var vesentlig avhengig av konsentrasjonen av visse gassforurensninger (de ble kalt drivhusgasser), først og fremst karbondioksid CO2, vanndamp H2O, ozon osv. KFK og mange deres potensielle substitutter. Målinger har vist at under den industrielle revolusjonen har den gjennomsnittlige årlige globale temperaturen på overflatelaget av luft økt og fortsetter å øke, og dette indikerer betydelige og ikke alltid ønskelige endringer i jordens klima. For å bringe denne situasjonen under kontroll, sammen med det ozonnedbrytende potensialet til et stoff, ble dets globale oppvarmingspotensial også vurdert. Denne indeksen indikerte hvor mye sterkere eller svakere den studerte forbindelsen påvirker lufttemperaturen enn samme mengde karbondioksid. Beregninger viste at KFK og alternative stoffer hadde svært høye globale oppvarmingspotensialer, men fordi deres atmosfæriske konsentrasjoner var mye lavere enn konsentrasjonene av CO2, H2O eller O3, forble deres totale bidrag til global oppvarming ubetydelig. Foreløpig...

Tabeller over beregnede ozonnedbrytningspotensialer og global oppvarmingspotensial for klorfluorkarboner og deres mulige erstatninger dannet grunnlaget for internasjonale beslutninger om å redusere og deretter forby produksjon og bruk av mange KFK (Montreal-protokollen fra 1987 og senere endringer). Kanskje ekspertene samlet i Montreal ikke ville ha vært så enstemmige (tross alt var artiklene i protokollen basert på "fabrikasjoner" av teoretikere som ikke ble bekreftet av naturlige eksperimenter), men en annen interessert "person" talte for å signere dette dokumentet - selve atmosfæren.

Kunngjøringen om at engelske forskere oppdaget et «ozonhull» over Antarktis på slutten av 1985 ble, ikke uten journalisters deltagelse, årets sensasjon, og verdenssamfunnets reaksjon på denne kunngjøringen kan lettest beskrives i ett kort ord. - sjokk. Det er én ting når trusselen om ødeleggelse av ozonlaget bare eksisterer i en fjern fremtid, og en annen når vi alle står overfor et fullført faktum. Verken vanlige folk, heller ikke politikere eller teoretikere var klare for dette.

Det ble raskt klart at ingen av de eksisterende modellene kunne reprodusere en så betydelig reduksjon i ozonnivået. Dette betyr at noen viktige naturfenomener enten ikke ble tatt hensyn til eller undervurdert. Snart viste feltstudier utført innenfor rammen av programmet for å studere fenomenet Antarktis at en viktig rolle i dannelsen av "ozonhullet", sammen med vanlige (gassfase) atmosfæriske reaksjoner, spilles av særegenhetene til transport av atmosfærisk luft i den antarktiske stratosfæren (dens nesten fullstendig isolasjon om vinteren fra resten av atmosfæren), så vel som på den tiden lite studerte heterogene reaksjoner (reaksjoner på overflaten av atmosfæriske aerosoler - støvpartikler, sot, isflak, vanndråper osv.). Kun ved å ta hensyn til ovennevnte faktorer gjorde det mulig å oppnå tilfredsstillende samsvar mellom modellresultater og observasjonsdata. Og leksjonene som ble lært av det antarktiske "ozonhullet" påvirket den videre utviklingen av atmosfærisk kjemi alvorlig.

For det første ble det gitt en skarp impuls til en detaljert studie av heterogene prosesser som skjer i henhold til lover som er forskjellige fra de som bestemmer gassfaseprosesser. For det andre var det en klar forståelse av at i et komplekst system som atmosfæren, er oppførselen til elementene avhengig av et helt kompleks av interne forbindelser. Med andre ord, innholdet av gasser i atmosfæren bestemmes ikke bare av intensiteten av kjemiske prosesser, men også av lufttemperatur, overføring av luftmasser, egenskapene til aerosolforurensning av ulike deler av atmosfæren, osv. I sin tur , strålingsoppvarming og kjøling, som danner temperaturfeltet til stratosfærisk luft, avhenger av konsentrasjonen og fordelingen i rommet av klimagasser, og følgelig av atmosfæriske dynamiske prosesser. Til slutt genererer ujevn strålingsoppvarming av forskjellige soner på kloden og deler av atmosfæren atmosfæriske luftbevegelser og kontrollerer deres intensitet. Dermed kan unnlatelse av å ta hensyn til tilbakemeldinger i modeller være beheftet med store feil i de oppnådde resultatene (selv om, la oss merke i forbifarten, å overdrevent komplisere modellen uten et presserende behov er like upassende som å skyte kanoner mot kjente representanter for fugler) .

Hvis forholdet mellom lufttemperatur og gasssammensetningen ble tatt i betraktning i todimensjonale modeller tilbake på 80-tallet, ble bruken av tredimensjonale modeller for generell atmosfærisk sirkulasjon for å beskrive fordelingen av atmosfæriske urenheter mulig takket være databoomen bare på 90-tallet. De første slike generelle sirkulasjonsmodellene ble brukt til å beskrive den romlige fordelingen av kjemisk passive stoffer - sporstoffer. Senere, på grunn av utilstrekkelig RAM til datamaskiner, ble kjemiske prosesser spesifisert av bare én parameter - oppholdstiden til en urenhet i atmosfæren, og først relativt nylig ble blokker av kjemiske transformasjoner fullverdige deler av tredimensjonale modeller. Selv om det fortsatt er vanskeligheter med å representere atmosfæriske kjemiske prosesser i detalj i 3D-modeller, virker de ikke lenger uoverkommelige, og de beste 3D-modellene inkluderer hundrevis av kjemiske reaksjoner, sammen med den faktiske klimatiske transporten av luft i den globale atmosfæren.

Samtidig setter den utbredte bruken av moderne modeller ikke i det hele tatt spørsmålstegn ved nytten av de enklere diskuterte ovenfor. Det er velkjent at jo mer kompleks modellen er, desto vanskeligere er det å skille "signalet" fra "modellstøyen", analysere de oppnådde resultatene, identifisere de viktigste årsak-og-virkningsmekanismene og vurdere virkningen av visse fenomener på det endelige resultatet (og derfor tilrådelig å ta dem i betraktning i modellen) . Og her tjener enklere modeller som en ideell testplass de gjør det mulig å oppnå foreløpige estimater som senere brukes i tredimensjonale modeller, for å studere nye naturfenomener før de blir inkludert i mer komplekse, osv.

Rask vitenskapelig og teknologisk fremgang har gitt opphav til flere forskningsområder, på en eller annen måte knyttet til atmosfærisk kjemi.

Satellittovervåking av atmosfæren. Da det ble etablert regelmessig påfyll av databasen fra satellitter, for de fleste av de viktigste komponentene i atmosfæren, som dekker nesten hele kloden, var det behov for å forbedre metodene for deres behandling. Dette inkluderer datafiltrering (separasjon av signal- og målefeil), og gjenoppretting av vertikale profiler av urenhetskonsentrasjoner basert på deres totale innhold i den atmosfæriske kolonnen, og datainterpolering i de områdene hvor direkte målinger er umulige av tekniske årsaker. I tillegg er satellittovervåking supplert med flyekspedisjoner som er planlagt for å løse ulike problemer, for eksempel i det tropiske Stillehavet, Nord-Atlanteren og til og med i sommerstratosfæren i Arktis.

En viktig del av moderne forskning er assimilering (assimilering) av disse databasene til modeller med varierende kompleksitet. I dette tilfellet velges parametrene basert på tilstanden for nærmeste nærhet mellom de målte og modellverdiene for urenhetsinnhold på punkter (regioner). På denne måten blir kvaliteten på modellene kontrollert, samt ekstrapolering av målte verdier utover regioner og måleperioder.

Estimering av konsentrasjoner av kortlivede atmosfæriske miljøgifter. Atmosfæriske radikaler, som spiller en nøkkelrolle i atmosfærisk kjemi, som hydroksyl OH, perhydroksyl HO2, nitrogenoksid NO, atomær oksygen i eksitert tilstand O (1D), etc., har den største kjemiske reaktiviteten og derfor svært liten ( flere sekunder eller minutter ) "levetid" i atmosfæren. Derfor er måling av slike radikaler ekstremt vanskelig, og rekonstruksjonen av innholdet i luften utføres ofte ved å bruke modellforhold mellom de kjemiske kildene og synkene til disse radikalene. I lang tid ble intensiteten til kilder og synker beregnet ved hjelp av modelldata. Med ankomsten av passende målinger ble det mulig å rekonstruere radikale konsentrasjoner basert på dem, samtidig som modeller ble forbedret og informasjon om gasssammensetningen i atmosfæren utvidet.

Rekonstruksjon av gasssammensetningen i atmosfæren i den førindustrielle perioden og tidligere epoker av jorden. Takket være målinger i iskjerner i Antarktis og Grønland, hvis alder varierer fra hundrevis til hundretusenvis av år, har konsentrasjonene av karbondioksid, lystgass, metan, karbonmonoksid, samt temperaturen på den tiden, blitt kjent. . En modellrekonstruksjon av atmosfærens tilstand i disse epoker og dens sammenligning med den nåværende gjør det mulig å spore utviklingen av jordens atmosfære og vurdere graden av menneskelig påvirkning på det naturlige miljøet.

Vurdering av intensiteten til kildene til de viktigste luftkomponentene. Systematiske målinger av innholdet av gasser i overflateluften, som metan, karbonmonoksid og nitrogenoksider, ble grunnlaget for å løse det omvendte problemet: å estimere mengden av utslipp av gasser fra bakkekilder til atmosfæren basert på deres kjente konsentrasjoner . Dessverre er bare en oversikt over de skyldige i den universelle oppstyret - KFK - en relativt enkel oppgave, siden nesten alle disse stoffene ikke har naturlige kilder og deres totale mengde som kommer inn i atmosfæren er begrenset av volumet av produksjonen deres. De resterende gassene har forskjellige og sammenlignbare kraftkilder. Kilden til metan er for eksempel vannfylte områder, sumper, oljebrønner, kullgruver; denne forbindelsen skilles ut av termittkolonier og er til og med et avfallsprodukt fra storfe. Karbonmonoksid kommer inn i atmosfæren som en del av eksosgasser, som et resultat av drivstoffforbrenning, samt under oksidasjon av metan og mange organiske forbindelser. Direkte målinger av utslipp av disse gassene er vanskelige, men det er utviklet teknikker for å gi estimater av globale kilder til forurensende gasser, hvor usikkerheten har blitt betydelig redusert de siste årene, selv om den fortsatt er stor.

Forutsi endringer i sammensetningen av jordens atmosfære og klima Tatt i betraktning trender - trender i innholdet av atmosfæriske gasser, vurderinger av deres kilder, vekstrater for jordens befolkning, økningshastigheten i produksjonen av alle typer energi, etc. - spesielle grupper av eksperter oppretter og justerer kontinuerlig scenarier for sannsynlige atmosfærisk forurensning i de neste 10, 30, 100 årene. Basert på dem er mulige endringer i gasssammensetning, temperatur og atmosfærisk sirkulasjon forutsagt ved hjelp av modeller. På denne måten er det mulig å oppdage ugunstige trender i atmosfærens tilstand på forhånd, og du kan prøve å eliminere dem. Antarktissjokket i 1985 må ikke gjentas.

Fenomenet atmosfærens drivhuseffekt

De siste årene har det blitt klart klart at analogien mellom et vanlig drivhus og atmosfærens drivhuseffekt ikke er helt riktig. På slutten av forrige århundre viste den berømte amerikanske fysikeren Wood, etter å ha erstattet vanlig glass med kvartsglass i en laboratoriemodell av et drivhus og uten å finne noen endringer i drivhusets funksjon, at problemet ikke ligger i forsinkelsen av termisk stråling av jorda av glass som overfører solstråling, glassets rolle i dette I dette tilfellet består det kun i å «kutte av» den turbulente varmevekslingen mellom jordoverflaten og atmosfæren.

Atmosfærens drivhuseffekt (drivhuseffekt) er dens evne til å overføre solstråling, men beholde terrestrisk stråling, noe som fremmer akkumulering av varme fra jorden. Jordas atmosfære overfører kortbølget solstråling relativt godt, som nesten fullstendig absorberes av jordoverflaten. Oppvarming på grunn av absorpsjon av solstråling, blir jordoverflaten en kilde for terrestrisk, hovedsakelig langbølget, stråling, hvorav en del går ut i verdensrommet.

Effekt av økende CO2-konsentrasjon

Forskere og forskere fortsetter å krangle om sammensetningen av såkalte klimagasser. Den største interessen i denne forbindelse er effekten av økende konsentrasjoner av karbondioksid (CO2) på atmosfærens drivhuseffekt. Det antydes at den velkjente ordningen: "en økning i karbondioksidkonsentrasjonen forsterker drivhuseffekten, som fører til oppvarming av det globale klimaet" er ekstremt forenklet og veldig langt fra virkeligheten, siden den viktigste "drivhusgassen" ikke er CO2 i det hele tatt, men vanndamp. Samtidig står forbeholdet om at konsentrasjonen av vanndamp i atmosfæren kun bestemmes av parametrene til selve klimasystemet ikke lenger opp til kritikk, siden den menneskeskapte påvirkningen på den globale vannsyklusen er overbevisende bevist.

Som vitenskapelige hypoteser trekker vi frem følgende konsekvenser av den kommende drivhuseffekten. For det første, I følge de vanligste estimatene vil innholdet av atmosfærisk CO2 fordobles mot slutten av det 21. århundre, noe som uunngåelig vil føre til en økning i den gjennomsnittlige globale overflatetemperaturen med 3 - 5 o C. Samtidig forventes en oppvarming å resultere i tørrere somre på de tempererte breddegrader på den nordlige halvkule.

For det andre, Det antas at en slik økning i den gjennomsnittlige globale overflatetemperaturen vil føre til en økning i nivået på verdenshavet med 20 - 165 centimeter på grunn av den termiske utvidelsen av vann. Når det gjelder isdekket i Antarktis, er ødeleggelsen ikke uunngåelig, siden smelting krever høyere temperaturer. Uansett vil prosessen med å smelte Antarktis is ta svært lang tid.

Tredje, Atmosfæriske CO2-konsentrasjoner kan ha svært gunstige effekter på avlingene. Resultatene av forsøkene lar oss anta at under forhold med en progressiv økning i CO2-innhold i luften, vil naturlig og dyrket vegetasjon nå en optimal tilstand; Bladoverflaten til planter vil øke, egenvekten til bladenes tørrstoff vil øke, gjennomsnittsstørrelsen på frukt og antall frø vil øke, modningen av korn vil akselerere, og utbyttet vil øke.

For det fjerde På høye breddegrader kan naturskoger, spesielt boreale skoger, være svært følsomme for temperaturendringer. Oppvarming kan føre til en kraftig reduksjon i arealet av boreale skoger, samt til en forskyvning av deres grense mot nord, vil trolig skog i tropene og subtropene være mer følsomme for endringer i nedbør enn temperatur.

Lysenergi fra solen trenger gjennom atmosfæren, absorberes av jordoverflaten og varmer den opp. I dette tilfellet blir lysenergi til varme, som frigjøres i form av infrarød eller termisk stråling. Denne infrarøde strålingen, reflektert fra jordoverflaten, absorberes av karbondioksid, mens den varmer seg selv og varmer opp atmosfæren. Dette betyr at jo mer karbondioksid i atmosfæren, jo sterkere påvirker det klimaet på planeten. Det samme skjer i drivhus, og derfor kalles dette fenomenet drivhuseffekten.

Hvis de såkalte drivhusgassene fortsetter å strømme med nåværende hastighet, vil gjennomsnittstemperaturen på jorden i det neste århundre øke med 4 - 5 o C, noe som kan føre til global oppvarming av planeten.

Konklusjon

Å endre holdningen til naturen betyr ikke at du bør forlate teknologiske fremskritt. Å stoppe det vil ikke løse problemet, men kan bare forsinke løsningen. Det er nødvendig å vedvarende og tålmodig strebe for å redusere utslippene gjennom innføring av nye miljøteknologier for å spare råvarer, energiforbruk og øke antall plantinger, utføre pedagogiske aktiviteter angående befolkningens økologiske verdensbilde.

For eksempel, i USA, ligger et av foretakene for produksjon av syntetisk gummi ved siden av boligområder, og dette forårsaker ikke protest fra innbyggerne, fordi miljøvennlige teknologiske ordninger fungerer, som tidligere, med gammel teknologi, var ikke veldig rent.

Dette betyr at vi trenger et strengt utvalg av teknologier som oppfyller de strengeste kriteriene, og moderne lovende teknologier vil tillate oss å oppnå et høyt nivå av miljøvennlig produksjon i alle sektorer av industri og transport, samt øke antall plantede grønne områder; i industrisoner og byer.

De siste årene har eksperimentet tatt den ledende posisjonen i utviklingen av atmosfærisk kjemi, og teoriens plass er det samme som i klassiske, respektable vitenskaper. Men det er fortsatt områder hvor teoretisk forskning fortsatt er en prioritet: for eksempel er det bare modelleksperimenter som er i stand til å forutsi endringer i atmosfærens sammensetning eller vurdere effektiviteten av restriktive tiltak implementert innenfor rammen av Montreal-protokollen. Med utgangspunkt i løsningen av et viktig, men privat problem, dekker i dag atmosfærisk kjemi, i samarbeid med beslektede disipliner, hele det komplekse spekteret av problemer i studiet og beskyttelsen av miljøet. Kanskje vi kan si at de første årene av utviklingen av atmosfærisk kjemi gikk under mottoet: "Ikke kom for sent!" Startrushet er over, løpeturen fortsetter.

II. Fordel egenskapene i henhold til celleorganellene (plasser bokstavene som tilsvarer organellens egenskaper overfor navnet på organellen). (26 poeng)

II. UTDANNINGS- OG METODOLOGISKE ANBEFALINGER FOR HELTIDSSTUDENTER AV ALLE IKKE-FILOSOFISKA SPESIALITETER 1 side

Forelesning 3 HABITAT OG DERES KARAKTERISTIKKER (2 timer)

1. Vannhabitat

2. Grunn-luft-habitat

3. Jord som habitat

4. Organisme som habitat

I prosessen med historisk utvikling har levende organismer mestret fire habitater. Den første er vann. Livet oppsto og utviklet seg i vann i mange millioner år. Den andre - bakke-luft - planter og dyr oppsto på land og i atmosfæren og tilpasset seg raskt nye forhold. Gradvis forvandlet de det øvre laget av land - litosfæren, skapte de et tredje habitat - jord, og selv ble det fjerde habitatet.

Akvatisk habitat - hydrosfære

Økologiske grupper av hydrobioner. De varme havene og havene (40 000 dyrearter) i ekvator og tropene er preget av det største mangfoldet av liv i nord og sør, havets flora og fauna er hundrevis av ganger utarmet. Når det gjelder fordeling av organismer direkte i havet, er hoveddelen av dem konsentrert i overflatelagene (epipelagiske) og i sublitoralsonen. Avhengig av metoden for bevegelse og opphold i visse lag, er marine innbyggere delt inn i tre økologiske grupper: nekton, plankton og bentos.

Nekton(nektos - flytende) - aktivt bevegelige store dyr som kan overvinne lange avstander og sterke strømmer: fisk, blekksprut, pinnipeds, hval. I ferskvann inkluderer nekton amfibier og mange insekter.

Plankton(planktos - vandrende, svevende) - en samling av planter (fytoplankton: kiselalger, grønne og blågrønne (bare ferskvannsforekomster) alger, planteflagellater, peridiner, etc.) og små dyreorganismer (zooplankton: små krepsdyr, av større - pteropoder bløtdyr, maneter, ctenophores, noen ormer) som lever på forskjellige dyp, men ikke i stand til aktiv bevegelse og motstand mot strømmer. Plankton inkluderer også dyrelarver, som danner en spesiell gruppe - neuston. Dette er en passivt flytende "midlertidig" populasjon av det øverste vannlaget, representert av forskjellige dyr (dekapoder, fjellkjeder og copepoder, pigghuder, polychaetes, fisk, bløtdyr, etc.) i larvestadiet. Larvene, som vokser opp, beveger seg inn i de nedre lagene av pelagelen. Over neustonet er det en pleiston - dette er organismer der den øvre delen av kroppen vokser over vann, og den nedre delen i vann (andmat - Lemma, sifonoforer, etc.). Plankton spiller en viktig rolle i de trofiske forholdene i biosfæren, fordi er mat for mange akvatiske innbyggere, inkludert hovedmaten for bardehvaler (Myatcoceti).

Benthos(benthos – dybde) – bunnhydrobioner. Det er hovedsakelig representert av festede eller sakte bevegelige dyr (zoobenthos: foraminephores, fisk, svamper, coelenterates, ormer, brachiopoder, ascidians, etc.), mer tallrike på grunt vann. På grunt vann inkluderer benthos også planter (fytobenthos: kiselalger, grønne, brune, røde alger, bakterier). På dyp der det ikke er lys, er phytobenthos fraværende. Langs kysten er det blomstrende planter av zoster, rupiah. De steinete områdene på bunnen er rikest på fytobentos.

I innsjøer er zoobenthos mindre rikelig og mangfoldig enn i havet. Den er dannet av protozoer (ciliater, dafnier), igler, bløtdyr, insektlarver, etc. Fytobenthos i innsjøer er dannet av frittflytende kiselalger, grønne og blågrønne alger; brune og røde alger er fraværende.

Å slå rotkystplanter i innsjøer danner klart definerte belter, hvis artssammensetning og utseende stemmer overens med miljøforholdene i land-vann-grensesonen. Hydrofytter vokser i vannet nær kysten - planter som er halvt nedsenket i vann (pilspiss, hvitvinge, siv, starr, sedges, trichaetes, siv). De er erstattet av hydatofytter - planter nedsenket i vann, men med flytende blader (lotus, andemat, eggekapsler, chilim, takla) og - videre - helt nedsenket (tjern, elodea, hara). Hydatofytter inkluderer også planter som flyter på overflaten (andmat).

Den høye tettheten i vannmiljøet bestemmer den spesielle sammensetningen og arten av endringer i livsbærende faktorer. Noen av dem er de samme som på land - varme, lys, andre er spesifikke: vanntrykk (øker med dybden med 1 atm for hver 10 m), oksygeninnhold, saltsammensetning, surhet. På grunn av den høye tettheten i miljøet, endres verdiene av varme og lys mye raskere med en høydegradient enn på land.

Termisk modus. Vannmiljøet er preget av mindre varmeøkning, pga en betydelig del av det reflekteres, og en like betydelig del brukes på fordampning. I samsvar med dynamikken til landtemperaturer, viser vanntemperaturer mindre svingninger i daglige og sesongmessige temperaturer. Dessuten utjevner reservoarene temperaturen i atmosfæren i kystområder betydelig. I mangel av isskal virker havet oppvarmende på de tilstøtende landområdene i den kalde årstiden, og en avkjølende og fuktende effekt om sommeren.

Området for vanntemperaturer i verdenshavet er 38° (fra -2 til +36°C), i ferskvann – 26° (fra -0,9 til +25°C). Med dybden synker vanntemperaturen kraftig. Opp til 50 m er det daglige temperatursvingninger, opptil 400 - sesongmessige, dypere blir det konstant, faller til +1-3°C (i Arktis er det nær 0°C). Siden temperaturregimet i reservoarene er relativt stabilt, er innbyggerne preget av stenotermisme. Mindre temperatursvingninger i en eller annen retning er ledsaget av betydelige endringer i akvatiske økosystemer.

Eksempler: en "biologisk eksplosjon" i Volga-deltaet på grunn av en reduksjon i nivået i Det kaspiske hav - spredningen av lotuskratt (Nelumba kaspium), i det sørlige Primorye - gjengroing av hvitflue i oksbue-elver (Komarovka, Ilistaya, etc. .) langs bredden som treaktig vegetasjon ble hugget ned og brent.

På grunn av varierende grad av oppvarming av øvre og nedre lag gjennom året, flo og fjære, strømmer og stormer, oppstår konstant blanding av vannlag. Rollen til vannblanding for akvatiske innbyggere (akvatiske organismer) er ekstremt viktig, fordi samtidig utjevnes fordelingen av oksygen og næringsstoffer i reservoarene, noe som sikrer metabolske prosesser mellom organismer og miljøet.

I stillestående reservoarer (innsjøer) av tempererte breddegrader foregår vertikal blanding om våren og høsten, og i disse årstidene blir temperaturen i hele reservoaret jevn, d.v.s. kommer homotermi. Om sommeren og vinteren, som et resultat av en kraftig økning i oppvarming eller avkjøling av de øvre lagene, stopper blandingen av vann. Dette fenomenet kalles temperaturdikotomi, og perioden med midlertidig stagnasjon kalles stagnasjon (sommer eller vinter). Om sommeren forblir lettere varme lag på overflaten, plassert over tunge kalde (fig. 3). Om vinteren er det tvert imot varmere vann i bunnlaget, siden direkte under isen temperaturen på overflatevann er mindre enn +4°C, og på grunn av vannets fysisk-kjemiske egenskaper blir de lettere enn vann med en temperatur over +4°C. I perioder med stagnasjon skilles tre lag tydelig: det øvre (epilimnion) med de skarpeste sesongmessige svingningene i vanntemperaturen, det midtre (metalimnion eller termoklin), der det oppstår et kraftig temperaturhopp, og det nederste (hypolimnion), i som temperaturen endrer seg lite gjennom året. I perioder med stagnasjon oppstår oksygenmangel i vannsøylen - i bunnen om sommeren, og i den øvre delen om vinteren, som følge av at det ofte oppstår fiskedrap om vinteren.

Lysmodus. Intensiteten av lys i vannet er sterkt svekket på grunn av dets refleksjon av overflaten og absorpsjon av vannet selv. Dette påvirker i stor grad utviklingen av fotosyntetiske planter. Jo mindre gjennomsiktig vannet er, jo mer lys absorberes. Vanngjennomsiktighet begrenses av mineralsuspensjoner og plankton. Den avtar med den raske utviklingen av små organismer om sommeren, og på tempererte og nordlige breddegrader selv om vinteren, etter etablering av isdekke og dekker det med snø på toppen.

I havene, der vannet er veldig gjennomsiktig, trenger 1 % av lysstrålingen ned til 140 m dyp, og i små innsjøer på 2 m dyp trenger bare tideler av en prosent inn. Stråler fra forskjellige deler av spekteret absorberes forskjellig i vann, røde stråler absorberes først. Med dybden blir det mørkere, og fargen på vannet blir først grønn, deretter blå, indigo og til slutt blåfiolett, og blir til fullstendig mørke. Hydrobionts endrer også farge tilsvarende, og tilpasser seg ikke bare til sammensetningen av lys, men også til dens mangel - kromatisk tilpasning. I lyse soner, i grunt vann, dominerer grønnalger (Chlorophyta), hvis klorofyll absorberer røde stråler, med dybde erstattes de av brune (Phaephyta) og deretter røde (Rhodophyta). På store dyp er phytobenthos fraværende.

Planter har tilpasset seg mangelen på lys ved å utvikle store kromatoforer, som gir et lavt punkt for kompensasjon for fotosyntese, samt ved å øke arealet av assimilerende organer (bladoverflateindeks). For dyphavsalger er sterkt dissekerte blader typiske, bladbladene er tynne og gjennomskinnelige. Halvt nedsenkede og flytende planter er preget av heterofylli - bladene over vannet er de samme som landplanter, de har et solid blad, stomatalapparatet er utviklet, og i vannet er bladene veldig tynne, bestående av smale trådlignende fliker.

Heterofyll: eggekapsler, vannliljer, pilblad, chilim (vannkastanje).

Dyr, som planter, endrer naturlig farge med dybden. I de øvre lagene er de fargerike i forskjellige farger, i skumringssonen (havabbor, koraller, krepsdyr) er de malt i farger med en rød fargetone - det er mer praktisk å gjemme seg for fiender. Dyphavsarter mangler pigmenter.

De karakteristiske egenskapene til vannmiljøet, forskjellig fra land, er høy tetthet, mobilitet, surhet og evnen til å løse opp gasser og salter. For alle disse forholdene har hydrobionter historisk utviklet passende tilpasninger.

2. Grunn-luft-habitat

I løpet av evolusjonen ble dette miljøet utviklet senere enn det akvatiske. Dens særegenhet er at den er gassformet, derfor er den preget av lav fuktighet, tetthet og trykk og høyt oksygeninnhold. I løpet av evolusjonen har levende organismer utviklet de nødvendige anatomiske, morfologiske, fysiologiske, atferdsmessige og andre tilpasninger.

Dyr i jord-luft-miljøet beveger seg på jorda eller gjennom luften (fugler, insekter), og planter slår rot i jorda. I denne forbindelse utviklet dyr lunger og luftrør, og planter utviklet et stomatalt apparat, dvs. organer som jordbefolkningen på planeten absorberer oksygen direkte fra luften med. Skjelettorganer har utviklet seg sterkt, og sikrer autonomi for bevegelse på land og støtter kroppen med alle dens organer under forhold med ubetydelig miljøtetthet, tusenvis av ganger mindre enn vann. Økologiske faktorer i bakke-luft-miljøet skiller seg fra andre habitater i høy lysintensitet, betydelige svingninger i temperatur og luftfuktighet, korrelasjonen av alle faktorer med geografisk plassering, skiftende årstider og tid på døgnet. Deres effekter på organismer er uløselig knyttet til luftbevegelse og posisjon i forhold til hav og hav og er svært forskjellige fra virkningene i vannmiljøet (tabell 1).

Habitatforhold for luft- og vannorganismer

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

luftmiljø

vannmiljø

Luftfuktighet	Veldig viktig (ofte mangelvare)	Har ikke (alltid i overkant)
Tetthet	Mindre (unntatt jord)	Stor i forhold til dens rolle for luftens innbyggere
Press	Nesten ingen	Stor (kan nå 1000 atmosfærer)
Temperatur	Betydelig (varierer innenfor svært vide grenser - fra -80 til +1ОО°С og mer)	Mindre enn verdien for luftens innbyggere (varierer mye mindre, vanligvis fra -2 til +40°C)
Oksygen	Ikke-essensielt (for det meste i overkant)	Viktig (ofte mangelvare)
Suspendert stoff	Uviktig;	ikke brukt til mat (hovedsakelig mineraler)
Viktig (matkilde, spesielt organisk materiale)	Oppløste stoffer i miljøet	Til en viss grad (kun relevant i jordløsninger)

Viktig (visse mengder kreves)

Mange av tilpasningene ble diskutert ovenfor som eksempler på karakterisering av abiotiske miljøfaktorer. Derfor er det ingen vits i å gjenta oss selv nå, siden vi kommer tilbake til dem i praktiske timer.

Bakke-luft-habitat

I løpet av evolusjonen ble dette miljøet utviklet senere enn det akvatiske. Økologiske faktorer i bakke-luft-miljøet skiller seg fra andre habitater i høy lysintensitet, betydelige svingninger i temperatur og luftfuktighet, korrelasjonen av alle faktorer med geografisk plassering, skiftende årstider og tid på døgnet. Miljøet er gassformet, derfor er det preget av lav luftfuktighet, tetthet og trykk, og høyt oksygeninnhold.

Kjennetegn på abiotiske miljøfaktorer: lys, temperatur, fuktighet - se forrige forelesning.

Gasssammensetningen i atmosfæren er også en viktig klimatisk faktor. For omtrent 3 -3,5 milliarder år siden inneholdt atmosfæren nitrogen, ammoniakk, hydrogen, metan og vanndamp, og det var ikke fritt oksygen i den. Atmosfærens sammensetning ble i stor grad bestemt av vulkanske gasser.

For tiden består atmosfæren hovedsakelig av nitrogen, oksygen og relativt mindre mengder argon og karbondioksid. Alle andre gasser som finnes i atmosfæren finnes kun i spormengder. Av spesiell betydning for biota er det relative innholdet av oksygen og karbondioksid.

Det høye oksygeninnholdet bidro til en økning i metabolismen hos landlevende organismer sammenlignet med primære akvatiske. Det var i et terrestrisk miljø, basert på den høye effektiviteten til oksidative prosesser i kroppen, at dyrehomeotermi oppsto. Oksygen er, på grunn av det konstant høye innholdet i luften, ikke en faktor som begrenser livet i det terrestriske miljøet. Bare stedvis, under spesifikke forhold, skapes en midlertidig mangel, for eksempel i ansamlinger av nedbrytende planterester, reserver av korn, mel, etc.

Karbondioksidinnholdet kan variere i visse områder av overflatelaget av luft innenfor ganske betydelige grenser. For eksempel, i fravær av vind i sentrum av store byer, øker konsentrasjonen tidoblet. Det er regelmessige daglige endringer i karbondioksidinnholdet i overflatelagene, assosiert med rytmen til plantefotosyntese, og sesongmessige endringer, forårsaket av endringer i respirasjonshastigheten til levende organismer, hovedsakelig den mikroskopiske populasjonen av jord. Økt metning av luft med karbondioksid forekommer i områder med vulkansk aktivitet, nær termiske kilder og andre underjordiske utløp av denne gassen. Lavt karbondioksidinnhold hemmer prosessen med fotosyntese. Under lukkede grunnforhold er det mulig å øke fotosyntesehastigheten ved å øke konsentrasjonen av karbondioksid; Dette brukes i praksis med drivhus- og drivhusdrift.

Luftnitrogen er en inert gass for de fleste innbyggerne i det terrestriske miljøet, men en rekke mikroorganismer (knutebakterier, Azotobacter, clostridier, blågrønnalger osv.) har evnen til å binde den og involvere den i det biologiske kretsløpet.

Lokale forurensninger som kommer inn i luften kan også påvirke levende organismer betydelig. Dette gjelder spesielt giftige gassformige stoffer - metan, svoveloksid (IV), karbonmonoksid (II), nitrogenoksid (IV), hydrogensulfid, klorforbindelser, samt støvpartikler, sot, etc., som tetter luften i industrielle omgivelser. områder. Den viktigste moderne kilden til kjemisk og fysisk forurensning av atmosfæren er menneskeskapt: arbeidet til ulike industribedrifter og transport, jorderosjon, etc. Svoveloksid (SO 2), for eksempel, er giftig for planter selv i konsentrasjoner fra en femti- tusendel til en milliondel av luftvolumet Noen plantearter er spesielt følsomme for S0 2 og fungerer som en følsom indikator på akkumulering i luften (for eksempel lav.

Lav lufttetthet bestemmer dens lave løftekraft og ubetydelige støtte. Innbyggere i luftmiljøet må ha sitt eget støttesystem som støtter kroppen: planter - med forskjellige mekaniske vev, dyr - med et solid eller, mye sjeldnere, hydrostatisk skjelett. I tillegg er alle innbyggere i luften nært forbundet med jordens overflate, som tjener dem for feste og støtte. Livet i suspendert tilstand i luften er umulig. Riktignok er mange mikroorganismer og dyr, sporer, frø og pollen fra planter regelmessig tilstede i luften og bæres av luftstrømmer (anemochory), mange dyr er i stand til aktiv flukt, men i alle disse artene er hovedfunksjonen til deres livssyklus - reproduksjon - utføres på jordens overflate. For de fleste av dem er opphold i luften bare forbundet med å slå seg ned eller lete etter byttedyr.

Vind har en begrensende effekt på aktiviteten og jevn fordeling av organismer. Vinden kan til og med endre utseendet til planter, spesielt i de habitatene, for eksempel i alpine soner, hvor andre faktorer har en begrensende effekt. I åpne fjellhabitater begrenser vinden planteveksten og får planter til å bøye seg på vindsiden. I tillegg øker vind evapotranspirasjonen under forhold med lav luftfuktighet. er av stor betydning stormer, selv om effekten deres er rent lokal. Orkaner, og til og med vanlige vinder, kan transportere dyr og planter over lange avstander og dermed endre sammensetningen av samfunn.

Press, tilsynelatende, er ikke en direkte begrensende faktor, men den er direkte relatert til vær og klima, som har en direkte begrensende effekt. Lav lufttetthet gir relativt lavt trykk på land. Normalt er det 760 mmHg. Når høyden øker, synker trykket. I 5800 m høyde er det bare halvnormalt. Lavtrykk kan begrense utbredelsen av arter i fjellet. For de fleste virveldyr er den øvre grensen for liv ca. 6000 m. En reduksjon i trykk medfører en reduksjon i oksygentilførsel og dehydrering av dyr på grunn av en økning i respirasjonshastighet. Grensene for avansering av høyere planter inn i fjellene er omtrent de samme. Noe mer hardføre er leddyr (springhaler, midd, edderkopper), som kan finnes på isbreer over vegetasjonslinjen.

Generelt er alle terrestriske organismer mye mer stenobatiske enn vannlevende.