Kara-hava habitatının ekolojik grupları. Yaşam ortamı olarak yer-hava ortamı

St.Petersburg Devlet Akademisi

Veterinerlik.

Genel Biyoloji, Ekoloji ve Histoloji Bölümü.

Konuyla ilgili ekoloji özeti:

Yer-hava ortamı, faktörleri

ve organizmaların onlara adaptasyonu"

Tamamlayan: 1. sınıf öğrencisi

Oi grubu Pyatochenko N.L.

Kontrol eden: bölüm doçenti

Vakhmistrova S.F.

Saint Petersburg

giriiş

Yaşam koşulları (varoluş koşulları), bir organizma için gerekli olan, ayrılmaz bir şekilde bağlantılı olduğu ve onsuz var olamayacağı bir dizi unsurdur.

Bir organizmanın çevresine uyum sağlamasına adaptasyon denir. Uyum sağlama yeteneği, genel olarak yaşamın temel özelliklerinden biridir ve varlığının, hayatta kalmasının ve üremesinin olasılığını sağlar. Adaptasyon, hücrelerin biyokimyasından bireysel organizmaların davranışına, toplulukların ve ekosistemlerin yapısına ve işleyişine kadar farklı düzeylerde kendini gösterir. Bir türün evrimi sırasında adaptasyonlar ortaya çıkar ve değişir.

Organizmaları etkileyen çevrenin bireysel özelliklerine veya unsurlarına çevresel faktörler denir. Çevresel faktörler çeşitlidir. Farklı doğaları ve belirli eylemleri vardır. Çevresel faktörler iki büyük gruba ayrılır: abiyotik ve biyotik.

Abiyotik faktörler inorganik ortamda canlı organizmaları doğrudan veya dolaylı olarak etkileyen bir dizi koşuldur: sıcaklık, ışık, radyoaktif radyasyon, basınç, havanın nemi, suyun tuz bileşimi vb.

Biyotik faktörler, canlı organizmaların birbirleri üzerindeki etki biçimleridir. Her organizma sürekli olarak başkalarının doğrudan veya dolaylı etkisini yaşar, kendi ve diğer türlerin temsilcileriyle iletişim kurar.

Bazı durumlarda antropojenik faktörler, biyotik ve abiyotik faktörlerle birlikte ayrı bir grup olarak sınıflandırılarak antropojenik faktörün aşırı etkisi vurgulanmaktadır.

Antropojenik faktörler, diğer türlerin yaşam alanı olan doğada değişikliklere yol açan veya onların yaşamlarını doğrudan etkileyen, insan toplumunun tüm faaliyet biçimleridir. Antropojenik etkinin Dünya'nın tüm canlı dünyası üzerindeki önemi hızla artmaya devam ediyor.

Zaman içinde çevresel faktörlerde meydana gelen değişiklikler şunlar olabilir:

1) günün saatine, yılın mevsimine veya okyanustaki gelgit ritmine bağlı olarak darbenin gücünde düzenli ve sabit bir değişiklik;

2) düzensiz, net bir periyodiklik olmaksızın, örneğin farklı yıllardaki hava koşullarındaki değişiklikler, fırtınalar, sağanak yağışlar, çamur akıntıları vb.;

3) belirli veya uzun bir süre boyunca yönlendirilen, örneğin iklimin soğuması veya ısınması, bir rezervuarın aşırı büyümesi vb.

Çevresel çevresel faktörlerin canlı organizmalar üzerinde çeşitli etkileri olabilir:

1) fizyolojik ve biyokimyasal fonksiyonlarda adaptif değişikliklere neden olan tahriş edici maddeler olarak;

2) verilerde var olmayı imkansız kılan sınırlayıcılar olarak

koşullar;

3) organizmalarda anatomik ve morfolojik değişikliklere neden olan değiştiriciler olarak;

4) diğer faktörlerdeki değişiklikleri gösteren sinyaller olarak.

Çevresel faktörlerin çok çeşitli olmasına rağmen, organizmalarla etkileşimlerinin doğasında ve canlıların tepkilerinde bir takım genel modeller tanımlanabilir.

Organizmanın yaşamı için en uygun olan çevresel faktörün yoğunluğu optimal, en kötü etkiyi veren ise kötümserdir, yani. Bir organizmanın yaşamsal aktivitesinin maksimum düzeyde engellendiği ancak yine de var olabileceği koşullar. Böylece farklı sıcaklık koşullarında bitki yetiştirirken maksimum büyümenin gözlendiği nokta optimum olacaktır. Çoğu durumda, bu birkaç derecelik belirli bir sıcaklık aralığıdır, bu nedenle burada optimum bölge hakkında konuşmak daha iyidir. Büyümenin hala mümkün olduğu tüm sıcaklık aralığına (minimumdan maksimuma), stabilite (dayanıklılık) veya tolerans aralığı denir. Yaşama uygun sıcaklıkları (yani minimum ve maksimum) sınırlayan nokta stabilite sınırıdır. Optimum bölge ile stabilite sınırı arasında, ikincisine yaklaştıkça bitki artan stres yaşar; direniş aralığındaki stres bölgelerinden veya baskı bölgelerinden bahsediyoruz

Çevresel bir faktörün etkisinin yoğunluğuna bağımlılığı (V.A. Radkevich, 1977'ye göre)

Skalada aşağı yukarı hareket ettikçe stres artmakla kalmaz, sonuçta vücudun direncinin sınırlarına ulaşıldığında ölüm meydana gelir. Diğer faktörlerin etkisini test etmek için benzer deneyler yapılabilir. Sonuçlar grafiksel olarak benzer türde bir eğriye karşılık gelecektir

Yaşamın yer-hava ortamı, özellikleri ve ona uyum biçimleri.

Karadaki yaşam, yalnızca yüksek düzeyde organize olmuş canlı organizmalarda mümkün olduğu ortaya çıkan adaptasyonları gerektiriyordu. Yer altı hava ortamı yaşam için daha zordur; yüksek oksijen içeriği, düşük miktarda su buharı, düşük yoğunluk vb. ile karakterize edilir. Bu, canlıların nefes alma, su değişimi ve hareket koşullarını büyük ölçüde değiştirdi.

Düşük hava yoğunluğu, düşük kaldırma kuvvetini ve önemsiz desteği belirler. Hava ortamındaki organizmalar, vücudu destekleyen kendi destek sistemine sahip olmalıdır: bitkiler - çeşitli mekanik dokular, hayvanlar - katı veya hidrostatik bir iskelet. Ek olarak, havanın tüm sakinleri, onlara bağlanma ve destek için hizmet eden dünya yüzeyiyle yakından bağlantılıdır.

Düşük hava yoğunluğu harekete karşı düşük direnç sağlar. Bu nedenle birçok kara hayvanı uçma yeteneği kazandı. Başta böcekler ve kuşlar olmak üzere karadaki hayvanların %75'i aktif uçuşa adapte olmuştur.

Havanın hareketliliği ve atmosferin alt katmanlarında bulunan hava kütlelerinin dikey ve yatay akışları sayesinde organizmaların pasif uçuşu mümkün olmaktadır. Bu bağlamda, birçok tür hava akımlarının yardımıyla anemokory - dağılma geliştirmiştir. Anemokory, bitki sporlarının, tohumlarının ve meyvelerinin, protozoan kistlerinin, küçük böceklerin, örümceklerin vb. karakteristik özelliğidir. Hava akımlarıyla pasif olarak taşınan organizmaların tümüne aeroplankton adı verilir.

Karasal organizmalar, düşük hava yoğunluğu nedeniyle nispeten düşük basınç koşullarında yaşarlar. Normalde 760 mmHg'dir. Yükseklik arttıkça basınç azalır. Düşük basınç, türlerin dağlardaki dağılımını sınırlayabilir. Omurgalılar için yaşamın üst sınırı yaklaşık 60 mm'dir. Basınçtaki bir azalma, solunum hızındaki artışa bağlı olarak oksijen arzında bir azalmaya ve hayvanların dehidrasyonuna neden olur. Daha yüksek bitkiler dağlarda yaklaşık olarak aynı ilerleme sınırlarına sahiptir. Bitki örtüsü sınırının üzerindeki buzullarda bulunabilen eklembacaklılar biraz daha dayanıklıdır.

Havanın gaz bileşimi. Havanın fiziksel özelliklerinin yanı sıra kimyasal özellikleri de karasal organizmaların varlığı açısından oldukça önemlidir. Atmosferin yüzey katmanındaki havanın gaz bileşimi, ana bileşenlerin içeriği açısından oldukça tekdüzedir (nitrojen -% 78,1, oksijen -% 21,0, argon% 0,9, karbondioksit - hacimce% 0,003).

Yüksek oksijen içeriği, birincil su organizmalarına kıyasla karasal organizmalarda metabolizmanın artmasına katkıda bulunmuştur. Hayvan homeotermisi, vücuttaki oksidatif süreçlerin yüksek verimliliğine dayanarak karasal bir ortamda ortaya çıktı. Oksijen, havadaki sürekli yüksek içeriği nedeniyle karasal ortamda yaşamı sınırlayıcı bir faktör değildir.

Karbondioksit içeriği, havanın yüzey katmanının belirli bölgelerinde oldukça önemli sınırlar içinde değişebilir. CO ile artan hava doygunluğu? volkanik aktivite alanlarında, kaplıcaların yakınında ve bu gazın diğer yer altı çıkışlarında meydana gelir. Yüksek konsantrasyonlarda karbondioksit toksiktir. Doğada bu tür konsantrasyonlar nadirdir. Düşük CO2 içeriği fotosentez sürecini engeller. Kapalı toprak koşullarında karbondioksit konsantrasyonunu artırarak fotosentez hızını artırabilirsiniz. Bu sera ve sera çiftçiliği uygulamalarında kullanılmaktadır.

Hava nitrojeni, karasal çevrenin çoğu sakini için inert bir gazdır, ancak bazı mikroorganizmalar (nodül bakterileri, nitrojen bakterileri, mavi-yeşil algler vb.) onu bağlama ve maddelerin biyolojik döngüsüne dahil etme yeteneğine sahiptir.

Nem eksikliği, yaşamın kara-hava ortamının temel özelliklerinden biridir. Karasal organizmaların tüm evrimi, nemi elde etme ve korumaya yönelik bir adaptasyon belirtisi altındaydı. Karadaki nem rejimleri çok çeşitlidir - tropiklerin bazı bölgelerinde havanın su buharıyla tamamen ve sürekli doygunluğundan çöllerin kuru havasında neredeyse tamamen yokluğuna kadar. Atmosferdeki su buharının içeriğinde de önemli günlük ve mevsimsel değişkenlikler vardır. Karasal organizmaların su temini aynı zamanda yağış rejimine, rezervuarların varlığına, toprak nem rezervlerine, pound sularının yakınlığına vb. de bağlıdır.

Bu, karasal organizmalarda çeşitli su temini rejimlerine adaptasyonun gelişmesine yol açtı.

Sıcaklık koşulları. Hava-yer ortamının bir diğer ayırt edici özelliği de önemli sıcaklık dalgalanmalarıdır. Karasal alanların çoğunda günlük ve yıllık sıcaklık aralıkları onlarca derecedir. Karada yaşayanlar arasında ortamdaki sıcaklık değişimlerine karşı direnç, yaşamlarının gerçekleştiği belirli habitatlara bağlı olarak çok farklıdır. Ancak genel olarak karasal organizmalar suda yaşayan organizmalara göre çok daha fazla euritermiktir.

Yer-hava ortamındaki yaşam koşulları, hava değişikliklerinin varlığı nedeniyle daha da karmaşık hale gelir. Hava durumu – yaklaşık 20 km yüksekliğe kadar (troposfer sınırı) yüzeydeki atmosferin sürekli değişen koşulları. Hava değişkenliği, sıcaklık, hava nemi, bulutluluk, yağış, rüzgar gücü ve yönü vb. gibi çevresel faktörlerin kombinasyonundaki sürekli bir değişiklikle kendini gösterir. Uzun vadeli hava rejimi bölgenin iklimini karakterize eder. “İklim” kavramı, meteorolojik olayların yalnızca ortalama değerlerini değil aynı zamanda yıllık ve günlük döngülerini, ondan sapmalarını ve sıklıklarını da içerir. İklim, bölgenin coğrafi koşullarına göre belirlenir. Ana iklim faktörleri - sıcaklık ve nem - yağış miktarı ve havanın su buharına doygunluğu ile ölçülür.

Çoğu karasal organizma için, özellikle de küçük olanlar için, bölgenin iklimi, onların yakın yaşam alanlarının koşulları kadar önemli değildir. Çoğu zaman, yerel çevresel unsurlar (rahatlama, maruz kalma, bitki örtüsü vb.), belirli bir bölgedeki sıcaklık, nem, ışık, hava hareketi rejimini, bölgenin iklim koşullarından önemli ölçüde farklı olacak şekilde değiştirir. Havanın yüzey katmanında gelişen bu tür iklim değişikliklerine mikro iklim adı verilmektedir. Her bölgede mikro iklim çok çeşitlidir. Çok küçük alanların mikro iklimleri tanımlanabilir.

Yer-hava ortamının ışık rejiminin de bazı özellikleri vardır. Buradaki ışık yoğunluğu ve miktarı en yüksektir ve suda veya toprakta olduğu gibi yeşil bitkilerin ömrünü pratik olarak sınırlamaz. Karada aşırı derecede ışığı seven türler bulunabilir. Gündüz ve hatta gece aktivitesi olan kara hayvanlarının büyük çoğunluğu için görme, ana yönlendirme yöntemlerinden biridir. Karasal hayvanlarda av aramak için görme önemlidir; hatta birçok türün renkli görüşü vardır. Bu bağlamda mağdurlar savunma tepkisi, kamuflaj ve uyarı renklendirmesi, taklitçilik vb. gibi uyarlanabilir özellikler geliştirirler.

Suda yaşayanlarda bu tür adaptasyonlar çok daha az gelişmiştir. Yüksek bitkilerin parlak renkli çiçeklerinin ortaya çıkması aynı zamanda tozlaştırıcı aparatın özellikleriyle ve sonuçta ortamın ışık rejimiyle de ilişkilidir.

Arazi ve toprak özellikleri aynı zamanda karasal organizmaların ve her şeyden önce bitkilerin yaşam koşullarıdır. Dünya yüzeyinin sakinleri üzerinde ekolojik etkisi olan özellikleri, “edafik çevresel faktörler” (Yunanca “edaphos” - “toprak”) ile birleştirilmiştir.

Farklı toprak özelliklerine bağlı olarak çok sayıda ekolojik bitki grubu ayırt edilebilir. Böylece toprağın asitliğine verilen reaksiyona göre ayırt edilirler:

1) asidofilik türler - pH'ı en az 6,7 olan asidik topraklarda büyür (sphagnum bataklık bitkileri);

2) nötrofiller pH'ı 6,7-7,0 olan topraklarda (çoğu ekili bitki) büyüme eğilimindedir;

3) basophilaceae, 7,0'ın üzerinde bir pH'ta büyür (Echinops, ahşap anemon);

4) kayıtsız olanlar farklı pH değerlerine sahip topraklarda (vadideki zambak) yetişebilir.

Bitkiler ayrıca toprağın nemine göre de farklılık gösterir. Bazı türler farklı substratlarla sınırlıdır; örneğin petrofitler kayalık topraklarda büyür, pasmofitler ise gevşek kumlarda yaşar.

Arazi ve toprağın doğası hayvanların belirli hareketlerini etkiler: örneğin, koşarken itmeyi arttırmak için toynaklı hayvanlar, devekuşları, açık alanlarda yaşayan toy kuşları, sert zemin. Değişen kumlarda yaşayan kertenkelelerin ayak parmaklarının kenarları, desteği artıran azgın pullarla çevrilidir. Çukur kazan karada yaşayanlar için yoğun toprak elverişsizdir. Bazı durumlarda toprağın doğası, toprağa delik açan, oyuk açan veya toprağa yumurta bırakan kara hayvanlarının dağılımını etkiler.

Havanın bileşimi hakkında.

Soluduğumuz havanın gaz bileşimi şu şekildedir: %78'i nitrojen, %21'i oksijen ve %1'i diğer gazlardan oluşur. Ancak büyük sanayi şehirlerinin atmosferinde bu oran sıklıkla ihlal edilmektedir. Önemli bir kısmı işletmelerden ve araçlardan kaynaklanan emisyonlardan kaynaklanan zararlı yabancı maddelerden oluşmaktadır. Motorlu taşıtlar atmosfere pek çok yabancı madde salmaktadır: bileşimi bilinmeyen hidrokarbonlar, benzo(a)piren, karbon dioksit, kükürt ve nitrojen bileşikleri, kurşun, karbon monoksit.

Atmosfer, içinde kolloidal yabancı maddelerin asılı olduğu hava, toz, damlacıklar, kristaller vb. gibi bir dizi gazın karışımından oluşur. Atmosfer havasının bileşimi rakımla birlikte çok az değişir. Ancak yaklaşık 100 km yükseklikten başlayarak moleküler oksijen ve nitrojenin yanı sıra moleküllerin ayrışması sonucu atomik oksijen de ortaya çıkar ve gazların yerçekimsel ayrılması başlar. 300 km'nin üzerinde atmosferde atomik oksijen, 1000 km'nin üzerinde helyum ve ardından atomik hidrojen hakimdir. Atmosferin basıncı ve yoğunluğu rakımla birlikte azalır; Atmosferin toplam kütlesinin yaklaşık yarısı alt 5 km'de, 9/10'u alt 20 km'de ve %99,5'i alt 80 km'de yoğunlaşmıştır. Yaklaşık 750 km yükseklikte hava yoğunluğu 10-10 g/m3'e düşer (dünya yüzeyinde ise yaklaşık 103 g/m3'tür), ancak bu kadar düşük bir yoğunluk bile auroraların oluşması için yeterlidir. Atmosferin keskin bir üst sınırı yoktur; kendisini oluşturan gazların yoğunluğu

Her birimizin soluduğu atmosferik havanın bileşimi birkaç gaz içerir; bunların başlıcaları: nitrojen (%78,09), oksijen (%20,95), hidrojen (%0,01), karbondioksit (karbon dioksit) (%0,03) ve inert gazlar (%0,93). Ek olarak, havada her zaman belirli bir miktarda su buharı bulunur ve bu miktarın sıcaklığın değişmesiyle her zaman değişir: sıcaklık ne kadar yüksek olursa, buhar içeriği de o kadar büyük olur ve bunun tersi de geçerlidir. Havadaki su buharı miktarındaki dalgalanmalardan dolayı içindeki gazların yüzdesi de sabit değildir. Havayı oluşturan gazların tamamı renksiz ve kokusuzdur. Havanın ağırlığı sadece sıcaklığa bağlı olarak değil aynı zamanda içindeki su buharı içeriğine de bağlı olarak değişir. Aynı sıcaklıkta kuru havanın ağırlığı nemli havanınkinden daha fazladır, çünkü su buharı hava buharından çok daha hafiftir.

Tablo, atmosferin gaz bileşimini hacimsel kütle oranında ve ayrıca ana bileşenlerin ömrünü gösterir:

Bileşen % hacim % yığın
N2 78,09 75,50
O2 20,95 23,15
Ar 0,933 1,292
CO2 0,03 0,046
Hayır 1,8 10-3 1,4 10-3
O 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

Atmosfer havasını oluşturan gazların özellikleri basınç altında değişir.

Örneğin: 2 atmosferden fazla basınç altındaki oksijenin vücut üzerinde toksik etkisi vardır.

5 atmosferin üzerindeki basınç altındaki nitrojenin narkotik etkisi vardır (nitrojen zehirlenmesi). Derinlerden hızlı bir yükseliş, kandaki nitrojen kabarcıklarının sanki köpürüyormuşçasına hızla salınması nedeniyle dekompresyon hastalığına neden olur.

Solunum karışımındaki karbondioksitin %3'ten fazla artması ölüme neden olur.

Havayı oluşturan her bileşen, basıncın belirli sınırlara kadar artmasıyla birlikte vücudu zehirleyebilecek bir zehir haline gelir.

Atmosferin gaz bileşimi üzerine çalışmalar. Atmosfer kimyası

Atmosfer kimyası adı verilen nispeten genç bir bilim dalının hızlı gelişim tarihi için en uygun terim, yüksek hızlı sporlarda kullanılan "atma" (atma) terimidir. Belki de başlangıç ​​tabancası 1970'lerin başında yayınlanan iki makaleyle ateşlendi. Stratosferik ozonun nitrojen oksitler (NO ve NO2) tarafından olası tahribatını tartıştılar. Bunlardan ilki, geleceğin Nobel ödülü sahibi ve daha sonra güneş ışığının etkisi altında çürüyen doğal nitröz oksit N2O'yu stratosferdeki nitrojen oksitlerin olası bir kaynağı olarak değerlendiren Stockholm Üniversitesi çalışanı P. Crutzen'e aitti. İkinci makalenin yazarı, Berkeley'deki California Üniversitesi'nden kimyager G. Johnston, nitrojen oksitlerin stratosferde insan faaliyetinin bir sonucu olarak, yani yüksek irtifa uçaklarının jet motorlarından yanma ürünlerinin emisyonları sırasında ortaya çıktığını öne sürdü.

Elbette yukarıdaki hipotezler birdenbire ortaya çıkmadı. Atmosfer havasındaki en azından ana bileşenlerin (nitrojen, oksijen, su buharı vb. molekülleri) oranı çok daha önce biliniyordu. Zaten 19. yüzyılın ikinci yarısında. Avrupa'da yüzey havasındaki ozon konsantrasyonlarının ölçümleri yapıldı. 1930'larda İngiliz bilim adamı S. Chapman, tamamen oksijen atmosferinde ozon oluşum mekanizmasını keşfetti; bu, başka hava bileşenlerinin yokluğunda ozonun yanı sıra oksijen atomları ve molekülleri arasındaki bir dizi etkileşimi gösterir. Ancak 50'li yılların sonlarında hava durumu roketleri kullanılarak yapılan ölçümler, stratosferde Chapman reaksiyon döngüsüne göre olması gerekenden çok daha az ozon bulunduğunu gösterdi. Bu mekanizma günümüze kadar temel olmaya devam etse de, atmosferik ozonun oluşumunda aktif olarak rol oynayan başka bazı süreçlerin de olduğu ortaya çıktı.

70'li yılların başında, atmosfer kimyası alanındaki bilginin, esas olarak, araştırmaları sosyal açıdan önemli bir kavramla birleşmeyen ve çoğu zaman tamamen akademik nitelikte olan bireysel bilim adamlarının çabalarıyla elde edildiğini belirtmekte fayda var. Johnston'ın çalışması farklı bir konu: Hesaplarına göre, günde 7 saat uçan 500 uçak, stratosferik ozon miktarını en az %10 oranında azaltabilir! Ve eğer bu değerlendirmeler adil olsaydı, sorun hemen sosyo-ekonomik hale geldi, çünkü bu durumda süpersonik ulaşım havacılığının ve ilgili altyapının geliştirilmesine yönelik tüm programların önemli ayarlamalardan geçmesi ve hatta belki de kapatılması gerekecekti. Ek olarak, antropojenik faaliyetin yerel değil küresel bir felakete neden olabileceği sorusu ilk kez gerçekten ortaya çıktı. Doğal olarak mevcut durumda teorinin çok zorlu ve aynı zamanda operasyonel bir doğrulamaya ihtiyacı vardı.

Yukarıdaki hipotezin özünün, nitrojen oksidin ozon NO + O3 ® ® NO2 + O2 ile reaksiyona girmesi, daha sonra bu reaksiyonda oluşan nitrojen dioksitin oksijen atomu NO2 + O ® NO + O2 ile reaksiyona girmesi ve böylece Ozon molekülü sonsuza kadar kaybolurken, atmosferde NO varlığı söz konusudur. Bu durumda, ozon yıkımının nitrojen katalitik döngüsünü oluşturan bu tür bir reaksiyon çifti, herhangi bir kimyasal veya fiziksel işlem nitrojen oksitlerin atmosferden uzaklaştırılmasına yol açana kadar tekrarlanır. Örneğin NO2, suda oldukça çözünür olan nitrik asit HNO3'e oksitlenir ve bu nedenle bulutlar ve çökelme yoluyla atmosferden uzaklaştırılır. Nitrojen katalitik döngüsü çok etkilidir: Bir NO molekülü atmosferde kaldığı süre boyunca on binlerce ozon molekülünü yok etmeyi başarır.

Ama bildiğiniz gibi bela tek başına gelmiyor. Kısa süre sonra, ABD üniversitelerinden uzmanlar - Michigan (R. Stolarski ve R. Cicerone) ve Harvard (S. Wofsey ve M. McElroy) - ozonun daha da acımasız bir düşmanı olan klor bileşiklerine sahip olabileceğini keşfettiler. Tahminlerine göre, ozon tahribatının klor katalitik döngüsü (Cl + O3® ClO + O2 ve ClO + O® Cl + O2 reaksiyonları), nitrojen döngüsünden birkaç kat daha verimliydi. İhtiyatlı iyimserliğin tek nedeni atmosferde doğal olarak oluşan klor miktarının nispeten küçük olmasıydı; bu da ozon üzerindeki genel etkisinin çok güçlü olmayabileceği anlamına geliyor. Bununla birlikte, 1974 yılında Irvine S. Rowland ve M. Molina'daki Kaliforniya Üniversitesi çalışanları, stratosferdeki klor kaynağının, soğutma ünitelerinde, aerosol ambalajlarda yaygın olarak kullanılan kloroflorokarbon bileşikleri (CFC'ler) olduğunu tespit ettiğinde durum dramatik bir şekilde değişti. vesaire. Yanıcı olmayan, toksik olmayan ve kimyasal olarak pasif olan bu maddeler, dünya yüzeyinden yükselen hava akımları ile yavaş yavaş stratosfere taşınır, burada molekülleri güneş ışığı tarafından yok edilir ve serbest klor atomlarının salınmasına neden olur. 30'lu yıllarda başlayan CFC'lerin endüstriyel üretimi ve atmosfere emisyonları, özellikle 70'li ve 80'li yıllarda, sonraki yıllarda istikrarlı bir şekilde arttı. Böylece, çok kısa bir süre içinde teorisyenler, atmosferik kimyada yoğun antropojenik kirliliğin neden olduğu iki sorunu tespit ettiler.

Ancak ortaya atılan hipotezlerin geçerliliğini test etmek için birçok görevi yerine getirmek gerekiyordu.

İlk önce, atmosferik havanın çeşitli bileşenleri arasındaki fotokimyasal reaksiyonların hızlarını belirlemenin veya netleştirmenin mümkün olabileceği laboratuvar çalışmalarını genişletmek. O dönemde bu hızlara ilişkin çok yetersiz verilerin de oldukça fazla hata içerdiğini (yüzde birkaç yüze kadar) söylemek gerekir. Buna ek olarak, ölçümlerin yapıldığı koşullar, kural olarak, atmosferin gerçeklerine tam olarak uymuyordu; bu da, çoğu reaksiyonun yoğunluğu sıcaklığa ve bazen de atmosfer basıncına veya yoğunluğuna bağlı olduğundan, hatayı ciddi şekilde ağırlaştırdı. hava.

İkincisi, laboratuvar koşullarında bir dizi küçük atmosferik gazın radyasyon-optik özelliklerini yoğun bir şekilde incelemek. Atmosfer havasının önemli sayıda bileşeninin molekülleri, Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyon (fotoliz reaksiyonlarında) tarafından yok edilir; bunların arasında yalnızca yukarıda bahsedilen CFC'ler değil, aynı zamanda moleküler oksijen, ozon, nitrojen oksitler ve diğerleri de vardır. Bu nedenle, her bir fotoliz reaksiyonunun parametrelerinin tahminleri, atmosferik kimyasal süreçlerin doğru şekilde çoğaltılması için farklı moleküller arasındaki reaksiyonların hızları kadar gerekli ve önemliydi.

Üçüncüsü, atmosferik hava bileşenlerinin karşılıklı kimyasal dönüşümlerini mümkün olduğu kadar tam olarak tanımlayabilen matematiksel modeller oluşturmak gerekiyordu. Daha önce de belirtildiği gibi, katalitik döngülerdeki ozon tahribatının verimliliği, katalizörün (NO, Cl veya başka bir tür) atmosferde ne kadar süre kaldığına göre belirlenir. Genel olarak konuşursak, böyle bir katalizörün atmosferik havanın düzinelerce bileşeninden herhangi biriyle reaksiyona girebileceği, süreçte hızla çökebileceği ve ardından stratosferik ozona verilen hasarın beklenenden çok daha az olacağı açıktır. Öte yandan atmosferde her saniye çok sayıda kimyasal dönüşüm meydana geldiğinde, ozonun oluşumuna ve tahribatına doğrudan veya dolaylı olarak etki eden başka mekanizmaların da tespit edilebilmesi muhtemeldir. Son olarak, bu tür modeller, atmosferik havayı oluşturan diğer gazların oluşumunda bireysel reaksiyonların veya bunların gruplarının önemini tanımlayabilir ve değerlendirebilir ve ayrıca ölçülemeyen gazların konsantrasyonlarının hesaplanmasına da olanak tanır.

Ve nihayet, Bu amaçla yer istasyonları, hava balonları ve hava roketlerinin fırlatılması ve uçak uçuşları kullanılarak, nitrojen, klor vb. bileşikleri de dahil olmak üzere havadaki çeşitli gazların içeriğini ölçmek için geniş bir ağ düzenlemek gerekliydi. Elbette veritabanı oluşturmak, kısa sürede çözülemeyen en pahalı işti. Ancak yalnızca ölçümler teorik araştırma için bir başlangıç ​​noktası sağlayabilir ve aynı zamanda ifade edilen hipotezlerin doğruluğu için bir mihenk taşı olabilir.

70'li yılların başından bu yana, en az üç yılda bir, fotoliz reaksiyonları da dahil olmak üzere tüm önemli atmosferik reaksiyonlar hakkında bilgi içeren, sürekli güncellenen özel koleksiyonlar yayınlanmaktadır. Üstelik bugün havanın gaz bileşenleri arasındaki reaksiyonların parametrelerini belirlemedeki hata kural olarak% 10-20'dir.

Bu on yılın ikinci yarısında atmosferdeki kimyasal dönüşümleri açıklayan modellerin hızlı gelişimi görüldü. Bunların en büyük kısmı ABD'de yaratıldı, ancak Avrupa ve SSCB'de ortaya çıktılar. Bunlar ilk başta kutu (sıfır boyutlu) modellerdi, daha sonra tek boyutlu modellerdi. Birincisi, aralarındaki kimyasal etkileşimlerin bir sonucu olarak, belirli bir hacimdeki ana atmosferik gazların içeriğini - bir kutu (dolayısıyla adı) - değişen derecelerde güvenilirlikle yeniden üretti. Hava karışımının toplam kütlesinin korunumu varsayıldığından, herhangi bir kısmının örneğin rüzgar tarafından kutudan çıkarılması dikkate alınmadı. Kutu modelleri, atmosferik gazların kimyasal oluşumu ve yok edilmesi süreçlerinde bireysel reaksiyonların veya bunların gruplarının rolünü açıklamak ve atmosferin gaz bileşiminin reaksiyon hızlarını belirlemedeki yanlışlıklara duyarlılığını değerlendirmek için kullanışlıydı. Araştırmacılar, onların yardımıyla, kutudaki havacılık uçuşlarının yüksekliğine karşılık gelen atmosferik parametreleri (özellikle sıcaklık ve hava yoğunluğu) ayarlayarak ve emisyonların bir sonucu olarak atmosferik kirlilik konsantrasyonlarının nasıl değişeceğini kaba bir tahminle tahmin edebildiler. Uçak motorlarından kaynaklanan yanma ürünleri. Aynı zamanda kutu modelleri, kloroflorokarbonların (CFC'ler) sorununu incelemek için uygun değildi çünkü bunların dünya yüzeyinden stratosfere doğru hareket sürecini tanımlayamıyorlardı. Atmosferdeki kimyasal etkileşimlerin ayrıntılı bir tanımını ve yabancı maddelerin dikey yönde taşınmasını hesaba katan tek boyutlu modellerin kullanışlı olduğu yer burasıdır. Her ne kadar dikey aktarım burada oldukça kabaca belirtilmiş olsa da, tek boyutlu modellerin kullanımı, gerçek olayları bir şekilde tanımlamayı mümkün kıldığından, ileriye doğru gözle görülür bir adımdı.

Geriye dönüp baktığımızda modern bilgimizin büyük bir kısmının o yıllarda tek boyutlu ve kutu modeller yardımıyla yapılan kaba çalışmalara dayandığını söyleyebiliriz. Atmosferin gaz bileşiminin oluşum mekanizmalarını belirlemeyi, kimyasal kaynakların yoğunluğunu ve bireysel gazların yutaklarını değerlendirmeyi mümkün kıldı. Atmosfer kimyasının gelişimindeki bu aşamanın önemli bir özelliği, ortaya çıkan yeni fikirlerin modeller üzerinde test edilmesi ve uzmanlar arasında geniş çapta tartışılmasıdır. Saha ölçümlerinin açıkça yetersiz olması ve doğruluklarının çok düşük olması nedeniyle elde edilen sonuçlar sıklıkla diğer bilimsel grupların tahminleriyle karşılaştırıldı. Ek olarak, belirli kimyasal etkileşimlerin modellemesinin doğruluğunu doğrulamak için, katılan tüm reaktiflerin konsantrasyonları aynı anda belirlendiğinde, o zamanlar ve hatta şimdi bile pratikte imkansız olan karmaşık ölçümlerin yapılması gerekliydi. (Şimdiye kadar, Mekik'teki gaz kompleksinin yalnızca birkaç ölçümü 2-5 gün boyunca gerçekleştirildi.) Bu nedenle, model çalışmaları deneysel çalışmaların ilerisindeydi ve teori, saha gözlemlerini çok fazla açıklayamıyordu. onların optimal planlaması. Örneğin klor nitrat ClONO2 gibi bir bileşik ilk olarak modelleme çalışmalarında ortaya çıktı ve ancak daha sonra atmosferde keşfedildi. Tek boyutlu model yatay hava hareketlerini hesaba katamadığından, mevcut ölçümleri model tahminleriyle karşılaştırmak bile zordu; bu nedenle atmosferin yatay olarak homojen olduğu varsayıldı ve elde edilen model sonuçları, bazı ortalama küresel duruma karşılık geldi. Ancak gerçekte, Avrupa veya Amerika Birleşik Devletleri'nin sanayi bölgeleri üzerindeki havanın bileşimi, Avustralya veya Pasifik Okyanusu üzerindeki havanın bileşiminden çok farklıdır. Bu nedenle, herhangi bir saha gözleminin sonuçları büyük ölçüde ölçümlerin konumuna ve zamanına bağlıdır ve elbette küresel ortalama değere tam olarak karşılık gelmez.

Modellemedeki bu boşluğu ortadan kaldırmak için, 80'lerde araştırmacılar, dikey taşımanın yanı sıra meridyen boyunca hava taşımacılığının da dikkate alındığı (enlem çemberi boyunca atmosferin hala homojen olduğu kabul edilen) iki boyutlu modeller oluşturdular. Bu tür modellerin oluşturulması ilk başta önemli zorluklarla doluydu.

İlk önce, harici model parametrelerinin sayısı keskin bir şekilde arttı: her ızgara düğümünde dikey ve enlemler arası taşıma, sıcaklık ve hava yoğunluğu vb. oranlarının ayarlanması gerekiyordu. Birçok parametre (öncelikle yukarıda belirtilen hızlar) deneylerde güvenilir bir şekilde belirlenmemiştir ve bu nedenle niteliksel nedenlerden dolayı seçilmiştir.

İkincisi, O zamanki bilgisayar teknolojisinin durumu, iki boyutlu modellerin tam olarak geliştirilmesini önemli ölçüde engelledi. Ekonomik tek boyutlu ve özellikle kutulu modellerin aksine, iki boyutlu modeller önemli ölçüde daha fazla bellek ve bilgisayar zamanı gerektiriyordu. Sonuç olarak, yaratıcıları atmosferdeki kimyasal dönüşümleri hesaba katma planlarını önemli ölçüde basitleştirmek zorunda kaldılar. Bununla birlikte, uydular kullanılarak yapılan hem model hem de tam ölçekli atmosferik çalışmalar kompleksi, atmosferin bileşiminin tam olmaktan uzak olsa da nispeten uyumlu bir resmini çizmeyi ve bunun yanı sıra ana nedeni ve nedeni belirlemeyi mümkün kıldı. Bireysel hava bileşenlerinin içeriğinde değişikliklere neden olan etki ilişkileri. Özellikle, çok sayıda çalışma, troposferdeki uçak uçuşlarının troposferik ozona önemli bir zarar vermediğini, ancak stratosfere yükselişlerinin ozonosfer üzerinde olumsuz etkilerinin olduğunu göstermiştir. Uzmanların çoğunun CFC'lerin rolü hakkındaki görüşleri neredeyse oybirliğiyle ortaya çıktı: Rowland ve Molina'nın hipotezi doğrulandı ve bu maddeler stratosferik ozonun tahribatına gerçekten katkıda bulunuyor ve endüstriyel üretimlerindeki düzenli artış bir saatli bombadır. CFC'lerin bozunması hemen gerçekleşmez, onlarca ve yüzlerce yıl sonra meydana gelir, dolayısıyla kirliliğin etkileri atmosferi çok uzun süre etkileyecektir. Üstelik kloroflorokarbonların uzun süre varlıklarını sürdürmeleri halinde atmosferdeki en uzak noktalara bile ulaşabilmeleri küresel ölçekte bir tehdit oluşturmaktadır. Üzerinde mutabakata varılan siyasi kararların zamanı geldi.

1985 yılında 44 ülkenin katılımıyla ozon tabakasının korunmasına ilişkin bir sözleşme geliştirildi ve Viyana'da kabul edildi, bu da onun kapsamlı çalışmasını teşvik etti. Ancak CFC'lerle ne yapılacağı sorusu hala cevapsız kaldı. “Kendi kendine çözülür” ilkesiyle meseleyi akışına bırakmak mümkün değildi ama ekonomiye büyük zarar vermeden bu maddelerin üretiminin bir gecede yasaklanması da mümkün değil. Görünüşe göre basit bir çözüm var: CFC'leri aynı işlevleri yerine getirebilecek (örneğin soğutma ünitelerinde) ve aynı zamanda zararsız veya en azından ozon için daha az tehlikeli olan diğer maddelerle değiştirmek gerekiyor. Ancak basit çözümleri uygulamak çoğu zaman çok zordur. Bu tür maddelerin yaratılması ve üretiminin kurulması sadece çok büyük sermaye yatırımları ve zaman gerektirmekle kalmıyordu, aynı zamanda bunlardan herhangi birinin atmosfer ve iklim üzerindeki etkisini değerlendirmek için kriterlere ihtiyaç vardı.

Teorisyenler tekrar mercek altına alındı. Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndan D. Webbles, bu amaç için ozon tüketme potansiyelinin kullanılmasını önerdi; bu, bir ikame madde molekülünün atmosferik ozonu bir CFCl3 (Freon-11) molekülünden ne kadar daha güçlü (veya daha zayıf) etkilediğini gösterdi. O zamanlar, yüzey hava katmanının sıcaklığının, başta karbondioksit CO2, su buharı H2O, ozon vb. olmak üzere belirli gaz safsızlıklarının (bunlara sera gazları denirdi) konsantrasyonuna önemli ölçüde bağlı olduğu da iyi biliniyordu. CFC'ler ve birçok onların potansiyel ikameleri. Ölçümler, sanayi devrimi sırasında, havanın yüzey katmanının ortalama yıllık küresel sıcaklığının arttığını ve artmaya devam ettiğini göstermiştir; bu, Dünya ikliminde önemli ve her zaman arzu edilmeyen değişikliklere işaret etmektedir. Bu durumu kontrol altına almak için bir maddenin ozon tabakasını inceltme potansiyelinin yanı sıra küresel ısınma potansiyeli de dikkate alındı. Bu indeks, incelenen bileşiğin hava sıcaklığını aynı miktardaki karbondioksite göre ne kadar daha güçlü veya daha zayıf etkilediğini gösterdi. Hesaplamalar, CFC'lerin ve alternatif maddelerin çok yüksek küresel ısınma potansiyeline sahip olduğunu, ancak atmosferdeki konsantrasyonlarının CO2, H2O veya O3 konsantrasyonlarından çok daha düşük olması nedeniyle küresel ısınmaya olan toplam katkılarının ihmal edilebilir düzeyde kaldığını gösterdi. Şu an için...

Kloroflorokarbonların ve bunların olası ikamelerinin hesaplanan ozon tabakasını inceltme potansiyelleri ve küresel ısınma potansiyelleri tabloları, birçok CFC'nin (1987 Montreal Protokolü ve sonraki değişiklikleri) azaltılmasına ve daha sonra üretiminin ve kullanımının yasaklanmasına yönelik uluslararası kararların temelini oluşturdu. Belki de Montreal'de toplanan uzmanlar bu kadar oybirliği içinde olmazdı (sonuçta Protokol'ün maddeleri teorisyenlerin doğal deneylerle doğrulanmayan "uydurmalarına" dayanıyordu), ancak ilgilenen başka bir "kişi" bu belgenin imzalanması lehinde konuştu. - atmosferin kendisi.

İngiliz bilim adamlarının 1985 yılı sonunda Antarktika üzerinde bir “ozon deliği” keşfettiklerinin duyurulması, gazetecilerin de katılımıyla, yılın sansasyonu haline geldi ve dünya toplumunun bu duyuruya tepkisi, kısa bir kelimeyle en kolay şekilde anlatılabilir. - şok. Ozon tabakasının yok olma tehdidinin yalnızca uzak gelecekte var olması başka bir şey, hepimizin bir oldu bittiyle karşı karşıya kalması başka bir şey. Ne sıradan insanlar, ne politikacılar, ne de teorisyenler buna hazırdı.

Mevcut modellerden hiçbirinin ozon seviyelerinde bu kadar önemli bir azalma sağlayamayacağı kısa sürede anlaşıldı. Bu, bazı önemli doğa olaylarının ya dikkate alınmadığı ya da hafife alındığı anlamına gelir. Kısa süre sonra, Antarktika fenomenini inceleme programı çerçevesinde gerçekleştirilen saha çalışmaları, "ozon deliği" oluşumunda sıradan (gaz fazı) atmosferik reaksiyonların yanı sıra önemli bir rol oynadığını ortaya koydu. atmosferik havanın Antarktika stratosferinde taşınması (kışın atmosferin geri kalanından neredeyse tamamen izolasyonu) ve o zamanlar çok az çalışılan heterojen reaksiyonlar (atmosferik aerosollerin yüzeyindeki reaksiyonlar - toz parçacıkları, kurum, buz kütleleri, su damlacıkları vb.). Yalnızca yukarıda belirtilen faktörlerin dikkate alınması, model sonuçları ile gözlem verileri arasında tatmin edici bir anlaşmaya varılmasını mümkün kıldı. Ve Antarktika'daki "ozon deliği" tarafından öğretilen dersler, atmosfer kimyasının daha da gelişmesini ciddi şekilde etkiledi.

İlk olarak, gaz fazı süreçlerini belirleyenlerden farklı yasalara göre meydana gelen heterojen süreçlerin ayrıntılı bir çalışmasına keskin bir ivme kazandırıldı. İkincisi, atmosfer gibi karmaşık bir sistemde, elemanlarının davranışının bütün bir iç bağlantı kompleksine bağlı olduğu konusunda açık bir anlayış vardı. Başka bir deyişle, atmosferdeki gazların içeriği yalnızca kimyasal işlemlerin yoğunluğuna göre değil, aynı zamanda hava sıcaklığına, hava kütlelerinin aktarımına, atmosferin çeşitli yerlerindeki aerosol kirliliğinin özelliklerine vb. Göre de belirlenir. Stratosferik havanın sıcaklık alanını oluşturan radyasyonla ısıtma ve soğutma, sera gazlarının uzaydaki konsantrasyonuna ve dağılımına ve dolayısıyla atmosferik dinamik süreçlere bağlıdır. Son olarak, dünyanın farklı bölgelerinin ve atmosferin bazı bölümlerinin eşit olmayan radyasyonla ısıtılması, atmosferik hava hareketleri üretir ve bunların yoğunluğunu kontrol eder. Bu nedenle, modellerde herhangi bir geri bildirimin dikkate alınmaması, elde edilen sonuçlarda büyük hatalarla dolu olabilir (gerçi şunu da belirtelim ki, acil bir ihtiyaç olmadan modeli aşırı derecede karmaşık hale getirmek, bilinen kuş temsilcilerine top atmak kadar uygunsuzdur). .

80'li yıllarda iki boyutlu modellerde hava sıcaklığı ile gaz bileşimi arasındaki ilişki dikkate alındıysa, bilgisayar patlaması sayesinde atmosferik yabancı maddelerin dağılımını tanımlamak için genel atmosferik dolaşımın üç boyutlu modellerinin kullanılması mümkün hale geldi. sadece 90'larda. Bu tür ilk genel dolaşım modelleri, kimyasal olarak pasif maddelerin - izleyicilerin mekansal dağılımını tanımlamak için kullanıldı. Daha sonra, bilgisayarların yetersiz RAM'i nedeniyle, kimyasal süreçler yalnızca bir parametreyle belirlendi - kirliliğin atmosferde kalma süresi ve ancak nispeten yakın zamanda kimyasal dönüşüm blokları, üç boyutlu modellerin tam teşekküllü parçaları haline geldi. Her ne kadar atmosferik kimyasal süreçlerin 3 boyutlu modellerde ayrıntılı olarak temsil edilmesinde hala zorluklar olsa da, bunlar artık aşılamaz görünmüyor ve en iyi 3 boyutlu modeller, küresel atmosferdeki havanın gerçek iklimsel taşınmasının yanı sıra yüzlerce kimyasal reaksiyonu içeriyor.

Aynı zamanda, modern modellerin yaygın kullanımı, yukarıda tartışılan daha basit modellerin kullanışlılığı konusunda hiçbir şekilde şüphe uyandırmamaktadır. Model ne kadar karmaşıksa, "sinyali" "model gürültüsünden" ayırmanın, elde edilen sonuçları analiz etmenin, ana neden-sonuç mekanizmalarını tanımlamanın ve belirli faktörlerin etkisini değerlendirmenin de o kadar zor olduğu iyi bilinmektedir. Nihai sonuca ilişkin olgular (ve dolayısıyla bunların modelde dikkate alınmasının tavsiye edilebilirliği). Ve burada daha basit modeller ideal bir test alanı görevi görür; daha sonra üç boyutlu modellerde kullanılacak ön tahminlerin elde edilmesini, yeni doğa olaylarının daha karmaşık olanlara dahil edilmeden önce incelenmesini vb. mümkün kılar.

Hızlı bilimsel ve teknolojik ilerleme, şu ya da bu şekilde atmosfer kimyasıyla ilgili birkaç araştırma alanının daha ortaya çıkmasına neden oldu.

Atmosferin uydudan izlenmesi. Veritabanının uydulardan düzenli olarak yenilenmesi kurulduğunda, neredeyse tüm dünyayı kapsayan atmosferin en önemli bileşenlerinin çoğu için, bunların işlenmesine yönelik yöntemlerin iyileştirilmesine ihtiyaç duyuldu. Bu, veri filtrelemeyi (sinyal ve ölçüm hatalarının ayrılması), atmosferik sütundaki toplam içeriklerine dayalı olarak safsızlık konsantrasyonlarının dikey profillerinin restorasyonunu ve teknik nedenlerden dolayı doğrudan ölçümlerin imkansız olduğu alanlarda veri enterpolasyonunu içerir. Ek olarak, uydu izleme, örneğin tropik Pasifik Okyanusu, Kuzey Atlantik ve hatta Kuzey Kutbu'nun yaz stratosferinde çeşitli sorunları çözmek için planlanan uçak seferleriyle tamamlanmaktadır.

Modern araştırmanın önemli bir kısmı, bu veritabanlarının değişen karmaşıklıktaki modellere asimile edilmesidir (asimilasyonu). Bu durumda parametreler, noktalardaki (bölgelerdeki) safsızlık içeriğinin ölçülen ve model değerleri arasındaki en yakın yakınlık durumuna göre seçilir. Bu şekilde modellerin kalitesi kontrol edildiği gibi, ölçülen değerlerin ölçüm bölgeleri ve dönemleri ötesinde ekstrapolasyonu da kontrol edilir.

Kısa ömürlü atmosferik kirleticilerin konsantrasyonlarının tahmini. Hidroksil OH, perhidroksil HO2, nitrik oksit NO, uyarılmış durumdaki O (1D) atomik oksijen gibi atmosferik kimyada önemli bir rol oynayan atmosferik radikaller, en büyük kimyasal reaktiviteye sahiptir ve bu nedenle çok küçüktür ( birkaç saniye veya dakika) atmosferde “ömür boyu” kalır. Bu nedenle, bu tür radikallerin ölçümü son derece zordur ve havadaki içeriklerinin yeniden yapılandırılması genellikle bu radikallerin kimyasal kaynakları ve yutakları arasındaki model ilişkiler kullanılarak gerçekleştirilir. Uzun bir süre kaynakların ve yutakların yoğunlukları model verileri kullanılarak hesaplanıyordu. Uygun ölçümlerin ortaya çıkmasıyla birlikte, radikal konsantrasyonları bunlara dayanarak yeniden yapılandırmak, modelleri geliştirmek ve atmosferin gaz bileşimi hakkındaki bilgileri genişletmek mümkün hale geldi.

Sanayi öncesi dönemde ve Dünya'nın önceki dönemlerinde atmosferin gaz bileşiminin yeniden inşası. Antarktika ve Grönland buz çekirdeklerinde yapılan, yaşları yüzlerce ila yüzbinlerce yıl arasında değişen ölçümler sayesinde, karbondioksit, nitröz oksit, metan, karbon monoksit konsantrasyonları ve o zamanların sıcaklığı biliniyor hale geldi. . O çağlardaki atmosferin durumunun model olarak yeniden yapılandırılması ve günümüzle karşılaştırılması, dünya atmosferinin evriminin izini sürmeyi ve insanın doğal çevre üzerindeki etkisinin derecesini değerlendirmeyi mümkün kılar.

En önemli hava bileşenlerinin kaynaklarının yoğunluğunun değerlendirilmesi. Metan, karbon monoksit ve nitrojen oksitler gibi yüzey havasındaki gazların içeriğinin sistematik ölçümleri, ters problemin çözümünün temelini oluşturdu: gazların bilinen konsantrasyonlarına göre yer kaynaklarından atmosfere emisyon miktarının tahmin edilmesi. . Ne yazık ki, evrensel kargaşanın suçlularının (CFC'ler) yalnızca bir envanteri nispeten basit bir iştir, çünkü bu maddelerin neredeyse tamamı doğal kaynaklara sahip değildir ve atmosfere giren toplam miktarları, üretim hacmiyle sınırlıdır. Geri kalan gazlar heterojen ve karşılaştırılabilir güç kaynaklarına sahiptir. Örneğin metanın kaynağı suyla dolu alanlar, bataklıklar, petrol kuyuları, kömür madenleridir; bu bileşik termit kolonileri tarafından salgılanır ve hatta sığırların atık ürünüdür. Karbon monoksit, yakıtın yanması sonucu ve metan ile birçok organik bileşiğin oksidasyonu sırasında egzoz gazlarının bir parçası olarak atmosfere girer. Bu gazların emisyonlarının doğrudan ölçümü zordur, ancak kirletici gazların küresel kaynaklarına ilişkin tahminler sağlamak için teknikler geliştirilmiştir; belirsizlik son yıllarda büyük kalmasına rağmen önemli ölçüde azaltılmıştır.

Dünya atmosferinin ve ikliminin bileşimindeki değişiklikleri tahmin etmek Eğilimleri göz önünde bulundurarak - atmosferik gazların içeriğindeki eğilimler, kaynaklarının değerlendirilmesi, Dünya nüfusunun büyüme oranları, her türlü enerji üretimindeki artış oranı vb. - özel uzman grupları olası durumlar için senaryolar oluşturur ve sürekli olarak ayarlar. Önümüzdeki 10, 30, 100 yıldaki atmosfer kirliliği. Bunlara dayanarak, modeller kullanılarak gaz bileşimi, sıcaklık ve atmosferik dolaşımdaki olası değişiklikler tahmin edilmektedir. Bu sayede atmosferin durumundaki olumsuz eğilimleri önceden tespit etmek ve bunları ortadan kaldırmaya çalışmak mümkündür. 1985'teki Antarktika şoku tekrarlanmamalı.

Atmosferin sera etkisi olgusu

Son yıllarda sıradan bir sera ile atmosferin sera etkisi arasındaki benzetmenin tam olarak doğru olmadığı açıkça ortaya çıktı. Geçtiğimiz yüzyılın sonlarında, laboratuvar modelinde sıradan camı kuvars camla değiştiren ve seranın işleyişinde herhangi bir değişiklik bulamayan ünlü Amerikalı fizikçi Wood, sorunun seranın işleyişinde herhangi bir değişiklik olmadığını gösterdi. toprağın güneş ışınımını ileten cam tarafından termal radyasyonu, ancak camın bundaki rolü Bu durumda, yalnızca toprak yüzeyi ile atmosfer arasındaki türbülanslı ısı değişiminin "kesilmesinden" oluşur.

Atmosferin sera (sera) etkisi, güneş ışınımını iletme yeteneğidir, ancak karasal ışınımı tutarak toprakta ısı birikmesini teşvik eder. Dünyanın atmosferi, kısa dalga güneş ışınımını nispeten iyi bir şekilde iletir ve bu radyasyonun neredeyse tamamı dünya yüzeyi tarafından emilir. Güneş ışınımının emilmesi nedeniyle ısınan dünya yüzeyi, bir kısmı uzaya giden karasal, çoğunlukla uzun dalgalı bir radyasyon kaynağı haline gelir.

Artan CO2 konsantrasyonunun etkisi

Bilim adamları ve araştırmacılar, sera gazları olarak adlandırılan gazların bileşimi hakkında tartışmaya devam ediyor. Bu bağlamda en büyük ilgi, artan karbondioksit (CO2) konsantrasyonlarının atmosferdeki sera etkisi üzerindeki etkisidir. İyi bilinen şemanın: "Karbondioksit konsantrasyonundaki bir artış, küresel iklimin ısınmasına yol açan sera etkisini artırır" planının son derece basitleştirildiği ve gerçeklikten çok uzak olduğu öne sürülüyor, çünkü en önemli "sera gazı" Kesinlikle CO2, ancak su buharı. Aynı zamanda, atmosferdeki su buharı konsantrasyonunun yalnızca iklim sisteminin parametreleri tarafından belirlendiği yönündeki çekince artık eleştiriye dayanmıyor çünkü küresel su döngüsü üzerindeki antropojenik etki ikna edici bir şekilde kanıtlandı.

Bilimsel hipotezler olarak yaklaşan sera etkisinin aşağıdaki sonuçlarına dikkat çekiyoruz. İlk önce, En yaygın tahminlere göre, 21. yüzyılın sonuna gelindiğinde atmosferik CO2 içeriği iki katına çıkacak ve bu da kaçınılmaz olarak ortalama küresel yüzey sıcaklığında 3 - 5 o C artışa yol açacak. Aynı zamanda ısınma da bekleniyor. Kuzey Yarımküre'nin ılıman enlemlerinde yazların daha kurak geçmesine neden olacak.

İkincisi, Ortalama küresel yüzey sıcaklığındaki böyle bir artışın, suyun termal genleşmesi nedeniyle Dünya Okyanus seviyesinde 20 - 165 santimetrelik bir artışa yol açacağı varsayılmaktadır. Antarktika buz tabakasına gelince, erimesi daha yüksek sıcaklıklar gerektirdiğinden, yok olması kaçınılmaz değildir. Her halükarda Antarktika buzunu eritme süreci çok uzun zaman alacak.

Üçüncüsü, Atmosferdeki CO2 konsantrasyonlarının mahsul verimi üzerinde çok faydalı etkileri olabilir. Deneylerin sonuçları, havadaki CO2 içeriğinin kademeli olarak arttığı koşullar altında, doğal ve ekili bitki örtüsünün optimal duruma ulaşacağını göstermektedir; Bitkilerin yaprak yüzeyi artacak, yaprakların kuru maddesinin özgül ağırlığı artacak, meyvelerin ortalama büyüklüğü ve tohum sayısı artacak, tanelerin olgunlaşması hızlanacak, verimleri artacaktır.

Dördüncüsü, Yüksek enlemlerde doğal ormanlar, özellikle de kuzey ormanları sıcaklık değişimlerine karşı çok duyarlı olabilir. Isınma, kuzey ormanlarının alanında keskin bir azalmaya ve sınırlarının kuzeye kaymasına neden olabilir; tropik ve subtropik ormanlar muhtemelen sıcaklıktan ziyade yağıştaki değişikliklere daha duyarlı olacaktır.

Güneşten gelen ışık enerjisi atmosfere nüfuz eder, dünya yüzeyi tarafından emilir ve onu ısıtır. Bu durumda ışık enerjisi, kızılötesi veya termal radyasyon şeklinde salınan ısıya dönüşür. Dünyanın yüzeyinden yansıyan bu kızılötesi ışınım, karbondioksit tarafından emilirken, kendini ve atmosferi ısıtıyor. Bu, atmosferde ne kadar çok karbondioksit varsa, gezegendeki iklimi de o kadar güçlü etkilediği anlamına gelir. Seralarda da aynı şey oluyor, bu nedenle bu olaya sera etkisi deniyor.

Eğer sözde sera gazları mevcut hızla akmaya devam ederse, gelecek yüzyılda Dünya'nın ortalama sıcaklığı 4 - 5 o C artacak ve bu da gezegenin küresel ısınmasına yol açabilecek.

M. Alcubierre, Klasik ve Kuantum Yerçekimi,

Doğaya karşı tutumunuzu değiştirmek, teknolojik ilerlemeden vazgeçmeniz gerektiği anlamına gelmez. Durdurmak sorunu çözmez, yalnızca çözümünü geciktirir. Hammadde tasarrufu, enerji tüketimi ve ekim sayısını artırmaya yönelik yeni çevre teknolojilerinin tanıtılması ve nüfusun ekolojik dünya görüşüne ilişkin eğitim faaliyetlerinin yürütülmesi yoluyla emisyonları azaltmak için ısrarla ve sabırla çabalamak gerekir.

Örneğin ABD'de sentetik kauçuk üretimi yapan işletmelerden biri yerleşim bölgelerinin yanında bulunuyor ve bu durum sakinlerin protestosuna neden olmuyor çünkü geçmişte eski teknolojilerle çevre dostu teknolojik planlar çalışıyor. pek temiz değildi.

Bu, en katı kriterleri karşılayan sıkı bir teknoloji seçimine ihtiyacımız olduğu anlamına gelir; gelecek vaat eden modern teknolojiler, sanayi ve taşımacılığın tüm sektörlerinde yüksek düzeyde çevre dostu üretim elde etmemize ve aynı zamanda ekilen yeşil alanların sayısını artırmamıza olanak tanıyacaktır. sanayi bölgelerinde ve şehirlerde.

Son yıllarda atmosfer kimyasının gelişmesinde deney öncü konumdadır ve teorinin yeri klasik, saygın bilimlerle aynıdır. Ancak hala teorik araştırmanın öncelikli olduğu alanlar var: Örneğin, yalnızca model deneyleri atmosferin bileşimindeki değişiklikleri tahmin edebilir veya Montreal Protokolü çerçevesinde uygulanan kısıtlayıcı önlemlerin etkinliğini değerlendirebilir. Önemli ama özel bir problemin çözümünden yola çıkarak, günümüzde atmosfer kimyası, ilgili disiplinlerle işbirliği içinde, çevrenin araştırılması ve korunmasındaki tüm karmaşık problem yelpazesini kapsamaktadır. Belki de atmosfer kimyasının gelişiminin ilk yıllarının şu sloganla geçtiğini söyleyebiliriz: “Geç kalmayın!” Başlangıç ​​telaşı bitti, koşu devam ediyor.

  • II. Özellikleri hücre organellerine göre dağıtın (organelin özelliklerine karşılık gelen harfleri organel adının karşısına yerleştirin). (26 puan)
  • II. FELSEFESİ OLMAYAN TÜM UZMANLIK ALANLARINDAKİ TAM ZAMANLI ÖĞRENCİLER İÇİN EĞİTİMSEL VE ​​METODOLOJİK ÖNERİLER 1 sayfa

    • Herhangi bir yaşam alanı, özünde bu çevreyi şekillendiren benzersiz abiyotik ve biyotik faktörler dizisiyle ayırt edilen karmaşık bir sistemdir. Evrimsel olarak kara-hava ortamı, atmosferik havanın bileşimindeki kimyasal dönüşümlerle ilişkili olan su ortamından daha sonra ortaya çıktı. Çekirdeğe sahip organizmaların çoğu, çok çeşitli doğal bölgeler, fiziksel, antropojenik, coğrafi ve diğer belirleyici faktörlerle ilişkili karasal ortamda yaşar.

    Yer-hava ortamının özellikleri

    Bu ortam üst topraktan oluşur ( 2 km derinliğe kadar) ve alt atmosfer ( 10 km'ye kadar). Çevre, çok çeşitli farklı yaşam formlarıyla karakterize edilir. Omurgasızlar arasında şunu belirtebiliriz: böcekler, birkaç solucan ve yumuşakça türü, tabii ki omurgalılar çoğunluktadır. Havadaki yüksek oksijen içeriği, solunum sisteminde evrimsel bir değişime ve daha yoğun bir metabolizmanın varlığına yol açtı.

    Atmosferin yetersiz ve çoğunlukla değişken nemi vardır, bu da çoğu zaman canlı organizmaların yayılmasını sınırlar. Yüksek sıcaklığa ve düşük neme sahip bölgelerde ökaryotlar, amacı hayati su seviyesini korumak olan çeşitli idioadaptasyonlar geliştirir (bitki yapraklarının iğnelere dönüşmesi, deve hörgücünde yağ birikmesi).

    Kara hayvanları için bu fenomen karakteristiktir fotoperiyodizm Bu nedenle çoğu hayvan yalnızca gündüzleri veya yalnızca geceleri aktiftir. Karasal ortam ayrıca sıcaklık, nem ve ışık yoğunluğundaki önemli dalgalanmalarla da karakterize edilir. Bu faktörlerdeki değişiklikler coğrafi konum, değişen mevsimler ve günün saati ile ilişkilidir. Atmosferin düşük yoğunluğu ve basıncı nedeniyle kas ve kemik dokusu büyük ölçüde gelişmiş ve daha karmaşık hale gelmiştir.

    Omurgalılar, düşük atmosferik yoğunluk koşullarında vücudu desteklemek ve katı yüzeyler üzerinde hareket etmek için uyarlanmış karmaşık uzuvlar geliştirdiler. Bitkiler, toprakta yer edinmelerine ve maddeleri önemli bir yüksekliğe taşımalarına olanak tanıyan ilerleyici bir kök sistemine sahiptir. Kara bitkileri ayrıca mekanik, bazal dokular, floem ve ksilem geliştirmiştir. Çoğu bitkinin kendilerini aşırı terlemeden koruyan adaptasyonları vardır.

    Toprak

    Toprak, karasal-hava habitatı olarak sınıflandırılmasına rağmen, fiziksel özellikleri bakımından atmosferden çok farklıdır:

    • Yüksek yoğunluk ve basınç.
    • Yetersiz oksijen.
    • Sıcaklık dalgalanmalarının düşük genliği.
    • Düşük ışık yoğunluğu.

    Bu bakımdan yeraltı sakinlerinin karadaki hayvanlardan ayırt edilebilen kendi adaptasyonları vardır.

    Su habitatı

    Hem tuzlu hem de tatlı su kütleleri olmak üzere hidrosferin tamamını içeren bir ortam. Bu ortam, daha az yaşam çeşitliliği ve kendine özgü koşullarla karakterize edilir. Plankton, kıkırdaklı ve kemikli balıklar, yumuşakça solucanları ve birkaç memeli türü oluşturan küçük omurgasızlar yaşar.

    Oksijen konsantrasyonu derinlikle önemli ölçüde değişir. Atmosfer ile hidrosferin buluştuğu yerlerde derinlere göre çok daha fazla oksijen ve ışık vardır. Büyük derinliklerde atmosferik basınçtan 1000 kat daha yüksek olan yüksek basınç, çoğu su altı sakininin vücut şeklini belirler. Suyun ısı transferi dünya yüzeyinden çok daha az olduğundan sıcaklık değişikliklerinin genliği küçüktür.

    Su ve kara-hava ortamları arasındaki farklar

    Daha önce de belirtildiği gibi, farklı habitatların ana ayırt edici özellikleri şunlarla belirlenir: abiyotik faktörler. Kara-hava ortamı, hayvanların ve bitkilerin yerleşimi için ana sınırlayıcı faktörler olan büyük biyolojik çeşitlilik, yüksek oksijen konsantrasyonu, değişken sıcaklık ve nem ile karakterize edilir. Biyolojik ritimler gün ışığının uzunluğuna, mevsime ve doğal iklim bölgesine bağlıdır. Su ortamında, besinsel organik maddelerin çoğu su sütununda veya yüzeyinde bulunur, yalnızca küçük bir kısmı altta bulunur, yer-hava ortamında ise tüm organik maddeler yüzeyde bulunur.

    Karada yaşayanlar, duyu sistemlerinin ve bir bütün olarak sinir sisteminin daha iyi gelişmesiyle ayırt edilirler ve kas-iskelet sistemi, dolaşım ve solunum sistemleri de önemli ölçüde değişmiştir. Kaplamalar çok farklıdır çünkü işlevsel olarak farklıdırlar. Alt bitkiler (algler) su altında yaygındır ve çoğu durumda gerçek organlara sahip değildir; örneğin rizoidler bağlanma organları olarak görev yapar. Suda yaşayanların dağılımı genellikle sıcak su altı akıntılarıyla ilişkilidir. Bu habitatlar arasındaki farklılıkların yanı sıra her ikisinde de yaşamaya uyum sağlamış hayvanlar da bulunmaktadır. Bu hayvanlar Amfibileri içerir.

    Dünya gezegeninde birkaç ana yaşam ortamı vardır:

    su

    yer havası

    toprak

    yaşayan organizma.

    Sucul yaşam ortamı.

    Suda yaşayan organizmalar, suyun fiziksel özelliklerine (yoğunluk, termal iletkenlik, tuzları çözme yeteneği) göre belirlenen adaptasyonlara sahiptir.

    Suyun kaldırma kuvveti nedeniyle, su ortamındaki birçok küçük sakin asılı kalır ve akıntılara karşı koyamaz. Bu kadar küçük su canlılarının topluluğuna plankton denir. Plankton, mikroskobik algleri, küçük kabukluları, balık yumurtalarını ve larvalarını, denizanasını ve diğer birçok türü içerir.

    Plankton

    Planktonik organizmalar akıntılar tarafından taşınır ve akıntılara karşı koyamazlar. Suda planktonun varlığı, filtreleme tipi bir beslenmeyi, yani çeşitli cihazlar kullanarak süzmeyi, küçük organizmaları ve suda asılı duran yiyecek parçacıklarını mümkün kılar. Krinoidler, midye, istiridye ve diğerleri gibi hem yüzen hem de sabit dipli hayvanlarda gelişmiştir. Plankton olmasaydı suda yaşayanlar için hareketsiz bir yaşam mümkün olmazdı ve bu da ancak yeterli yoğunluğa sahip bir ortamda mümkündür.

    Suyun yoğunluğu, içinde aktif hareketi zorlaştırır, bu nedenle balık, yunuslar, kalamar gibi hızlı yüzen hayvanların güçlü kaslara ve aerodinamik bir vücut şekline sahip olması gerekir.

    Mako köpekbalığı

    Suyun yoğunluğunun yüksek olması nedeniyle derinlik arttıkça basınç da büyük ölçüde artar. Derin deniz sakinleri, kara yüzeyinden binlerce kat daha yüksek basınca dayanabilirler.

    Işık suya yalnızca küçük bir derinliğe kadar nüfuz eder, dolayısıyla bitki organizmaları yalnızca su sütununun üst ufuklarında var olabilir. En temiz denizlerde bile ancak 100-200 m derinliklerde fotosentez mümkündür. Daha derinlerde ise bitki bulunmaz, derin su hayvanları tamamen karanlıkta yaşar.

    Rezervuarlardaki sıcaklık rejimi karadakinden daha ılımandır. Suyun yüksek ısı kapasitesi nedeniyle içindeki sıcaklık dalgalanmaları yumuşatılır ve suda yaşayanlar şiddetli donlara veya kırk derecelik sıcağa uyum sağlama ihtiyacı duymaz. Sadece kaplıcalarda su sıcaklığı kaynama noktasına yaklaşabilir.

    Suda yaşayanların yaşamındaki zorluklardan biri de sınırlı miktarda oksijendir. Çözünürlüğü çok yüksek değildir ve ayrıca su kirlendiğinde veya ısıtıldığında büyük ölçüde azalır. Bu nedenle, rezervuarlarda bazen açlık meydana gelir - çeşitli nedenlerle ortaya çıkan oksijen eksikliği nedeniyle sakinlerin toplu ölümü.

    Balık öldürmek

    Ortamın tuz bileşimi de suda yaşayan organizmalar için çok önemlidir. Deniz türleri tatlı sularda yaşayamaz, tatlı su türleri ise hücre fonksiyonlarının bozulması nedeniyle denizlerde yaşayamaz.

    Yaşamın yer-hava ortamı.

    Bu ortamın farklı özellikleri vardır. Genellikle sudakilerden daha karmaşık ve çeşitlidir. Çok fazla oksijene, çok fazla ışığa, zaman ve mekanda sıcaklıkta daha keskin değişikliklere, önemli ölçüde daha zayıf basınç düşüşlerine sahiptir ve sıklıkla nem eksikliği meydana gelir. Pek çok türün uçabilmesine ve küçük böcekler, örümcekler, mikroorganizmalar, tohumlar ve bitki sporlarının hava akımları ile taşınmasına rağmen, organizmaların beslenmesi ve çoğalması toprağın veya bitkilerin yüzeyinde gerçekleşir. Hava gibi düşük yoğunluklu bir ortamda organizmaların desteğe ihtiyacı vardır. Bu nedenle, karasal bitkiler mekanik dokular geliştirmiştir ve karasal hayvanlar, suda yaşayan hayvanlara göre daha belirgin bir iç veya dış iskelete sahiptir. Havanın yoğunluğunun düşük olması, içinde hareket etmeyi kolaylaştırır. Karada yaşayanların yaklaşık üçte ikisi aktif ve pasif uçuşta ustalaştı. Bunların çoğu böcekler ve kuşlardır.

    Siyah uçurtma

    Caligo kelebeği

    Hava zayıf bir ısı iletkenidir. Bu, organizmaların içinde üretilen ısının korunmasını ve sıcakkanlı hayvanlarda sabit bir sıcaklığın korunmasını kolaylaştırır. Sıcakkanlılığın gelişimi karasal ortamda mümkün oldu. Modern suda yaşayan memelilerin ataları - balinalar, yunuslar, morslar, foklar - bir zamanlar karada yaşıyordu.

    Karada yaşayanların, özellikle kuru koşullarda kendilerine su sağlama konusunda çok çeşitli adaptasyonları vardır. Bitkilerde bu, güçlü bir kök sistemi, yaprakların ve gövdelerin yüzeyindeki su geçirmez bir katman ve stomalar yoluyla suyun buharlaşmasını düzenleme yeteneğidir. Hayvanlarda bunlar aynı zamanda vücudun ve derilerin farklı yapısal özellikleridir, ancak buna ek olarak uygun davranış da su dengesinin korunmasına katkıda bulunur. Örneğin sulama deliklerine gidebilirler veya özellikle kurutma koşullarından aktif olarak kaçınabilirler. Jerboalar veya ünlü elbise güvesi gibi bazı hayvanlar tüm yaşamlarını kuru gıdayla yaşayabilirler. Bu durumda vücudun ihtiyaç duyduğu su, gıda bileşenlerinin oksidasyonu nedeniyle ortaya çıkar.

    Deve dikeni kökü

    Hava bileşimi, rüzgarlar ve dünya yüzeyinin topoğrafyası gibi diğer birçok çevresel faktör de karasal organizmaların yaşamında önemli bir rol oynar. Hava ve iklim özellikle önemlidir. Kara-hava ortamının sakinleri, dünyanın yaşadıkları kısmının iklimine uyum sağlamalı ve hava koşullarındaki değişkenliği tolere etmelidir.

    Yaşam ortamı olarak toprak.

    Toprak, canlıların faaliyetleriyle işlenen ince bir toprak yüzeyi tabakasıdır. Katı parçacıklar, kısmen suyla ve kısmen havayla dolu gözenekler ve oyuklarla toprağa nüfuz eder, böylece küçük suda yaşayan organizmalar da toprakta yaşayabilir. Topraktaki küçük boşlukların hacmi onun çok önemli bir özelliğidir. Gevşek topraklarda bu oran %70'e kadar, yoğun topraklarda ise yaklaşık %20 olabilir. Bu gözeneklerde ve oyuklarda veya katı parçacıkların yüzeyinde çok çeşitli mikroskobik canlılar yaşar: bakteriler, mantarlar, protozoalar, yuvarlak kurtlar, eklembacaklılar. Daha büyük hayvanlar toprakta kendileri geçiş yaparlar.

    Toprak sakinleri

    Toprağın tamamı bitki kökleri tarafından nüfuz eder. Toprağın derinliği, kök nüfuzunun derinliği ve oyuk açan hayvanların aktivitesi ile belirlenir. 1,5-2 m'yi geçmez.

    Toprak boşluklarındaki hava her zaman su buharıyla doyurulur, bileşimi karbondioksit bakımından zengindir ve oksijen bakımından fakirdir. Bu sayede topraktaki yaşam koşulları su ortamına benzemektedir. Öte yandan topraktaki su ve hava oranı hava şartlarına bağlı olarak sürekli değişmektedir. Sıcaklık dalgalanmaları yüzeyde çok keskindir, ancak derinlik arttıkça hızla düzelir.

    Toprak ortamının temel özelliği, esas olarak ölen bitki kökleri ve düşen yapraklar nedeniyle sürekli olarak organik madde sağlanmasıdır. Bakteriler, mantarlar ve birçok hayvan için değerli bir enerji kaynağıdır, dolayısıyla toprak yaşam açısından en zengin ortamdır. Gizli dünyası çok zengin ve çeşitlidir.

    Yaşayan bir ortam olarak canlı organizmalar.

    Geniş tenya

    Kara-hava ortamı, kara bitkilerinde ve hayvanlarda çeşitli morfolojik, anatomik, fizyolojik, biyokimyasal ve davranışsal adaptasyonlara yansıyan spesifik adaptasyonlar oluşturan ekolojik koşulların özellikleriyle karakterize edilir.

    Atmosferdeki havanın düşük yoğunluğu vücut şeklinin korunmasını zorlaştırır, bu nedenle bitkiler ve hayvanlar bir destek sistemi geliştirmiştir. Bitkilerde bunlar statik ve dinamik yüklere direnç sağlayan mekanik dokulardır (sak ve ağaç lifleri): rüzgar, yağmur, kar örtüsü. Hücrelerin boşluklarında yüksek ozmotik basınçlı sıvı birikmesinin neden olduğu hücre duvarının gergin durumu (turgor), yaprakların, çim saplarının ve çiçeklerin elastikiyetini belirler. Hayvanlarda vücuda destek, hidroskeleton (yuvarlak kurtlarda), dış iskelet (böceklerde) ve iç iskelet (memelilerde) tarafından sağlanır.

    Ortamın yoğunluğunun düşük olması hayvanların hareketini kolaylaştırır. Pek çok karasal tür uçma yeteneğine sahiptir (aktif veya süzülme) - kuşlar ve böcekler, ayrıca memelilerin, amfibilerin ve sürüngenlerin temsilcileri de vardır. Uçuş, hareket ve av arayışıyla ilişkilidir. Aktif uçuş, modifiye edilmiş ön ayaklar ve gelişmiş göğüs kasları sayesinde mümkündür. Süzülen hayvanlarda, ön ve arka bacaklar arasında, paraşüt görevi gören ve esneyen deri kıvrımları oluşmuştur.

    Hava kütlelerinin yüksek hareketliliği, bitkilerde rüzgarla (anemofili) bitkilerin en eski tozlaşma yöntemini, orta bölgedeki birçok bitkinin karakteristiğini ve rüzgarın yardımıyla dağılmasını oluşturmuştur. Bu ekolojik organizma grubu (aeroplankton), paraşütler, kanatlar, çıkıntılar ve hatta ağlar nedeniyle geniş göreceli yüzey alanları veya çok küçük boyutları nedeniyle uyarlanmıştır.

    Normalde 760 mmHg (veya 101.325 Pa) olan düşük atmosfer basıncı ve küçük basınç farklılıkları, neredeyse tüm kara sakinlerinde güçlü basınç değişikliklerine karşı hassasiyet yaratmıştır. Çoğu omurgalı için üst yaşam sınırı yaklaşık 6.000 m'dir. Deniz seviyesinden yüksekliğe bağlı olarak atmosfer basıncındaki azalma, kandaki oksijenin çözünürlüğünü azaltır. Bu, solunum hızını artırır ve bunun sonucunda sık nefes alma dehidrasyona yol açar. Bu basit bağımlılık yalnızca nadir kuş türleri ve bazı omurgasızlar için tipik değildir.

    Kara-hava ortamının gaz bileşimi, yüksek oksijen içeriği (su ortamından 20 kat daha fazla) ile karakterize edilir. Bu, hayvanların çok yüksek bir metabolizma hızına sahip olmasını sağlar. Bu nedenle, yalnızca karada homeotermi (esas olarak iç enerji nedeniyle sabit bir vücut ısısını koruma yeteneği) ortaya çıkabilir.



    Sıcaklığın organizmaların yaşamındaki önemi, biyokimyasal reaksiyonların hızı üzerindeki etkisiyle belirlenir. Çevre sıcaklığındaki bir artış (60 ° C'ye kadar) organizmalardaki proteinlerin denatürasyonuna neden olur. Sıcaklıktaki güçlü bir düşüş, metabolik hızın azalmasına ve kritik bir durum olarak hücrelerdeki suyun donmasına neden olur (hücrelerdeki buz kristalleri hücre içi yapıların bütünlüğünü ihlal eder). Temel olarak karada canlı organizmalar yalnızca 0° - +50° aralığında var olabilir, çünkü bu sıcaklıklar temel yaşam süreçlerinin oluşumuyla uyumludur. Ancak her türün kendine ait üst ve alt öldürücü sıcaklık değerleri, sıcaklık bastırma değeri ve sıcaklık optimumu vardır.

    Yaşamı ve aktivitesi dış ısıya bağlı olan organizmalara (mikroorganizmalar, mantarlar, bitkiler, omurgasızlar, siklostomlar, balıklar, amfibiler, sürüngenler) poikilotermler denir. Bunlar arasında stenothermler (kriyofiller - düşük sıcaklıklardaki küçük farklılıklara adapte olmuşlar ve termofiller - yüksek sıcaklıklardaki küçük farklılıklara adapte olmuşlar) ve büyük bir sıcaklık genliği içinde bulunabilen eurythermler bulunmaktadır. Metabolizmanın uzun süre düzenlenmesini sağlayan düşük sıcaklıklara dayanma adaptasyonları organizmalarda iki şekilde gerçekleştirilir: a) biyokimyasal ve fizyolojik değişikliklere uğrama yeteneği - sıvıların donma noktasını düşüren antifriz birikimi hücreler ve dokular ve dolayısıyla buz oluşumunu önler; enzimlerin setinde, konsantrasyonunda ve aktivitesinde değişiklik, değişiklik; b) donmaya tolerans (soğuğa dayanıklılık), aktif durumun (hipobiyoz veya kriptobiyoz) geçici olarak durdurulması veya sıvının kristalleşmesini önleyen hücrelerde gliserol, sorbitol, mannitol birikmesidir.

    Eurytherm'ler, optimum değerden önemli sıcaklık sapmaları olduğunda gizli bir duruma geçme konusunda iyi gelişmiş bir yeteneğe sahiptir. Soğuk bastırmanın ardından organizmalar belirli bir sıcaklıkta normal metabolizmaya kavuşur ve bu sıcaklık değerine gelişim için sıcaklık eşiği veya gelişimin biyolojik sıfırı denir.

    Türlerdeki mevsimsel değişikliklerin temeli - yaygın olan eurytherms, bazı genlerin etkisiz hale getirildiği ve bazı enzimlerin diğerleriyle değiştirilmesinden sorumlu olan diğerlerinin etkinleştirildiği iklimlendirmedir (optimum sıcaklıkta bir değişiklik). Bu fenomen aralığın farklı kısımlarında bulunur.

    Bitkilerde metabolik ısı son derece ihmal edilebilir düzeydedir, dolayısıyla onların varlığı habitat içindeki hava sıcaklığına göre belirlenir. Bitkiler oldukça büyük sıcaklık dalgalanmalarını tolere etmeye uyum sağlar. Bu durumda asıl şey, aşırı ısındığında yaprakların yüzeyini soğutan terlemedir; yaprak ayasının azalması, yaprak hareketliliği, tüylenme, mumsu kaplama. Bitkiler, büyüme formunu (cücelik, yastık büyümesi, kafes) ve rengi kullanarak soğuk koşullara uyum sağlar. Bütün bunlar fiziksel termoregülasyonla ilgilidir. Fizyolojik termoregülasyon, yaprakların düşmesi, toprak kısmının ölümü, serbest suyun bağlı bir duruma aktarılması, antifriz birikmesi vb.).

    Poikilotermik hayvanlar, uzaydaki hareketleriyle (amfibiler, sürüngenler) ilişkili buharlaşmalı termoregülasyon olasılığına sahiptir. En uygun koşulları seçerler, kas kasılması veya kas titremesi sürecinde çok fazla iç (endojen) ısı üretirler (hareket sırasında kasları ısıtırlar). Hayvanların davranışsal adaptasyonları vardır (duruş, barınaklar, yuvalar, yuvalar).

    Homeotermik hayvanlar (kuşlar ve memeliler) sabit bir vücut sıcaklığına sahiptirler ve ortam sıcaklığına çok az bağımlıdırlar. Sinir, dolaşım, solunum ve diğer organ sistemlerinin mükemmelliğinin bir sonucu olarak oksidatif süreçlerde keskin bir artışa dayanan adaptasyonlarla karakterize edilirler. Biyokimyasal termoregülasyona sahiptirler (hava sıcaklığı düştüğünde lipit metabolizması artar; özellikle iskelet kaslarında oksidatif süreçler artar; salınan tüm kimyasal enerjinin ATP oluşumuna gittiği ve vücudu ısıtmaya gittiği özel kahverengi yağ dokusu vardır; tüketilen gıdanın hacmi artar). Ancak bu tür bir termoregülasyonun iklimsel kısıtlamaları vardır (kışın, kutup koşullarında, yaz aylarında tropikal ve ekvator bölgelerinde kârsızdır).

    Fiziksel termoregülasyon çevreye faydalıdır (derideki kan damarlarının refleks kasılması ve genişlemesi, kürk ve tüylerin ısı yalıtım etkisi, ters akımlı ısı değişimi), çünkü ısının vücutta tutulmasıyla gerçekleştirilir (Chernova, Bylova, 2004).

    Homeothermlerin davranışsal termoregülasyonu çeşitlilik ile karakterize edilir: duruş değişiklikleri, barınak aramaları, karmaşık yuvaların inşası, yuvalar, göç, grup davranışı vb.

    Organizmalar için en önemli çevresel faktör ışıktır. Işığın etkisi altında gerçekleşen işlemler; fotosentez (gelen ışığın %1-5'i kullanılır), terleme (gelen ışığın %75'i kullanılır ve suyun buharlaşmasına harcanır), yaşam fonksiyonlarının senkronizasyonu, hareket, görme, vitamin sentezi.

    Bitki morfolojisi ve bitki topluluklarının yapısı güneş enerjisini en etkin şekilde algılayacak şekilde düzenlenmiştir. Dünya üzerindeki bitkilerin ışık alan yüzeyi gezegen yüzeyinden 4 kat daha büyüktür (Akimova, Haskin, 2000). Canlı organizmalar için dalga boyu önemlidir, çünkü farklı uzunluklardaki ışınlar farklı biyolojik öneme sahiptir: kızılötesi radyasyon (780 - 400 nm) sinir sisteminin termal merkezlerine etki eder, oksidatif süreçleri, motor reaksiyonlarını vb. düzenler, bütünleşik dokulara etki eden ultraviyole ışınlar (60 - 390 nm) , çeşitli vitaminlerin üretimini teşvik eder, hücre büyümesini ve çoğalmasını teşvik eder.

    Görünür ışık özellikle önemlidir çünkü... Bitkiler için ışığın kalitesi önemlidir. Işın spektrumunda fotosentetik aktif radyasyon (PAR) ayırt edilir. Bu spektrumun dalga boyu 380 – 710 (370-720 nm) aralığındadır.

    Aydınlatmanın mevsimsel dinamikleri astronomik desenlerle, belirli bir bölgenin mevsimsel iklim ritmiyle ilişkilidir ve farklı enlemlerde farklı şekilde ifade edilir. Alt katmanlar için bu modeller ayrıca bitki örtüsünün fenolojik durumuna da eklenir. Aydınlatmadaki değişikliklerin günlük ritmi büyük önem taşımaktadır. Radyasyonun seyri atmosferin durumundaki değişiklikler, bulutluluk vb. nedeniyle bozulur (Goryshina, 1979).

    Bitki, ışığı kısmen yansıtan, emen ve ileten opak bir gövdedir. Yaprakların hücre ve dokularında ışığın emilimini ve iletilmesini sağlayan çeşitli oluşumlar bulunur. Bitki verimliliğini artırmak için, bitki üzerindeki yaprakların çok katlı düzenlenmesiyle fotosentetik elementlerin toplam alanı ve sayısı artırılır. ; Topluluktaki bitkilerin katmanlı düzeni.

    Aydınlatma yoğunluğuna göre üç grup ayırt edilir: anatomik ve morfolojik adaptasyonlarda farklılık gösteren ışığı seven, gölgeyi seven, gölgeye dayanıklı (ışığı seven bitkilerde yapraklar daha küçük, hareketli, tüylüdür, gölgeyi seven bitkilerde mumsu kaplama, kalın kütikül, kristal kalıntılar vb., yapraklar büyüktür, kloroplastlar büyük ve çok sayıdadır); fizyolojik adaptasyonlar (farklı ışık telafisi değerleri).

    Gün uzunluğuna (aydınlanma süresi) verilen tepkiye fotoperiyodizm denir. Bitkilerde çiçeklenme, tohum oluşumu, büyüme, uyku durumuna geçiş, yaprak dökülmesi gibi önemli süreçler, gün uzunluğu ve sıcaklıktaki mevsimsel değişikliklerle ilişkilidir. Bazı bitkilerin çiçek açması için 14 saatin üzerinde bir gün uzunluğuna ihtiyaç vardır, bazılarının 7 saate kadar olması yeterlidir, bazılarının ise gün uzunluğuna bakılmaksızın çiçek açması gerekir.

    Hayvanlar için ışığın bilgi değeri vardır. Her şeyden önce, günlük aktiviteye göre hayvanlar gündüz, alacakaranlık ve gece olarak ayrılır. Uzayda yön bulmaya yardımcı olan organ gözlerdir. Farklı organizmalar farklı stereoskopik görüşe sahiptir - bir kişinin genel görüşü 180 ° - stereoskopik-140 °, bir tavşanın genel görüşü 360 °, stereoskopik 20 °'dir. Binoküler görme esas olarak yırtıcı hayvanların (kediler ve kuşlar) karakteristik özelliğidir. Ayrıca ışığa verilen tepki fototaksiyi (ışığa doğru hareket) belirler.

    üreme, navigasyon (Güneş'in konumuna yönelim), biyolüminesans. Işık, karşı cinsten bireyleri cezbetmek için bir sinyaldir.

    Karasal organizmaların yaşamındaki en önemli çevresel faktör sudur. Hücrelerin, dokuların ve tüm organizmanın yapısal bütünlüğünü korumak gereklidir, çünkü hücrelerin, dokuların, bitki ve hayvan sularının protoplazmasının ana parçasıdır. Su sayesinde biyokimyasal reaksiyonlar, besin temini, gaz değişimi, atılım vb. Bitki ve hayvanların vücudundaki su içeriği oldukça yüksektir (çimen yapraklarında -% 83-86, ağaç yapraklarında - 79). -%82, ağaç gövdeleri %40-55, böceklerin vücutlarında - %46-92, amfibilerde - %93'e kadar, memelilerde - %62-83.

    Kara-hava ortamında bulunma, organizmaların vücuttaki suyu muhafaza edebilmesi için önemli bir sorun teşkil etmektedir. Bu nedenle kara bitkilerinin ve hayvanlarının şekli ve işlevleri kurumaya karşı koruma sağlayacak şekilde uyarlanmıştır. Bitkilerin yaşamında suyun temini, iletimi ve terlemesi, su dengesi önemlidir (Walter, 1031, 1937, Shafer, 1956). Su dengesindeki değişiklikler en iyi köklerin emme gücüyle yansıtılır.

    Bir bitki, köklerinin emme kuvveti toprağın emme kuvveti ile rekabet edebildiği sürece topraktan su çekebilir. Oldukça dallanmış bir kök sistemi, kökün emici kısmı ile toprak çözeltileri arasında geniş bir temas alanı sağlar. Köklerin toplam uzunluğu 60 km'ye ulaşabilir. Köklerin emme gücü hava ve çevre özelliklerine göre değişmektedir. Köklerin emme yüzeyi ne kadar büyük olursa o kadar fazla su emilir.

    Su dengesinin düzenlenmesine göre bitkiler poikilohidrik (algler, yosunlar, eğrelti otları, bazı çiçekli bitkiler) ve homohidrik (en yüksek bitkiler) olarak ikiye ayrılır.

    Su rejimine göre ekolojik bitki grupları ayırt edilir.

    1. Higrofitler, yüksek hava nemi ve toprak suyu temini olan nemli habitatlarda yaşayan karasal bitkilerdir. Higrofitlerin karakteristik özellikleri kalın, zayıf dallanmış kökler, dokulardaki hava taşıyan boşluklar ve açık stomalardır.

    2. Mezofitler - orta derecede nemli habitatların bitkileri. Toprak ve atmosferik kuraklığa dayanma yetenekleri sınırlıdır. Kurak habitatlarda bulunabilir; kısa sürede hızla gelişir. Çok sayıda kök kılı ve terleme yoğunluğunun düzenlenmesi ile iyi gelişmiş bir kök sistemi ile karakterize edilir.

    3. Kserofitler - kuru habitat bitkileri. Bunlar kuraklığa dayanıklı bitkiler, kuruyan bitkilerdir. Bozkır kserofitleri suyun %25'ine kadarını zarar görmeden kaybedebilir, çöl kserofitleri ise içerdikleri suyun %50'sine kadarını kaybedebilir (karşılaştırma için, orman mezofitleri yapraklarda bulunan suyun %1'inin kaybıyla solar). Bu bitkilerin nem eksikliği altında aktif yaşamını sağlayan anatomik, morfolojik ve fizyolojik adaptasyonların doğasına göre, kserofitler sukkulentlere (etli ve etli yaprak ve saplara sahiptirler, dokularında büyük miktarda su biriktirebilirler) ayrılırlar. , küçük bir emme kuvveti geliştirir ve yağıştan nemi emer) ve sklerofitler (nemi yoğun bir şekilde buharlaştıran, bazen bir tüp şeklinde kıvrılan dar ve küçük yapraklara sahip, şiddetli dehidrasyona dayanabilen, köklerin emme kuvveti olan kuru görünümlü bitkiler) onlarca atmosfere kadar olabilir).

    Farklı hayvan gruplarında karasal varoluş koşullarına uyum sürecinde asıl mesele su kaybını önlemekti. Hayvanlar suyu farklı şekillerde alırlar - metabolizmanın bir sonucu olarak (yağların, proteinlerin ve karbonhidratların oksidasyonu ve parçalanması nedeniyle) içme yoluyla, etli yiyeceklerle. Bazı hayvanlar, nemli bir alt tabakadan veya havadan örtüler yoluyla suyu emebilir. Su kaybı, deriden buharlaşma, solunum yolunun mukoza zarlarından buharlaşma, idrar atılımı ve sindirilmemiş yiyecek kalıntılarının bir sonucu olarak ortaya çıkar. İçme yoluyla su alan hayvanlar, su kütlelerinin konumuna bağlıdır (büyük memeliler, birçok kuş).

    Hayvanlar için önemli bir faktör havanın nemidir, çünkü... bu gösterge vücut yüzeyinden buharlaşma miktarını belirler. Bu nedenle vücudun dış kabuğunun yapısı, hayvanın vücudundaki su dengesi açısından önemlidir. Böceklerde, suyun vücut yüzeyinden buharlaşmasının azaltılması, neredeyse çözünmeyen bir metabolik ürün salgılayan neredeyse geçilmez bir kütikül ve özel boşaltım organları (Malpighian tübüller) ve gaz değişim sistemi yoluyla su kaybını azaltan sivri uçlar tarafından sağlanır - trakea ve trakeoller yoluyla.

    Amfibilerde suyun büyük bir kısmı geçirgen deri yoluyla vücuda girer. Deri geçirgenliği arka hipofiz bezi tarafından salgılanan bir hormon tarafından düzenlenir. Amfibiler, vücut sıvıları için hipotonik olan çok büyük miktarlarda seyreltik idrar salgılarlar. Kuru koşullarda amfibiler idrar yoluyla su kaybını azaltabilir. Ayrıca bu hayvanlar mesanede ve deri altı lenfatik boşluklarda su biriktirebilirler.

    Sürüngenlerin farklı seviyelerde birçok adaptasyonu vardır - morfolojik (keratinleşmiş cilt sayesinde su kaybı önlenir), fizyolojik (vücudun içinde yer alan ve su kaybını azaltan akciğerler), biyokimyasal (dokularda çok fazla salgılanmadan atılan ürik asit oluşur) nem kaybı, dokular artan tuz konsantrasyonlarını% 50 oranında tolere edebilir.

    Kuşlarda buharlaşma oranı düşüktür (deri nispeten suya karşı geçirimsizdir, ter bezleri veya tüyler yoktur). Akciğerlerdeki yüksek havalandırma ve yüksek vücut ısısı nedeniyle kuşlar nefes alırken su kaybederler (günde vücut ağırlığının %35'ine kadar). Kuşların idrar ve dışkılarındaki suyun bir kısmından suyu yeniden emme süreci vardır. Balık yiyen ve deniz suyu içen bazı deniz kuşlarının (penguenler, sümsük kuşları, karabataklar, albatroslar) göz yuvalarında tuz bezleri bulunur ve bu bezler sayesinde fazla tuz vücuttan atılır.

    Memelilerde boşaltım ve osmoregülasyon organları, kanla beslenen ve kanın bileşimini düzenleyen eşleştirilmiş karmaşık böbreklerdir. Bu, hücre içi ve interstisyel sıvının sabit bir bileşimini sağlar. İçme yoluyla sağlanan su ile dışarı verilen hava, ter, dışkı ve idrar yoluyla su kaybı arasındaki denge nedeniyle kanın nispeten stabil ozmotik basıncı korunur. Ozmotik basıncın hassas düzenlenmesinden sorumlu olan, hipofiz bezinin arka lobundan salınan antidiüretik hormondur (ADH).

    Hayvanlar arasında gruplar vardır: su metabolizmasını düzenleyen mekanizmaların zayıf şekilde geliştirildiği veya tamamen bulunmadığı higrofiller (bunlar yüksek çevresel nem gerektiren nemi seven hayvanlardır - bahar kuyrukları, tahta bitleri, sivrisinekler, diğer eklembacaklılar, karasal yumuşakçalar ve amfibiler) ; kurak koşullarda yaşayan, su metabolizmasını düzenlemek ve suyun vücutta tutulmasına uyum sağlamak için iyi gelişmiş mekanizmalara sahip olan kserofiller; orta derecede nem koşullarında yaşayan mezofiller.

    Yer-hava ortamında dolaylı olarak etkili olan bir çevresel faktör rahatlamadır. Her türlü rahatlama, hidrotermal rejimdeki veya toprak-toprak nemindeki değişiklikler yoluyla bitki ve hayvanların dağılımını etkiler.

    Deniz seviyesinden farklı rakımlardaki dağlarda iklim koşulları değişir ve bu da rakımsal bölgelemeye neden olur. Dağlardaki coğrafi izolasyon, endemik türlerin oluşumuna ve kalıntı bitki ve hayvan türlerinin korunmasına katkıda bulunur. Nehir taşkın yatakları daha güneydeki bitki ve hayvan gruplarının kuzeye doğru hareketini kolaylaştırır. Yamaçların açığa çıkması büyük önem taşımaktadır; bu, sıcağı seven toplulukların güney yamaçları boyunca kuzeye, soğuğu seven toplulukların ise kuzey yamaçları boyunca güneye yayılması için koşullar yaratır (“ön kural”, V.V. Alekhina) .

    Toprak yalnızca yer-hava ortamında bulunur ve bölgenin yaşı, ana kaya, iklim, kabartma, bitki ve hayvanlar ile insan faaliyetlerinin etkileşimi sonucu oluşur. Mekanik bileşim (mineral parçacıklarının boyutu), kimyasal bileşim (sulu çözeltinin pH'ı), toprağın tuzluluğu ve toprağın zenginliği ekolojik öneme sahiptir. Toprak özellikleri ayrıca canlı organizmalar üzerinde dolaylı faktörler olarak etki ederek termo-hidrolojik rejimi değiştirir, bitkilerin (öncelikle) bu koşulların dinamiklerine uyum sağlamasına neden olur ve organizmaların mekansal farklılaşmasını etkiler.

    Bitkileri, hayvanları ve insanları çevreleyen cansız ve canlı doğaya habitat (yaşama ortamı, dış çevre) denir. N.P. Naumov'un (1963) tanımına göre çevre, "organizmaları çevreleyen ve onların durumlarını, gelişimini, hayatta kalmasını ve üremesini doğrudan veya dolaylı olarak etkileyen her şeydir." Organizmalar yaşamları için ihtiyaç duydukları her şeyi bulundukları yaşam alanlarından alırlar ve metabolizmalarının ürünlerini bu yaşam alanlarına salarlar.

    Organizmalar bir veya daha fazla yaşam ortamında bulunabilir. Örneğin insanlar, kuşların çoğu, memeliler, tohumlu bitkiler ve likenler yalnızca yer-hava ortamının sakinleridir; balıkların çoğu yalnızca su ortamında yaşar; Yusufçuklar bir aşamayı su ortamında, diğer aşamayı ise hava ortamında geçirirler.

    Sudaki yaşam ortamı

    Su ortamı, yaşama elverişli organizmaların fiziksel ve kimyasal özelliklerinde büyük çeşitlilik ile karakterize edilir. Bunlar arasında: şeffaflık, yüksek ısı iletkenliği, yüksek yoğunluk (hava yoğunluğunun yaklaşık 800 katı) ve viskozite, donma sırasında genleşme, birçok mineral ve organik bileşiği çözme yeteneği, yüksek hareketlilik (akışkanlık), keskin sıcaklık dalgalanmalarının olmaması (her ikisi de) günlük ve mevsimsel), kütle bakımından önemli ölçüde farklılık gösteren organizmaları eşit derecede kolay bir şekilde destekleme yeteneği.

    Su ortamının olumsuz özellikleri şunlardır: güçlü basınç düşüşleri, zayıf havalandırma (su ortamındaki oksijen içeriği atmosferdekinden en az 20 kat daha düşüktür), ışık eksikliği (özellikle su kütlelerinin derinliklerinde), eksikliği nitratlar ve fosfatlar (canlı maddenin sentezi için gerekli).

    Hem bileşim hem de çözünmüş mineral miktarı bakımından farklılık gösteren tatlı ve deniz suları vardır. Deniz suyu sodyum, magnezyum, klorür ve sülfat iyonları bakımından zengindir; tatlı su ise kalsiyum ve karbonat iyonları bakımından zengindir.

    Sudaki yaşam ortamında yaşayan organizmalar bir biyolojik grup olan hidrobiyontları oluşturur.

    Rezervuarlarda genellikle ekolojik olarak iki özel habitat (biyotop) ayırt edilir: su sütunu (pelagial) ve taban (bental). Orada yaşayan organizmalara pelagos ve bentos denir.

    Pelagoslar arasında aşağıdaki organizma türleri ayırt edilir: plankton - pasif olarak yüzen küçük temsilciler (fitoplankton ve zooplankton); nekton - aktif olarak yüzen büyük formlar (balıklar, kaplumbağalar, kafadanbacaklılar); Neuston - suyun yüzey filminin mikroskobik ve küçük sakinleri. Tatlı su kütlelerinde (göller, göletler, nehirler, bataklıklar vb.) bu tür ekolojik bölgeleme çok açık bir şekilde tanımlanmamıştır. Pelajik bölgedeki yaşamın alt sınırı, fotosentez için yeterli güneş ışığının nüfuz derinliği ile belirlenir ve nadiren 2000 m'nin üzerine çıkan derinliğe ulaşır.

    Benthal'da, yaşamın özel ekolojik bölgeleri de ayırt edilir: arazinin kademeli olarak azaldığı bir bölge (200-2200 m derinliğe kadar); dik yamaç bölgesi, okyanus yatağı (ortalama 2800-6000 m derinliğe sahip); okyanus tabanının çöküntüleri (10.000 m'ye kadar); gelgitler nedeniyle sular altında kalan kıyı kenarı (kıyı). Kıyı bölgesinin sakinleri, düşük basınçta bol güneş ışığı koşullarında, sık ve önemli sıcaklık dalgalanmalarıyla birlikte yaşarlar. Okyanus tabanı bölgesinin sakinleri ise tam tersine, zifiri karanlıkta, sürekli düşük sıcaklıklarda, oksijen eksikliğinde ve neredeyse bin atmosfere ulaşan muazzam basınç altında yaşıyorlar.

    Yaşamın yer-hava ortamı

    Yaşamın yer-hava ortamı ekolojik koşullar açısından en karmaşık olanıdır ve çok çeşitli habitatlara sahiptir. Bu, kara organizmalarının en büyük çeşitliliğine yol açtı. Bu ortamdaki hayvanların büyük çoğunluğu sert bir yüzey üzerinde hareket eder - toprak ve bitkiler onun üzerinde kök salır. Bu yaşam ortamındaki organizmalara aerobiyontlar (Latince terra - toprak kelimesinden gelen terrabiontlar) adı verilir.

    Söz konusu çevrenin karakteristik bir özelliği, burada yaşayan organizmaların yaşam ortamını önemli ölçüde etkilemesi ve birçok yönden onu kendilerinin yaratmasıdır.

    Bu ortamın organizmalar için uygun olan özellikleri, oksijen içeriği yüksek havanın bolluğu ve güneş ışığıdır. Olumsuz özellikler şunlardır: sıcaklık, nem ve aydınlatmada keskin dalgalanmalar (mevsime, günün saatine ve coğrafi konuma bağlı olarak), sürekli nem eksikliği ve buhar veya damla, kar veya buz, rüzgar, değişen mevsimler şeklinde varlığı, arazi özellikleri yerleşim yerleri vb.

    Karasal-hava yaşam ortamındaki tüm organizmalar, ekonomik su tüketimi sistemleri, çeşitli termoregülasyon mekanizmaları, oksidatif süreçlerin yüksek verimliliği, atmosferik oksijenin asimilasyonu için özel organlar, vücudu desteklemelerine izin veren güçlü iskelet oluşumları ile karakterize edilir. düşük çevre yoğunluğu koşulları ve ani sıcaklık dalgalanmalarından korunmak için çeşitli cihazlar.

    Yer-hava ortamı, fiziksel ve kimyasal özellikleri bakımından tüm canlılara göre oldukça sert kabul edilir. Ancak buna rağmen karadaki yaşam, hem toplam organik madde kütlesi hem de canlı madde formlarının çeşitliliği açısından çok yüksek bir seviyeye ulaştı.

    Toprak

    Toprak ortamı, su ve yer-hava ortamları arasında bir ara pozisyonda bulunur. Sıcaklık koşulları, düşük oksijen içeriği, nem doygunluğu ve önemli miktarda tuz ve organik maddenin varlığı, toprağı su ortamına yaklaştırır. Sıcaklıktaki keskin değişiklikler, kuruma ve oksijen de dahil olmak üzere havaya doyma, toprağı yaşamın yer-hava ortamına yaklaştırır.

    Toprak, kayaların fiziksel ve kimyasal etkenlerin etkisi altında parçalanmasıyla elde edilen mineral maddeler ile bitki ve hayvan kalıntılarının biyolojik etkenlerle ayrışması sonucu ortaya çıkan özel organik maddelerin karışımından oluşan gevşek yüzeyli bir toprak tabakasıdır. En taze ölü organik maddenin geldiği toprağın yüzey katmanlarında birçok yıkıcı organizma yaşar - bakteriler, mantarlar, solucanlar, küçük eklembacaklılar vb. Faaliyetleri toprağın yukarıdan gelişmesini sağlarken, toprağın fiziksel ve kimyasal olarak yok edilmesini sağlar. ana kaya aşağıdan toprak oluşumuna katkıda bulunur.

    Yaşayan bir ortam olarak toprak bir dizi özellik ile ayırt edilir: yüksek yoğunluk, ışık eksikliği, sıcaklık dalgalanmalarının genliği azalmış, oksijen eksikliği ve nispeten yüksek karbondioksit içeriği. Ek olarak toprak, alt tabakanın gevşek (gözenekli) yapısı ile karakterize edilir. Mevcut boşluklar, birçok organizma için çok çeşitli yaşam koşullarını belirleyen bir gaz ve sulu çözelti karışımıyla doludur. Ortalama olarak, 1 m2 toprak katmanı başına 100 milyardan fazla tek hücreli hücre, milyonlarca rotifer ve tardigrad, on milyonlarca nematod, yüz binlerce eklembacaklı, onlarca ve yüzlerce solucan, yumuşakça ve diğer omurgasız, yüz milyonlarca bulunur. Bakteriler, mikroskobik mantarlar (aktinomitler), algler ve diğer mikroorganizmalar. Toprağın tüm popülasyonu - edaphobionts (edaphobius, Yunan edaphos'tan - toprak, bios - yaşam) birbirleriyle etkileşime girerek toprağın yaşam ortamının yaratılmasına aktif olarak katılan ve verimliliğini sağlayan bir tür biyosenotik kompleks oluşturur. Toprak yaşam ortamında yaşayan türlere aynı zamanda pedobiontlar da denir (Yunanca payos - çocuk, yani gelişimlerinde larva aşamasından geçen).

    Edaphobius'un temsilcileri, evrim sürecinde benzersiz anatomik ve morfolojik özellikler geliştirdiler. Örneğin, hayvanlarda - valf vücut şekli, küçük boyut, nispeten güçlü bir cilt, cilt solunumu, gözlerde azalma, renksiz bir cilt, saprofaji (diğer organizmaların kalıntılarıyla beslenme yeteneği). Ek olarak, aerobikliğin yanı sıra anaerobiklik (serbest oksijenin yokluğunda var olma yeteneği) yaygın olarak temsil edilmektedir.

    Yaşam ortamı olarak organizma

    Yaşayan bir ortam olarak organizma, sakinleri için şu gibi olumlu özelliklerle karakterize edilir: Kolay sindirilebilen yiyecekler; sıcaklık, tuz ve ozmotik rejimlerin sabitliği; kuruma tehlikesi yok; düşmanlardan korunma. Organizmaların sakinleri için sorunlar şu faktörlerden kaynaklanmaktadır: oksijen ve ışık eksikliği; sınırlı yaşam alanı; ev sahibinin savunma tepkilerinin üstesinden gelme ihtiyacı; bir konakçı bireyden diğer bireylere yayılır. Ayrıca bu ortam her zaman sahibinin ömrü ile sınırlıdır.



    Kökleri çıkarmanın yollarına bakmanın zamanı geldi. Köklerin özelliklerine dayanırlar...