Тварини розселені майже на всій поверхні Землі. Завдяки своїй рухливості, здатності еволюційно пристосуватися до холодніших умов існування, завдяки відсутності в них прямої залежності від сонячного світла, тварини зайняли більше середовищ існування, ніж рослини. Однак, слід пам'ятати, тварини залежать від рослин, оскільки рослини служать їм джерелом харчування (для травоїдних тварин, а хижаки їдять травоїдних).
Тут у контексті довкілля ми будемо розуміти середовища життя тварин.
Усього довкілля можна виділити чотири. Це 1) наземно-повітряна, 2) водна, 3) ґрунтова та 4) інші живі організми. Говорячи про наземно-повітряне середовище життя, іноді його ділять на наземне і, окремо, повітряне. Однак навіть літаючі тварини рано чи пізно сідають на землю. Крім того, пересуваючись землею, тварина також знаходиться в повітрі. Тому наземне та повітряне середовище об'єднують в одне наземно-повітряне.
Існують тварини, які мешкають одразу у двох середовищах. Наприклад, багато земноводних (жаби) живуть і у воді і на суші, ряд гризунів живе в грунті і на поверхні землі.
Наземно-повітряне середовище проживання
У наземно-повітряному середовищі найбільше видів тварин. Суша виявилася в якомусь сенсі найзручнішим середовищем для їхнього життя. Хоча в еволюції тварини (та й рослини) виникли у воді і лише пізніше вийшли на поверхню.
На суші мешкають більшість черв'яків, комах, земноводних, плазунів, птахів та ссавців. Багато видів тварин здатні до польоту, тому частину свого життя проводять виключно у повітряному середовищі.
Для тварин наземно-повітряного середовища зазвичай характерні висока рухливість, гарний зір.
Для наземно-повітряного середовища характерна велика різноманітність умов проживання (тропічні ліси та ліси помірного клімату, луки та степу, пустелі, тундри та багато іншого). Тому для тварин цього середовища життя характерна велика різноманітність, вони можуть сильно відрізнятися між собою.
Водне середовище проживання
Водне довкілля відрізняється від повітряної більшою щільністю. Тут тварини можуть дозволити собі мати дуже потужні тіла (кити, акули), оскільки вода підтримує їх і робить їх тіла легшими. Однак пересуватися в щільному середовищі важче, тому у водних тварин найчастіше обтічна форма тіла.
У морські глибини майже проникає сонячне світло, тому в глибоководних тварин можуть бути погано розвинені органи зору.
Водних тварин ділять на планктон, нектон та бентос. Планктонпасивно плаває в товщі води (наприклад, одноклітинні), нектон- це тварини, що активно плавають (риби, кити та ін), бентосмешкає на дні (корали, губки та ін).
Ґрунтове середовище проживання
Грунт як місце існування відрізняється дуже високою щільністю і відсутністю сонячного світла. Тут тваринам не потрібні органи зору. Тому вони або не розвинені (хробаки), або редуковані (кроти). З іншого боку, у ґрунті не такі значні перепади температури як на поверхні. У грунті живуть багато хробаків, личинки комах, мурахи. Також є ґрунтові жителі і серед ссавців: кроти, сліпці, нори тварини, що риють.
Наземно-повітряне середовище характеризується величезним розмаїттям умов існування, екологічних ніш і організмів, що їх заселяють. Слід зазначити, що організми відіграють першорядну роль формуванні умов наземно-повітряної середовища життя, і - газового складу атмосфери. Майже весь кисень земної атмосфери має біогенне походження.
Основними особливостями наземно-повітряного середовища є велика амплітуда зміни екологічних факторів, неоднорідність середовища, вплив сил земного тяжіння, низька щільність повітря. Комплекс фізико-географічних та кліматичних факторів, властивих певній природній зоні, призводить до еволюційного становлення морфофізіологічних адаптацій організмів до життя в цих умовах, різноманітності форм життя.
Атмосферне повітря повітря відрізняється низькою та мінливою вологістю. Ця обставина багато в чому лімітувала (обмежувала) можливості освоєння наземно-повітряного середовища, а також спрямовувала еволюцію водно-сольового обміну та структури органів дихання.
Склад повітря.Один з головних абіотичних факторів наземного (повітряного) довкілля - склад повітря, природної суміші газів, що склалася в ході еволюції Землі. Склад повітря у сучасній атмосфері перебуває у стані динамічного рівноваги, залежить від життєдіяльності живих організмів та геохімічних явищ глобального масштабу.
Повітря, позбавлене вологи та зважених частинок, має на висоті рівня моря практично однаковий склад у всіх місцевостях земної кулі, а також протягом доби та в різні періоди року. Однак у різні епохи існування планети склад повітря був різний. Вважається, що найбільше змінювалося вміст діоксиду вуглецю і кисню (рис. 3.7). Роль кисню та діоксиду вуглецю докладно показана в розд. 2.2.
Азот, присутній в атмосферному повітрі у найбільшій кількості, у газоподібному стані для абсолютної більшості організмів, особливо для тварин, є нейтральним. Тільки для низки мікроорганізмів (клубенькових бактерій, азотобактерів, синьо-зелених водоростей та ін) азот повітря служить фактором життєдіяльності. Ці мікроорганізми засвоюють молекулярний азот, а після відмирання та мінералізації постачають вищі рослини доступними формами цього хімічного елемента.
Присутність у повітрі інших газоподібних речовин або аерозолів (твердих або рідких частинок, що знаходяться в повітрі у зваженому стані) у яких-небудь помітних кількостях змінює звичні умови довкілля, впливає на живі організми.
2.2. Адаптації наземних організмів до середовища
Аеропланктон (анемохорія).
Рослин:вітрозапилення, будова стебла, форми листових пластин, види суцвіть, забарвлення, розміри.
Освіта прапори дерев. Коренева система.
Тварин:дихання, форма тіла, покриви, поведінкові реакції.
Грунт як середовище
Ґрунт є результатом діяльності живих організмів. Заселяли наземно-повітряне середовище організми призводили до виникнення ґрунту як унікального довкілля. Грунт є складною системою, що включає тверду фазу (мінеральні частинки), рідку фазу (грунтова волога) і газоподібну фазу. Співвідношення цих трьох фаз і визначає особливості ґрунту як середовища життя.
Важливою особливістю ґрунту є наявність певної кількості органічної речовини. Воно утворюється в результаті відмирання організмів і входить до їх екскретів (виділень).
Умови ґрунтового довкілля визначають такі властивості ґрунту як його аерація (тобто насиченість повітрям), вологість (присутність вологи), теплоємність та термічний режим (добовий, сезонний, різнорічний перебіг температур). Термічний режим, порівняно з наземно-повітряним середовищем, консервативніший, особливо на великій глибині. Загалом грунт відрізняється досить стійкими умовами життя.
Вертикальні відмінності характерні й інших властивостей грунту, наприклад, проникнення світла, природно, залежить від глибини.
Багато авторів відзначають проміжність положення ґрунтового середовища життя між водним та наземно-повітряним середовищами. У ґрунті можливе проживання організмів, що мають як водний, так і повітряний тип дихання. Вертикальний градієнт проникнення світла у ґрунті ще більш виражений, ніж у воді. Мікроорганізми зустрічаються по всій товщі ґрунту, а рослини (насамперед кореневі системи) пов'язані із зовнішніми горизонтами.
Для ґрунтових організмів характерні специфічні органи та типи руху (риючі кінцівки у ссавців; здатність до зміни товщини тіла; наявність спеціалізованих головних капсул у деяких видів); форми тіла (округла, вільковата, червоподібна); міцні та гнучкі покриви; редукція очей та зникнення пігментів. Серед ґрунтових мешканців широко розвинена сапрофагія – поїдання трупів інших тварин, гниючих залишків тощо.
Склад ґрунтів.Ґрунт – шар речовин, що лежать на поверхні земної кори. Вона є продуктом фізичного, хімічного та біологічного перетворення гірських порід (рис. 3.8) і є трифазним середовищем, що включає тверді, рідкі та газоподібні компоненти, що знаходяться в наступних співвідношеннях (в %):
мінеральна основа зазвичай 50-60% від загального складу
органічна речовина .......................... до 10
вода................................................. ..... 25-35
повітря................................................. .
В даному випадку грунт розглядається серед інших абіотичних факторів, хоча насправді вона є найважливішою ланкою, що зв'язує абіотичні та біотичні фактори довкілля.
Мінеральний неорганічний склад поч-ви. Гірська порода під дією хімічних та фізичних факторів природного середовища поступово руйнується. Частини, що утворюються, різні за розміром - від валунів і каменів до великих піщинок і дрібних частинок глини. Механічні та хімічні властивості ґрунту в основному залежать від дрібного ґрунту (частки менше 2 мм), який прийнято підрозділяти залежно від розміру 8 (мкм) на наступні системи:
пісок............................................... 5 = 60-2000
алеврит (іноді званий «пилом») 5 = 2-60
глину. ".............................................. 8 менше 2
Структура ґрунту визначається відносним вмістом у ньому піску, алевриту, глини і зазвичай ілюструється діаграмою – «трикутником ґрунтової структури» (рис. 3.9).
Значення ґрунтової структури стає зрозумілим при порівнянні властивостей чистого піску та глини. «Ідеальним» ґрунтом вважається склад, що містить рівні кількості глини та піску в поєднанні з частинками проміжних розмірів. У разі утворюється пориста, крупчаста структура. Відповідні ґрунти називають суглинками.Вони мають переваги двох крайніх типів ґрунтів без їхніх недоліків. Більшість мінеральних компонентів представлена у грунті кристалічними структурами. Пісок та алеврит складаються в основному з інертного мінералу – кварцу (SiO 2), званого кремнеземом.
Глинисті мінерали в більшості зустрічаються у вигляді найдрібніших плоских кристалів, часто шестигранної форми, що складаються з шарів гідроксиду алюмінію або глинозему (А1 2 Про 3) і шарів силікатів (з'єднань силікат-іонів SiO^" з катіонами, наприклад, алюмінію А1 3+ Fe 3+, Fe 2+) Питома поверхня кристалів дуже велика і становить 5-800 м 2 на 1 г глини, що сприяє утриманню води та поживних речовин у ґрунті.
Загалом вважається, що понад 50% мінерального складу ґрунту становить кремнезем (SiO 2 ), 1-25% - глинозем (А1 2 Про 3), 1-10% - оксиди заліза (Fe 3 O 4), 0,1-5 % - оксиди магнію, калію, фосфору, кальцію (MgO, K 2 O, Р 2 Про 3 СаО). У сільське господарство грунту ділять на важкі (глини) і легкі (піски), ніж відбивають величину зусиль, необхідні обробки ґрунту сільськогосподарськими знаряддями. Ряд додаткових характеристик мінерального складу ґрунту буде викладено в розд. 7.2.4.
Загальна кількість води, яка може бути утримана ґрунтом, складається з гравітаційної, фізично пов'язаної, капілярної, хімічно зв'язаної та пароподібної води (рис. 3.10).
Гравітаційна водаможе вільно просочуватися вниз через ґрунт, досягаючи рівня ґрунтових вод, що веде до вимивання різних поживних речовин.
Фізично пов'язана (гігроскопічна) водаадсорбується на частинках ґрунту у вигляді тонкої міцно зв'язаної плівки. Її кількість залежить від вмісту твердих частинок. У глинистих ґрунтах такої води значно більше (близько 15% ваги ґрунту), ніж у піщаних (близько 0,5%). Гігроскопічна вода найменш доступна рослинам. Капілярна водаутримується навколо ґрунтових частинок за рахунок сил поверхневого натягу. За наявності вузьких пір або канальців капілярна вода може підніматися від рівня ґрунтових вод вгору, граючи центральну роль регулярному постачанні рослин вологою. Глини утримують більше капілярної води, ніж піски.
Хімічно зв'язана вода та пароподібнапрактично недоступні кореневій системі рослин.
Порівняно зі складом атмосферного повітря через дихання організмів із глибиною зменшується вміст кисню (до 10%) та збільшується концентрація діоксиду вуглецю (досягаючи 19%). Протягом року та доби склад ґрунтового повітря сильно змінюється. Проте ґрунтове повітря постійно оновлюється та поповнюється за рахунок атмосферного.
Заболочування ґрунту зумовлює витіснення повітря водою, і умови стають анаеробними. Так як мікроорганізми і коріння рослин продовжують виділяти 2 , що утворює з водою Н 2 3 , то сповільнюється оновлення гумусу і накопичуються гумінові кислоти. Усе це підвищує кислотність грунту, яка, поруч із виснаженням запасів кисню, несприятливо відбивається на ґрунтових мікроорганізмах. Тривалі анаеробні умови ведуть до відмирання рослин.
Характерний для заболочених ґрунтів сірий відтінок надає відновлена форма заліза (Fe 2+), окислена форма (Fe 3+) забарвлює ґрунт у жовтий, червоний та коричневий кольори.
Біота ґрунтів.
За ступенем зв'язку з ґрунтом як середовищем проживання тварин об'єднують в екологічні групи:
Геобіонти– жителі ґрунту, які поділяються на:
різобіонти - тварини, пов'язані з корінням;
сапробіонти - жителі органічних речовин, що розкладаються;
копробіонти - безхребетні - жителі гною;
ботробіонти – мешканці нір;
планофіли - тварини, яким властиве часте переміщення.
Геофіли- тварини, частина циклу розвитку обов'язково проходить у ґрунті. (саранчові, комарі-довгунці, ряд жуків, перетинчокрилих)
Геоксени– Тварини, що відвідують ґрунт для тимчасового укриття, притулку.
Тварини, що мешкають у ґрунті, по-різному використовують її. Дрібні - найпростіші, коловратки, брюхоресничні - мешкають у плівці води, що обволікає ґрунтові частки. Це геогідробіонти. Вони дрібні, сплощеної чи подовженої форми. Дихають киснем, розчиненим у воді, при нестачі вологи їм характерно заціпеніння, інцистування, утворення коконів. Інші мешканці дихають киснем повітря – це геоатмобіонти.
Ґрунтових тварин поділяють за розмірами на групи:
наннофауна – тварини розміром до 0,2 мм; мікрофауна – тварини розміром 0,1-1,0 мм ґрунтові мікроорганізм, бактерії, гриби, найпростіші (мікроводойми)
мезофауна – розміром понад 1,0 мм; ; нематоди, дрібні личинки комах, кліщі, ногохвостки.
Макрофауна – від 2 до 20 мм личинки комах, багатоніжки, енхітреїди, дощові черв'яки.
мегафауна - хребетні тварини: землерої.
Тварини нір.
Наиболее типичными обитателями почвы являются: простейшие, нематоды, дождевые черви, энхитреиды, голые слизни и другие брюхоногие моллюски, клещи и пауки, многоножки (двупарноногие и губоногие), насекомые – взрослые и их личинки (отряды коллемболы, двухвостки, щетинохвостки, двукрылые, жесткокрылые , перетинчастокрилі та ін). Педобіонти виробили різноманітні пристосування до проживання у ґрунті як у зовнішній будові, так і у внутрішній.
Пересування.Геогидробионты мають самі пристрої для пересування, як і водні жителі. Геоатмобіонти пересуваються природними свердловинами, і самі прокладають ходи. Рух дрібних тварин у свердловинах не відрізняється від руху поверхнею субстрату. Недоліком способу життя свердловиків є їхня висока чутливість до висихання субстрату, залежність від фізичних властивостей ґрунту. У щільних і кам'янистих ґрунтах їх чисельність невелика. Подібний спосіб пересування характерний для дрібних членистоногих. Ходи прокладаються тваринами або шляхом розсування ґрунтових частинок (хробаками, личинками двокрилих) або шляхом подрібнення ґрунту (характерно для личинок багатьох видів комах). Тварини другої групи часто мають пристосування для відгрібання ґрунту.
Морфофізіологічними пристосуваннями до проживання в ґрунті є: втрата пігменту та зору у глибокогрунтових мешканців; відсутність епікутикули чи наявність її на окремих ділянках тіла; для багатьох (дощові черв'яки, енхітреїди) неекономна система виведення продуктів обміну з організму; різноманітні варіанти зовнішньо-внутрішнього запліднення в багатьох жителів; для хробаків – дихання всією поверхнею тіла.
Екологічні пристрої виявляються у виборі найбільш сприятливих умов для проживання. Вибір місць проживання здійснюється за допомогою вертикальних міграцій по ґрунтовому профілю, зміни стацій проживання.
Будь-яке місце існування – це складна система, яка відрізняється своїм унікальним набором абіотичних і біотичних факторів, які, по суті, і формують це середовище. Еволюційно наземно-повітряне середовище виникло пізніше за водне, що пов'язано з хімічними перетвореннями складу атмосферного повітря. Більшість організмів, що мають ядро мешкає в наземному середовищі, що пов'язано з великою різноманітністю природних зон, фізичних, антропогенних, географічних та інших визначальних факторів.
Характеристика наземно-повітряного середовища
Це середовище складається з верхніх шарів ґрунту ( до 2 км углиб) та нижніх атмосфери ( до 10 км). Середовище відрізняється великою різноманітністю різних форм життя. Серед безхребетних можна відзначити: комах, нечисленні види черв'яків та молюсків, звичайно переважають хребетні тварини. Високий вміст кисню в повітрі зумовило еволюційну зміну системи органів дихання та наявність більш інтенсивного обміну речовин.
Атмосфера має недостатню і часто мінливу вологість, що часто лімітує поширення живих організмів. У регіонах з високою температурою та невеликою вологістю у еукаріотів виникають різноманітні ідіоадаптації, метою яких є збереження життєво необхідного рівня води (перетворення листів рослини у голки, накопичення жиру в горбах верблюда).
Для наземних тварин характерним є явище фотоперіодизмуТаким чином, більшість тварин активні тільки вдень або тільки вночі. Також для наземного середовища характерна значна амплітуда коливань температури, вологості та інтенсивності світла. Зміна цих факторів пов'язана із географічним розташуванням, зміною сезонів, часом доби. У зв'язку з невисокою щільністю та тиском атмосфери сильно розвинулася та ускладнилася м'язова та кісткова тканини.
У хребетних з'явилися складні кінцівки, адаптовані підтримки тіла і пересування по твердому субстрату за умов малої щільності атмосфери. У рослин прогресивна коренева система, що дозволяє закріпитися у ґрунті та транспортувати речовини на значну висоту. Також у наземних рослин розвинені механічні, основні тканини, флоема та ксилема. Більшість рослин мають адаптацію, що захищає їх від надмірної транспірації.
Ґрунт
Хоча грунт і відносять до наземно-повітряного середовища проживання, він сильно відрізняється від атмосфери за своїми фізичними властивостями:
- Велика щільність та тиск.
- Недостатня кількість кисню.
- Невисока амплітуда коливань температури.
- Низька інтенсивність світла.
У зв'язку з цим підземні жителі мають адаптації, отличимые від наземних тварин.
Водне середовище проживання
Середовище, що включає всю гідросферу, як солоні так і прісні водойми. Це середовище характеризується меншою різноманітністю життя та своїми особливими умовами. Її населяють, дрібні безхребетні, що утворюють планктон, хрящові та кісткові риби, черв'яки молюски, нечисленні види ссавців.
Концентрація кисню залежить від глибини. У місцях зіткнення атмосфери та гідросфери кисню та світла значно більше ніж на глибині. Високий тиск, що у великих глибинах у 1000 разів перевищує атмосферне, зумовлює форму тіла більшість підводних жителів. Амплітуда зміни температури невелика, оскільки тепловіддача води значно менша, ніж у земної поверхні.
Відмінності водного та наземно-повітряного середовища
Як вже було сказано, основні відмінні риси різних середовищ існування абіотичними факторами. Наземно-повітряне середовище відрізняється великою біологічною різноманітністю, високою концентрацією кисню, мінливою температурою та вологістю, які є основними лімітуючими факторами розселення тварин і рослин. Біологічні ритми залежать від тривалості світлового дня, сезону та природно-кліматичної зони. У водному середовищі більшість поживних органічних речовин розміщені в товщі води або на її поверхні, лише невелика частка розташовується на дні, у наземно-повітряному середовищі всі органічні речовини розташовані на поверхні.
Наземні жителі відрізняються кращим розвитком сенсорних систем та нервової системи загалом, також значно змінилися опорно-рухова, кровоносна та дихальна системи. Сильно відрізняються шкірні покриви, оскільки вони функціонально різні. Під водою поширені нижчі рослини (водорості), які найчастіше немає реальних органів, наприклад органами кріплення служать ризоиды. Поширення водних жителів часто пов'язане із теплими підводними течіями. Поряд з відмінностями цих довкілля, існують тварини, які пристосувалися для життя до обох. До таких тварин належать Земноводні.
Відмінною особливістю наземно-повітряного середовища є наявність у ній повітря (суміші різних газів).
Повітря має низьку щільність, тому не може виконувати функцію опори для організмів (за винятком літаючих). Саме низька щільність повітря визначає його незначний опір при пересуванні організмів поверхнею грунту. У той же час вона ускладнює їхнє переміщення у вертикальному напрямку. Низька густина повітря обумовлює також низький тиск на суші (760 мм рт. ст. = 1 атм). Повітря менше, ніж вода, перешкоджає проникненню сонячного світла. Він має більшу прозорість, ніж вода.
Газовий склад повітря постійний (про це ви знаєте з курсу географії). Кисень та вуглекислий газ, як правило, не є лімітуючими факторами. Як домішки в повітрі є водяні пари і різні забруднювачі.
За останнє століття в результаті господарської діяльності в атмосфері різко підвищився вміст різних забруднювачів. Серед них найбільш небезпечними є: оксиди азоту і сірки, аміак, формальдегід, важкі метали, вуглеводні та ін. Нині живі організми практично не пристосовані до них. З цієї причини забруднення атмосфери є серйозною глобальною екологічною проблемою. Для її вирішення потрібне здійснення природоохоронних заходів лише на рівні всіх країн Землі.
Повітряні маси переміщаються у горизонтальному та вертикальному напрямках. Це призводить до появи такого екологічного чинника як вітер. Вітерможе викликати переміщення пісків у пустелях (піщані бурі). Він здатний видувати ґрунтові частинки на будь-якому рельєфі, знижуючи родючість земель (вітрова ерозія). Вітер механічно впливає на рослини. Він здатний викликати вітряки (вивертання дерев з корінням), буреломи (переломи стовбурів дерев), деформацію крони дерев. Переміщення повітряних мас суттєво впливає на розподіл опадів та температурний режим у наземно-повітряному середовищі.
Водний режим наземно-повітряного середовища
З курсу географії ви знаєте, що наземно-повітряне середовище може бути як гранично насичене вологою (тропіки), так і дуже бідне нею (пустелі). Опади розподіляються нерівномірно як у сезонах, і по географічним зонам. Вологість у середовищі коливається у широкому діапазоні. Вона є основним лімітуючим фактором для живих організмів.
Температурний режим наземно-повітряного середовища
Температура в наземно-повітряному середовищі має добову та сезонну періодичність. Організми адаптувалися до неї з виходу життя сушу. Тому температура рідше, ніж вологість, поводиться як лімітуючий фактор.
Адаптації рослин та тварин до життя у наземно-повітряному середовищі
З виходом рослин на сушу вони з'явилися тканини. Будова тканин рослин ви вивчали в курсі біології 7-го класу. У зв'язку з тим, що повітря не може служити надійною опорою, у рослин виникли механічні тканини (дерев'яні та луб'яні волокна). Широкий діапазон зміни кліматичних факторів спричинив формування щільних покривних тканин — перидерми, кірки. Завдяки рухливості повітря (вітру) у рослин сформувалися пристосування до запилення, поширення суперечок, плодів та насіння.
Життя тварин у зваженому стані у повітрі неможливе через його низьку щільність. Багато видів (комахи, птиці) пристосувалися до активного польоту і можуть довго перебувати у повітрі. Але їхнє розмноження відбувається на поверхні ґрунту.
Переміщення повітряних мас у горизонтальному та вертикальному напрямках використовується деякими дрібними організмами для пасивного розселення. У такий спосіб розселяються протисти, павуки, комахи. Низька щільність повітря стала причиною вдосконалення у тварин у процесі еволюції зовнішнього (членистоногі) та внутрішнього (хребетних) скелетів. З цієї причини має місце обмеження граничної маси та розмірів тіла наземних тварин. Найбільша тварина суші - слон (маса до 5 т) набагато менше морського гіганта - синього кита (до 150 т). Завдяки появі різних типів кінцівок ссавці змогли заселити різноманітні за характером рельєфу ділянки суші.
Загальна характеристика ґрунту як середовища життя
Грунт - верхній шар земної кори, що має родючість. Вона утворилася в результаті взаємодії кліматичних і біологічних факторів з породою, що підстилає (пісок, глина і т. д.). Ґрунт контактує з повітряним середовищем та виконує функцію опори для наземних організмів. Вона також є джерелом мінерального харчування для рослин. У той самий час грунт — середовище життя багатьох видів організмів. Для ґрунту характерні такі властивості: щільність, вологість, температурний режим, аерація (забезпечення повітрям), реакція середовища (рН), засоленість.
Щільність ґрунту збільшується з глибиною. Вологість, температура та аерація ґрунту тісно взаємопов'язані та взаємозалежні. Температурні коливання у грунті згладжені проти приземним повітрям і глибині 1-1,5 м не простежуються. Добре зволожені ґрунти повільно прогріваються і повільно остигають. Підвищення вологості та температури ґрунту погіршує її аерацію, і навпаки. Гідротермічний режим ґрунту та його аерація залежать від структури ґрунту. Глинисті ґрунти в порівнянні з піщаними сильніше утримують вологу. Але вони гірше аеруються і гірше прогріваються. По реакції середовища ґрунти поділяються на три види: кислі (рН< 7,0), нейтральные (рН ≈ 7,0) и щелочные (рН > 7,0).
Адаптації рослин та тварин до життя у ґрунті
Ґрунт у житті рослин виконує функції закріплення, водопостачання, джерела мінерального живлення. Концентрація поживних речовин у ґрунті призвела до розвитку у рослин кореневої системи та провідних тканин.
Тварини, що мешкають у ґрунті, мають ряд адаптацій. Їх характерні різні способи пересування у грунті. Це може бути копання ходів і нір, як у капустянки і крота. Дощові черв'яки можуть розсувати ґрунтові частинки та прокладати ходи. Личинки комах здатні повзати серед ґрунтових частинок. У зв'язку з цим у процесі еволюції виробилися відповідні адаптації. У землеруючих організмів з'явилися копальні кінцівки. У кільчастих черв'яків є гідростатичний скелет, а у комах і багатоніжок - кігтики.
Ґрунтові тварини мають коротке компактне тіло з ненамокаючими покривами (ссавцями) або покрите слизом. Життя в ґрунті як середовищі привело до атрофії або недорозвинення органів зору. У крота крихітні, недорозвинені очі часто сховані під складкою шкіри. Для полегшення переміщення у вузьких ґрунтових ходах шерсть у кротів набула здатності укладатися у двох напрямках.
У наземно-повітряному середовищі організми оточені повітрям. Він має низьку вологість, щільність та тиск, високу прозорість та вміст кисню. Вологість є основним фактором, що лімітує. Грунт як середовище життя характеризується високою густиною, певним гідротермічним режимом, аерацією. У рослин і тварин до життя в наземно-повітряному та ґрунтовому середовищах виробилися різноманітні адаптації.
Тип уроку -комбінований
Методи:частково-пошуковий, проблемного викладу, репродуктивний, пояснювально-ілюстративний.
Ціль:
Усвідомлення учнями значимості всіх обговорюваних питань, вміння будувати свої відносини з природою та суспільством на основі поваги до життя, до всього живого як унікальної та безцінної частини біосфери;
Завдання:
Освітні: показати множинність факторів, що діють на організми в природі, відносність поняття «шкідливі та корисні фактори», різноманіття життя на планеті Земля та варіанти адаптацій живих істот до всього спектру умов довкілля.
Розвиваючі:розвивати комунікативні навички, вміння самостійно здобувати знання та стимулювати свою пізнавальну активність; вміння аналізувати інформацію, виділяти головне у матеріалі, що вивчається.
Виховні:
Виховувати культуру поведінки у природі, якості толерантної особистості, прищеплювати інтерес та любов до живої природи, формувати стійке позитивне ставлення до кожного живого організму Землі, формувати вміння бачити прекрасне.
Особистісні: пізнавальний інтерес до екології Здатність вибирати цільові та смислові установки у своїх діях та вчинках по відношенню до живої природи. Потреба у справедливому оцінюванні своєї роботи та роботи однокласників
Пізнавальні: вміння працювати з різними джерелами інформації, перетворювати її з однієї форми в іншу, порівнювати та аналізувати інформацію, робити висновки, готувати повідомлення та презентації.
Регулятивні:вміння організувати самостійно виконання завдань, оцінювати правильність виконання роботи, рефлексію своєї діяльності.
Комунікативні: брати участь у діалозі під час уроку; відповідати на запитання вчителя, товаришів за класом, виступати перед аудиторією, використовуючи мультимедійне обладнання чи інші засоби демонстрації
Заплановані результати
Предметні:знати - поняття «довкілля», «екологія», «екологічні чинники» їх вплив на живі організми, «зв'язки живого і неживого»;. Вміти – визначати поняття «біотичні фактори»; характеризувати біотичні чинники, наводити приклади.
Особистісні:висловлювати судження, здійснювати пошук та відбір інформації; аналізувати зв'язки, зіставляти, знаходити відповідь на проблемне питання
Метапредметні: зв'язки з такими навчальними дисциплінами як біологія, хімія, фізика, географія Планувати дії з метою; знаходити необхідну інформацію у підручнику та довідковій літературі; здійснювати аналіз об'єктів природи; робити висновки; сформулювати власну думку.
Форма організації навчальної діяльності -індивідуальна, групова
Методи навчання:наочно-ілюстративний, пояснювально-ілюстративний, частково-пошуковий, самостійна робота з додатковою літературою та підручником, з ЦОР.
Прийоми:аналіз, синтез, висновок, переклад інформації з одного виду в інший, узагальнення.
Вивчення нового матеріалу
Наземно-повітряне середовище
Організми, що мешкають на поверхні Землі, оточені газоподібним середовищем, що характеризується низькою вологістю, щільністю і тиском, а також високим вмістом кисню. Екологічні фактори, що діють у наземно-повітряному середовищі, відрізняються рядом специфічних особливостей: в порівнянні з іншими середовищами світло тут діє інтенсивніше, температура зазнає більш сильних коливань, вологість значно змінюється в залежності від географічного положення, сезону і часу доби. Вплив багатьох цих чинників тісно пов'язані з рухом повітряних мас - вітрами.
У мешканців наземно-повітряного середовища в процесі еволюції виробилися специфічні анатомо-морфологічні, фізіологічні, поведінкові та інші адаптації. У них з'явилися органи, що забезпечують безпосереднє засвоєння атмосферного повітря в процесі дихання (вустячка рослин, легені та трахеї тварин); сильний розвиток отримали скелетні утворення, що підтримують тіло в умовах незначної щільності середовища
(механічні та опорні тканини рослин, скелет тварин); виробилися складні пристосування для захисту від несприятливих факторів (періодичність і ритміка життєвих циклів, складна будова покривів, механізми терморегуляції та ін); встановився тісніший зв'язок із ґрунтом (коріння рослин); виробилася велика рухливість тварин у пошуках їжі; з'явилися літаючі тварини і переносні повітряними течіями плоди, насіння, пилок рослин.
Розглянемо основні абіотичні фактори в наземно-повітряному середовищі життя.
Повітря.
Сухе повітря на висоті рівня моря складається (за обсягом) із 78% азоту, 21% кисню, 0,03% вуглекислого газу; щонайменше 1% посідає інертні гази.
Кисень необхідний для дихання абсолютної більшості організмів, вуглекислий газ використовується рослинами при фотосинтезі. Переміщення повітряних мас (вітер) змінює температуру і вологість повітря, надає механічний вплив на організми. Вітер викликає зміну транспірації у рослин. Це особливо сильно проявляється при суховіях, що висушують повітря і часто викликають загибель рослин. Значну роль вітер грає в запиленні анемофілів - вітрозапильних рослин. Вітри визначають напрямок міграцій таких комах, як луговий метелик, пустельна сарана, малярійні комарі.
Атмосферні опади.
Опади у вигляді дощу, снігу або граду змінюють вологість повітря та ґрунту, забезпечують доступною вологою рослини, дають питну воду тваринам. Сильні дощі можуть спричинити паводки, тимчасово затопити ту чи іншу територію. Зливи, і особливо град, нерідко призводять до механічного пошкодження вегетативних органів рослин.
Велике значення для водного режиму мають терміни випадання дощів, їх частота та тривалість. Також важливим є характер дощів. При зливових дощах грунт не встигає ввібрати воду. Ця вода швидко стікає, і її сильні потоки нерідко зносять у річки та озера частину родючого шару ґрунту, а разом з ним і слабо укорінені рослини, а іноді й дрібних тварин. Дощі, що мрячать, навпаки, добре зволожують ґрунт, проте, якщо вони затягуються, настає перезволоження.
Опади у вигляді снігу сприятливо впливають на організми в зимовий період часу. Будучи хорошим ізолятором, сніг захищає ґрунт і рослинність від промерзання (шар снігу в 20 см захищає рослину при температурі повітря -25 ° С), а для дрібних тварин служить укриттям, де вони знаходять їжу і більш відповідні температурні умови. При сильних морозах під снігом ховаються тетеруки, куріпки, рябчики. Однак при багатосніжних зимах спостерігається масова загибель деяких тварин, наприклад, косуль та диких кабанів: при потужному сніговому покриві їм важко пересуватися та добувати корм.
Вологість ґрунтів.
Одним із основних джерел вологи для рослин є ґрунтова вода. За фізичним станом, рухливістю, доступністю і значенням для рослин грунтова вода поділяється на вільну, капілярну, хімічно та фізично пов'язану.
Основним різновидом вільної води є гравітаційна вода. Вона заповнює широкі проміжки між частинками ґрунту і під дією сили тяжіння постійно сягає більш глибоких шарів, поки не досягне водонепроникного шару. Рослини легко засвоюють її, поки вона знаходиться у зоні кореневої системи.
Капілярна вода заповнює найтонші проміжки між частинками ґрунту, вона також добре засвоюється рослинами. Вона утримується у капілярах силою зчеплення. Під впливом випаровування з поверхні ґрунту капілярна вода утворює висхідний струм, на відміну від гравітаційної, якій властивий низхідний струм. Ці рухи води, її витрата залежить від температури повітря, особливостей рельєфу, властивостей грунту, рослинного покриву, сили вітру та інших чинників. І капілярна, і гравітаційна вода є так званою доступною для рослин водою.
У грунті є також хімічно і фізично пов'язана вода, що міститься в деяких мінералах грунтів (опалі, гіпсі, монт рилоніті, гідрослюдах та ін.) Вся ця вода рослинам абсолютно недоступна, хоча в деяких грунтах (глинистих, торф'яних) її вміст дуже велике.
♦ Екоклімат.
Кожне місцепроживання характеризується певним екологічним кліматом - екокліматом,т. е. кліматом приземного шару повітря. Великий вплив на кліматичні фактори надає рослинність. Під пологом лісу, наприклад, вологість повітря завжди вища, а коливання температури менше, ніж на галявинах. Різноманітний і світловий режим цих місць. У різних рослинних асоціаціях формується свій режим вологості, температури, світла. Тоді говорять про фітоклімат.
Умови життя, що оточують личинок комах, що живуть під корою дерева, інші, ніж у лісі, де це дерево зростає. При цьому температура південної сторони стовбура може бути на 10-15 ° С вище за температуру його північної сторони. Такі невеликі ділянки місцеперебування мають свій мікроклімат. Особливі мікрокліматичні умови створюють як рослини, а й животные. Стійкий мікроклімат мають заселені тваринами нори, дупла дерев, печери.
Для наземно-повітряного середовища так само, як і для водного, характерна чітко виражена зональність. Розрізняють широтні та меридіанальні, або довготні, природні зони. Перші тягнуться з заходу Схід, другі - з півночі на південь.
Запитання та завдання
1.Охарактеризуйте основні абіотичні фактори наземно-повітряного середовища.
2. Наведіть приклади мешканців наземно-повітряного середовища.