تعيش جميع الكائنات الحية التي تعيش على كوكبنا في ظروف معينة تتوافق مع مستوى التطور وخصائص التنظيم والنشاط الحيوي للكائنات الحية. من يسكن البيئة الأرضية الجوية؟ سيتم مناقشة ميزات البيئة الأكثر اكتظاظًا بالسكان وأكثر من ذلك بكثير في مقالتنا.
ما هو الموطن
موطن الكائنات الحية هو كل ما يحيط بها. وهذه ليست أشياء طبيعية فحسب، بل هي أيضًا ما خلقه الإنسان.
مجموع جميع الموائل يشكل المحيط الحيوي. هذا هو المكان الذي تكون فيه الحياة ممكنة. لكن الإنسان من خلال أنشطته حولها إلى درجة أن العلماء حددوا تشكيلًا آخر. ويسمى مجال نو. هذه هي قشرة الكوكب التي خلقها النشاط البشري.
المجموعات الرئيسية للعوامل البيئية
تسمى جميع الظروف البيئية التي تؤثر على الكائنات الحية بدرجة أو بأخرى بالعوامل البيئية. إنهم متنوعون تمامًا. لكن حسب طبيعة تأثيرها تنقسم إلى عدة مجموعات.
- الأول يوحدهم جميعًا ويطلق عليهم اسم اللاأحيائي. هذه هي كمية ضوء الشمس ودرجة حرارة الهواء والرطوبة ومستويات الإشعاع واتجاه الرياح وطبيعة التضاريس. بالنسبة لسكان البيئة المائية فهذه هي الملوحة ونوع التيارات.
- تجمع العوامل الحيوية بين جميع أنواع تأثير الكائنات الحية وعلاقاتها مع بعضها البعض. يمكن أن تكون ذات منفعة متبادلة أو مفترسة محايدة أو ما إلى ذلك.
- الأنشطة البشرية التي تغير البيئة هي مجموعة من العوامل البشرية.
موائل الكائنات الحية
خصوصيات موطن الهواء الأرضي هي أنه الأكثر تنوعًا وتعقيدًا. هناك تفسير طبيعي لهذه الحقيقة.
ملامح بيئة الحياة الأرضية الجوية
يتم تفسير تعقيد هيكل وظروف هذه البيئة من خلال حقيقة أنها تقع عند تقاطع العديد من الأصداف الجغرافية - المائية والحجرية والغلاف الجوي. ولذلك فإن الكائنات الحية التي تعيش فيه تتأثر بعوامل كل منها. تسمح لهم ميزاتها الهيكلية بمقاومة التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة والتغيرات الكيميائية والرطوبة.
العوامل اللاحيوية للبيئة الجوية الأرضية
تشمل ميزات الموائل الجوية الأرضية عدة عوامل. أولا، هذه كثافة هواء منخفضة. تسمح الكثافة المنخفضة للكتل الهوائية لسكانها بالتحرك بسهولة على الأرض أو الطيران.
الميزة التالية هي أن الهواء في حركة مستمرة. يضمن هذا "التدفق" الحركة التلقائية للعديد من السكان ونفاياتهم. هذه هي بذور النباتات والجراثيم الفطرية والبكتيرية والحشرات الصغيرة والعناكب. وفي الوقت نفسه، يتميز الضغط الجوي في هذه البيئة بمؤشر منخفض يبلغ عادة 760 ملم زئبقي. يؤدي التغيير في هذه القيمة إلى تعطيل العمليات الفسيولوجية للسكان المحليين. وبالتالي، عندما ينخفض الضغط مع الارتفاع، تقل قدرة الأكسجين على الذوبان في بلازما الدم. ونتيجة لذلك، يصبح أصغر، يصبح التنفس أكثر تواترا، مما يؤدي إلى فقدان مفرط للرطوبة.
الكائنات الحية في البيئة الجوية الأرضية
إحدى السمات المميزة لجميع الكائنات الحية هي القدرة على التكيف. إن خصوصيات حيوانات البيئة الأرضية والهواء، وكذلك الكائنات الحية الأخرى، هي أن جميعها، في عملية التطور، اكتسبت تكيفات مع التغيرات الحادة في درجات الحرارة والمناخ والفصول المتغيرة.
على سبيل المثال، تجري العديد من النباتات تعديلات على جذورها وبراعمها لتتمكن من الصمود في وجه الجفاف والطقس البارد. تقوم بصيلات الكراث والتوليب، وجذور الجزر والبنجر، وأوراق الصبار بتخزين الماء والمواد الضرورية. تتحمل جراثيم البكتيريا والنباتات وخلايا الحيوانات المجهرية ظروفًا صعبة في حالة الأكياس. في الوقت نفسه، يتم تغطيتها بقشرة كثيفة، ويتم تقليل جميع عمليات التمثيل الغذائي إلى الحد الأدنى. وعندما تنتهي الفترة غير المواتية، تنقسم الخلايا وتنتقل إلى الوجود النشط.
شكلت العديد من حيوانات البيئة الأرضية والهواء نظامًا معقدًا للتنظيم الحراري والتبادل الحراري مع البيئة، بحيث تظل درجة حرارة أجسامها ثابتة بغض النظر عن الوقت من السنة.
عمل العامل البشري
إن البيئة الجوية الأرضية هي الأكثر تغيراً بسبب النشاط البشري. ربما ظلت ميزات البيئة، التي كانت طبيعية في البداية، كذلك فقط في صحاري القطب الشمالي. درجات الحرارة المنخفضة تجعل هذه المنطقة الطبيعية غير صالحة للسكن. ولذلك، فإن خصائص الكائنات الحية في بيئة الهواء الأرضي تكمن أيضًا في حقيقة أنها تتعرض لتأثير أكبر للعامل البشري المنشأ مقارنة بسكان البيئات البيئية الأخرى.
يقوم الإنسان بتحويل المناظر الطبيعية والطبوغرافيا، ويغير التركيبة الغازية للغلاف الجوي، والأساس الكيميائي للتربة، ويؤثر على نظافة المسطحات المائية. ليس كل الكائنات الحية لديها الوقت للتكيف مع الظروف المتغيرة بشدة الناجمة عن عمل العامل البشري. ولسوء الحظ فإن التأثير السلبي للإنسان على حالة البيئة الأرضية والجوية يتغلب حاليا على كل محاولات إنقاذ الحياة.
الموائل الجوية الأرضية العالمية
كيف عانت البيئة الأرضية الجوية على يد الإنسان؟ لقد تغيرت ملامح البيئة ومؤشراتها المادية الأساسية في معظم المناطق الطبيعية الصالحة للحياة. وقد أدى ذلك إلى ظهور مشاكل بيئية عالمية في العالم. تسببت أنشطة المؤسسات الصناعية في تغيير تكوين الغاز في الغلاف الجوي. ونتيجة لذلك، يتم إنشاء تركيز أعلى من ثاني أكسيد الكربون في الهواء عن المعدل الطبيعي، وتتراكم أكاسيد الكبريت والنيتروجين والفريون. والنتيجة هي ظاهرة الاحتباس الحراري، وظاهرة الاحتباس الحراري، وتدمير طبقة الأوزون على الأرض، والضباب الدخاني فوق المدن الكبيرة.
ونتيجة للإدارة البيئية غير العقلانية، فإن المساحة الإجمالية للغابات، التي هي "رئتي" كوكبنا، آخذة في التناقص، مما يوفر الأكسجين لجميع الكائنات الحية. مع مرور الوقت، يتم استنفاد الموارد المعدنية وتقل خصوبة التربة.
لذا، فإن البيئة الجوية الأرضية هي الأكثر تنوعًا. تكمن ميزات البيئة في موقعها عند تقاطع العديد من الأصداف الجغرافية الطبيعية. خصائصه الرئيسية هي الكثافة المنخفضة والضغط وحركة الكتل الهوائية، وثبات تكوين الغاز في الغلاف الجوي، وتقلب الظروف الحرارية، والتغيرات في الظروف المناخية والمواسم. تعتبر مؤشرات الرطوبة ودرجة حرارة الهواء ذات أهمية خاصة للحياة الطبيعية في بيئة الهواء الأرضي.
المحاضرة 4
بيئات الحياة وتكيف الكائنات الحية معها.
البيئة المائية.
هذه هي أقدم بيئة نشأت فيها الحياة وتطورت لفترة طويلة حتى قبل ظهور الكائنات الحية الأولى على الأرض. وفقا لتكوين البيئة المعيشية المائية، هناك خياران رئيسيان: المياه العذبة والبيئات البحرية.
أكثر من 70% من سطح الكوكب مغطى بالمياه. ومع ذلك، نظرًا للتوحيد المقارن لظروف هذه البيئة ("الماء رطب دائمًا")، فإن تنوع الكائنات الحية في البيئة المائية أقل بكثير من تنوعها على الأرض. ويرتبط كل عُشر أنواع المملكة النباتية فقط بالبيئة المائية؛ كما أن تنوع الحيوانات المائية أعلى إلى حد ما. وتبلغ النسبة الإجمالية لعدد الأنواع البرية/المائية حوالي 1:5.
كثافة الماء أعلى 800 مرة من كثافة الهواء. كما أن الضغط على الكائنات الحية التي تعيش فيها أعلى بكثير منه في الظروف الأرضية: فكل 10 أمتار من العمق يزيد بمقدار 1 ضغط جوي. أحد الاتجاهات الرئيسية لتكيف الكائنات الحية مع الحياة في البيئة المائية هو زيادة الطفو عن طريق زيادة سطح الجسم وتكوين الأنسجة والأعضاء التي تحتوي على الهواء. يمكن أن تطفو الكائنات الحية في الماء (مثل ممثلي العوالق - الطحالب والأوالي والبكتيريا) أو تتحرك بنشاط، مثل الأسماك التي تتشكل السوابح.يلتصق جزء كبير من الكائنات الحية بالسطح السفلي أو يتحرك على طوله. كما لوحظ بالفعل، هناك عامل مهم في البيئة المائية الحالية.
الجدول 1 - الخصائص المقارنة للموائل وتكيف الكائنات الحية معها
أساس إنتاج معظم النظم البيئية المائية هو الكائنات ذاتية التغذية، التي تستخدم ضوء الشمس الذي يخترق عمود الماء. يتم تحديد إمكانية "اختراق" هذا السماكة من خلال شفافية الماء. في مياه المحيط الصافية، اعتمادًا على زاوية سقوط ضوء الشمس، تكون الحياة ذاتية التغذية ممكنة حتى عمق 200 متر في المناطق الاستوائية و50 مترًا في خطوط العرض العالية (على سبيل المثال، في بحار المحيط المتجمد الشمالي). في المسطحات المائية للمياه العذبة شديدة التقلب، توجد طبقة مأهولة بالكائنات ذاتية التغذية (وتسمى ضوئي)،قد يكون مجرد بضع عشرات من السنتيمترات.
يمتص الماء الجزء الأحمر من طيف الضوء بشكل أكثر نشاطًا، لذلك، كما لوحظ، فإن أعماق البحار تسكنها طحالب حمراء قادرة على امتصاص الضوء الأخضر بسبب أصباغ إضافية. يتم تحديد شفافية الماء بواسطة جهاز بسيط - قرص سيتشي، وهو عبارة عن دائرة مطلية باللون الأبيض يبلغ قطرها 20 سم. ويتم الحكم على درجة شفافية الماء من خلال العمق الذي يصبح عنده القرص غير قابل للتمييز.
أهم ما يميز الماء هو تركيبه الكيميائي - محتوى الأملاح (بما في ذلك العناصر الغذائية) والغازات وأيونات الهيدروجين (الرقم الهيدروجيني). بناءً على تركيز العناصر الغذائية، وخاصة الفوسفور والنيتروجين، تنقسم المسطحات المائية إلى قليلة التغذية، ومتوسطة التغذية، ومغذية. عندما يزداد محتوى العناصر الغذائية، على سبيل المثال، عندما يتلوث الخزان بالجريان السطحي، تحدث عملية التخثث في النظم البيئية المائية.
محتوى الأكسجين في الماء أقل بحوالي 20 مرة من الجو ويصل إلى 6-8 مل / لتر. ويتناقص مع ارتفاع درجة الحرارة، وكذلك في الخزانات الراكدة في الشتاء، عندما تنعزل المياه عن الجو بطبقة من الجليد. يمكن أن يؤدي انخفاض تركيز الأكسجين إلى وفاة العديد من سكان النظم البيئية المائية، باستثناء الأنواع المقاومة بشكل خاص لنقص الأكسجين، مثل مبروك الدوع أو التنش، والتي يمكن أن تعيش حتى عندما ينخفض محتوى الأكسجين إلى 0.5 مل / لتر. وعلى العكس من ذلك، فإن محتوى ثاني أكسيد الكربون في الماء أعلى منه في الغلاف الجوي. يمكن أن تحتوي مياه البحر على ما يصل إلى 40-50 مل/لتر، وهو أعلى بحوالي 150 مرة من الغلاف الجوي. لا يتجاوز استهلاك العوالق النباتية لثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي المكثف 0.5 مل / لتر يوميًا.
يمكن أن يختلف تركيز أيونات الهيدروجين في الماء (الرقم الهيدروجيني) في حدود 3.7-7.8. تعتبر المياه ذات الرقم الهيدروجيني من 6.45 إلى 7.3 محايدة. كما لوحظ بالفعل، مع انخفاض الرقم الهيدروجيني، يتناقص التنوع البيولوجي للكائنات الحية التي تعيش في البيئة المائية بسرعة. يموت جراد البحر والعديد من أنواع الرخويات عند درجة حموضة أقل من 6، ويمكن لسمك الفرخ والبايك أن يتحمل درجة حموضة تصل إلى 5، ويعيش ثعبان البحر والشار عندما ينخفض الرقم الهيدروجيني إلى 5-4.4. وفي المياه الأكثر حمضية، لا تعيش إلا بعض أنواع العوالق الحيوانية والعوالق النباتية. تسببت الأمطار الحمضية، المرتبطة بإطلاق المؤسسات الصناعية لكميات كبيرة من أكاسيد الكبريت والنيتروجين في الغلاف الجوي، في تحمض مياه البحيرات في أوروبا والولايات المتحدة الأمريكية واستنفاد حاد لتنوعها البيولوجي. غالبًا ما يكون الأكسجين هو العامل المحدد. محتواه عادة لا يتجاوز 1٪ من الحجم. مع زيادة درجة الحرارة والإثراء بالمواد العضوية وضعف الخلط، ينخفض محتوى الأكسجين في الماء. يرتبط انخفاض توافر الأكسجين للكائنات الحية أيضًا بضعف انتشاره (في الماء أقل بآلاف المرات منه في الهواء). العامل المحدد الثاني هو الضوء. تنخفض الإضاءة بسرعة مع العمق. في المياه النظيفة تمامًا، يمكن للضوء أن يخترق عمقًا يصل إلى 50-60 مترًا، وفي المياه الملوثة بشدة - بضعة سنتيمترات فقط.
هذه البيئة هي الأكثر تجانسا من بين غيرها. يختلف قليلا في الفضاء، ولا توجد حدود واضحة بين النظم البيئية الفردية. سعة قيم العوامل صغيرة أيضًا. عادة لا يتجاوز الفرق بين قيم درجة الحرارة القصوى والدنيا هنا 50 درجة مئوية (بينما يصل في بيئة الهواء الأرضي إلى 100 درجة مئوية). تتميز البيئة بالكثافة العالية. وبالنسبة للمياه المحيطية فهو يساوي 1.3 جم/سم3، وبالنسبة للمياه العذبة فهو قريب من الوحدة. يتغير الضغط اعتمادًا على العمق فقط: كل طبقة من الماء يبلغ ارتفاعها 10 أمتار تزيد الضغط بمقدار 1 جوي.
هناك عدد قليل من الحيوانات ذوات الدم الحار في الماء، أو الحرارة المنزلية(باليونانية: هوموي – نفس، ثيرمو – حرارة)، الكائنات الحية. وهذا نتيجة لسببين: تقلبات صغيرة في درجات الحرارة ونقص الأكسجين. آلية التكيف الرئيسية للحرارة المنزلية هي مقاومة درجات الحرارة غير المواتية. في الماء، درجات الحرارة هذه غير محتملة، ولكن في الطبقات العميقة تكون درجة الحرارة ثابتة تقريبًا (+4 درجة مئوية). يرتبط الحفاظ على درجة حرارة الجسم الثابتة بالضرورة بعمليات التمثيل الغذائي المكثف، وهو أمر ممكن فقط مع إمدادات جيدة من الأكسجين. لا توجد مثل هذه الظروف في الماء. الحيوانات ذوات الدم الحار في البيئة المائية (الحيتان، الفقمة، فقمة الفراء، وما إلى ذلك) هي سكان سابقون للأرض. وجودهم مستحيل دون التواصل الدوري مع الهواء.
السكان النموذجيون في البيئة المائية لديهم درجة حرارة الجسم المتغيرة وينتمون إلى المجموعة poikothermal(بويكيوس اليونانية - متنوعة). إنها تعوض إلى حد ما نقص الأكسجين عن طريق زيادة اتصال أعضاء الجهاز التنفسي بالماء. العديد من سكان المياه (الكائنات المائية)تستهلك الأكسجين من خلال جميع تكاملات الجسم. غالبًا ما يتم دمج التنفس مع نوع من التغذية الترشيحية، حيث يتم تمرير كمية كبيرة من الماء عبر الجسم. بعض الكائنات الحية، خلال فترات النقص الحاد في الأكسجين، قادرة على إبطاء وظائفها الحيوية بشكل حاد، حتى إلى درجة الرسوم المتحركة المعلقة(توقف شبه كامل لعملية التمثيل الغذائي).
تتكيف الكائنات الحية مع كثافة الماء العالية بطريقتين أساسيتين. يستخدمه البعض كدعم ويكونون في حالة من الطفو الحر. عادةً ما تختلف الكثافة (الثقل النوعي) لهذه الكائنات قليلاً عن كثافة الماء. يتم تسهيل ذلك من خلال الغياب الكامل أو شبه الكامل للهيكل العظمي، ووجود نواتج، وقطرات من الدهون في الجسم أو تجاويف الهواء. يتم تجميع هذه الكائنات معًا العوالق(العوالق اليونانية - التجوال). هناك العوالق النباتية (النباتية) والعوالق الحيوانية (حديقة الحيوان). عادة ما تكون الكائنات العوالق صغيرة الحجم. لكنهم يمثلون الجزء الأكبر من سكان الأحياء المائية.
تتكيف الكائنات الحية النشطة (السباحون) للتغلب على الكثافة العالية للمياه. وتتميز بشكل جسم ممدود وعضلات متطورة ووجود هياكل تقلل الاحتكاك (المخاط والمقاييس). وبشكل عام فإن ارتفاع كثافة الماء يؤدي إلى انخفاض نسبة الهيكل العظمي في كتلة الجسم الكلية للكائنات المائية مقارنة بالكائنات الأرضية. في ظروف الضوء الضئيل أو المعدوم، تستخدم الكائنات الحية الصوت للتوجيه. ينتشر في الماء بشكل أسرع بكثير من الهواء. للكشف عن العوائق المختلفة، يتم استخدام الصوت المنعكس، على غرار تحديد الموقع بالصدى. تُستخدم الروائح أيضًا للتوجيه (تشعر بالروائح في الماء بشكل أفضل بكثير من الهواء). في أعماق الماء، تمتلك العديد من الكائنات الحية خاصية التلألؤ الذاتي (التلألؤ البيولوجي).
تستخدم النباتات التي تعيش في عمود الماء الأشعة الزرقاء والزرقاء والبنفسجية الزرقاء التي تخترق الماء بعمق أثناء عملية التمثيل الضوئي. وعليه يتغير لون النباتات مع العمق من الأخضر إلى البني والأحمر.
يتم تمييز المجموعات التالية من الهيدروبيونتس بشكل مناسب لآليات التكيف: المذكورة أعلاه العوالق- عائمة حرة، السوابح(nektos اليونانية - العائمة) - تتحرك بنشاط، القاعيات(باليونانية benthos - العمق) - سكان القاع، بيلاجوس(بيلاجوس اليونانية - البحر المفتوح) - سكان عمود الماء، نيوستون- سكان الطبقة العليا من الماء (جزء من الجسم يمكن أن يكون في الماء وجزء في الهواء).
ويتجلى تأثير الإنسان على البيئة المائية في انخفاض الشفافية، والتغيرات في التركيب الكيميائي (التلوث) ودرجة الحرارة (التلوث الحراري). ونتيجة لهذه التأثيرات وغيرها هي استنفاد الأكسجين، وانخفاض الإنتاجية، والتغيرات في تكوين الأنواع وغيرها من الانحرافات عن القاعدة.
البيئة الأرضية الجوية.
الهواء لديه كثافة أقل بكثير مقارنة بالماء. ولهذا السبب، فإن تطور البيئة الهوائية، الذي حدث في وقت لاحق بكثير من نشأة الحياة وتطورها في البيئة المائية، كان مصحوبًا بزيادة في تطور الأنسجة الميكانيكية، مما سمح للكائنات الحية بمقاومة عمل قانون الجاذبية و الرياح (الهيكل العظمي في الفقاريات، والأصداف الكيتينية في الحشرات، والصلبة في النباتات). في بيئة الهواء فقط، لا يمكن لأي كائن حي أن يعيش بشكل دائم، وبالتالي، حتى أفضل "الطائرات" (الطيور والحشرات) يجب أن تسقط على الأرض بشكل دوري. حركة الكائنات الحية عبر الهواء ممكنة بفضل أجهزة خاصة - أجنحة الطيور والحشرات وبعض أنواع الثدييات وحتى الأسماك والمظلات والأجنحة في البذور والأكياس الهوائية في حبوب اللقاح الصنوبرية، وما إلى ذلك.
الهواء هو موصل سيئ للحرارة، وبالتالي كان في البيئة الجوية على الأرض نشأت حيوانات ماصة للحرارة (ذوات الدم الدافئ)، والتي هي أسهل في الاحتفاظ بالحرارة من سكان البيئة المائية. بالنسبة للحيوانات المائية ذات الدم الحار، بما في ذلك الحيتان العملاقة، تعد البيئة المائية ثانوية؛ فقد عاش أسلاف هذه الحيوانات ذات يوم على الأرض.
تتطلب الحياة في الهواء آليات إنجابية أكثر تعقيدًا من شأنها القضاء على خطر تجفيف الخلايا الجرثومية (الأنثريدية متعددة الخلايا والأركونيا، ثم البويضات والمبيض في النباتات، والإخصاب الداخلي في الحيوانات، والبيض ذو القشرة الكثيفة في الطيور والزواحف والبرمائيات، إلخ. ).
بشكل عام، هناك العديد من الفرص لتشكيل مجموعات مختلفة من العوامل في بيئة الهواء الأرضي مقارنة بالبيئة المائية. في هذه البيئة تكون الاختلافات المناخية بين المناطق المختلفة (وعلى ارتفاعات مختلفة فوق مستوى سطح البحر داخل نفس المنطقة) واضحة بشكل خاص. ولذلك فإن تنوع الكائنات الأرضية أعلى بكثير من تنوع الكائنات المائية.
وتعتبر هذه البيئة من أكثر البيئات تعقيدا سواء من حيث الخصائص أو التنوع المكاني. ويتميز بانخفاض كثافة الهواء، والتقلبات الكبيرة في درجات الحرارة (سعات سنوية تصل إلى 100 درجة مئوية)، والتنقل الجوي العالي. غالبًا ما تكون العوامل المحددة هي نقص أو زيادة الحرارة والرطوبة. في بعض الحالات، على سبيل المثال، تحت مظلة الغابة، يكون هناك نقص في الضوء.
كانت التقلبات الكبيرة في درجات الحرارة مع مرور الوقت وتقلبها الكبير في الفضاء، فضلاً عن الإمداد الجيد بالأكسجين، هي الدافع وراء ظهور الكائنات الحية ذات درجة حرارة الجسم الثابتة (الحرارة المنزلية). سمحت الحرارة المنزلية لسكان الأرض بتوسيع بيئتهم بشكل كبير (نطاقات الأنواع)، ولكن هذا يرتبط حتمًا بزيادة إنفاق الطاقة.
بالنسبة للكائنات الحية في بيئة الهواء الأرضي، هناك ثلاث آليات نموذجية للتكيف مع عامل درجة الحرارة: فيزيائية، كيميائية، سلوكية. بدنييتم تنفيذها عن طريق تنظيم نقل الحرارة. عوامله هي الجلد، رواسب الدهون، تبخر الماء (التعرق في الحيوانات، النتح في النباتات). هذا المسار هو سمة من سمات الكائنات الحية ذات الدم المتساوي والحرارة. التكيفات الكيميائيةتعتمد على الحفاظ على درجة حرارة معينة للجسم. وهذا يتطلب عملية التمثيل الغذائي المكثفة. مثل هذه التكيفات هي سمة من سمات الكائنات الحية التي تتمتع بالحرارة المتجانسة والكائنات الحية التي تتمتع بتفاعلات حرارية جزئية فقط. المسار السلوكيويتم ذلك من خلال اختيار المواقع المفضلة للكائنات الحية (أماكن مفتوحة للشمس أو مظللة، وأنواع مختلفة من المأوى، وما إلى ذلك). إنها سمة من سمات كلا المجموعتين من الكائنات الحية، ولكن إلى حد كبير في poikiotherms. تتكيف النباتات مع عامل درجة الحرارة بشكل رئيسي من خلال الآليات الفيزيائية (الأغطية، تبخر الماء) وجزئيًا فقط من خلال الآليات السلوكية (دوران أوراق الشجر بالنسبة لأشعة الشمس، واستخدام حرارة الأرض والدور العازل للغطاء الثلجي).
يتم التكيف مع درجة الحرارة أيضًا من خلال حجم وشكل جسم الكائنات الحية. بالنسبة لنقل الحرارة، تكون الأحجام الأكبر أكثر فائدة (من كلما زاد حجم الجسم، قلت مساحة سطحه لكل وحدة كتلة،وبالتالي انتقال الحرارة، والعكس). ولهذا السبب، فإن نفس الأنواع التي تعيش في المناخات الباردة (في الشمال) تميل إلى أن تكون أكبر حجمًا من تلك التي تعيش في المناخات الأكثر دفئًا. ويسمى هذا النمط حكم بيرجمان.يتم تنظيم درجة الحرارة أيضًا من خلال الأجزاء البارزة من الجسم (الأذنين والأطراف والأعضاء الشمية). وفي المناطق الباردة تميل إلى أن تكون أصغر حجمًا منها في المناطق الأكثر دفئًا (قاعدة ألين).
يمكن الحكم على اعتماد انتقال الحرارة على حجم الجسم من خلال كمية الأكسجين المستهلكة أثناء التنفس لكل وحدة كتلة بواسطة الكائنات الحية المختلفة. كلما كان حجم الحيوانات أصغر، كلما كان أكبر. وهكذا، لكل 1 كجم من الكتلة، كان استهلاك الأكسجين (سم 3 / ساعة): حصان - 220، أرنب - 480، فأر -1800، فأر - 4100.
©2015-2019 الموقع
جميع الحقوق تنتمي إلى مؤلفيها. لا يدعي هذا الموقع حقوق التأليف، ولكنه يوفر الاستخدام المجاني.
تاريخ إنشاء الصفحة: 2017-06-30
هناك العديد من البيئات المعيشية الرئيسية على كوكب الأرض:
ماء
الهواء الأرضي
تربة
كائن حي.
بيئة المعيشة المائية.
الكائنات الحية التي تعيش في الماء لها تكيفات تحددها الخصائص الفيزيائية للماء (الكثافة، التوصيل الحراري، القدرة على إذابة الأملاح).
بسبب قوة المياه المزدهرة، يتم تعليق العديد من سكان البيئة المائية الصغيرة وغير قادرين على مقاومة التيارات. يُطلق على مجموعة هؤلاء السكان المائيين الصغار اسم العوالق. تشمل العوالق الطحالب المجهرية والقشريات الصغيرة وبيض الأسماك ويرقاتها وقناديل البحر والعديد من الأنواع الأخرى.
العوالق
الكائنات العوالق تحملها التيارات ولا تستطيع مقاومتها. إن وجود العوالق في الماء يجعل من الممكن إجراء نوع من الترشيح للتغذية، أي التصفية باستخدام أجهزة مختلفة وكائنات صغيرة وجزيئات الطعام المعلقة في الماء. يتم تطويره في كل من الحيوانات القاعية العائمة وغير اللاطئة، مثل الزنابق وبلح البحر والمحار وغيرها. ستكون الحياة المستقرة مستحيلة بالنسبة لسكان الأحياء المائية إذا لم تكن هناك عوالق، وهذا بدوره ممكن فقط في بيئة ذات كثافة كافية.
كثافة الماء تجعل الحركة النشطة فيه صعبة، لذلك يجب أن تتمتع الحيوانات سريعة السباحة مثل الأسماك والدلافين والحبار بعضلات قوية وشكل جسم انسيابي.
ماكو قرش
بسبب كثافة الماء العالية، يزداد الضغط بشكل كبير مع العمق. يستطيع سكان أعماق البحار تحمل ضغط أعلى بآلاف المرات من ضغط سطح الأرض.
يخترق الضوء الماء فقط إلى عمق ضحل، لذلك لا يمكن للكائنات الحية النباتية أن توجد إلا في الآفاق العليا لعمود الماء. حتى في أنظف البحار، فإن عملية التمثيل الضوئي ممكنة فقط على أعماق 100-200 متر. وفي أعماق أكبر، لا توجد نباتات، وتعيش حيوانات المياه العميقة في ظلام دامس.
نظام درجة الحرارة في الخزانات أكثر اعتدالًا منه على الأرض. نظرًا للقدرة الحرارية العالية للمياه، يتم تخفيف تقلبات درجات الحرارة فيها، ولا يواجه سكان الأحياء المائية الحاجة إلى التكيف مع الصقيع الشديد أو الحرارة الأربعين درجة. فقط في الينابيع الساخنة يمكن أن تقترب درجة حرارة الماء من نقطة الغليان.
إحدى الصعوبات في حياة سكان الأحياء المائية هي محدودية كمية الأكسجين. قابليته للذوبان ليست عالية جدًا، علاوة على ذلك، تنخفض بشكل كبير عند تلوث الماء أو تسخينه. لذلك، في الخزانات، هناك في بعض الأحيان المجاعة - الموت الجماعي للسكان بسبب نقص الأكسجين، والذي يحدث لأسباب مختلفة.
قتل السمك
يعد التركيب الملحي للبيئة مهمًا جدًا أيضًا للكائنات المائية. لا يمكن للأنواع البحرية أن تعيش في المياه العذبة، ولا يمكن لأنواع المياه العذبة أن تعيش في البحار بسبب خلل في وظيفة الخلايا.
بيئة الحياة الأرضية-الجوية.
هذه البيئة لديها مجموعة مختلفة من الميزات. وهي بشكل عام أكثر تعقيدًا وتنوعًا من المائية. يحتوي على الكثير من الأكسجين، والكثير من الضوء، وتغيرات حادة في درجة الحرارة في الزمان والمكان، وينخفض الضغط بشكل ملحوظ، وغالبًا ما يحدث نقص في الرطوبة. على الرغم من أن العديد من الأنواع يمكنها الطيران، كما أن الحشرات الصغيرة والعناكب والكائنات الحية الدقيقة والبذور وأبواغ النباتات تحملها التيارات الهوائية، إلا أن تغذية وتكاثر الكائنات الحية يحدث على سطح الأرض أو النباتات. في بيئة منخفضة الكثافة مثل الهواء، تحتاج الكائنات الحية إلى الدعم. لذلك، طورت النباتات الأرضية أنسجة ميكانيكية، كما أن الحيوانات البرية لديها هيكل عظمي داخلي أو خارجي أكثر وضوحًا من الحيوانات المائية. كثافة الهواء المنخفضة تجعل من السهل التحرك فيه. لقد أتقن حوالي ثلثي سكان الأرض الطيران النشط والسلبي. معظمهم من الحشرات والطيور.
طائرة ورقية سوداء
فراشة كاليجو
الهواء موصل رديء للحرارة. وهذا يجعل من السهل الحفاظ على الحرارة المتولدة داخل الكائنات الحية والحفاظ على درجة حرارة ثابتة في الحيوانات ذوات الدم الحار. لقد أصبح تطور الدم الدافئ ممكنًا في البيئة الأرضية. أسلاف الثدييات المائية الحديثة - الحيتان والدلافين والفظ والأختام - عاشوا ذات يوم على الأرض.
لدى سكان الأرض مجموعة واسعة من التكيفات المتعلقة بتزويد أنفسهم بالمياه، خاصة في الظروف الجافة. في النباتات، يعد هذا نظام جذر قوي، وطبقة مقاومة للماء على سطح الأوراق والسيقان، والقدرة على تنظيم تبخر الماء من خلال الثغور. في الحيوانات، هذه أيضًا سمات هيكلية مختلفة للجسم والتكامل، ولكن بالإضافة إلى ذلك، يساهم السلوك المناسب أيضًا في الحفاظ على توازن الماء. يمكنهم، على سبيل المثال، الهجرة إلى فتحات الري أو تجنب ظروف الجفاف بشكل خاص. يمكن لبعض الحيوانات أن تعيش حياتها بأكملها على الطعام الجاف، مثل الجربوع أو عثة الملابس المعروفة. وفي هذه الحالة، يحصل الجسم على الماء الذي يحتاجه نتيجة أكسدة مكونات الغذاء.
جذر شوك الجمل
كما تلعب العديد من العوامل البيئية الأخرى دورًا مهمًا في حياة الكائنات الأرضية، مثل تركيب الهواء، والرياح، وتضاريس سطح الأرض. الطقس والمناخ لهما أهمية خاصة. يجب أن يتكيف سكان البيئة البرية الجوية مع مناخ الجزء الذي يعيشون فيه من الأرض ويتحملون تقلبات الظروف الجوية.
التربة كبيئة للعيش.
التربة هي طبقة رقيقة من سطح الأرض، تتم معالجتها بواسطة نشاط الكائنات الحية. تتخلل الجزيئات الصلبة في التربة مسام وتجويفات، مملوءة جزئيًا بالماء وجزئيًا بالهواء، لذلك يمكن للكائنات المائية الصغيرة أيضًا أن تعيش في التربة. يعد حجم التجاويف الصغيرة في التربة من الخصائص المهمة جدًا لها. في التربة الرخوة يمكن أن يصل إلى 70٪، وفي التربة الكثيفة - حوالي 20٪. في هذه المسام والتجاويف أو على سطح الجزيئات الصلبة تعيش مجموعة كبيرة ومتنوعة من الكائنات المجهرية: البكتيريا والفطريات والطفيليات والديدان المستديرة والمفصليات. تصنع الحيوانات الأكبر حجمًا ممرات في التربة بنفسها.
سكان التربة
يتم اختراق التربة بأكملها عن طريق جذور النباتات. يتم تحديد عمق التربة من خلال عمق تغلغل الجذور ونشاط الحيوانات المختبئة. لا يزيد عن 1.5-2 م.
الهواء الموجود في تجاويف التربة مشبع دائمًا ببخار الماء، وتكوينه غني بثاني أكسيد الكربون وينضب الأكسجين. وبهذه الطريقة تشبه الظروف المعيشية في التربة البيئة المائية. ومن ناحية أخرى، فإن نسبة الماء والهواء في التربة تتغير باستمرار تبعا للظروف الجوية. تكون تقلبات درجات الحرارة حادة جدًا على السطح، ولكنها تتلاشى بسرعة مع العمق.
السمة الرئيسية لبيئة التربة هي الإمداد المستمر بالمواد العضوية، ويرجع ذلك أساسًا إلى موت جذور النباتات وتساقط أوراقها. فهي مصدر قيم للطاقة للبكتيريا والفطريات والعديد من الحيوانات، لذا فإن التربة هي البيئة الأكثر ثراءً بالحياة. عالمها الخفي غني ومتنوع للغاية.
الكائنات الحية كبيئة حية.
الدودة الشريطية العريضة
تتميز البيئة البرية الجوية بخصائص الظروف البيئية التي شكلت تكيفات نوعية في نباتات وحيوانات الأرض، وهو ما ينعكس في مجموعة متنوعة من التكيفات المورفولوجية والتشريحية والفسيولوجية والكيميائية الحيوية والسلوكية.
إن الكثافة المنخفضة للهواء الجوي تجعل من الصعب الحفاظ على شكل الجسم، ولهذا السبب طورت النباتات والحيوانات نظام دعم. في النباتات، هذه هي الأنسجة الميكانيكية (ألياف اللحاء والخشب) التي توفر مقاومة للأحمال الثابتة والديناميكية: الرياح والأمطار والغطاء الثلجي. الحالة المتوترة لجدار الخلية (تورم)، الناجمة عن تراكم السوائل ذات الضغط الأسموزي العالي في فجوات الخلايا، تحدد مرونة الأوراق وسيقان العشب والزهور. في الحيوانات، يتم توفير الدعم للجسم عن طريق الهيكل المائي (في الديدان المستديرة)، والهيكل الخارجي (في الحشرات)، والهيكل العظمي الداخلي (في الثدييات).
الكثافة المنخفضة للبيئة تسهل حركة الحيوانات. العديد من الأنواع الأرضية قادرة على الطيران (نشطة أو مزلقة) - الطيور والحشرات، وهناك ممثلون عن الثدييات والبرمائيات والزواحف. ترتبط الرحلة بالحركة والبحث عن الفريسة. الطيران النشط ممكن بسبب الأطراف الأمامية المعدلة والعضلات الصدرية المتطورة. في الحيوانات المنزلقة، تكونت طيات جلدية بين الأطراف الأمامية والخلفية، والتي تمتد وتلعب دور المظلة.
شكلت الحركة العالية للكتل الهوائية في النباتات أقدم طريقة لتلقيح النباتات بواسطة الرياح (فقر الدم) ، وهي سمة من سمات العديد من النباتات في المنطقة الوسطى وتنتشر بمساعدة الرياح. هذه المجموعة البيئية من الكائنات الحية (العوالق الهوائية) تكيفت بسبب مساحة سطحها النسبية الكبيرة بسبب المظلات والأجنحة والنتوءات وحتى الشبكات، أو بسبب حجمها الصغير جدًا.
أدى الضغط الجوي المنخفض، الذي يبلغ عادة 760 ملم زئبق (أو 101325 باسكال)، والاختلافات الصغيرة في الضغط إلى خلق حساسية لدى جميع سكان الأرض تقريبًا تجاه تغيرات الضغط القوية. الحد الأعلى لحياة معظم الفقاريات هو حوالي 6000 متر. انخفاض الضغط الجوي مع زيادة الارتفاع فوق مستوى سطح البحر يقلل من ذوبان الأكسجين في الدم. وهذا يزيد من معدل التنفس، ونتيجة لذلك يؤدي التنفس المتكرر إلى الجفاف. هذا الاعتماد البسيط ليس نموذجيًا فقط بالنسبة للأنواع النادرة من الطيور وبعض اللافقاريات.
يتميز تكوين الغاز في البيئة الأرضية والهواء بمحتوى عالي من الأكسجين (أعلى بأكثر من 20 مرة من البيئة المائية). وهذا يسمح للحيوانات أن يكون لها معدل أيض مرتفع جدًا. لذلك، فقط على الأرض يمكن أن تنشأ الحرارة المنزلية (القدرة على الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم، ويرجع ذلك أساسًا إلى الطاقة الداخلية).
تتحدد أهمية درجة الحرارة في حياة الكائنات الحية من خلال تأثيرها على معدل التفاعلات الكيميائية الحيوية. تؤدي الزيادة في درجة الحرارة البيئية (حتى 60 درجة مئوية) إلى تمسخ البروتينات في الكائنات الحية. يؤدي الانخفاض الشديد في درجة الحرارة إلى انخفاض معدل التمثيل الغذائي، وكحالة حرجة، تجميد الماء في الخلايا (بلورات الجليد في الخلايا تنتهك سلامة الهياكل داخل الخلايا). في الأساس، على الأرض، لا يمكن للكائنات الحية أن توجد إلا في حدود 0 درجة - +50 درجة، لأن وتتوافق درجات الحرارة هذه مع حدوث العمليات الحياتية الأساسية. ومع ذلك، فإن كل نوع له قيم درجات الحرارة المميتة العليا والسفلى الخاصة به، وقيمة قمع درجة الحرارة ودرجة الحرارة المثلى.
الكائنات الحية التي تعتمد حياتها ونشاطها على الحرارة الخارجية (الكائنات الحية الدقيقة، الفطريات، النباتات، اللافقاريات، السيكلوستوم، الأسماك، البرمائيات، الزواحف) تسمى poikilotherms. من بينها حيوانات مختصرة الحرارة (محبّة للتبريد - تتكيف مع الاختلافات الصغيرة في درجات الحرارة المنخفضة ومحبّة للحرارة - تتكيف مع الاختلافات الصغيرة في درجات الحرارة المرتفعة) وكائنات متجانسة الحرارة، والتي يمكن أن توجد ضمن نطاق درجة حرارة كبير. تتم عمليات التكيف لتحمل درجات الحرارة المنخفضة، والتي تسمح بتنظيم عملية التمثيل الغذائي لفترة طويلة، في الكائنات الحية بطريقتين: أ) القدرة على الخضوع للتغيرات البيوكيميائية والفسيولوجية - تراكم مضاد التجمد، الذي يقلل من درجة تجمد السوائل في الخلايا والأنسجة وبالتالي يمنع تكون الجليد؛ التغيير في مجموعة وتركيز ونشاط الإنزيمات والتغيير. ب) تحمل التجميد (مقاومة البرد) هو توقف مؤقت للحالة النشطة (نقص الحيوية أو الكريبتوبيوسيس) أو تراكم الجلسرين والسوربيتول والمانيتول في الخلايا، مما يمنع تبلور السائل.
تتمتع Eurytherms بقدرة متطورة على الانتقال إلى الحالة الكامنة عندما تكون هناك انحرافات كبيرة في درجة الحرارة عن القيمة المثلى. بعد قمع البرد، تستعيد الكائنات الحية عند درجة حرارة معينة عملية التمثيل الغذائي الطبيعي، وتسمى قيمة درجة الحرارة هذه عتبة درجة الحرارة للتطور، أو الصفر البيولوجي للتطور.
أساس التغيرات الموسمية في الأنواع متجانسة الحرارة، والمنتشرة على نطاق واسع، هو التأقلم (التحول في درجة الحرارة المثلى)، عندما يتم تعطيل بعض الجينات وتشغيل البعض الآخر، المسؤول عن استبدال بعض الإنزيمات بأخرى. تم العثور على هذه الظاهرة في أجزاء مختلفة من النطاق.
في النباتات، تكون الحرارة الأيضية ضئيلة للغاية، لذلك يتم تحديد وجودها من خلال درجة حرارة الهواء داخل الموائل. تتكيف النباتات لتحمل تقلبات درجات الحرارة الكبيرة إلى حد ما. الشيء الرئيسي في هذه الحالة هو النتح الذي يبرد سطح الأوراق عند ارتفاع درجة حرارته. الحد من شفرة الورقة، وحركة الأوراق، والظهور، والطلاء الشمعي. تتكيف النباتات مع الظروف الباردة باستخدام شكل النمو (القزامة، نمو الوسادة، التعريشة)، واللون. كل هذا يتعلق بالتنظيم الحراري الجسدي. التنظيم الحراري الفسيولوجي هو سقوط الأوراق، وموت الجزء الأرضي، ونقل المياه الحرة إلى حالة مقيدة، وتراكم التجمد، وما إلى ذلك).
تتمتع الحيوانات ذات الدم المتغير بالحرارة بإمكانية التنظيم الحراري التبخري المرتبط بحركتها في الفضاء (البرمائيات والزواحف). إنهم يختارون الظروف الأمثل، وينتجون الكثير من الحرارة الداخلية (الداخلية) أثناء تقلص العضلات أو ارتعاش العضلات (يقومون بتسخين العضلات أثناء الحركة). لدى الحيوانات تكيفات سلوكية (وضعية، ملاجئ، جحور، أعشاش).
تتمتع الحيوانات ذات الحرارة المتساوية (الطيور والثدييات) بدرجة حرارة جسم ثابتة ولا تعتمد إلا قليلاً على درجة الحرارة المحيطة. وتتميز بالتكيفات القائمة على الزيادة الحادة في عمليات الأكسدة نتيجة لكمال الأجهزة العصبية والدورة الدموية والجهاز التنفسي وغيرها من الأجهزة. لديهم تنظيم حراري كيميائي حيوي (عندما تنخفض درجة حرارة الهواء، يزداد استقلاب الدهون؛ وتزداد عمليات الأكسدة، خاصة في العضلات الهيكلية؛ وهناك أنسجة دهنية بنية متخصصة، حيث تذهب جميع الطاقة الكيميائية المنبعثة إلى تكوين ATP ولتدفئة الجسم؛ يزداد حجم الطعام المستهلك). لكن مثل هذا التنظيم الحراري له قيود مناخية (غير مربحة في الشتاء، في الظروف القطبية، في الصيف في المناطق الاستوائية والاستوائية).
التنظيم الحراري الجسدي مفيد بيئيًا (الانكماش المنعكس وتوسيع الأوعية الدموية في الجلد، وتأثير العزل الحراري للفراء والريش، والتبادل الحراري المعاكس)، لأن يتم تنفيذها عن طريق الاحتفاظ بالحرارة في الجسم (تشيرنوفا، بيلوفا، 2004).
يتميز التنظيم الحراري السلوكي للحرارة المنزلية بالتنوع: التغيرات في الوضعية، والبحث عن مأوى، وبناء الجحور المعقدة، والأعشاش، والهجرة، والسلوك الجماعي، وما إلى ذلك.
العامل البيئي الأكثر أهمية للكائنات الحية هو الضوء. العمليات التي تحدث تحت تأثير الضوء هي التمثيل الضوئي (يتم استخدام 1-5% من الضوء الساقط)، والنتح (يتم استخدام 75% من الضوء الساقط لتبخر الماء)، وتزامن الوظائف الحيوية، والحركة، والرؤية، والتوليف. من الفيتامينات.
يتم تنظيم مورفولوجيا النبات وبنية المجتمعات النباتية لاستيعاب الطاقة الشمسية بكفاءة أكبر. إن سطح النباتات المستقبلة للضوء على الكرة الأرضية أكبر بأربع مرات من سطح الكوكب (أكيموفا، هاسكين، 2000). بالنسبة للكائنات الحية، الطول الموجي مهم، لأنه الأشعة ذات الأطوال المختلفة لها أهمية بيولوجية مختلفة: الأشعة تحت الحمراء (780 - 400 نانومتر) تعمل على المراكز الحرارية للجهاز العصبي، وتنظم عمليات الأكسدة، والتفاعلات الحركية، وما إلى ذلك، والأشعة فوق البنفسجية (60 - 390 نانومتر)، تعمل على الغلافي الأنسجة، وتعزيز إنتاج الفيتامينات المختلفة، وتحفيز نمو الخلايا والتكاثر.
للضوء المرئي أهمية خاصة لأنه... نوعية الضوء مهمة للنباتات. في طيف الأشعة، يتم تمييز الإشعاع النشط الضوئي (PAR). يقع الطول الموجي لهذا الطيف في النطاق 380 – 710 (370-720 نانومتر).
ترتبط ديناميكيات الإضاءة الموسمية بالأنماط الفلكية، والإيقاع المناخي الموسمي لمنطقة معينة، ويتم التعبير عنها بشكل مختلف عند خطوط العرض المختلفة. بالنسبة للطبقات السفلية، يتم فرض هذه الأنماط أيضًا على الحالة الفينولوجية للنباتات. الإيقاع اليومي للتغيرات في الإضاءة له أهمية كبيرة. ينتهك مسار الإشعاع التغيرات في حالة الغلاف الجوي والغيوم وما إلى ذلك (جوريشينا، 1979).
النبات عبارة عن جسم معتم يعكس الضوء ويمتصه وينقله جزئيًا. يوجد في خلايا وأنسجة الأوراق تشكيلات مختلفة تضمن امتصاص ونقل الضوء ولزيادة إنتاجية النبات يتم زيادة المساحة الكلية وعدد عناصر التمثيل الضوئي، ويتم ذلك عن طريق ترتيب الأوراق في عدة طوابق على النبات. ; الترتيب الطبقي للنباتات في المجتمع.
فيما يتعلق بشدة الإضاءة، يتم التمييز بين ثلاث مجموعات: محبة للضوء، محبة للظل، متسامحة مع الظل، والتي تختلف في التكيفات التشريحية والمورفولوجية (في النباتات المحبة للضوء، الأوراق أصغر حجما، متنقلة، محتلة، لها طلاء شمعي، بشرة سميكة، شوائب بلورية، وما إلى ذلك. في النباتات المحبة للظل، تكون الأوراق كبيرة، والبلاستيدات الخضراء كبيرة ومتعددة)؛ التكيفات الفسيولوجية (قيم مختلفة لتعويض الضوء).
تسمى الاستجابة لطول اليوم (مدة الإضاءة) بالدورة الضوئية. في النباتات، ترتبط العمليات المهمة مثل الإزهار وتكوين البذور والنمو والانتقال إلى حالة السكون وسقوط الأوراق بالتغيرات الموسمية في طول النهار ودرجة الحرارة. لكي تزدهر بعض النباتات، يلزم أن يكون طول اليوم أكثر من 14 ساعة، والبعض الآخر يكفي 7 ساعات، والبعض الآخر يزهر بغض النظر عن طول النهار.
بالنسبة للحيوانات، للضوء قيمة إعلامية. بادئ ذي بدء، تنقسم الحيوانات حسب النشاط اليومي إلى نهارية، وشفقية، وليلية. العضو الذي يساعد على التنقل في الفضاء هو العيون. الكائنات الحية المختلفة لها رؤية مجسمة مختلفة - الشخص لديه رؤية عامة 180 درجة - مجسمة -140 درجة، الأرنب لديه رؤية عامة 360 درجة، مجسمة 20 درجة. الرؤية المجهرية هي سمة أساسية للحيوانات المفترسة (القطط والطيور). بالإضافة إلى ذلك، فإن التفاعل مع الضوء يحدد الانجذاب الضوئي (الحركة نحو الضوء)،
التكاثر، الملاحة (الاتجاه إلى موضع الشمس)، التلألؤ البيولوجي. الضوء هو إشارة لجذب الأفراد من الجنس الآخر.
العامل البيئي الأكثر أهمية في حياة الكائنات الأرضية هو الماء. من الضروري الحفاظ على السلامة الهيكلية للخلايا والأنسجة والكائن الحي بأكمله، لأن هو الجزء الرئيسي من بروتوبلازم الخلايا والأنسجة والعصائر النباتية والحيوانية. بفضل الماء، يتم تنفيذ التفاعلات الكيميائية الحيوية، وإمداد المواد الغذائية، وتبادل الغازات، والإفراز، وما إلى ذلك. محتوى الماء في جسم النباتات والحيوانات مرتفع جدًا (في أوراق العشب - 83-86٪، وأوراق الأشجار - 79). -82٪، جذوع الأشجار 40-55٪، في أجسام الحشرات - 46-92٪، البرمائيات - ما يصل إلى 93٪، الثدييات - 62-83٪.
يشكل الوجود في بيئة برية هوائية مشكلة مهمة للكائنات الحية للحفاظ على الماء في الجسم. ولذلك، فإن شكل ووظائف النباتات والحيوانات البرية يتم تكييفها للحماية من الجفاف. في حياة النباتات، يعد توفير المياه، وتوصيله، ونتحه، وتوازن الماء أمرًا مهمًا (والتر، 1031، 1937، شيفر، 1956). تنعكس التغييرات في توازن الماء بشكل أفضل من خلال قوة الشفط للجذور.
يمكن للنبات أن يمتص الماء من التربة طالما أن قوة الامتصاص للجذور يمكن أن تتنافس مع قوة الامتصاص للتربة. يوفر نظام الجذر المتفرع للغاية مساحة كبيرة من الاتصال بين الجزء الممتص من الجذر ومحاليل التربة. يمكن أن يصل الطول الإجمالي للجذور إلى 60 كم. تختلف قوة امتصاص الجذور حسب الطقس والخصائص البيئية. كلما كان سطح الشفط للجذور أكبر، كلما تم امتصاص المزيد من الماء.
وفقًا لتنظيم توازن الماء ، تنقسم النباتات إلى poikilohydric (الطحالب والطحالب والسراخس وبعض النباتات المزهرة) ومتجانسة (معظم النباتات العليا).
فيما يتعلق بنظام المياه، تتميز المجموعات البيئية للنباتات.
1. Hygrophytes هي نباتات برية تعيش في موائل رطبة ذات رطوبة هواء عالية وإمدادات مياه التربة. السمات المميزة للنباتات الرطبة هي الجذور السميكة والمتفرعة بشكل ضعيف، والتجويف الحامل للهواء في الأنسجة، والثغور المفتوحة.
2. النباتات المتوسطة - نباتات ذات موائل رطبة إلى حد ما. قدرتها على تحمل التربة والجفاف الجوي محدودة. يمكن العثور عليها في الموائل القاحلة - وتتطور بسرعة في فترة قصيرة. يتميز بنظام جذر متطور مع العديد من الشعيرات الجذرية وتنظيم شدة النتح.
3. النباتات الجافة - نباتات الموائل الجافة. هذه نباتات مقاومة للجفاف ونباتات جافة. يمكن أن تفقد نباتات جفاف السهوب ما يصل إلى 25٪ من الماء دون ضرر، ونباتات جفاف الصحراء - ما يصل إلى 50٪ من الماء الموجود فيها (للمقارنة، تذبل نباتات الغابات المتوسطة بفقد 1٪ من الماء الموجود في الأوراق). وفقًا لطبيعة التكيفات التشريحية والمورفولوجية والفسيولوجية التي تضمن الحياة النشطة لهذه النباتات في ظل ظروف نقص الرطوبة، تنقسم النباتات الجافة إلى نباتات عصارية (لديها أوراق وسيقان لحمية ونضرة، وهي قادرة على تجميع كميات كبيرة من الماء في تتطور أنسجتها إلى قوة امتصاص صغيرة وتمتص الرطوبة من هطول الأمطار) والنباتات الصلبة (نباتات ذات مظهر جاف تبخر الرطوبة بشكل مكثف، ولها أوراق ضيقة وصغيرة تلتف أحيانًا على شكل أنبوب، وتكون قادرة على تحمل الجفاف الشديد، وقوة الامتصاص للنباتات. يمكن أن تصل الجذور إلى عدة عشرات من الأجواء).
في مجموعات مختلفة من الحيوانات، في عملية التكيف مع ظروف الوجود الأرضي، كان الشيء الرئيسي هو منع فقدان الماء. تحصل الحيوانات على الماء بطرق مختلفة - من خلال الشرب، مع الطعام النضر، نتيجة لعملية التمثيل الغذائي (بسبب أكسدة وتحلل الدهون والبروتينات والكربوهيدرات). يمكن لبعض الحيوانات امتصاص الماء من خلال أغطية من الركيزة الرطبة أو الهواء. يحدث فقدان الماء نتيجة التبخر من الجلد، والتبخر من الأغشية المخاطية في الجهاز التنفسي، وإفراز البول وبقايا الطعام غير المهضومة. تعتمد الحيوانات التي تحصل على الماء عن طريق الشرب على موقع المسطحات المائية (الثدييات الكبيرة والعديد من الطيور).
من العوامل المهمة بالنسبة للحيوانات رطوبة الهواء، لأن... يحدد هذا المؤشر كمية التبخر من سطح الجسم. ولهذا السبب فإن بنية غلاف الجسم مهمة لتوازن الماء في جسم الحيوان. في الحشرات، يتم ضمان تقليل تبخر الماء من سطح الجسم عن طريق بشرة لا يمكن اختراقها تقريبًا وأعضاء إفراز متخصصة (أنابيب مالبيجي)، التي تفرز منتجًا استقلابيًا غير قابل للذوبان تقريبًا، وفتحات تنفسية، مما يقلل من فقدان الماء من خلال نظام تبادل الغازات - من خلال القصبات الهوائية والقصبات الهوائية.
في البرمائيات، يدخل الجزء الأكبر من الماء إلى الجسم من خلال الجلد النفاذ. يتم تنظيم نفاذية الجلد عن طريق هرمون تفرزه الغدة النخامية الخلفية. تفرز البرمائيات كميات كبيرة جدًا من البول المخفف، والذي يكون خافضًا للضغط على سوائل الجسم. في الظروف الجافة، يمكن للبرمائيات تقليل فقدان الماء عن طريق البول. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذه الحيوانات أن تتراكم المياه في المثانة والمساحات اللمفاوية تحت الجلد.
تتمتع الزواحف بالعديد من التكيفات على مستويات مختلفة - المورفولوجية (يتم منع فقدان الماء عن طريق الجلد المتقرن)، والفسيولوجية (الرئتين الموجودتين داخل الجسم، مما يقلل من فقدان الماء)، والكيميائية الحيوية (يتكون حمض البوليك في الأنسجة، والذي يتم إفرازه دون الكثير. فقدان الرطوبة، تصبح الأنسجة قادرة على تحمل زيادة تركيزات الأملاح بنسبة 50%.
يكون معدل التبخر عند الطيور منخفضًا (الجلد غير منفذ للماء نسبيًا، ولا توجد غدد عرقية أو ريش). تفقد الطيور الماء (ما يصل إلى 35% من وزن الجسم يوميا) عند التنفس بسبب التهوية العالية في الرئتين وارتفاع درجة حرارة الجسم. تقوم الطيور بعملية إعادة امتصاص الماء من بعض الماء الموجود في البول والبراز. بعض الطيور البحرية (طيور البطريق، الأطيش، الغاق، طيور القطرس)، التي تأكل الأسماك وتشرب مياه البحر، لديها غدد ملحية تقع في مآخذ العين، والتي يتم من خلالها إزالة الأملاح الزائدة من الجسم.
في الثدييات، يتم إقران أعضاء الإفراز والتنظيم التناضحي، والكلى المعقدة، والتي يتم تزويدها بالدم وتنظيم تكوين الدم. وهذا يضمن تكوين ثابت للسائل داخل الخلايا والسائل الخلالي. يتم الحفاظ على الضغط الاسموزي المستقر نسبيًا للدم بسبب التوازن بين إمداد الماء عن طريق الشرب وفقدان الماء من خلال هواء الزفير والعرق والبراز والبول. المسؤول عن التنظيم الدقيق للضغط الأسموزي هو الهرمون المضاد لإدرار البول (ADH)، الذي يفرز من الفص الخلفي للغدة النخامية.
من بين الحيوانات هناك مجموعات: محبي الرطوبة، حيث تكون آليات تنظيم استقلاب الماء ضعيفة التطور أو غائبة تمامًا (هذه حيوانات محبة للرطوبة وتتطلب رطوبة بيئية عالية - ذيل الربيع، وقمل الخشب، والبعوض، والمفصليات الأخرى، والرخويات الأرضية والبرمائيات) ; xerophiles، التي لديها آليات متطورة لتنظيم استقلاب الماء والتكيف مع الاحتفاظ بالمياه في الجسم، والعيش في الظروف القاحلة؛ mesophiles الذين يعيشون في ظروف الرطوبة المعتدلة.
إن العامل البيئي الذي يعمل بشكل غير مباشر في بيئة الهواء الأرضي هو الإغاثة. تؤثر جميع أشكال الإغاثة على توزيع النباتات والحيوانات من خلال التغيرات في النظام الحراري المائي أو رطوبة التربة الأرضية.
في الجبال على ارتفاعات مختلفة فوق مستوى سطح البحر، تتغير الظروف المناخية، مما يؤدي إلى تقسيم المناطق الارتفاعية. تساهم العزلة الجغرافية في الجبال في تكوين المتوطنات والحفاظ على الأنواع الأثرية من النباتات والحيوانات. تسهل السهول الفيضية النهرية الحركة باتجاه الشمال لمجموعات نباتية وحيوانية جنوبية. إن تعرض المنحدرات له أهمية كبيرة، مما يخلق الظروف الملائمة لانتشار المجتمعات المحبة للحرارة شمالًا على طول المنحدرات الجنوبية، والمجتمعات المحبة للبرد جنوبًا على طول المنحدرات الشمالية ("القاعدة الأولية"، V.V. Alekhina) .
توجد التربة فقط في البيئة الأرضية الجوية وتتشكل نتيجة للتفاعل بين عمر الإقليم والصخور الأم والمناخ والتضاريس والنباتات والحيوانات والنشاط البشري. إن التركيب الميكانيكي (حجم الجزيئات المعدنية)، والتركيب الكيميائي (الرقم الهيدروجيني للمحلول المائي)، وملوحة التربة، وثراء التربة لها أهمية بيئية. تؤثر خصائص التربة أيضًا على الكائنات الحية كعوامل غير مباشرة، فتغير النظام الحراري الهيدرولوجي، مما يجعل النباتات (في المقام الأول) تتكيف مع ديناميات هذه الظروف وتؤثر على التمايز المكاني للكائنات الحية.
في البيئة الأرضية والهواء، يكون لدرجة الحرارة تأثير كبير بشكل خاص على الكائنات الحية. لذلك، طور سكان المناطق الباردة والساخنة من الأرض تكيفات مختلفة للحفاظ على الحرارة أو، على العكس من ذلك، لإطلاق سراح فائضها.
أعط بعض الأمثلة.
يمكن أن تكون درجة حرارة النبات بسبب التسخين بواسطة أشعة الشمس أعلى من درجة حرارة الهواء والتربة المحيطة به. مع التبخر القوي، تصبح درجة حرارة النبات أقل من درجة حرارة الهواء. التبخر من خلال الثغور هو عملية ينظمها النبات. مع ارتفاع درجة حرارة الهواء، فإنه يتكثف إذا أمكن إمداد الأوراق بالكمية المطلوبة من الماء بسرعة. وهذا يحفظ النبات من الحرارة الزائدة، ويخفض درجة حرارته بمقدار 4-6، وأحيانًا بمقدار 10-15 درجة مئوية.
عندما تنقبض العضلات، يتم إطلاق طاقة حرارية أكبر بكثير من تلك التي يتم إطلاقها أثناء عمل أي أعضاء وأنسجة أخرى. كلما كانت العضلات أقوى وأكثر نشاطًا، زادت الحرارة التي يمكن أن يولدها الحيوان. بالمقارنة مع النباتات، تتمتع الحيوانات بقدرات أكثر تنوعًا لتنظيم درجة حرارة الجسم بشكل دائم أو مؤقت.
من خلال تغيير الوضع، يمكن للحيوان زيادة أو تقليل تسخين الجسم بسبب الإشعاع الشمسي. على سبيل المثال، يعرض الجراد الصحراوي السطح الجانبي الواسع لجسمه لأشعة الشمس في ساعات الصباح الباردة، والسطح الظهري الضيق في منتصف النهار. في الحرارة الشديدة، تختبئ الحيوانات في الظل وتختبئ في الجحور. ففي الصحاري أثناء النهار، على سبيل المثال، تتسلق بعض أنواع السحالي والثعابين الشجيرات، وتتجنب ملامسة سطح التربة الساخن. بحلول فصل الشتاء، تبحث العديد من الحيوانات عن مأوى، حيث يكون مسار درجة الحرارة أكثر سلاسة مقارنة بالموائل المفتوحة. والأكثر تعقيدًا هي أشكال سلوك الحشرات الاجتماعية: النحل والنمل والنمل الأبيض، التي تبني أعشاشًا ذات درجة حرارة منظمة جيدًا داخلها، وتكون ثابتة تقريبًا خلال فترة نشاط الحشرات.
يتيح الفراء السميك للثدييات والريش وخاصة الغطاء الناعم للطيور الحفاظ على طبقة من الهواء حول الجسم مع درجة حرارة قريبة من درجة حرارة جسم الحيوان، وبالتالي تقليل الإشعاع الحراري في البيئة الخارجية. يتم تنظيم نقل الحرارة عن طريق ميل الشعر والريش والتغيرات الموسمية في الفراء والريش. يسمح الفراء الشتوي الدافئ للغاية لحيوانات القطب الشمالي لها بالبقاء على قيد الحياة في البرد دون زيادة عملية التمثيل الغذائي وتقليل الحاجة إلى الطعام.
قم بتسمية سكان الصحراء الذين تعرفهم.
في صحاري آسيا الوسطى، شجيرة صغيرة هي الساكسول. في أمريكا - الصبار، في أفريقيا - الصقلاب. الحيوانات ليست غنية. تسود الزواحف - الثعابين والسحالي. هناك العقارب، وعدد قليل من الثدييات (الجمال).
1. استمر في ملء جدول "موائل الكائنات الحية" (انظر الواجب المنزلي للفقرة 42).
