البنية الطبقية لأصداف الأرض وتكوين الغلاف الجوي؛ نظام الضوء كعامل من عوامل البيئة الجوية الأرضية؛ تكيف الكائنات الحية مع أنظمة الإضاءة المختلفة. نظام درجة الحرارة في بيئة الهواء الأرضي، والتكيف مع درجة الحرارة؛ تلوث الهواء
تعد البيئة الأرضية الجوية هي الأكثر تعقيدًا من حيث الظروف المعيشية البيئية. تتطلب الحياة على الأرض مثل هذه التعديلات المورفولوجية والكيميائية الحيوية التي لم تكن ممكنة إلا بمستوى عالٍ بما فيه الكفاية من تنظيم كل من النباتات والحيوانات. في التين. يوضح الشكل 2 رسمًا تخطيطيًا لأصداف الأرض. تشمل البيئة الأرضية الجوية الجزء الخارجي الغلاف الصخريوالجزء السفلي أَجواء.الغلاف الجوي بدوره له هيكل متعدد الطبقات محدد بوضوح إلى حد ما. تظهر الطبقات السفلية للغلاف الجوي في الشكل. 2. بما أن الجزء الأكبر من الكائنات الحية يعيش في طبقة التروبوسفير، فإن هذه الطبقة من الغلاف الجوي هي التي يتم تضمينها في مفهوم بيئة الهواء الأرضي. التروبوسفير هو الجزء الأدنى من الغلاف الجوي. ويتراوح ارتفاعه في مناطق مختلفة من 7 إلى 18 كيلومترا، ويحتوي على الجزء الأكبر من بخار الماء الذي عند تكثيفه يشكل سحبا. توجد في طبقة التروبوسفير حركة قوية للهواء، وتنخفض درجة الحرارة بمعدل 0.6 درجة مئوية مع ارتفاع كل 100 متر.
يتكون الغلاف الجوي للأرض من خليط ميكانيكي من الغازات التي لا تؤثر على بعضها البعض كيميائيا. تتم فيه جميع عمليات الأرصاد الجوية، والتي تسمى مجملها مناخ.يعتبر الحد العلوي للغلاف الجوي تقليديا 2000 كيلومتر، أي أن ارتفاعه يساوي 3 أضعاف نصف قطر الأرض. تحدث في الغلاف الجوي عمليات فيزيائية مختلفة بشكل مستمر: تغير درجة الحرارة والرطوبة، وتكثف بخار الماء، وظهور الضباب والسحب، وأشعة الشمس تعمل على تسخين الغلاف الجوي، وتأيينه، وما إلى ذلك.
ويتركز الجزء الأكبر من الهواء في طبقة 70 كم. الهواء الجاف يحتوي على (في المائة): النيتروجين - 78.08؛ الأكسجين - 20.95؛ الأرجون - 0.93؛ ثاني أكسيد الكربون - 0.03. هناك عدد قليل جدا من الغازات الأخرى. هذه هي الهيدروجين والنيون والهيليوم والكريبتون والرادون والزينون - معظم الغازات الخاملة.
يعد الهواء الجوي أحد العناصر الحيوية الرئيسية للبيئة. إنه يحمي الكوكب بشكل موثوق من الإشعاع الكوني الضار. تحت تأثير الغلاف الجوي على الأرض، تحدث أهم العمليات الجيولوجية التي تشكل المناظر الطبيعية في نهاية المطاف.
ينتمي الهواء الجوي إلى فئة الموارد التي لا تنضب، لكن التنمية الصناعية المكثفة والنمو الحضري وتوسيع أبحاث الفضاء تزيد من التأثير البشري السلبي على الغلاف الجوي. ولذلك، أصبحت مسألة حماية الهواء الجوي ذات أهمية متزايدة.
بالإضافة إلى الهواء ذو التركيبة المعينة، تتأثر الكائنات الحية التي تعيش في البيئة الجوية الأرضية بضغط الهواء والرطوبة وكذلك الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة.
أرز. 2.
نظام الضوء، أو الإشعاع الشمسي. للقيام بعمليات الحياة، تحتاج جميع الكائنات الحية إلى طاقة تأتي من الخارج. مصدرها الرئيسي هو الإشعاع الشمسي.
يختلف تأثير الأجزاء المختلفة من طيف الإشعاع الشمسي على الكائنات الحية. ومن المعروف أنه يوجد في طيف الأشعة الشمسية الأشعة فوق البنفسجية، مرئيةو منطقة الأشعة تحت الحمراء,والتي تتكون بدورها من موجات ضوئية ذات أطوال مختلفة (الشكل 3).
من بين الأشعة فوق البنفسجية (UVR)، تصل فقط الأشعة الطويلة الموجة (290-300 نانومتر) إلى سطح الأرض، وأشعة الموجة القصيرة (أقل من 290 نانومتر)، المدمرة لجميع الكائنات الحية، يتم امتصاصها بالكامل تقريبًا على ارتفاع حوالي 20-25 كم بواسطة شاشة الأوزون - طبقة رقيقة من الغلاف الجوي تحتوي على جزيئات 0 3 (انظر الشكل 2).
أرز. 3.التأثير البيولوجي لأجزاء مختلفة من طيف الإشعاع الشمسي: 1 - تمسخ البروتين. 2 - شدة التمثيل الضوئي في القمح. 3- الحساسية الطيفية للعين البشرية. منطقة الأشعة فوق البنفسجية التي لا تخترق مظللة
من خلال الغلاف الجوي
الأشعة فوق البنفسجية طويلة الموجة (300-400 نانومتر)، والتي تحتوي على طاقة فوتونية عالية، لها نشاط كيميائي ومطفر عالي. الجرعات الكبيرة ضارة بالكائنات الحية.
في نطاق 250-300 نانومتر، يكون للأشعة فوق البنفسجية تأثير قوي مبيد للجراثيم وتتسبب في تكوين فيتامين د المضاد للكساح في الحيوانات، أي أن جرعات صغيرة من الأشعة فوق البنفسجية ضرورية للإنسان والحيوان. على طول 300-400 نانومتر، تسبب الأشعة فوق البنفسجية تانًا لدى البشر، وهو رد فعل وقائي للجلد.
الأشعة تحت الحمراء (IRL) التي يبلغ طولها الموجي أكثر من 750 نانومتر لها تأثير حراري، ولا تراها العين البشرية وتوفر النظام الحراري للكوكب. ولهذه الأشعة أهمية خاصة بالنسبة للحيوانات ذات الدم البارد (الحشرات والزواحف) التي تستخدمها لرفع درجة حرارة الجسم (الفراشات والسحالي والثعابين) أو للصيد (القراد والعناكب والثعابين).
حاليًا، تم تصنيع العديد من الأجهزة التي تستخدم جزءًا أو آخر من الطيف: أجهزة الإشعاع فوق البنفسجية، والأجهزة المنزلية ذات الأشعة تحت الحمراء للطهي السريع، وما إلى ذلك.
تعتبر الأشعة المرئية ذات الطول الموجي 400-750 نانومتر ذات أهمية كبيرة لجميع الكائنات الحية.
الضوء كشرط لحياة النبات. الضوء ضروري للغاية للنباتات. تستخدم النباتات الخضراء الطاقة الشمسية في هذه المنطقة المحددة من الطيف، حيث تلتقطها أثناء عملية التمثيل الضوئي:
نظرًا للاحتياجات المختلفة للطاقة الضوئية، تتمتع النباتات بتكيفات مورفولوجية وفسيولوجية مختلفة مع نظام الإضاءة في بيئتها.
التكيف هو نظام لتنظيم عمليات التمثيل الغذائي والخصائص الفسيولوجية التي تضمن أقصى قدر من قدرة الكائنات الحية على التكيف مع الظروف البيئية.
وفقا للتكيف مع ظروف الإضاءة، يتم تقسيم النباتات إلى المجموعات البيئية التالية.
- 1. محب للضوء- وجود التعديلات المورفولوجية التالية: براعم متفرعة للغاية مع فترات داخلية قصيرة، على شكل وردة؛ الأوراق صغيرة أو ذات نصل ورقي مقسم بشدة، غالبًا بطبقة شمعية أو زغب، وغالبًا ما تكون الحافة متجهة نحو الضوء (على سبيل المثال، السنط، الميموزا، الصفيراء، زهرة الذرة، عشب الريش، الصنوبر، الخزامى).
- 2. محبة للظل- تقع باستمرار في ظروف التظليل القوي. أوراقها خضراء داكنة ومرتبة أفقيا. هذه نباتات من الطبقات السفلية للغابات (على سبيل المثال، نباتات الشتاء، وثنائية الأوراق، والسراخس، وما إلى ذلك). عندما يكون هناك نقص في الضوء، تعيش نباتات أعماق البحار (الطحالب الحمراء والبنية).
- 3. يتحمل الظل- يمكن أن يتحمل التظليل، ولكنه ينمو جيدًا أيضًا في الضوء (على سبيل المثال، أعشاب الغابات والشجيرات التي تنمو في المناطق المظللة وعلى الحواف، وكذلك البلوط والزان وشعاع البوق والتنوب).
فيما يتعلق بالضوء، يتم ترتيب النباتات في الغابة في طبقات. بالإضافة إلى ذلك، حتى على نفس الشجرة، تلتقط الأوراق الضوء بشكل مختلف اعتمادًا على الطبقة. كقاعدة عامة، هم فسيفساء ورقة,أي أنها موضوعة بطريقة تزيد من سطح الورقة من أجل التقاط الضوء بشكل أفضل.
يختلف نظام الضوء حسب خط العرض الجغرافي والوقت من اليوم والوقت من السنة. بسبب دوران الأرض، فإن نظام الضوء له إيقاع يومي وموسمي مميز. يسمى رد فعل الجسم للتغير في ظروف الإضاءة الدورة الضوئية.بسبب الفترة الضوئية، تتغير عمليات التمثيل الغذائي والنمو والتطور في الجسم.
الظاهرة المرتبطة بالدورة الضوئية في النباتات الانتحاء الضوئي- حركة أعضاء النبات الفردية نحو الضوء. على سبيل المثال، حركة سلة عباد الشمس خلال النهار بعد الشمس، وتفتح أزهار الهندباء والأعشاب الضارة في الصباح وإغلاقها في المساء، والعكس - فتح أزهار البنفسج الليلي وزهور التبغ العطرة في المساء و إغلاقها في الصباح (الفترة الضوئية اليومية).
تتم ملاحظة الفترة الضوئية الموسمية في خطوط العرض مع تغير الفصول (خطوط العرض المعتدلة والشمالية). مع بداية يوم طويل (الربيع)، لوحظ تدفق النسغ النشط في النباتات، وتنتفخ البراعم وتنفتح. عندما تصل أيام الخريف القصيرة، تتساقط أوراق النباتات وتستعد للسكون الشتوي. من الضروري التمييز بين نباتات "النهار القصير" - فهي شائعة في المناطق شبه الاستوائية (الأقحوان، البريلا، الأرز، فول الصويا، البرقوق، القنب)؛ ونباتات "النهار الطويل" (ردبيكيا، الحبوب، الخضروات الصليبية، الشبت) - يتم توزيعها بشكل رئيسي في مناطق خطوط العرض المعتدلة وشبه القطبية. لا يمكن لنباتات النهار الطويل أن تنمو في الجنوب (فهي لا تنتج بذوراً)، وكذلك الأمر بالنسبة لنباتات النهار القصير إذا نمت في الشمال.
الضوء كشرط للحياة الحيوانية. بالنسبة للحيوانات، لا يعتبر الضوء عاملاً ذا أهمية أساسية، كما هو الحال بالنسبة للنباتات الخضراء، حيث أنها موجودة بسبب طاقة الشمس المتراكمة لدى هذه النباتات. ومع ذلك، تحتاج الحيوانات إلى ضوء ذو تركيبة طيفية معينة. إنهم يحتاجون بشكل أساسي إلى الضوء للتوجيه البصري في الفضاء. صحيح أنه ليس كل الحيوانات لها عيون. في البدائيات، تكون هذه مجرد خلايا حساسة للضوء أو حتى مكان في الخلية (على سبيل المثال، وصمة العار في الكائنات وحيدة الخلية أو "العين الحساسة للضوء").
الرؤية المجازية ممكنة فقط مع بنية العين المعقدة بدرجة كافية. على سبيل المثال، يمكن للعناكب التمييز بين ملامح الأجسام المتحركة فقط على مسافة 1-2 سم. وتدرك عيون الفقاريات شكل وحجم الأشياء ولونها وتحدد المسافة إليها.
الضوء المرئي هو مفهوم تقليدي لأنواع مختلفة من الحيوانات. بالنسبة للبشر، هذه الأشعة هي من اللون البنفسجي إلى اللون الأحمر الداكن (تذكر ألوان قوس قزح). فالأفاعي الجرسية، على سبيل المثال، تدرك الجزء تحت الأحمر من الطيف. يميز النحل الأشعة فوق البنفسجية متعددة الألوان، لكنه لا يرى الأشعة الحمراء. يتم تحويل طيف الضوء المرئي بالنسبة لهم إلى منطقة الأشعة فوق البنفسجية.
يعتمد تطور الأعضاء البصرية إلى حد كبير على الوضع البيئي والظروف المعيشية للكائنات الحية. وبالتالي، في السكان الدائمين في الكهوف، حيث لا يخترق ضوء الشمس، يمكن تقليل العيون كليا أو جزئيا: في خنافس الأرض العمياء، والخفافيش، وبعض البرمائيات والأسماك.
تعتمد القدرة على رؤية الألوان أيضًا على ما إذا كانت الكائنات الحية نهارية أم ليلية. الأنياب والقطط والهامستر (التي تتغذى عن طريق الصيد عند الغسق) ترى كل شيء بالأبيض والأسود. الطيور الليلية - البوم والليل - لها نفس الرؤية. تتمتع الطيور النهارية برؤية ألوان متطورة.
لدى الحيوانات والطيور أيضًا تكيفات مع أنماط الحياة النهارية والليلية. على سبيل المثال، تنشط معظم ذوات الحوافر والدببة والذئاب والنسور والقبرات خلال النهار، بينما تكون النمور والفئران والقنافذ والبوم أكثر نشاطًا في الليل. يؤثر طول ساعات النهار على بداية موسم التزاوج، وهجرات الطيور وهجراتها، والسبات في الثدييات، وما إلى ذلك.
تتنقل الحيوانات بمساعدة أعضائها البصرية أثناء الرحلات الجوية الطويلة والهجرات. فالطيور، على سبيل المثال، تختار اتجاه طيرانها بدقة مذهلة، وتقطع عدة آلاف من الكيلومترات من مواقع التعشيش إلى أماكن الشتاء. لقد ثبت أنه خلال هذه الرحلات الطويلة، تكون الطيور موجهة جزئيًا على الأقل بواسطة الشمس والنجوم، أي مصادر الضوء الفلكية. إنهم قادرون على الملاحة وتغيير الاتجاه للوصول إلى النقطة المطلوبة على الأرض. إذا تم نقل الطيور في أقفاص، فإنها تختار بشكل صحيح اتجاه فصل الشتاء من أي مكان على وجه الأرض. لا تطير الطيور في ضباب مستمر، لأنها غالبا ما تضل طريقها أثناء الرحلة.
بين الحشرات، يتم تطوير القدرة على هذا النوع من التوجه في النحل. يستخدمون موضع (ارتفاع) الشمس كدليل.
نظام درجة الحرارة في بيئة الهواء الأرضي. التكيفات درجة الحرارة. من المعروف أن الحياة هي طريقة لوجود الأجسام البروتينية، وبالتالي فإن حدود وجود الحياة هي درجات الحرارة التي يكون فيها التركيب الطبيعي وعمل البروتينات ممكنًا، في المتوسط من 0 درجة مئوية إلى +50 درجة مئوية. ومع ذلك، فإن بعض الكائنات الحية لديها أنظمة إنزيمية متخصصة وتتكيف مع الوجود النشط في درجات حرارة تتجاوز هذه الحدود.
الأنواع التي تفضل البرد (وتسمى محبو التبريد) ، يمكنه الحفاظ على نشاط الخلية حتى -8 درجة... -10 درجة مئوية. يمكن للبكتيريا والفطريات والأشنات والطحالب والمفصليات أن تتحمل انخفاض حرارة الجسم. كما أن أشجارنا لا تموت في درجات الحرارة المنخفضة. من المهم فقط أنه خلال فترة التحضير لفصل الشتاء، يمر الماء الموجود في الخلايا النباتية إلى حالة خاصة، ولا يتحول إلى جليد - ثم تموت الخلايا. تتغلب النباتات على انخفاض حرارة الجسم عن طريق تراكم المواد في خلاياها وأنسجتها - الواقيات التناضحية: السكريات المختلفة، والأحماض الأمينية، والكحولات التي "تضخ" الماء الزائد، وتمنعه من التحول إلى جليد.
هناك مجموعة من أنواع الكائنات الحية التي تكون حياتها المثلى هي درجات الحرارة المرتفعة، تسمى محب للحرارة.هذه هي الديدان المختلفة والحشرات والعث التي تعيش في الصحاري وشبه الصحاري الحارة، وهي بكتيريا من الينابيع الساخنة. توجد ينابيع بدرجة حرارة +70 درجة مئوية تحتوي على كائنات حية - الطحالب الخضراء المزرقة (البكتيريا الزرقاء) وبعض أنواع الرخويات.
إذا أخذنا بعين الاعتبار كامن(خاملة طويلة الأمد) من الكائنات الحية، مثل جراثيم بعض البكتيريا والخراجات والجراثيم وبذور النباتات، فإنها تستطيع تحمل درجات حرارة مختلفة بشكل كبير. يمكن للجراثيم البكتيرية أن تتحمل حرارة تصل إلى 180 درجة مئوية. يمكن للعديد من البذور وحبوب اللقاح النباتية والخراجات والطحالب وحيدة الخلية أن تتحمل التجمد في النيتروجين السائل (عند -195.8 درجة مئوية) ثم تخزينها على المدى الطويل عند -70 درجة مئوية. وبمجرد إذابتها ووضعها في ظروف مناسبة وتغذية كافية، يمكن لهذه الخلايا أن تصبح نشطة مرة أخرى وتبدأ في التكاثر.
يسمى التوقف المؤقت لجميع العمليات الحيوية في الجسم الرسوم المتحركة المعلقة.يمكن أن يحدث Anabiosis في الحيوانات عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة وعندما ترتفع. على سبيل المثال، في الثعابين والسحالي، عندما ترتفع درجة حرارة الهواء فوق 45 درجة مئوية، يحدث السبات الحراري. ليس لدى البرمائيات أي نشاط حيوي تقريبًا عند درجات حرارة الماء أقل من 4 درجات مئوية. من حالة تعليق الحياة، لا يمكن للكائنات الحية العودة إلى الحياة الطبيعية إلا إذا لم يتم إزعاج بنية الجزيئات الكبيرة في خلاياها (في المقام الأول الحمض النووي والبروتينات).
تختلف مقاومة تقلبات درجات الحرارة بين سكان الأرض.
التكيف مع درجات الحرارة في النباتات. النباتات، كونها كائنات غير متحركة، تضطر إلى التكيف مع تقلبات درجات الحرارة الموجودة في موائلها. لديهم أنظمة محددة تحمي من انخفاض حرارة الجسم أو ارتفاع درجة الحرارة. النتح- هذا نظام لتبخير الماء بالنباتات من خلال جهاز الثغور مما يحفظها من الحرارة الزائدة. حتى أن بعض النباتات أصبحت مقاومة للحرائق - يطلق عليها البيروفيت.تحدث الحرائق غالبًا في السافانا والأدغال. تحتوي أشجار السافانا على لحاء سميك مشرب بمواد مقاومة للحريق. تحتوي الثمار والبذور على أغطية خشبية سميكة تتشقق عندما تغمرها النار، مما يساعد البذور على الانغماس في الأرض.
التكيف مع درجة حرارة الحيوانات. تتمتع الحيوانات، مقارنة بالنباتات، بقدرة أكبر على التكيف مع التغيرات في درجات الحرارة، لأنها قادرة على الحركة، ولها عضلات وتنتج الحرارة الداخلية الخاصة بها. اعتمادا على آليات الحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة، هناك poikilothermic(بدم بارد) و الحرارة المنزليةالحيوانات (ذوات الدم الحار).
بويكيلوثيرميك- وهي الحشرات والأسماك والبرمائيات والزواحف. تتغير درجة حرارة الجسم مع درجة الحرارة المحيطة.
الحرارة المنزلية- حيوانات ذات درجة حرارة جسم ثابتة قادرة على الحفاظ عليها حتى مع التقلبات القوية في درجة الحرارة الخارجية (هذه الثدييات والطيور).
الطرق الرئيسية للتكيف مع درجة الحرارة:
- 1) التنظيم الحراري الكيميائي- زيادة إنتاج الحرارة استجابة لانخفاض درجة الحرارة المحيطة؛
- 2) التنظيم الحراري الجسدي- القدرة على الاحتفاظ بالحرارة بسبب الشعر والريش، وتوزيع احتياطيات الدهون، وإمكانية نقل الحرارة التبخرية، وما إلى ذلك؛
3) التنظيم الحراري السلوكي- القدرة على الانتقال من أماكن درجات الحرارة القصوى إلى أماكن درجات الحرارة المثلى. هذه هي الطريقة الرئيسية للتنظيم الحراري في الحيوانات ذات الدم المتغير. عندما ترتفع درجة الحرارة أو تنخفض، فإنها تميل إلى تغيير وضعها أو الاختباء في الظل، في الحفرة. يقوم النحل والنمل والنمل الأبيض ببناء أعشاش ذات درجات حرارة منظمة بشكل جيد بداخلها.
في الحيوانات ذوات الدم الحار، تم تحسين نظام التنظيم الحراري بشكل ملحوظ (على الرغم من أنه ضعيف في الأشبال والكتاكيت).
لتوضيح كمال التنظيم الحراري في الحيوانات العليا والبشر، يمكن إعطاء المثال التالي. منذ حوالي 200 عام، أجرى الدكتور سي بلاغدين في إنجلترا التجربة التالية: أمضى مع أصدقائه وكلبه 45 دقيقة في غرفة جافة عند درجة حرارة +126 درجة مئوية دون أي عواقب صحية. يعرف محبو الساونا الفنلندية أنه يمكنك قضاء بعض الوقت في الساونا بدرجة حرارة تزيد عن +100 درجة مئوية (لكل شخص)، وهذا مفيد للصحة. لكننا نعلم أيضًا أنه إذا أمسكت بقطعة لحم عند درجة الحرارة هذه، فسوف تنضج.
عند التعرض للبرد، تعمل الحيوانات ذوات الدم الحار على تكثيف عمليات الأكسدة، خاصة في العضلات. يأتي التنظيم الحراري الكيميائي في الاعتبار. ويلاحظ حدوث ارتعاشات في العضلات، مما يؤدي إلى إطلاق حرارة إضافية. يتم تعزيز استقلاب الدهون بشكل خاص، حيث تحتوي الدهون على كمية كبيرة من الطاقة الكيميائية. ولذلك، فإن تراكم احتياطيات الدهون يوفر تنظيمًا حراريًا أفضل.
ويصاحب زيادة إنتاج الحرارة استهلاك كميات كبيرة من الطعام. لذا فإن الطيور التي تقيم في الشتاء تحتاج إلى الكثير من الطعام، فهي لا تخشى الصقيع، بل تخشى نقص الطعام. عندما يكون الحصاد جيدًا ، على سبيل المثال ، تفقس طيور التنوب والصنوبر الكتاكيت حتى في فصل الشتاء. قام الناس - سكان المناطق السيبيرية أو الشمالية القاسية - بتطوير قائمة عالية السعرات الحرارية من جيل إلى جيل - الزلابية التقليدية وغيرها من الأطعمة ذات السعرات الحرارية العالية. لذلك، قبل اتباع الأنظمة الغذائية الغربية العصرية ورفض طعام أسلافنا، نحتاج إلى أن نتذكر النفعية الموجودة في الطبيعة، والتي تكمن وراء التقاليد طويلة الأمد للناس.
من الآليات الفعالة لتنظيم التبادل الحراري في الحيوانات كما في النباتات تبخر الماء عن طريق التعرق أو من خلال الأغشية المخاطية للفم والجهاز التنفسي العلوي. هذا مثال على التنظيم الحراري الجسدي. يمكن لأي شخص يعاني من الحرارة الشديدة أن ينتج ما يصل إلى 12 لترًا من العرق يوميًا، مما يبدد الحرارة 10 مرات أكثر من المعتاد. ويجب إرجاع الماء المفرز جزئيًا عن طريق الشرب.
تتميز الحيوانات ذوات الدم الحار، مثل الحيوانات ذوات الدم البارد، بالتنظيم الحراري السلوكي. في جحور الحيوانات التي تعيش تحت الأرض، تكون تقلبات درجات الحرارة أصغر، كلما كان الجحر أعمق. في أعشاش النحل التي تم بناؤها بمهارة، يتم الحفاظ على مناخ محلي مناسب وملائم. من المثير للاهتمام بشكل خاص السلوك الجماعي للحيوانات. على سبيل المثال، في الصقيع الشديد والعواصف الثلجية، تشكل طيور البطريق "سلحفاة" - كومة كثيفة. أولئك الذين يجدون أنفسهم على الحافة يشقون طريقهم تدريجيًا إلى الداخل، حيث يتم الحفاظ على درجة الحرارة عند حوالي +37 درجة مئوية. هناك، في الداخل، يتم وضع الأشبال أيضا.
وبالتالي، من أجل العيش والتكاثر في ظروف معينة من البيئة الأرضية والهواء، طورت الحيوانات والنباتات في عملية التطور مجموعة واسعة من التكيفات والأنظمة لتناسب هذا الموطن.
تلوث الهواء الأرضي. في الآونة الأخيرة، أصبح هناك عامل خارجي متزايد الأهمية يغير موطن الهواء الأرضي العامل البشري.
الغلاف الجوي، مثل المحيط الحيوي، لديه خاصية التنقية الذاتية، أو الحفاظ على التوازن. ومع ذلك، فإن حجم وسرعة التلوث الجوي الحديث يتجاوز القدرات الطبيعية لتحييدها.
أولا، هذا هو التلوث الطبيعي - الغبار المختلفة: المعدنية (منتجات التجوية وتدمير الصخور)، العضوية (العوالق الجوية - البكتيريا والفيروسات وحبوب اللقاح) والكوني (الجزيئات التي تدخل الغلاف الجوي من الفضاء).
ثانيا، هو التلوث الاصطناعي (البشري) - الانبعاثات الصناعية والنقل والمنزلية في الغلاف الجوي (الغبار من مصانع الأسمنت، والسخام، والغازات المختلفة، والتلوث الإشعاعي، والمبيدات الحشرية).
ووفقاً لتقديرات تقريبية، فقد تم إطلاق 1.5 مليون طن من الزرنيخ في الغلاف الجوي على مدى المائة عام الماضية؛ مليون طن من النيكل؛ 1.35 مليون طن من السيليكون، و900 ألف طن من الكوبالت، و600 ألف طن من الزنك، ونفس الكمية من النحاس والمعادن الأخرى.
تنبعث من المصانع الكيميائية ثاني أكسيد الكربون وأكسيد الحديد وأكاسيد النيتروجين والكلور. ومن بين المبيدات الحشرية، تعتبر مركبات الفسفور العضوي سامة بشكل خاص، والتي تصبح أكثر سمية منها في الغلاف الجوي.
نتيجة للانبعاثات في المدن التي تنخفض فيها الأشعة فوق البنفسجية وتوجد حشود كبيرة من الناس، يحدث تدهور الهواء، ومن مظاهره الضباب الدخاني.
يحدث الضباب الدخاني "كلاسيكي"(خليط من الضباب السام الذي يحدث عندما تكون هناك سحابة صغيرة) و" الكيميائية الضوئية"(خليط من الغازات المسببة للتآكل والهباء الجوي الذي يتشكل بدون ضباب نتيجة التفاعلات الكيميائية الضوئية). يعد الضباب الدخاني في لندن ولوس أنجلوس الأكثر خطورة. فهو يمتص ما يصل إلى 25% من الإشعاع الشمسي و80% من الأشعة فوق البنفسجية، ويعاني سكان الحضر من ذلك.
تعد البيئة الجوية الأرضية هي الأصعب على حياة الكائنات الحية. العوامل الفيزيائية التي تشكلها متنوعة للغاية: الضوء ودرجة الحرارة. لكن الكائنات الحية تكيفت أثناء التطور مع هذه العوامل المتغيرة وطورت أنظمة تكيف لضمان القدرة القصوى على التكيف مع الظروف المعيشية. على الرغم من عدم استنفاد الهواء كمورد بيئي، إلا أن جودته تتدهور بسرعة. تلوث الهواء هو أخطر أشكال التلوث البيئي.
أسئلة ومهام لضبط النفس
- 1. اشرح لماذا تعتبر البيئة الجوية الأرضية هي الأصعب على حياة الكائنات الحية.
- 2. أعط أمثلة على تكيف النباتات والحيوانات مع درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة.
- 3. لماذا يكون لدرجة الحرارة تأثير قوي على النشاط الحيوي لأي كائن حي؟
- 4. تحليل كيفية تأثير الضوء على حياة النباتات والحيوانات.
- 5. وصف ما هي الفترة الضوئية.
- 6. أثبت أن الموجات المختلفة من طيف الضوء لها تأثيرات مختلفة على الكائنات الحية، مع ذكر الأمثلة. اذكر المجموعات التي تنقسم إليها الكائنات الحية حسب طريقة استهلاكها للطاقة، مع إعطاء أمثلة.
- 7. التعليق على أسباب الظواهر الموسمية في الطبيعة وكيفية تفاعل النباتات والحيوانات معها.
- 8. اشرح لماذا يشكل تلوث الهواء الأرضي أكبر خطر على الكائنات الحية.
تتطلب الحياة على الأرض تكيفات تبين أنها غير ممكنة إلا في الكائنات الحية عالية التنظيم. تعتبر البيئة الأرضية الجوية أكثر صعوبة للحياة، فهي تتميز بمحتوى عالي من الأكسجين، وانخفاض كمية بخار الماء، وانخفاض الكثافة، وما إلى ذلك. أدى هذا إلى تغيير كبير في ظروف التنفس وتبادل المياه وحركة الكائنات الحية.
تحدد كثافة الهواء المنخفضة قوة الرفع المنخفضة والدعم الضئيل. يجب أن يكون لكائنات البيئة الجوية نظام دعم خاص بها يدعم الجسم: النباتات - الأنسجة الميكانيكية المختلفة، الحيوانات - الهيكل العظمي الصلب أو الهيدروستاتيكي. بالإضافة إلى ذلك، يرتبط جميع سكان الهواء ارتباطًا وثيقًا بسطح الأرض، مما يخدمهم للارتباط والدعم.
توفر كثافة الهواء المنخفضة مقاومة منخفضة للحركة. ولذلك اكتسبت العديد من الحيوانات البرية القدرة على الطيران. 75% من جميع الحيوانات البرية، وخاصة الحشرات والطيور، تكيفت مع الطيران النشط.
بفضل حركة الهواء والتدفقات الرأسية والأفقية للكتل الهوائية الموجودة في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي، فإن الطيران السلبي للكائنات الحية ممكن. في هذا الصدد، طورت العديد من الأنواع تشتتًا ضارًا بمساعدة التيارات الهوائية. Anemochory هي سمة من سمات الجراثيم والبذور وثمار النباتات والخراجات الأولية والحشرات الصغيرة والعناكب وما إلى ذلك. تسمى الكائنات الحية التي تنتقل بشكل سلبي عن طريق التيارات الهوائية مجتمعة بالعوالق الهوائية.
توجد الكائنات الأرضية في ظروف الضغط المنخفض نسبيًا بسبب انخفاض كثافة الهواء. عادة ما يكون 760 ملم زئبقي. ومع زيادة الارتفاع، ينخفض الضغط. قد يحد الضغط المنخفض من توزيع الأنواع في الجبال. بالنسبة للفقاريات، يبلغ الحد الأعلى للحياة حوالي 60 ملم. يؤدي انخفاض الضغط إلى انخفاض في إمدادات الأكسجين وجفاف الحيوانات بسبب زيادة معدل التنفس. النباتات العليا لها نفس حدود التقدم في الجبال تقريبًا. تعتبر المفصليات، التي يمكن العثور عليها على الأنهار الجليدية فوق خط الغطاء النباتي، أكثر قدرة على التحمل إلى حد ما.
تكوين الغاز في الهواء. بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية للهواء، فإن خصائصه الكيميائية مهمة جدًا لوجود الكائنات الأرضية. تكوين غاز الهواء في الطبقة السطحية للغلاف الجوي موحد تمامًا من حيث محتوى المكونات الرئيسية (النيتروجين - 78.1٪، الأكسجين - 21.0٪، الأرجون - 0.9٪، ثاني أكسيد الكربون - 0.003٪ من حيث الحجم).
ساهم المحتوى العالي من الأكسجين في زيادة التمثيل الغذائي في الكائنات البرية مقارنة بالكائنات المائية الأولية. في البيئة الأرضية، على أساس الكفاءة العالية لعمليات الأكسدة في الجسم، نشأت الحرارة المنزلية الحيوانية. الأكسجين، بسبب محتواه العالي المستمر في الهواء، ليس عاملاً مقيدًا للحياة في البيئة الأرضية.
يمكن أن يختلف محتوى ثاني أكسيد الكربون في مناطق معينة من الطبقة السطحية للهواء ضمن حدود كبيرة إلى حد ما. زيادة تشبع الهواء بثاني أكسيد الكربون؟ ويحدث في مناطق النشاط البركاني وبالقرب من الينابيع الحرارية وغيرها من المنافذ الجوفية لهذا الغاز. في التركيزات العالية، يكون ثاني أكسيد الكربون سامًا. في الطبيعة، مثل هذه التركيزات نادرة. محتوى منخفض من ثاني أكسيد الكربون يمنع عملية التمثيل الضوئي. في ظروف التربة المغلقة، يمكنك زيادة معدل التمثيل الضوئي عن طريق زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون. يتم استخدام هذا في ممارسة الدفيئة والزراعة الدفيئة.
يعتبر نيتروجين الهواء غازًا خاملًا بالنسبة لمعظم سكان البيئة الأرضية، ولكن بعض الكائنات الحية الدقيقة (البكتيريا العقيدية، وبكتيريا النيتروجين، والطحالب الخضراء المزرقة، وما إلى ذلك) لديها القدرة على ربطه وإشراكه في الدورة البيولوجية للمواد.
يعد نقص الرطوبة أحد السمات الأساسية لبيئة الحياة البرية والهواء. كان التطور الكامل للكائنات الأرضية تحت علامة التكيف للحصول على الرطوبة والحفاظ عليها. تتنوع أنظمة الرطوبة على الأرض بشكل كبير - بدءًا من التشبع الكامل والمستمر للهواء ببخار الماء في بعض مناطق المناطق الاستوائية وحتى غيابها شبه الكامل في الهواء الجاف بالصحاري. هناك أيضًا تباين يومي وموسمي كبير في محتوى بخار الماء في الغلاف الجوي. تعتمد إمدادات المياه للكائنات الأرضية أيضًا على نظام هطول الأمطار، ووجود الخزانات، واحتياطيات رطوبة التربة، وقرب المياه الجوفية، وما إلى ذلك.
وأدى ذلك إلى تطوير التكيف مع أنظمة إمدادات المياه المختلفة في الكائنات الأرضية.
ظروف درجة الحرارة. ميزة أخرى مميزة للبيئة الجوية الأرضية هي التقلبات الكبيرة في درجات الحرارة. وفي معظم مناطق اليابسة يصل نطاق درجات الحرارة اليومية والسنوية إلى عشرات الدرجات. تختلف مقاومة التغيرات في درجات الحرارة في البيئة بين سكان الأرض اختلافًا كبيرًا، اعتمادًا على الموطن المحدد الذي تجري فيه حياتهم. ومع ذلك، بشكل عام، فإن الكائنات الأرضية أكثر يوريثرميًا بكثير مقارنة بالكائنات المائية.
وتزداد الظروف المعيشية في البيئة الأرضية الجوية تعقيدًا بسبب التغيرات المناخية. الطقس - ظروف الغلاف الجوي المتغيرة باستمرار على السطح، حتى ارتفاع حوالي 20 كم (حدود طبقة التروبوسفير). يتجلى تقلب الطقس في التباين المستمر في مجموعة العوامل البيئية مثل درجة الحرارة ورطوبة الهواء والغيوم وهطول الأمطار وقوة الرياح واتجاهها، وما إلى ذلك. يميز نظام الطقس طويل المدى مناخ المنطقة. لا يشمل مفهوم "المناخ" متوسط قيم الظواهر الجوية فحسب، بل يشمل أيضًا دورتها السنوية واليومية والانحراف عنها وتكرارها. يتم تحديد المناخ حسب الظروف الجغرافية للمنطقة. يتم قياس العوامل المناخية الرئيسية - درجة الحرارة والرطوبة - من خلال كمية هطول الأمطار وتشبع الهواء ببخار الماء.
بالنسبة لمعظم الكائنات الأرضية، وخاصة الصغيرة منها، فإن مناخ المنطقة ليس مهمًا بقدر أهمية ظروف بيئتها المباشرة. في كثير من الأحيان، تغير العناصر البيئية المحلية (الإغاثة، والتعرض، والغطاء النباتي، وما إلى ذلك) نظام درجات الحرارة والرطوبة والضوء وحركة الهواء في منطقة معينة بحيث تختلف بشكل كبير عن الظروف المناخية للمنطقة. تسمى هذه التغيرات المناخية التي تتطور في الطبقة السطحية من الهواء بالمناخ المحلي. المناخ المحلي متنوع للغاية في كل منطقة. يمكن تحديد المناخات الدقيقة لمناطق صغيرة جدًا.
يتميز نظام الإضاءة في بيئة الهواء الأرضي أيضًا ببعض الخصائص المميزة. شدة وكمية الضوء هنا هي الأكبر ولا تحد عمليا من حياة النباتات الخضراء، كما هو الحال في الماء أو التربة. قد توجد على الأرض أنواع شديدة المحبة للضوء. بالنسبة للغالبية العظمى من الحيوانات الأرضية التي تمارس نشاطًا نهاريًا وحتى ليليًا، تعد الرؤية إحدى طرق التوجيه الرئيسية. في الحيوانات الأرضية، الرؤية مهمة للبحث عن الفريسة؛ حتى أن العديد من الأنواع لديها رؤية ملونة. في هذا الصدد، يطور الضحايا سمات تكيفية مثل رد الفعل الدفاعي، والتمويه والتلوين التحذيري، والتقليد، وما إلى ذلك. في الأحياء المائية، تكون هذه التكيفات أقل تطورًا بكثير. يرتبط ظهور الزهور ذات الألوان الزاهية للنباتات العليا أيضًا بخصائص جهاز التلقيح، وفي النهاية، بنظام الإضاءة في البيئة.
إن خصائص التضاريس والتربة هي أيضًا الظروف المعيشية للكائنات الأرضية، وقبل كل شيء، النباتات. تتحد خصائص سطح الأرض التي لها تأثير بيئي على سكانها من خلال "العوامل البيئية edaphic" (من "edaphos" اليونانية - "التربة").
فيما يتعلق بخصائص التربة المختلفة، يمكن تمييز عدد من المجموعات البيئية للنباتات. وبالتالي، وفقا للرد على حموضة التربة، يتم تمييزها:
1) الأنواع المحبة للحموضة - تنمو في التربة الحمضية ذات درجة حموضة لا تقل عن 6.7 (نباتات مستنقعات الطحالب) ؛
2) العدلات - تميل إلى النمو في التربة ذات الرقم الهيدروجيني 6.7-7.0 (معظم النباتات المزروعة)؛
3) قاعدي - ينمو عند درجة حموضة تزيد عن 7.0 (Echinops، شقائق النعمان الخشبية)؛
4) غير مبال - يمكن أن ينمو على التربة ذات قيم الحموضة المختلفة (زنبق الوادي).
تختلف النباتات أيضًا فيما يتعلق برطوبة التربة. تقتصر بعض الأنواع على ركائز مختلفة، على سبيل المثال، تنمو النباتات الصخرية في التربة الصخرية، وتعيش النباتات البسموفيتية في الرمال السائبة.
تؤثر التضاريس وطبيعة التربة على الحركة المحددة للحيوانات: على سبيل المثال، ذوات الحوافر، النعام، الحبارى التي تعيش في مساحات مفتوحة، أرض صلبة، لتعزيز التنافر عند الجري. في السحالي التي تعيش في الرمال المتحركة، تكون أصابع القدم مُحاطة بحافة من الحراشف القرنية التي تزيد من الدعم. بالنسبة لسكان الأرض الذين يحفرون الثقوب، فإن التربة الكثيفة غير مواتية. وتؤثر طبيعة التربة في بعض الأحيان على توزيع الحيوانات البرية التي تحفر الجحور أو تحفر في التربة، أو تضع بيضها في التربة وغيرها.
الموطن هو البيئة المباشرة التي يوجد فيها كائن حي (حيوان أو نبات). يمكن أن تحتوي على كائنات حية وغير حية وأي عدد من أنواع الكائنات الحية من عدة أنواع إلى عدة آلاف، تتعايش في مساحة معيشية معينة. يشمل الموائل الجوية الأرضية مناطق من سطح الأرض مثل الجبال والسافانا والغابات والتندرا والجليد القطبي وغيرها.
الموئل - كوكب الأرض
تعد أجزاء مختلفة من كوكب الأرض موطنًا لتنوع بيولوجي ضخم من الكائنات الحية. هناك أنواع معينة من الموائل الحيوانية. غالبًا ما تغطي الصحارى الساخنة المناطق الحارة والقاحلة. المناطق الدافئة والرطبة تحتوي على الرطوبة
هناك 10 أنواع رئيسية من الموائل البرية على الأرض. كل واحد منهم لديه العديد من الأصناف، اعتمادا على مكان وجوده في العالم. تتكيف الحيوانات والنباتات النموذجية لموطن معين مع الظروف التي تعيش فيها.
السافانا الأفريقية
تم العثور على هذا الموطن المجتمعي الجوي الأرضي العشبي الاستوائي في أفريقيا. ويتميز بفترات جفاف طويلة بعد المواسم الرطبة مع هطول الأمطار الغزيرة. السافانا الأفريقية هي موطن لعدد كبير من الحيوانات العاشبة، فضلا عن الحيوانات المفترسة القوية التي تتغذى عليها.
الجبال
تكون قمم سلاسل الجبال العالية شديدة البرودة ولا تنمو فيها سوى نباتات قليلة. تتكيف الحيوانات التي تعيش في هذه الأماكن المرتفعة مع درجات الحرارة المنخفضة ونقص الغذاء والتضاريس الصخرية شديدة الانحدار.
غابات دائمة الخضرة
غالبًا ما توجد الغابات الصنوبرية في المناطق الباردة من العالم: كندا وألاسكا والدول الاسكندنافية ومناطق روسيا. تعد هذه المناطق، التي تهيمن عليها أشجار التنوب دائمة الخضرة، موطنًا لحيوانات مثل الأيائل والقندس والذئاب.
الأشجار المتساقطة
وفي المناطق الباردة والرطبة، تنمو العديد من الأشجار بسرعة في الصيف ولكنها تفقد أوراقها في الشتاء. يختلف عدد الحيوانات البرية في هذه المناطق موسميًا حيث يهاجر الكثير منها إلى مناطق أخرى أو يدخل في حالة سبات خلال فصل الشتاء.
المنطقة المعتدلة
وتتميز بالمروج العشبية الجافة والسهوب والمراعي والصيف الحار والشتاء البارد. يعد هذا الموطن الجوي الأرضي موطنًا للحيوانات العاشبة الاجتماعية مثل الظباء والبيسون.
منطقة البحر الأبيض المتوسط
تتمتع الأراضي المحيطة بالبحر الأبيض المتوسط بمناخ حار، ولكن هطول الأمطار هنا أكثر من المناطق الصحراوية. تعد هذه المناطق موطنًا للشجيرات والنباتات التي لا يمكنها البقاء على قيد الحياة إلا إذا توفرت لها إمكانية الوصول إلى المياه وغالبًا ما تكون مليئة بأنواع مختلفة من الحشرات.
التندرا
الموائل الجوية الأرضية مثل التندرا مغطاة بالجليد معظم أيام السنة. الطبيعة تأتي إلى الحياة فقط في فصلي الربيع والصيف. الغزلان تعيش هنا وعش الطيور.
الغابات المطيرة
تنمو هذه الغابات الخضراء الكثيفة بالقرب من خط الاستواء وتعد موطنًا لأغنى التنوع البيولوجي للكائنات الحية. لا يوجد موطن آخر يمكن أن يضم هذا العدد من السكان مثل منطقة الغابات المطيرة.
الجليد القطبي
المناطق الباردة القريبة من القطبين الشمالي والجنوبي مغطاة بالجليد والثلوج. هنا يمكنك مقابلة طيور البطريق والفقمات والدببة القطبية، التي تبحث عن الطعام في مياه المحيط الجليدية.
حيوانات الموائل البرية والهواء
تنتشر الموائل على مساحة واسعة من كوكب الأرض. يتميز كل منها بعالم بيولوجي ونباتي معين، وممثليه يسكنون كوكبنا بشكل غير متساو. في الأجزاء الأكثر برودة من العالم، مثل المناطق القطبية، لا توجد أنواع كثيرة من الحيوانات التي تعيش في هذه المناطق وتتكيف بشكل خاص مع العيش في درجات حرارة منخفضة. تتوزع بعض الحيوانات في جميع أنحاء العالم اعتماداً على النباتات التي تأكلها، فمثلاً الباندا العملاقة تسكن المناطق التي تعيش فيها
الموطن الجوي-الأرضي
يحتاج كل كائن حي إلى منزل أو مأوى أو بيئة يمكنها توفير الأمان ودرجة الحرارة المثالية والغذاء والتكاثر - وكل الأشياء الضرورية للبقاء على قيد الحياة. إحدى الوظائف المهمة للموطن هي توفير درجة الحرارة المثالية، حيث أن التغيرات الشديدة يمكن أن تدمر النظام البيئي بأكمله. الشرط المهم أيضًا هو توفر الماء والهواء والتربة وأشعة الشمس.
درجة الحرارة على الأرض ليست هي نفسها في كل مكان؛ ففي بعض أنحاء الكوكب (القطبين الشمالي والجنوبي) يمكن أن ينخفض مقياس الحرارة إلى -88 درجة مئوية. في أماكن أخرى، خاصة في المناطق الاستوائية، يكون الجو دافئًا جدًا وحتى حارًا (يصل إلى +50 درجة مئوية). تلعب درجة الحرارة دورًا مهمًا في عمليات تكيف الموائل الأرضية والهواء، على سبيل المثال، لا تستطيع الحيوانات التي تتكيف مع درجات الحرارة المنخفضة البقاء على قيد الحياة في الحرارة.
الموطن هو البيئة الطبيعية التي يعيش فيها الكائن الحي. تتطلب الحيوانات كميات مختلفة من المساحة. يمكن أن يكون الموطن كبيرًا ويحتل غابة بأكملها أو صغيرًا مثل المنك. يتعين على بعض السكان الدفاع عن منطقة شاسعة والدفاع عنها، بينما يحتاج البعض الآخر إلى مساحة صغيرة حيث يمكنهم التعايش بسلام نسبيًا مع الجيران الذين يعيشون في مكان قريب.
الخصائص العامة. في سياق التطور، تم إتقان البيئة الأرضية والهواء في وقت لاحق بكثير من البيئة المائية. تتطلب الحياة على الأرض تكيفات لم تصبح ممكنة إلا بمستوى عالٍ نسبيًا من التنظيم في كل من النباتات والحيوانات. ومن سمات بيئة الحياة الأرضية الجوية أن الكائنات الحية التي تعيش هنا محاطة ببيئة غازية تتميز بانخفاض الرطوبة والكثافة والضغط، وارتفاع نسبة الأكسجين. عادة، تتحرك الحيوانات في هذه البيئة على التربة (الركيزة الصلبة) وتترسخ النباتات فيها.
في بيئة الهواء الأرضي، تتمتع العوامل البيئية العاملة بعدد من السمات المميزة: شدة ضوء أعلى مقارنة بالبيئات الأخرى، وتقلبات كبيرة في درجات الحرارة، وتغيرات في الرطوبة حسب الموقع الجغرافي والموسم والوقت من اليوم.
في عملية التطور، طورت الكائنات الحية في البيئة الأرضية والهواء تكيفات تشريحية ومورفولوجية وفسيولوجية وسلوكية مميزة وغيرها من التعديلات. على سبيل المثال، ظهرت الأجهزة التي توفر الامتصاص المباشر للأكسجين الجوي أثناء التنفس (الرئتين والقصبة الهوائية للحيوانات، ثغور النباتات). تلقت التكوينات الهيكلية (الهيكل العظمي الحيواني والأنسجة الميكانيكية والداعمة للنباتات) التي تدعم الجسم تطورًا قويًا
في ظروف انخفاض كثافة البيئة. تم تطوير التكيفات للحماية من العوامل غير المواتية، مثل دورية وإيقاع دورات الحياة، والبنية المعقدة للجلد، وآليات التنظيم الحراري، وما إلى ذلك. وقد تشكل اتصال وثيق بالتربة (الأطراف الحيوانية، جذور النباتات)، وتطورت حركة الحيوانات بحثاً عن الطعام، وظهرت تيارات هوائية من البذور والفواكه وحبوب لقاح النباتات والحيوانات الطائرة.
كثافة الهواء منخفضةيحدد قوة الرفع المنخفضة والدعم الضئيل. يرتبط جميع سكان الهواء ارتباطًا وثيقًا بسطح الأرض الذي يخدمهم للارتباط والدعم. إن كثافة البيئة الهوائية لا توفر مقاومة عالية للكائنات الحية عندما تتحرك على سطح الأرض، ولكنها تجعل من الصعب حركتها عموديا. بالنسبة لمعظم الكائنات الحية، يرتبط البقاء في الهواء فقط بالاستقرار أو البحث عن الفريسة.
تحدد قوة الرفع المنخفضة للهواء الحد الأقصى لكتلة وحجم الكائنات الأرضية. أكبر الحيوانات التي تعيش على سطح الأرض أصغر من عمالقة البيئة المائية. لا يمكن للثدييات الكبيرة (حجم وكتلة الحوت الحديث) أن تعيش على الأرض، حيث يتم سحقها بوزنها.
كثافة الهواء المنخفضة تخلق مقاومة قليلة للحركة. 75% من جميع أنواع الحيوانات البرية قادرة على الطيران النشط.
تزيد الرياح من إطلاق الرطوبة والحرارة من الحيوانات والنباتات. عندما تكون هناك رياح، يكون تحمل الحرارة أسهل ويكون الصقيع أكثر شدة، ويحدث جفاف الكائنات الحية وتبريدها بشكل أسرع. تسبب الرياح تغيرات في شدة النتح في النباتات وتلعب دورًا في تلقيح النباتات المضادة للبكتيريا.
تكوين الغاز في الهواء- الأكسجين - 20.9٪، النيتروجين - 78.1٪، الغازات الخاملة - 1٪، ثاني أكسيد الكربون - 0.03٪ من حيث الحجم. يساعد الأكسجين على زيادة التمثيل الغذائي في الكائنات الأرضية.
وضع الضوء. يتم تحديد كمية الإشعاع الواصلة إلى سطح الأرض من خلال خط العرض الجغرافي للمنطقة، وطول اليوم، وشفافية الغلاف الجوي، وزاوية سقوط أشعة الشمس. تختلف الإضاءة على سطح الأرض بشكل كبير.
الأشجار والشجيرات والمحاصيل النباتية تظليل المنطقة وتخلق مناخًا محليًا خاصًا يضعف الإشعاع.
وبالتالي، في الموائل المختلفة، لا تختلف شدة الإشعاع فحسب، بل تختلف أيضًا في تركيبته الطيفية، ومدة إضاءة النباتات، والتوزيع المكاني والزماني للضوء بكثافات مختلفة، وما إلى ذلك. وبناءً على ذلك، فإن تكيف الكائنات الحية مع الحياة في بيئة مختلفة تتنوع أيضًا البيئة الأرضية تحت نظام ضوئي أو آخر. فيما يتعلق بالضوء، هناك ثلاث مجموعات رئيسية من النباتات: المحبة للضوء (النباتات الشمسية)، المحبة للظل (النباتات العلمية)، والمتسامحة مع الظل.
طورت نباتات البيئة الجوية الأرضية تكيفات تشريحية ومورفولوجية وفسيولوجية وغيرها من التكيفات مع ظروف الإضاءة المختلفة:
مثال على التكيفات التشريحية والمورفولوجية هو التغير في المظهر الخارجي في ظروف الإضاءة المختلفة، على سبيل المثال، الحجم غير المتكافئ لشفرات الأوراق في النباتات المرتبطة في وضع منتظم، والتي تعيش تحت إضاءة مختلفة (جرس المرج Cumpanula patula والغابات - C. trachelium، البنفسج الميداني - Viola arvensis، ينمو في الحقول والمروج وحواف الغابات والبنفسج الغابة - V. mirabilis).
في النباتات الشمسية، يتم توجيه الأوراق للحد من تدفق الإشعاع خلال ساعات النهار الأكثر "خطورة". توجد شفرات الأوراق عموديًا أو بزاوية كبيرة على المستوى الأفقي، لذلك تتلقى الأوراق في الغالب أشعة منزلقة خلال النهار.
في النباتات التي تتحمل الظل، يتم ترتيب الأوراق بحيث تتلقى أقصى قدر من الإشعاع الساقط.
أحد الأشكال الغريبة للتكيف الفسيولوجي أثناء النقص الحاد في الضوء هو فقدان قدرة النبات على التمثيل الضوئي والانتقال إلى التغذية غير المتجانسة بمواد غير عضوية جاهزة. في بعض الأحيان أصبح هذا التحول لا رجعة فيه بسبب فقدان النباتات للكلوروفيل، على سبيل المثال، بساتين الفاكهة من غابات التنوب المظللة (Goodyera repens، Weottia nidus avis)، وبساتين الفاكهة (Monotropa Hypitys).
التكيفات الفسيولوجية للحيوانات. بالنسبة للغالبية العظمى من الحيوانات البرية ذات النشاط النهاري والليلي، تعد الرؤية إحدى طرق التوجيه وهي مهمة للبحث عن الفريسة. تتمتع العديد من أنواع الحيوانات أيضًا برؤية الألوان. وفي هذا الصدد، طورت الحيوانات، وخاصة الضحايا، سمات تكيفية. وتشمل هذه الألوان الواقية والتمويهية والتحذيرية والتشابه الوقائي والتقليد وما إلى ذلك. ويرتبط ظهور الزهور ذات الألوان الزاهية للنباتات العليا أيضًا بخصائص الجهاز البصري للملقحات، وفي النهاية، بنظام الإضاءة في البيئة.
وضع الماء. يعد نقص الرطوبة أحد أهم سمات بيئة الحياة البرية والهواء. حدث تطور الكائنات الأرضية من خلال التكيف للحصول على الرطوبة والحفاظ عليها.
()الأقفاص (المطر والبرد والثلج)، بالإضافة إلى توفير المياه وإنشاء احتياطيات الرطوبة، غالبًا ما تلعب دورًا بيئيًا آخر. على سبيل المثال، أثناء هطول الأمطار الغزيرة، لا يتوفر للتربة الوقت الكافي لامتصاص الرطوبة، وتتدفق المياه بسرعة في تيارات قوية وغالبًا ما تحمل نباتات ضعيفة الجذور وحيوانات صغيرة وتربة خصبة إلى البحيرات والأنهار.
كما أن البرد له تأثير سلبي على النباتات والحيوانات. في بعض الأحيان يتم تدمير المحاصيل الزراعية في الحقول الفردية بالكامل بسبب هذه الكارثة الطبيعية.
ويتنوع الدور البيئي للغطاء الثلجي؛ بالنسبة للنباتات التي تتواجد براعمها المتجددة في التربة أو بالقرب من سطحها، وبالنسبة للعديد من الحيوانات الصغيرة، يلعب الثلج دور الغطاء العازل للحرارة، مما يحميها من درجات الحرارة المنخفضة في فصل الشتاء. غالبًا ما يمنع الغطاء الثلجي الشتوي الحيوانات الكبيرة من الحصول على الطعام والحركة، خاصة عندما تتشكل قشرة جليدية على السطح. في كثير من الأحيان خلال فصول الشتاء الثلجية، لوحظ وفاة اليحمور والخنازير البرية.
الكميات الكبيرة من الثلج لها أيضًا تأثير سلبي على النباتات. بالإضافة إلى الأضرار الميكانيكية على شكل رقائق الثلج أو نافخات الثلج، يمكن أن تؤدي طبقة سميكة من الثلج إلى ترطيب النباتات، وعندما يذوب الثلج، خاصة في فصل الربيع الطويل، إلى نقع النباتات.
درجة حرارة. السمة المميزة للبيئة الأرضية الجوية هي النطاق الكبير لتقلبات درجات الحرارة. وفي معظم مناطق اليابسة يصل نطاق درجات الحرارة اليومية والسنوية إلى عشرات الدرجات.
تشغل النباتات الأرضية منطقة مجاورة لسطح التربة، أي "الواجهة" التي يحدث عليها انتقال الأشعة الساقطة من وسط إلى آخر، من شفافة إلى معتمة. يتم إنشاء نظام حراري خاص على هذا السطح: خلال النهار يكون هناك تسخين قوي بسبب امتصاص الأشعة الحرارية، وفي الليل يكون هناك تبريد قوي بسبب انبعاث الإشعاع. ولذلك، فإن الطبقة السطحية من الهواء تشهد أشد التقلبات اليومية في درجات الحرارة، والتي تكون أكثر وضوحًا على التربة العارية.
في البيئة الأرضية الجوية، تتعقد الظروف المعيشية بسبب التغيرات المناخية. الطقس هو الحالة المتغيرة باستمرار للغلاف الجوي على سطح الأرض، حتى ارتفاع 20 كيلومترًا تقريبًا. يتجلى تقلب الطقس في التغير المستمر للعوامل البيئية: درجة الحرارة، رطوبة الهواء، الغيوم، هطول الأمطار، قوة الرياح، الاتجاه. يميز نظام الطقس طويل المدى مناخ المنطقة. يتم تحديد المناخ حسب الظروف الجغرافية للمنطقة. ويتميز كل موطن بمناخ بيئي معين، أي مناخ الطبقة الأرضية من الهواء، أو المناخ البيئي.
المنطقة الجغرافية والتقسيم الجغرافي.يرتبط توزيع الكائنات الحية على الأرض ارتباطًا وثيقًا بالمناطق والمناطق الجغرافية. هناك 13 منطقة جغرافية على سطح الكرة الأرضية، والتي تتغير من خط الاستواء إلى القطبين ومن المحيطات إلى داخل القارات. داخل الأحزمة، يتم تمييز المناطق الطبيعية العرضية والزوالية أو الطولية. الأول يمتد من الغرب إلى الشرق، والثاني من الشمال إلى الجنوب. تتميز كل منطقة مناخية بنباتاتها وحيواناتها الفريدة. أغنى الحياة وأكثرها إنتاجية هي الغابات الاستوائية والسهول الفيضية والبراري وغابات المناطق شبه الاستوائية والمنطقة الانتقالية. الصحاري والمروج والسهوب أقل إنتاجية. أحد الشروط المهمة لتقلب الكائنات الحية وتوزيعها المناطقي على الأرض هو تقلب التركيب الكيميائي للبيئة. جنبا إلى جنب مع المناطق الأفقية، فإن المناطق الارتفاعية أو الرأسية واضحة بشكل واضح في البيئة الأرضية. الغطاء النباتي في البلدان الجبلية أكثر ثراءً منه في السهول المجاورة. التكيف مع الحياة في الجبال: يهيمن على النباتات شكل من أشكال الحياة على شكل وسادة، وهي النباتات المعمرة، التي طورت التكيف مع الأشعة فوق البنفسجية القوية وتقليل النتح. في الحيوانات، يزداد الحجم النسبي للقلب ويزداد محتوى الهيموجلوبين في الدم. الحيوانات: الديوك الرومية الجبلية، العصافير الجبلية، القبرات، النسور، الكباش، الماعز، الشامواه، الياك، الدببة، الوشق.
