Наземни въздушни растения. Адаптация на организмите към местообитания земя-въздух. Сравнение на основните екологични фактори, които играят лимитираща роля в земно-въздушната и водната среда

Разхождайки се през гора или поляна, едва ли си мислите, че сте... в земно-въздушна среда. Но точно така учените наричат ​​къщата за живи същества, която се образува от повърхността на земята и въздуха. Плувайки в река, езеро или море, вие попадате в водна среда- друг богато населен естествен дом. И когато помагате на възрастните да копаят почвата в градината, вие виждате почвената среда под краката си. Тук също има много, много различни жители. Да, около нас има три прекрасни къщи - три среда на живот, с който е неразривно свързана съдбата на по-голямата част от организмите, обитаващи нашата планета.

Животът във всяка среда има свои собствени характеристики. IN земно-въздушна средаима достатъчно кислород, но често няма достатъчно влага. Особено малко е в степите и пустините. Следователно растенията и животните от сухите места имат специални приспособления за получаване, съхранение и икономично използване на вода. Спомнете си само един кактус, който съхранява влага в тялото си. Има значителни температурни промени в земно-въздушната среда, особено в райони със студени зими. В тези райони целият живот на организмите се променя забележимо през годината. Есенното падане на листата, заминаването на мигриращите птици в по-топлите райони, промяната на козината на животните към по-дебела и по-топла - всичко това са адаптации на живите същества към сезонните промени в природата.

За животните, живеещи във всяка среда, движението е важен проблем. В среда земя-въздух можете да се движите по земята и във въздуха. И животните се възползват от това. Краката на някои са пригодени за бягане (щраус, гепард, зебра), други - за скачане (кенгуру, джербо). От всеки сто животински вида, живеещи в тази среда, 75 могат да летят. Това са повечето насекоми, птици и някои животни (прилепи).

IN водна среданещо и винаги има достатъчно вода. Температурата тук варира по-малко от температурата на въздуха. Но кислородът често не е достатъчен. Някои организми, като рибата пъстърва, могат да живеят само в богата на кислород вода. Други (шаран, каракуда, лин) могат да издържат на липса на кислород. През зимата, когато много водоеми са покрити с лед, рибата може да умре - масова смърт от задушаване. За да може кислородът да проникне във водата, в леда се изрязват дупки.

Във водната среда има по-малко светлина, отколкото във въздушно-земната среда. В океаните и моретата на дълбочина под 200 м - царството на здрача, а още по-ниско - вечната тъмнина. Ясно е, че водните растения се срещат само там, където има достатъчно светлина. Само животните могат да живеят по-дълбоко. Те се хранят с мъртви останки на различни морски обитатели, които „падат“ от горните слоеве.

Най-забележимата характеристика на много водни животни е адаптацията им към плуване. Рибите, делфините и китовете имат перки. Моржовете и тюлените имат плавници. Бобрите, видрите, водните птици и жабите имат мембрани между пръстите на краката си. Плувните бръмбари имат плувни крака, които приличат на гребла.

Почвена среда- дом на много бактерии и протозои. Тук се намират и мицелите на гъбите и корените на растенията. Почвата е била обитавана и от различни животни - червеи, насекоми, животни, приспособени да копаят, като къртици. Обитателите на почвата намират в тази среда необходимите им условия – въздух, вода, минерални соли. Вярно е, че тук има по-малко кислород и повече въглероден диоксид, отколкото на чист въздух. И понякога има твърде много вода. Но температурата е по-равномерна, отколкото на повърхността. Но светлината не прониква дълбоко в почвата. Следователно животните, които го обитават, обикновено имат много малки очи или изобщо нямат зрителни органи. Обонянието и допирът им помагат.

Земно-въздушна среда

В тези рисунки се „срещнаха“ представители на различни местообитания. В природата те не биха могли да се съберат, защото много от тях живеят далеч един от друг, на различни континенти, в моретата, в сладките води...

Шампионът по скорост на полета сред птиците е бързият. 120 км в час е обичайната му скорост.

Колибритата махат с криле до 70 пъти в секунда, комарите - до 600 пъти в секунда.

Скоростта на полета на различните насекоми е следната: за дантелата - 2 км в час, за домашната муха - 7, за лебедката - 11, за земната пчела - 18 и за ястребовия молец - 54 км в час. Големите водни кончета, според някои наблюдения, достигат скорост до 90 км в час.

Нашите прилепи са малки на ръст. Но техните роднини, плодови прилепи, живеят в горещи страни. Достигат размах на крилете 170 см!

Големите кенгура правят скокове до 9, а понякога и до 12 м. (Измерете това разстояние на пода в класната стая и си представете скок на кенгуру. Просто спира дъха!)

Гепардът е най-бързокракото животно. Достига скорост до 110 км в час. Щраусът може да тича със скорост до 70 км/ч, като прави стъпки от 4-5 м.

Водна среда

Рибите и раците дишат през хрилете. Това са специални органи, които извличат разтворения кислород от водата. Жабата, докато е под вода, диша през кожата си. Но животните, които са усвоили водната среда, дишат с белите си дробове, издигайки се до повърхността на водата, за да вдишат. Водните бръмбари се държат по подобен начин. Само те, подобно на други насекоми, нямат бели дробове, а специални дихателни тръби - трахеи.

Почвена среда

Структурата на тялото на къртицата, зокора и къртицата предполага, че всички те са обитатели на почвената среда. Предните крака на къртицата и зокор са основен инструментза копаене. Те са плоски, като лопати, с много големи нокти. Но къртовият плъх има обикновени крака, той захапва почвата с мощните си предни зъби (за да не попадне пръст в устата, устните я затварят зад зъбите!). Тялото на всички тези животни е овално и компактно. С такова тяло е удобно да се движите през подземни проходи.

Тествайте знанията си

1. Избройте местообитанията, с които се запознахте в клас.
2. Какви са условията на живот на организмите в земно-въздушна среда?
3. Опишете условията на живот във водната среда.
4. Какви са характеристиките на почвата като местообитание?
5. Дайте примери за приспособяването на организмите към живот в различни среди.

Мисля!

1. Обяснете какво е показано на картинката. В каква среда според вас живеят животните, чиито части от тялото са показани на снимката? Можете ли да назовете тези животни?
2. Защо в океана на голяма дълбочина живеят само животни?

Има земно-въздушни, водни и почвени местообитания. Всеки организъм е приспособен за живот в определена среда.

Държавна академия в Санкт Петербург

Ветеринарна медицина.

Катедра по обща биология, екология и хистология.

Резюме по екология по темата:

Приземно-въздушна среда, нейните фактори

и приспособяване на организмите към тях"

Изпълнил: студент 1-ва година

Oi група Пяточенко Н. Л.

Проверява: доцент от катедрата

Вахмистрова С. Ф.

Санкт Петербург

Въведение

Условията на живот (условията на съществуване) са набор от елементи, необходими на организма, с които той е неразривно свързан и без които не може да съществува.

Адаптирането на организма към околната среда се нарича адаптация. Способността за адаптиране е едно от основните свойства на живота като цяло, осигуряващо възможността за неговото съществуване, оцеляване и възпроизводство. Адаптацията се проявява в различни нива– от биохимията на клетките и поведението на отделните организми до структурата и функционирането на съобществата и екосистемите. Адаптациите възникват и се променят по време на еволюцията на вида.

Индивидуалните свойства или елементи на околната среда, които влияят на организмите, се наричат ​​фактори на околната среда. Факторите на околната среда са разнообразни. Те имат различна природа и специфични действия. Факторите на околната среда се разделят на две големи групи: абиотичен и биотичен.

Абиотични факторие съвкупност от условия в неорганичната среда, които влияят пряко или косвено върху живите организми: температура, светлина, радиоактивно излъчване, налягане, влажност на въздуха, солев състав на водата и др.

Биотичните фактори са всички форми на влияние на живите организми един върху друг. Всеки организъм постоянно изпитва пряко или косвено влияние на другите, влизайки в комуникация с представители на своя и други видове.

В някои случаи антропогенните фактори се класифицират в отделна група наред с биотичните и абиотичните фактори, като се подчертава екстремното въздействие на антропогенния фактор.

Антропогенните фактори са всички форми на дейност на човешкото общество, които водят до промени в природата като местообитание на други видове или пряко засягат живота им. Значението на антропогенното въздействие върху целия жив свят на Земята продължава да нараства бързо.

Промените във факторите на околната среда с течение на времето могат да бъдат:

1) редовно-постоянна, променяща силата на въздействието поради времето на деня, сезона на годината или ритъма на приливите и отливите в океана;

2) нередовни, без ясна периодичност, например промени в метеорологичните условия в различни години, бури, дъждове, кални потоци и др.;

3) насочени към определени или дълги периоди от време, например охлаждане или затопляне на климата, обрастване на резервоар и др.

Факторите на околната среда могат да имат различни ефекти върху живите организми:

1) като дразнители, причиняващи адаптивни промени във физиологичните и биохимичните функции;

2) като ограничители, които правят невъзможно съществуването в данните

условия;

3) като модификатори, които причиняват анатомични и морфологични промени в организмите;

4) като сигнали, показващи промени в други фактори.

Въпреки голямото разнообразие фактори на околната среда, в естеството на тяхното взаимодействие с организмите и в реакциите на живите същества могат да бъдат идентифицирани редица общи модели.

Интензитетът на най-благоприятния за живота на организма фактор на околната среда е оптимален, а този, който дава най-лош ефект, е песимумен, т.е. условия, при които жизнената дейност на организма е максимално инхибирана, но все още може да съществува. По този начин, когато се отглеждат растения при различни температурни условия, точката, в която се наблюдава максимален растеж, ще бъде оптималната. В повечето случаи това е определен температурен диапазон от няколко градуса, така че тук е по-добре да говорим за оптималната зона. Целият температурен диапазон (от минимум до максимум), при който все още е възможен растеж, се нарича диапазон на стабилност (издръжливост) или толерантност. Точката, ограничаваща неговите (т.е. минималните и максималните) температури, подходящи за живот, е границата на стабилност. Между оптималната зона и границата на стабилност, когато се приближава до последната, растението изпитва нарастващ стрес, т.е. ние говорим заотносно зоните на стрес или зоните на потисничество в обхвата на съпротивлението

Зависимост на действието на фактор на околната среда от неговата интензивност (според V.A. Radkevich, 1977)

Докато се движите нагоре и надолу по скалата, стресът не само се увеличава, но в крайна сметка, когато се достигнат границите на съпротивлението на тялото, настъпва неговата смърт. Подобни експерименти могат да бъдат проведени, за да се тества влиянието на други фактори. Резултатите ще съответстват графично на подобен тип крива

Земно-въздушна среда на живот, нейните характеристики и форми на адаптация към нея.

Животът на сушата изисква адаптации, които се оказват възможни само при високо организирани живи организми. Земно-въздушната среда е по-сложна за живот, тя е различна високо съдържаниекислород, ниско количество водна пара, ниска плътност и др. Това значително промени условията на дишане, водообмен и движение на живите същества.

Ниска плътноствъздух определя неговата ниска подемна сила и незначителна опора. Организмите от въздушната среда трябва да имат собствена опорна система, която поддържа тялото: растения - различни механични тъкани, животни - твърд или хидростатичен скелет. Освен това всички обитатели на въздуха са тясно свързани с повърхността на земята, която им служи за привързване и опора.

Ниската плътност на въздуха осигурява ниско съпротивление при движение. Следователно много сухоземни животни придобиха способността да летят. 75% от всички сухоземни животни, предимно насекоми и птици, са се приспособили към активен полет.

Благодарение на подвижността на въздуха и съществуващите в долните слоеве на атмосферата вертикални и хоризонтални потоци на въздушни маси е възможно пасивно летене на организми. В тази връзка много видове са развили анемохория - разпръскване с помощта на въздушни течения. Анемохория е характерна за спори, семена и плодове на растения, протозойни цисти, малки насекоми, паяци и др. Организмите, пренасяни пасивно от въздушни течения, се наричат ​​общо аеропланктон.

Сухоземните организми съществуват в относително ниско налягане, поради ниската плътност на въздуха. Нормално е 760 mmHg. С увеличаване на надморската височина налягането намалява. Ниското налягане може да ограничи разпространението на видовете в планините. За гръбначните животни горната граница на живота е около 60 mm. Намаляването на налягането води до намаляване на доставката на кислород и дехидратация на животните поради увеличаване на честотата на дишане. Висшите растения имат приблизително същите граници на напредък в планините. Членестоногите, които могат да бъдат намерени на ледниците над линията на растителността, са малко по-издръжливи.

Газов състав на въздуха. С изключение физични свойствавъздушна среда, нейните химични свойства са много важни за съществуването на земните организми. Газовият състав на въздуха в повърхностния слой на атмосферата е доста равномерен по отношение на съдържанието на основните компоненти (азот - 78,1%, кислород - 21,0%, аргон 0,9%, въглероден диоксид - 0,003% по обем).

Високото съдържание на кислород допринася за повишаване на метаболизма в сухоземните организми в сравнение с първичните водни организми. В наземно положение е, в основата висока ефективностокислителни процеси в тялото, възникна хомеотермията на животните. Кислородът, поради постоянното си високо съдържание във въздуха, не е ограничаващ фактор за живота в земната среда.

Съдържанието на въглероден диоксид може да варира в определени области на повърхностния слой въздух в доста значителни граници. Повишено насищане на въздуха с CO? среща се в зони на вулканична активност, близо до термални извори и други подземни изходи на този газ. Във високи концентрации въглеродният диоксид е токсичен. В природата такива концентрации са рядкост. Ниското съдържание на CO2 инхибира процеса на фотосинтеза. В условия на затворена почва можете да увеличите скоростта на фотосинтезата чрез увеличаване на концентрацията на въглероден диоксид. Това се използва в практиката на парниковото и парниковото отглеждане.

Азотът във въздуха е инертен газ за повечето обитатели на земната среда, но някои микроорганизми (нодулни бактерии, азотни бактерии, синьо-зелени водорасли и др.) имат способността да го свързват и да го включват в биологичния цикъл на веществата.

Дефицитът на влага е една от основните характеристики на земно-въздушната среда на живот. Цялата еволюция на земните организми е била под знака на приспособяване към получаване и запазване на влага. Режимите на влажност на сушата са много разнообразни - от пълно и постоянно насищане на въздуха с водни пари в някои райони на тропиците до почти пълното им отсъствие в сухия въздух на пустините. Съществува също значителна дневна и сезонна променливост в съдържанието на водни пари в атмосферата. Водоснабдяването на сухоземните организми зависи и от режима на валежите, наличието на водоеми, запасите от влага в почвата, близостта на водните басейни и др.

Това доведе до развитието на адаптация към различни режими на водоснабдяване в земните организми.

Температурни условия. Следващия отличителна чертавъздушно-земната среда се характеризират със значителни температурни колебания. В повечето земни райони дневните и годишните температурни диапазони са десетки градуси. Устойчивостта на температурни промени в околната среда сред земните обитатели е много различна в зависимост от конкретното местообитание, в което протича животът им. Въпреки това, като цяло, сухоземните организми са много по-евритермни в сравнение с водните организми.

Условията на живот в земно-въздушната среда се усложняват допълнително от наличието на промени във времето. Времето - непрекъснато променящи се условия на атмосферата на повърхността, до надморска височина от приблизително 20 km (границата на тропосферата). Променливостта на времето се проявява в постоянна промяна в комбинацията от фактори на околната среда като температура, влажност на въздуха, облачност, валежи, сила и посока на вятъра и др. Дългогодишният метеорологичен режим характеризира климата на района. Понятието „климат“ включва не само средните стойности на метеорологичните явления, но и техния годишен и дневен цикъл, отклонение от него и тяхната честота. Климатът се определя от географските условия на района. Основните климатични фактори - температура и влажност - се измерват с количеството на валежите и наситеността на въздуха с водни пари.

За повечето сухоземни организми, особено за малките, климатът на района не е толкова важен, колкото условията на тяхното непосредствено местообитание. Много често местните елементи на околната среда (релеф, експозиция, растителност и др.) променят режима на температури, влажност, светлина, движение на въздуха в определен район по такъв начин, че той значително се различава от климатичните условия на района. Такива изменения на климата, които се развиват в повърхностния слой на въздуха, се наричат ​​микроклимат. Във всяка зона микроклиматът е много разнообразен. Могат да се идентифицират микроклиматите на много малки площи.

Светлинният режим на приземно-въздушната среда също има някои особености. Интензивността и количеството светлина тук са най-големи и практически не ограничават живота на зелените растения, както във водата или почвата. На сушата могат да съществуват изключително светлолюбиви видове. За по-голямата част от сухоземните животни с дневна и дори нощна активност зрението е един от основните методи за ориентация. При сухоземните животни зрението е важно за търсене на плячка; много видове дори имат цветно зрение. В тази връзка жертвите развиват такива адаптивни характеристики като защитна реакция, камуфлажно-предупредително оцветяване, мимикрия и др.

При водните обитатели такива адаптации са много по-слабо развити. Появата на ярко оцветени цветя на висшите растения също се свързва с характеристиките на опрашителния апарат и в крайна сметка със светлинния режим на околната среда.

Свойствата на терена и почвата също са условията за живот на земните организми и на първо място на растенията. Свойствата на земната повърхност, които имат екологично въздействие върху нейните жители, се обединяват от „едафични фактори на околната среда“ (от гръцки „edaphos“ - „почва“).

Във връзка с различните свойства на почвата могат да се разграничат редица екологични групи растения. Така, според реакцията на киселинността на почвата, те се разграничават:

1) ацидофилни видове - растат на кисели почви с рН най-малко 6,7 (растения от сфагнови блата);

2) неутрофилите са склонни да растат на почви с рН 6,7–7,0 (повечето култивирани растения);

3) basophilaceae растат при pH над 7,0 (Echinops, дървесна анемона);

4) безразличните могат да растат на почви с различни стойности на pH (момина сълза).

Растенията също се различават по отношение на влажността на почвата. Някои видове са ограничени до различни субстрати, например петрофитите растат на скалисти почви, пасмофитите заселват рохкав пясък.

Теренът и естеството на почвата влияят върху специфичното движение на животните: например копитни животни, щрауси, дропови, живеещи на открити пространства, твърда земя, за подобряване на отблъскването при бягане. При гущерите, които живеят в подвижни пясъци, пръстите на краката са покрити с ресни от рогови люспи, които увеличават опората. За земните обитатели, които копаят дупки, плътната почва е неблагоприятна. Естеството на почвата в определени случаи влияе върху разпространението на сухоземните животни, които копаят дупки или ровят в почвата, или снасят яйца в почвата и т.н.

За състава на въздуха.

Газовият състав на въздуха, който дишаме, изглежда така: 78% е азот, 21% е кислород и 1% са други газове. Но в атмосферата на големите индустриални градове това съотношение често се нарушава. Значителна част се състои от вредни примеси, причинени от емисии от предприятия и превозни средства. Автомобилният транспорт въвежда в атмосферата много примеси: въглеводороди с неизвестен състав, бензо(а)пирен, въглероден диоксид, серни и азотни съединения, олово, въглероден оксид.

Атмосферата се състои от смес от редица газове - въздух, в който са суспендирани колоидни примеси - прах, капчици, кристали и др. Съставът на атмосферния въздух се променя слабо с надморската височина. Въпреки това, започвайки от надморска височина от около 100 km, заедно с молекулярния кислород и азота, в резултат на дисоциацията на молекулите се появява и атомен кислород и започва гравитационното разделяне на газовете. Над 300 km в атмосферата преобладава атомарният кислород, над 1000 km - хелият и след това атомарният водород. Налягането и плътността на атмосферата намаляват с надморската височина; около половината от общата маса на атмосферата е концентрирана в долните 5 км, 9/10 в долните 20 км и 99,5% в долните 80 км. На надморска височина от около 750 km плътността на въздуха пада до 10-10 g/m3 (докато на земната повърхност е около 103 g/m3), но дори и такава ниска плътност е достатъчна за появата на полярни сияния. Атмосферата няма рязка горна граница; плътността на съставните газове

Съставът на атмосферния въздух, който всеки от нас диша, включва няколко газа, основните от които са: азот (78,09%), кислород (20,95%), водород (0,01%), въглероден диоксид (въглероден диоксид) (0,03%) и инертни газове (0,93%). Освен това във въздуха винаги има известно количество водна пара, чието количество винаги се променя с промените в температурата: колкото по-висока е температурата, толкова по-голямо е съдържанието на пари и обратно. Поради колебания в количеството водни пари във въздуха, процентът на газовете в него също не е постоянен. Всички газове, които изграждат въздуха, са без цвят и мирис. Теглото на въздуха се променя в зависимост не само от температурата, но и от съдържанието на водни пари в него. При една и съща температура теглото на сухия въздух е по-голямо от това на влажния въздух, т.к водната пара е много по-лека от въздушната пара.

Таблицата показва газовия състав на атмосферата в обемно съотношение на масата, както и продължителността на живота на основните компоненти:

Компонент	% сила на звука	% маса
N2	78,09	75,50
O2	20,95	23,15
Ар	0,933	1,292
CO2	0,03	0,046
не	1,8 10-3	1,4 10-3
Той	4,6 10-4	6,4 10-5
CH4	1,52 10-4	8,4 10-5
Кр	1,14 10-4	3 10-4
H2	5 10-5	8 10-5
N2O	5 10-5	8 10-5
Xe	8,6 10-6	4 10-5
O3	3 10-7 - 3 10-6	5 10-7 - 5 10-6
Rn	6 10-18	4,5 10-17

Свойствата на газовете, които изграждат атмосферния въздух под налягане се променят.

Например: кислородът под налягане над 2 атмосфери има токсичен ефект върху тялото.

Азотът под налягане над 5 атмосфери има наркотичен ефект (азотна интоксикация). Бързото издигане от дълбините причинява декомпресионна болестпоради бързото освобождаване на азотни мехурчета от кръвта, сякаш я разпенват.

Увеличаването на въглеродния диоксид с повече от 3% в дихателната смес причинява смърт.

Всеки компонент, който съставлява въздуха, с повишаване на налягането до определени граници, се превръща в отрова, която може да отрови тялото.

Изследване на газовия състав на атмосферата. Атмосферна химия

За историята на бързото развитие на сравнително млад клон на науката, наречен атмосферна химия, терминът „изстрел“ (хвърляне), използван във високоскоростните спортове, е най-подходящ. Стартовият пистолет вероятно е изстрелян от две статии, публикувани в началото на 70-те години. Те обсъдиха възможното разрушаване на стратосферния озон от азотните оксиди - NO и NO2. Първият принадлежи на бъдещия нобелов лауреат, а след това и служител на Стокхолмския университет П. Крутцен, който счита вероятния източник на азотни оксиди в стратосферата естествено срещащ се азотен оксид N2O, който се разпада под въздействието на слънчева светлина. Авторът на втората статия, химик от Калифорнийския университет в Бъркли Г. Джонстън, предположи, че азотните оксиди се появяват в стратосферата в резултат на човешката дейност, а именно по време на емисиите на продукти от горенето от реактивни двигатели на самолети на голяма надморска височина.

Разбира се, горните хипотези не произтичат от празно пространство. Съотношението поне на основните компоненти в атмосферния въздух - молекулите на азота, кислорода, водните пари и т.н. - беше известно много по-рано. Още през втората половина на 19в. В Европа бяха направени измервания на концентрациите на озон в повърхностния въздух. През 30-те години на миналия век английският учен С. Чапман открива механизма на образуване на озон в чисто кислородна атмосфера, показвайки набор от взаимодействия на кислородни атоми и молекули, както и озон, в отсъствието на други компоненти на въздуха. Въпреки това, в края на 50-те години, измерванията с помощта на метеорологични ракети показаха, че има много по-малко озон в стратосферата, отколкото би трябвало да има според реакционния цикъл на Чапман. Въпреки че този механизъм остава основен и до днес, стана ясно, че има някои други процеси, които също участват активно в образуването на атмосферния озон.

Заслужава да се отбележи, че до началото на 70-те години знанията в областта на атмосферната химия са получени главно чрез усилията на отделни учени, чиито изследвания не са обединени от никаква социално значима концепция и най-често са от чисто академичен характер. Работата на Джонстън е друг въпрос: според неговите изчисления 500 самолета, летящи по 7 часа на ден, биха могли да намалят количеството стратосферен озон с не по-малко от 10%! И ако тези оценки бяха справедливи, тогава проблемът веднага стана социално-икономически, тъй като в този случай всички програми за развитие на свръхзвукова транспортна авиация и свързаната с нея инфраструктура ще трябва да претърпят значителни корекции и може би дори закриване. Освен това тогава за първи път наистина възникна въпросът, че антропогенната дейност може да предизвика не локален, а глобален катаклизъм. Естествено, в настоящата ситуация теорията се нуждаеше от много тежка и в същото време оперативна проверка.

Нека си припомним, че същността на горната хипотеза беше, че азотният оксид реагира с озона NO + O3 ® ® NO2 + O2, тогава образуваният при тази реакция азотен диоксид реагира с кислородния атом NO2 + O ® NO + O2, като по този начин възстановява присъствие НЕ в атмосферата, докато молекулата на озона е загубена завинаги. В този случай такава двойка реакции, която съставлява азотния каталитичен цикъл на разрушаване на озона, се повтаря, докато химични или физични процеси доведат до отстраняване на азотни оксиди от атмосферата. Например NO2 се окислява до азотна киселина HNO3, която е силно разтворима във вода и следователно се отстранява от атмосферата от облаците и валежите. Азотният каталитичен цикъл е много ефективен: една молекула NO по време на престоя си в атмосферата успява да унищожи десетки хиляди озонови молекули.

Но, както знаете, неприятностите не идват сами. Скоро експерти от американските университети – Мичиган (Р. Столарски и Р. Цицерон) и Харвард (С. Уофси и М. Макелрой) – откриха, че озонът може да има още по-безмилостен враг – съединенията на хлора. Хлорният каталитичен цикъл на разрушаване на озона (реакции Cl + O3 ® ClO + O2 и ClO + O ® Cl + O2), според техните оценки, е няколко пъти по-ефективен от азотния. Единствената причина за предпазлив оптимизъм беше, че количеството естествено срещащ се хлор в атмосферата е сравнително малко, което означава, че цялостният ефект от въздействието му върху озона може да не е твърде силен. Ситуацията обаче се промени драматично, когато през 1974 г. служители на Калифорнийския университет в Ървайн С. Роуланд и М. Молина установиха, че източникът на хлор в стратосферата са хлорофлуоровъглеродни съединения (CFC), широко използвани в хладилни агрегати, аерозолни опаковки, и т.н. Тъй като са незапалими, нетоксични и химически пасивни, тези вещества се пренасят бавно от издигащите се въздушни течения от земната повърхност в стратосферата, където техните молекули се разрушават от слънчевата светлина, което води до освобождаване на свободни хлорни атоми. Промишленото производство на фреони, започнало през 30-те години на миналия век, и техните емисии в атмосферата непрекъснато се увеличават през всички следващи години, особено през 70-те и 80-те години. Така за много кратък период от време теоретиците идентифицираха два проблема в атмосферната химия, причинени от интензивно антропогенно замърсяване.

Въпреки това, за да се провери валидността на изложените хипотези, беше необходимо да се изпълнят много задачи.

първо,разширяване на лабораторните изследвания, по време на които би било възможно да се определят или изяснят скоростите на фотопотока химична реакциямежду различните компоненти на атмосферния въздух. Трябва да се каже, че много оскъдните данни за тези скорости, които съществуваха по това време, също имаха доста грешки (до няколкостотин процента). В допълнение, условията, при които са направени измерванията, като правило, не съответстват точно на реалностите на атмосферата, което сериозно утежнява грешката, тъй като интензивността на повечето реакции зависи от температурата, а понякога и от налягането или плътността на атмосферата въздух.

второ,интензивно изучават радиационните оптични свойства на редица малки атмосферни газове в лабораторни условия. Молекулите на значителен брой компоненти на атмосферния въздух се разрушават от ултравиолетовото лъчение от Слънцето (в реакции на фотолиза), сред които не само CFC, споменати по-горе, но и молекулярен кислород, озон, азотни оксиди и много други. Следователно оценките на параметрите на всяка реакция на фотолиза са толкова необходими и важни за правилното възпроизвеждане на атмосферните химични процеси, колкото скоростите на реакциите между различни молекули.

Трето,беше необходимо да се създадат математически модели, способни да опишат възможно най-пълно взаимните химически трансформации на компонентите на атмосферния въздух. Както вече беше споменато, производителността на разрушаването на озона в каталитичните цикли се определя от това колко дълго катализаторът (NO, Cl или някакъв друг) остава в атмосферата. Ясно е, че такъв катализатор, най-общо казано, би могъл да реагира с всеки от десетките компоненти на атмосферния въздух, бързо да се разпадне в процеса и тогава увреждането на стратосферния озон ще бъде много по-малко от очакваното. От друга страна, когато много химични трансформации се случват в атмосферата всяка секунда, е вероятно да бъдат идентифицирани други механизми, които пряко или косвено влияят върху образуването и разрушаването на озона. И накрая, такива модели са в състояние да идентифицират и оценят значимостта индивидуални реакцииили техните групи при образуването на други газове, които съставляват атмосферния въздух, а също така позволяват да се изчислят концентрациите на газове, които не се измерват.

И накрая,беше необходимо да се организира широка мрежа за измерване на съдържанието на различни газове във въздуха, включително съединения на азот, хлор и др., като се използват за тази цел наземни станции, изстрелвания на метеорологични балони и метеорологични ракети и полети на самолети. Разбира се, създаването на база данни беше най-скъпата задача, която не можеше да бъде решена за кратко време. Само измерванията обаче биха могли да осигурят отправна точка за теоретични изследвания, като в същото време са и пробен камък за истинността на изказаните хипотези.

От началото на 70-те години поне веднъж на три години се публикуват специални, постоянно актуализирани колекции, съдържащи информация за всички значими атмосферни реакции, включително реакциите на фотолиза. Освен това грешката при определяне на параметрите на реакциите между газовите компоненти на въздуха днес е, като правило, 10-20%.

През втората половина на това десетилетие се наблюдава бързо развитие на модели, описващи химичните трансформации в атмосферата. Най-много от тях са създадени в САЩ, но се появяват в Европа и СССР. Първоначално това бяха кутийни (нулевомерни) модели, а след това едномерни модели. Първите възпроизведени от в различна степендостоверност на съдържанието на основните атмосферни газове в даден обем - кутия (откъдето идва и името им) - в резултат на химичните взаимодействия между тях. Тъй като беше постулирано запазването на общата маса на въздушната смес, отстраняването на която и да е част от нея от кутията, например от вятъра, не беше взето предвид. Кутийните модели бяха удобни за изясняване на ролята на отделни реакции или техните групи в процесите на химическо образуване и разрушаване на атмосферни газове и за оценка на чувствителността на газовия състав на атмосферата към неточности при определяне на скоростта на реакцията. С тяхна помощ изследователите биха могли, като зададат атмосферни параметри в кутията (по-специално температура и плътност на въздуха), съответстващи на надморската височина на полетите на авиацията, и да оценят в грубо приближение как ще се променят концентрациите на атмосферни примеси в резултат на емисиите на продукти от горенето на авиационни двигатели. В същото време кутийните модели бяха неподходящи за изучаване на проблема с хлорфлуорвъглеводородите (CFC), тъй като не можеха да опишат процеса на тяхното движение от земната повърхност към стратосферата. Тук са полезни едномерните модели, които съчетават отчитане на подробно описание на химичните взаимодействия в атмосферата и транспортирането на примеси във вертикална посока. И въпреки че вертикалният трансфер беше определен тук доста грубо, използването на едномерни модели беше забележима стъпка напред, тъй като те направиха възможно по някакъв начин да опишат реални явления.

Поглеждайки назад, можем да кажем, че голяма част от нашите съвременни знания се основават на грубата работа, извършена през онези години с помощта на едномерни и кутийни модели. Това позволи да се определят механизмите на образуване на газовия състав на атмосферата, да се оцени интензивността на химическите източници и поглътители на отделни газове. Важна характеристикаТози етап от развитието на атмосферната химия е, че новите идеи, които се родиха, бяха тествани върху модели и широко обсъждани сред специалистите. Получените резултати често се сравняват с оценки на други научни групи, тъй като полевите измервания са очевидно недостатъчни и тяхната точност е много ниска. Освен това, за да се потвърди правилността на моделирането на определени химични взаимодействия, беше необходимо да се извършат сложни измервания, когато концентрациите на всички участващи реагенти бяха определени едновременно, което по това време, а дори и сега, беше практически невъзможно. (Досега само няколко измервания на комплекса от газове от совалката са извършени в продължение на 2-5 дни.) Следователно моделните изследвания изпревариха експерименталните и теорията не толкова обясняваше теренните наблюдения, колкото допринасяше за тяхното оптимално планиране. Например, съединение като хлорен нитрат ClONO2 се появява за първи път в проучвания за моделиране и едва след това е открито в атмосферата. Дори сравняването на наличните измервания с оценките на модела беше трудно, тъй като едномерният модел не можеше да вземе предвид хоризонталните въздушни движения, поради което атмосферата се приемаше за хоризонтално хомогенна и получените резултати от модела съответстваха на някакво средно глобално състояние. В действителност обаче съставът на въздуха над индустриалните райони на Европа или Съединените щати е много различен от състава му над Австралия или над Тихия океан. Следователно резултатите от всяко полево наблюдение до голяма степен зависят от мястото и времето на измерванията и, разбира се, не отговарят точно на глобалната средна стойност.

За да се премахне тази празнина в моделирането, през 80-те години изследователите създадоха двуизмерни модели, в които наред с вертикалния транспорт беше взет предвид и въздушният транспорт по меридиана (по протежение на кръга на ширината атмосферата все още се считаше за хомогенна). Създаването на такива модели в началото беше изпълнено със значителни трудности.

първо,броят на външните параметри на модела рязко се увеличи: във всеки възел на мрежата беше необходимо да се зададат скоростите на вертикален и междуширонов транспорт, температура и плътност на въздуха и др. Много параметри (предимно гореспоменатите скорости) не бяха надеждно определени в експерименти и следователно бяха избрани по качествени причини.

второ,състояние компютърна технологияПо това време пълното развитие на двумерните модели беше значително затруднено. За разлика от икономичните едномерни и особено кутийните модели, двумерните изискват значително повече памет и компютърно време. И в резултат на това създателите им бяха принудени значително да опростят схемите за отчитане на химическите трансформации в атмосферата. Въпреки това, комплекс от атмосферни изследвания, както моделни, така и пълномащабни с помощта на сателити, направи възможно да се направи относително хармонична, макар и далеч не пълна картина на състава на атмосферата, както и да се установи основната причина и ефектни връзки, които предизвикват промени в съдържанието на отделните компоненти на въздуха. По-специално, многобройни проучвания показват, че полетите на самолети в тропосферата не причиняват значителна вреда на тропосферния озон, но изкачването им в стратосферата изглежда има отрицателно въздействие върху озоносферата. Мнението на повечето експерти за ролята на CFC беше почти единодушно: хипотезата на Роуланд и Молина се потвърждава и тези вещества наистина допринасят за унищожаването на стратосферния озон, а редовното увеличаване на промишленото им производство е бомба със закъснител, тъй като разпадането на CFC не става веднага, а след десетки и стотици години, така че ефектите от замърсяването ще засегнат атмосферата много дълго време. Освен това, ако се задържат дълго време, хлорфлуорвъглеводородите могат да достигнат до всяка, дори и най-отдалечената точка в атмосферата, и следователно това е заплаха в глобален мащаб. Дойде време за съгласувани политически решения.

През 1985 г. с участието на 44 държави във Виена е разработена и приета конвенция за опазване на озоновия слой, което стимулира нейното цялостно проучване. Въпросът какво да правим с CFC обаче все още остава открит. Беше невъзможно да оставим въпроса да се развие според принципа „ще се реши сам“, но също така е невъзможно да се забрани производството на тези вещества за една нощ без огромни щети за икономиката. Изглежда, че има просто решение: необходимо е да се заменят CFC с други вещества, които могат да изпълняват същите функции (например в хладилни агрегати) и в същото време са безвредни или поне по-малко опасни за озона. Но го вдъхнете живот прости решениячесто е много трудно. Не само създаването на такива вещества и установяването на тяхното производство изисква огромни капиталовложения и време, необходими са критерии за оценка на въздействието на всяко от тях върху атмосферата и климата.

Теоретиците отново са в светлината на прожекторите. D. Webbles от Националната лаборатория в Ливърмор предложи да се използва потенциалът за изчерпване на озоновия слой за тази цел, което показа колко по-силно (или по-слабо) молекула на заместително вещество влияе върху атмосферния озон, отколкото молекула на CFCl3 (фреон-11). По това време също беше добре известно, че температурата на повърхностния въздушен слой значително зависи от концентрацията на определени газови примеси (те се наричаха парникови газове), предимно въглероден диоксид CO2, водна пара H2O, озон и др. CFC и много техните потенциални заместители. Измерванията показват, че по време на индустриалната революция средната годишна глобална температура на повърхностния слой въздух се е увеличила и продължава да се повишава, а това показва значителни и не винаги желани промени в климата на Земята. За да се постави тази ситуация под контрол, наред с озоноразрушаващия потенциал на дадено вещество, беше взет предвид и неговият потенциал за глобално затопляне. Този индекс показва колко по-силно или по-слабо изследваното съединение влияе на температурата на въздуха от същото количество въглероден диоксид. Изчисленията показват, че CFC и алтернативните вещества имат много висок потенциал за глобално затопляне, но тъй като техните атмосферни концентрации са много по-ниски от концентрациите на CO2, H2O или O3, общият им принос към глобалното затопляне остава незначителен. За момента...

Таблици с изчислени потенциали за изчерпване на озоновия слой и потенциали за глобално затопляне на хлорфлуорвъглеводороди и техните възможни заместители формират основата за международни решения за намаляване и впоследствие забрана на производството и употребата на много CFC (Монреалски протокол от 1987 г. и неговите по-късни изменения). Може би експертите, събрани в Монреал, не биха били толкова единодушни (в края на краищата членовете на протокола се основават на „измислици“ на теоретици, които не са потвърдени от естествени експерименти), но друг заинтересован „човек“ се изказа в полза на подписването на този документ - самата атмосфера.

Съобщението, че английски учени са открили „озонова дупка” над Антарктида в края на 1985 г., стана не без участието на журналисти сензацията на годината, а реакцията на световната общественост на това съобщение най-лесно може да се опише с една кратка дума - шок. Едно е, когато заплахата от унищожаване на озоновия слой съществува само в далечното бъдеще, а друго е, когато всички сме изправени пред свършен факт. Нито обикновените хора, нито политиците, нито теоретиците бяха готови за това.

Бързо стана ясно, че нито един от съществуващите модели не може да възпроизведе толкова значително намаляване на нивата на озон. Това означава, че някои важни природни явления или не са били взети под внимание, или са били подценени. Скоро полеви проучвания, проведени в рамките на програмата за изучаване на антарктическия феномен, установиха, че важна роля за образуването на „озоновата дупка“, наред с обикновените (газофазови) атмосферни реакции, играят особеностите на пренос на атмосферен въздух в антарктическата стратосфера (почти пълната му изолация през зимата от останалата част от атмосферата), както и по това време малко проучени хетерогенни реакции (реакции на повърхността на атмосферни аерозоли - прахови частици, сажди, ледени късове, водни капки и др.). Само вземането под внимание на гореспоменатите фактори направи възможно постигането на задоволително съответствие между резултатите от модела и данните от наблюденията. И уроците, преподадени от антарктическата „озонова дупка“, са сериозно засегнати по-нататъчно развитиеатмосферна химия.

Първо, беше даден рязък тласък за подробно изследване на хетерогенни процеси, протичащи по закони, различни от тези, които определят газофазните процеси. Второ, имаше ясно разбиране, че в сложна система като атмосферата поведението на нейните елементи зависи от цял ​​комплекс от вътрешни връзки. С други думи, съдържанието на газове в атмосферата се определя не само от интензивността на химичните процеси, но и от температурата на въздуха, преноса на въздушни маси, характеристиките на аерозолното замърсяване на различни части на атмосферата и т.н. , радиационното нагряване и охлаждане, които формират температурното поле на стратосферния въздух, зависят от концентрацията и разпространението в пространството на парниковите газове, а следователно и от атмосферните динамични процеси. И накрая, неравномерното радиационно нагряване на различни зони на земното кълбо и части от атмосферата генерира движения на атмосферния въздух и контролира тяхната интензивност. По този начин неотчитането на обратна връзка в моделите може да бъде изпълнено с големи грешки в получените резултати (въпреки че, нека отбележим мимоходом, прекомерното усложняване на модела без спешна необходимост е също толкова неподходящо, колкото стрелбата с оръдия по известни представители на птиците) .

Ако връзката между температурата на въздуха и неговия газов състав беше взета под внимание в двуизмерните модели през 80-те години, тогава използването на триизмерни модели на общата атмосферна циркулация за описание на разпределението на атмосферните примеси стана възможно благодарение на компютърния бум едва през 90-те години. Първите такива модели на обща циркулация са използвани за описание на пространственото разпределение на химически пасивни вещества - маркери. По-късно, поради недостатъчната оперативна памет на компютрите, химичните процеси бяха определени само с един параметър - времето на престой на примеса в атмосферата и едва сравнително наскоро блоковете от химически трансформации станаха пълноправни части от триизмерни модели. Въпреки че все още има трудности при представянето на атмосферните химични процеси в детайли в 3D модели, те вече не изглеждат непреодолими и най-добрите 3D модели включват стотици химични реакции, заедно с действителния климатичен транспорт на въздуха в глобалната атмосфера.

В същото време широкото използване на съвременни модели изобщо не поставя под въпрос полезността на по-простите, разгледани по-горе. Добре известно е, че колкото по-сложен е моделът, толкова по-трудно е да се отдели „сигнала“ от „шума на модела“, да се анализират получените резултати, да се идентифицират основните причинно-следствени механизми и да се оцени влиянието на определени явления върху крайния резултат (и следователно целесъобразността да бъдат взети предвид в модела). И тук по-простите модели служат като идеална тестова площадка; те позволяват да се получат предварителни оценки, които по-късно се използват в триизмерни модели, да се изучават нови природни явления преди включването им в по-сложни и т.н.

Бързият научен и технологичен прогрес породи още няколко области на изследване, по един или друг начин свързани с атмосферната химия.

Сателитен мониторинг на атмосферата.Когато беше установено редовно попълване на базата данни от сателити, за повечето от най-важните компоненти на атмосферата, покриващи почти цялото земно кълбо, имаше нужда от подобряване на методите за тяхната обработка. Това включва филтриране на данни (отделяне на грешките на сигнала и измерването) и възстановяване на вертикални профили на концентрациите на примеси въз основа на общото им съдържание в атмосферния стълб и интерполация на данни в онези области, където директните измервания са невъзможни по технически причини. В допълнение, сателитното наблюдение се допълва от експедиции на самолети, които се планират да решат различни проблеми, например в тропическия Пасифик, Северния Атлантик и дори в лятната стратосфера на Арктика.

Важна част от съвременните изследвания е асимилацията (усвояването) на тези бази данни в модели с различна сложност. В този случай параметрите се избират въз основа на условието за най-голяма близост между измерените и моделните стойности на съдържанието на примеси в точки (региони). По този начин се проверява качеството на моделите, както и екстраполацията на измерените стойности извън регионите и периодите на измерване.

Оценка на концентрациите на краткотрайни атмосферни замърсители. Атмосферните радикали, които играят ключова роля в атмосферната химия, като хидроксил OH, перхидроксил HO2, азотен оксид NO, атомен кислород във възбудено състояние O (1D) и др., имат най-голяма химична реактивност и следователно много малка ( няколко секунди или минути) „живот“ в атмосферата. Следователно измерването на такива радикали е изключително трудно и реконструкцията на тяхното съдържание във въздуха често се извършва с помощта на моделни взаимоотношения между химическите източници и поглътители на тези радикали. За дълго времеинтензитетите на източниците и поглътителите бяха изчислени от моделни данни. С появата на подходящи измервания стана възможно въз основа на тях да се реконструират радикални концентрации, като същевременно се подобряват моделите и се разширява информацията за газовия състав на атмосферата.

Реконструкция на газовия състав на атмосферата в прединдустриалния период и по-ранните епохи на Земята.Благодарение на измервания в ледени ядра на Антарктика и Гренландия, чиято възраст варира от стотици до стотици хиляди години, станаха известни концентрациите на въглероден диоксид, азотен оксид, метан, въглероден оксид, както и температурата от онези времена . Моделна реконструкция на състоянието на атмосферата в тези епохи и сравнението й с настоящата позволява да се проследи еволюцията на земната атмосфера и да се оцени степента на човешкото въздействие върху околната среда.

Оценка на интензивността на източниците на най-важните компоненти на въздуха.Систематичните измервания на съдържанието на газове в повърхностния въздух, като метан, въглероден окис и азотни оксиди, станаха основа за решаване на обратния проблем: оценка на количеството емисии на газове от наземни източници в атмосферата въз основа на техните известни концентрации . За съжаление, само инвентаризацията на виновниците за всеобщата суматоха - фреоните - е сравнително проста задача, тъй като почти всички тези вещества нямат естествени източници и общото им количество, навлизащо в атмосферата, е ограничено от обема на тяхното производство. Останалите газове имат различни и сравними източници на енергия. Например, източник на метан са подгизнали райони, блата, нефтени кладенци, въглищни мини; това съединение се секретира от термитни колонии и дори е отпадъчен продукт на големи говеда. Въглеродният окис навлиза в атмосферата като част от отработените газове, в резултат на изгаряне на гориво, както и по време на окисляването на метан и много органични съединения. Директните измервания на емисиите на тези газове са трудни, но са разработени техники за предоставяне на оценки на глобалните източници на замърсяващи газове, чиято несигурност е значително намалена през последните години, въпреки че остава голяма.

Прогнозиране на промените в състава на атмосферата и климата на ЗемятаОтчитайки тенденциите - тенденции в съдържанието на атмосферни газове, оценки на техните източници, темпове на нарастване на населението на Земята, темпове на нарастване на производството на всички видове енергия и др. - специални групи от експерти създават и постоянно коригират сценарии за вероятни замърсяване на атмосферата през следващите 10, 30, 100 години. Въз основа на тях с помощта на модели се прогнозират възможни промени в газовия състав, температурата и атмосферната циркулация. По този начин е възможно предварително да откриете неблагоприятни тенденции в състоянието на атмосферата и да се опитате да ги отстраните. Антарктическият шок от 1985 г. не трябва да се повтаря.

Феноменът на парниковия ефект на атмосферата

През последните години стана ясно, че аналогията между обикновена оранжерия и парниковия ефект на атмосферата не е съвсем правилна. В края на миналия век известният американски физик Ууд, заменяйки обикновеното стъкло с кварцово стъкло в лабораторен модел на оранжерия и без да открива промени във функционирането на оранжерията, показа, че проблемът не е в забавянето на топлинно излъчване на почвата от стъкло, което пропуска слънчевата радиация, но ролята на стъклото в в такъв случайсе състои само в „прекъсване“ на турбулентния топлообмен между повърхността на почвата и атмосферата.

Парниковият (парников) ефект на атмосферата е нейната способност да предава слънчева радиация, но да задържа земната радиация, насърчавайки натрупването на топлина от земята. Земната атмосфера сравнително добре пропуска късовълновата слънчева радиация, която се поглъща почти напълно от земната повърхност. Нагрявайки се поради поглъщането на слънчевата радиация, земната повърхност се превръща в източник на земна, предимно дълга вълна, радиация, част от която отива в космоса.

Ефект от повишаване на концентрацията на CO2

Учените и изследователите продължават да спорят за състава на така наречените парникови газове. Най-голям интерес в това отношение представлява ефектът от нарастващите концентрации на въглероден диоксид (CO2) върху парниковия ефект на атмосферата. Предполага се, че добре известната схема: „увеличаването на концентрацията на въглероден диоксид засилва парниковия ефект, което води до затопляне на глобалния климат“ е изключително опростена и много далеч от реалността, тъй като най-важният „парников газ“ не е CO2 изобщо, но водна пара. В същото време уговорката, че концентрацията на водни пари в атмосферата се определя само от параметрите на самата климатична система, вече не издържа на критика, тъй като антропогенното въздействие върху глобалния воден цикъл е убедително доказано.

Като научни хипотези сочим следните последицинастъпващия парников ефект. първо,Според най-разпространените оценки до края на 21 век съдържанието на CO2 в атмосферата ще се удвои, което неизбежно ще доведе до повишаване на средната глобална повърхностна температура с 3 - 5 o C. В същото време се очаква затопляне което да доведе до по-сухи лета в умерените ширини на Северното полукълбо.

второ,Предполага се, че такова увеличение на средната глобална повърхностна температура ще доведе до повишаване на нивото на Световния океан с 20 - 165 сантиметра поради термичното разширение на водата. Що се отнася до антарктическата ледена покривка, нейното унищожаване не е неизбежно, тъй като топенето изисква по-високи температури. Във всеки случай процесът на топене на антарктическия лед ще отнеме много дълго време.

Трето,Атмосферните концентрации на CO2 могат да имат много благоприятен ефект върху добивите. Резултатите от експериментите ни позволяват да приемем, че в условията на прогресивно увеличаване на съдържанието на CO2 във въздуха естествената и култивираната растителност ще достигне оптимално състояние; Ще се увеличи листната повърхност на растенията, ще се увеличи специфичното тегло на сухото вещество на листата, ще се увеличи средният размер на плодовете и броят на семената, ще се ускори узряването на зърната и ще се увеличи добивът им.

четвърто,На високи географски ширини естествените гори, особено бореалните гори, могат да бъдат много чувствителни към температурните промени. Затоплянето може да доведе до рязко намаляване на площта на бореалните гори, както и до изместване на границата им на север; горите на тропиците и субтропиците вероятно ще бъдат по-чувствителни към промените в валежите, отколкото към температурата.

Светлинната енергия от слънцето прониква в атмосферата, абсорбира се от повърхността на земята и я нагрява. В този случай светлинната енергия се превръща в топлина, която се отделя под формата на инфрачервено или топлинно лъчение. Това инфрачервено лъчение, отразено от повърхността на земята, се абсорбира от въглеродния диоксид, като същевременно се нагрява и нагрява атмосферата. Това означава, че колкото повече въглероден диоксид има в атмосферата, толкова по-силно той влияе върху климата на планетата. Същото се случва и в оранжериите, поради което това явление се нарича парников ефект.

Ако така наречените парникови газове продължат да текат със сегашната си скорост през следващия век средна температураТемпературата на Земята ще се покачи с 4 - 5 o C, което може да доведе до глобално затопляне на планетата.

Заключение

Промяната на отношението ви към природата не означава, че трябва да се откажете от технологичния прогрес. Спирането му няма да реши проблема, а само може да забави решаването му. Необходимо е упорито и търпеливо да се стремим към намаляване на емисиите чрез въвеждане на нови екологични технологии за пестене на суровини, потребление на енергия и увеличаване на броя на насажденията, провеждане на образователни дейности по отношение на екологичния мироглед на населението.

Например в САЩ едно от предприятията за производство на синтетичен каучук се намира в непосредствена близост до жилищни райони и това не предизвиква протест от жителите, тъй като работят екологични технологични схеми, които в миналото със стари технологии, не бяха много чисти.

Това означава, че се нуждаем от строг подбор на технологии, които отговарят на най-строгите критерии; съвременните обещаващи технологии ще ни позволят да постигнем високо нивоекологичност на производството във всички сектори на промишлеността и транспорта, както и увеличаване на броя на зелените площи, засадени в индустриални зони и градове.

През последните години експериментът заема водеща позиция в развитието на атмосферната химия, а мястото на теорията е същото като в класическите, уважавани науки. Но все още има области, в които теоретичните изследвания остават приоритет: например само моделни експерименти са в състояние да предскажат промени в състава на атмосферата или да оценят ефективността на ограничителните мерки, приложени в рамките на Монреалския протокол. Започвайки от решаването на важен, но частен проблем, днес атмосферната химия, в сътрудничество със сродни дисциплини, обхваща целия комплекс от проблеми в изучаването и опазването на околната среда. Може би можем да кажем, че първите години от развитието на атмосферната химия преминаха под мотото: "Не закъснявайте!" Стартовият прилив приключи, бягането продължава.

II. Разпределете характеристиките според клетъчните органели (поставете буквите, съответстващи на характеристиките на органелите срещу името на органелите). (26 точки)

II. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИ ПРЕПОРЪКИ ЗА СТУДЕНТИ РЕДОВНА ОБРАЗОВАНИЕ ОТ ВСИЧКИ НЕФИЛОСОФСКИ СПЕЦИАЛНОСТИ 1 стр.

НОВ ВИДПриспособления на организмите към живот в наземно-въздушна среда. Живите организми в земно-въздушна средазаобиколен от въздух. Въздухът има ниска плътност и в резултат на това ниска подемна сила, незначителна опора и ниско съпротивление на движението на организмите. Сухоземните организми живеят в условия на относително ниски и постоянни атмосферно налягане, също поради ниската плътност на въздуха.

Въздухът има нисък топлинен капацитет, така че бързо се нагрява и също толкова бързо се охлажда. Скоростта на този процес е обратно пропорционална на количеството водни пари, съдържащи се в него.

Леките въздушни маси имат по-голяма подвижност, както хоризонтално, така и вертикално. Това спомага за поддържането на постоянен газов състав на въздуха. Съдържанието на кислород във въздуха е много по-високо, отколкото във водата, така че кислородът на сушата не е ограничаващ фактор.

Светлината в сухоземните местообитания, поради високата прозрачност на атмосферата, не действа като ограничаващ фактор, за разлика от водната среда.

Земно-въздушната среда има различни режими на влажност: от пълно и постоянно насищане на въздуха с водни пари в някои райони на тропиците до почти пълното им отсъствие в сухия въздух на пустините. Съществува и голяма променливост на влажността на въздуха през деня и сезоните.

Влагата на земята действа като ограничаващ фактор.

Поради наличието на гравитация и липсата на плаваща сила, обитателите на сушата имат добре развити опорни системи, които поддържат телата им. При растенията това са различни механични тъкани, особено силно развити при дърветата. По време на еволюционния процес животните са развили както външен (членестоноги), така и вътрешен (хордови) скелет. Някои групи животни имат хидроскелет (кръгли червеи и пръстеновидни). Проблемите на земните организми с поддържането на телата им в космоса и преодоляването на силите на гравитацията са ограничили максималната им маса и размер. Най-големите сухоземни животни са по-ниски по размер и тегло от гигантите на водната среда (теглото на слона достига 5 тона, а на синия кит - 150 тона).

Ниското въздушно съпротивление допринесе за прогресивната еволюция на двигателните системи на сухоземните животни. Така бозайниците придобиват най-висока скорост на движение на сушата, а птиците овладяват въздушната среда, развивайки способността да летят.

Голямата подвижност на въздуха във вертикална и хоризонтална посока се използва от някои земни организми различни етапитяхното развитие за разпръскване с помощта на въздушни течения (млади паяци, насекоми, спори, семена, плодове на растения, протистни цисти). По аналогия с водните планктонни организми, насекомите са развили подобни адаптации като адаптациите към пасивно реене във въздуха - малки размери на тялото, различни израстъци, които увеличават относителната повърхност на тялото или на някои от неговите части. Разпръснатите от вятъра семена и плодове имат различни подобни на крила и парагаути придатъци, които подобряват способността им за плъзгане.

Приспособленията на земните организми за запазване на влагата също са разнообразни. При насекомите тялото е надеждно защитено от изсушаване от многослойна хитинизирана кутикула, чийто външен слой съдържа мазнини и восъкоподобни вещества. Подобни устройства за пестене на вода са разработени и при влечугите. Способността за вътрешно оплождане, развита при сухоземните животни, ги прави независими от наличието на водна среда.

Почватае сложна система, състояща се от твърди частици, заобиколени от въздух и вода.

В зависимост от вида - глинести, песъчливи, глинесто-песъчливии др.- почвата е повече или по-малко пронизана с кухини, пълни със смес от газове и водни разтвори. В почвата, в сравнение с приземния слой въздух, температурните колебания се изглаждат, а на дълбочина от 1 m сезонните температурни промени също са незабележими.

Най-горният почвен хоризонт съдържа повече или по-малко хумус,от които зависи продуктивността на растенията. Средният слой, разположен отдолу, съдържа измити от горния слой и трансформирани вещества.Долният слой е представен майчина порода.

Водата в почвата присъства в празнини, малки пространства. Съставът на почвения въздух се променя рязко с дълбочина: съдържанието на кислород намалява, а съдържанието на въглероден диоксид се увеличава. При наводняване на почвата с вода или интензивно разлагане на органични остатъци се появяват зони без кислород. Така условията на съществуване в почвата са различни при различните хоризонти.

В хода на еволюцията тази среда се е развила по-късно от водната. Неговата особеност е, че е газообразен, поради което се характеризира с ниска влажност, плътност и налягане и високо съдържание на кислород.

В хода на еволюцията живите организми са развили необходимите анатомични, морфологични, физиологични, поведенчески и други адаптации.

Животните в наземно-въздушната среда се движат по почвата или във въздуха (птици, насекоми), а растенията се вкореняват в почвата. В тази връзка животните са развили бели дробове и трахея, а растенията са развили устичен апарат, т.е.

органи, с които сухоземните жители на планетата усвояват кислород директно от въздуха. Силно развити са скелетните органи, които осигуряват автономност на движението по сушата и поддържат тялото с всичките му органи в условия на незначителна плътност на околната среда, хиляди пъти по-малка от водата.

Екологичните фактори в земно-въздушната среда се различават от другите местообитания по високата интензивност на светлината, значителните колебания в температурата и влажността на въздуха и корелацията на всички фактори с географско местоположение, смяна на сезоните на годината и времето на деня.

Техните ефекти върху организмите са неразривно свързани с движението на въздуха и положението спрямо моретата и океаните и са много различни от ефектите във водната среда (табл.

Таблица 5

Условия на местообитание за въздушни и водни организми

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

въздушна среда

водна среда

Влажност	Много важно (често в недостиг)	Няма (винаги в излишък)
Плътност	Малък (с изключение на почвата)	Голяма в сравнение с ролята му за обитателите на въздуха
налягане	Почти никакви	Голям (може да достигне 1000 атмосфери)
температура	Значителен (варира в много широки граници - от -80 до +1ОО°С и повече)	По-малко от стойността за обитателите на въздуха (варира много по-малко, обикновено от -2 до +40°C)
Кислород	Несъществени (предимно в излишък)	Основни (често в недостиг)
Суспензии	маловажно; не се използва за храна (основно минерали)	Важно (източник на храна, особено органична материя)
Разтворените вещества в заобикаляща среда	До известна степен (от значение само за почвени разтвори)	Важно (необходими са определени количества)

Земните животни и растения са развили свои собствени, не по-малко оригинални адаптации към неблагоприятните фактори на околната среда: сложна структуратяло и неговите обвивки, периодичност и ритъм на жизнените цикли, механизми на терморегулация и др.

Развива се целенасочена мобилност на животните в търсене на храна, появяват се пренасяните от вятъра спори, семена и прашец, както и растения и животни, чийто живот е изцяло свързан с въздушната среда. Създадена е изключително тясна функционална, ресурсна и механична връзка с почвата.

Много от адаптациите бяха обсъдени по-горе като примери за характеризиране на абиотичните фактори на околната среда.

Затова няма смисъл да се повтаряме сега, тъй като ще се върнем към тях в практическите занятия.

Почвата като местообитание

Земята е единствената планета, която има почва (едасфера, педосфера) - специална, горна черупкасуши.

Тази черупка се е формирала в исторически обозримо време - тя е на същата възраст като живота на сушата на планетата. За първи път на въпроса за произхода на почвата отговори М.В. Ломоносов („За слоевете на земята“): „...почвата е възникнала от разлагането на телата на животните и растенията... през времето...“.

И великият руски учен вие. Вие. Докучаев (1899: 16) е първият, който нарича почвата самостоятелно природно тяло и доказва, че почвата е „... същото независимо естествено историческо тяло като всяко растение, всяко животно, всеки минерал... тя е резултат, функция от общата, взаимна активност на климата на дадена област, нейните растителни и животински организми, топография и възраст на страната..., накрая, подпочвата, т.е.

земни скали. ... Всички тези почвообразуващи агенти са по същество напълно еквивалентни количества и участват еднакво във формирането на нормалната почва...”

И съвременният известен почвовед Н.А.

Качински („Почвата, нейните свойства и живот“, 1975) дава следната дефиниция на почвата: „Почвата трябва да се разбира като всички повърхностни слоеве на скалите, обработени и променени от съвместното влияние на климата (светлина, топлина, въздух, вода) , растителни и животински организми”.

Основните структурни елементи на почвата са: минерална основа, органична материя, въздух и вода.

Минерална основа (скелет)(50-60% от цялата почва) е неорганично вещество, образувано в резултат на подлежащата планинска (основна, почвообразуваща) скала в резултат на нейното изветряне.

Размерите на скелетните частици варират от камъни и камъни до малки частици пясък и кал. Физикохимични характеристикипочвите се определят главно от състава на почвообразуващите скали.

Пропускливостта и порьозността на почвата, които осигуряват циркулацията както на водата, така и на въздуха, зависят от съотношението на глината и пясъка в почвата и от размера на фрагментите.

При умерен климат е идеално, ако почвата е съставена от равни количества глина и пясък, т.е. представлява глинеста почва.

В този случай почвите не са изложени на риск нито от преовлажняване, нито от изсушаване. И двете са еднакво разрушителни както за растенията, така и за животните.

органична материя– до 10% от почвата, образува се от мъртва биомаса (растителна маса - постеля от листа, клони и корени, мъртви стволове, тревни парцали, организми на умрели животни), раздробена и преработена в почвен хумус от микроорганизми и определени групи от животни и растения.

По-простите елементи, образувани в резултат на разграждането на органичната материя, отново се абсорбират от растенията и се включват в биологичния цикъл.

Въздух(15-25%) в почвата се съдържа в кухини – пори, между органични и минерални частици. При отсъствие (тежки глинести почви) или запълване на порите с вода (по време на наводнение, размразяване на вечна замръзналост), аерацията в почвата се влошава и се развиват анаеробни условия.

При такива условия физиологичните процеси на организмите, които консумират кислород - аероби - се инхибират, а разлагането на органичната материя е бавно. Постепенно се натрупват, те образуват торф. Големи запаси от торф са типични за блата, блатисти гори и тундрови съобщества. Натрупването на торф е особено силно изразено в северните райони, където студът и преовлажняването на почвите са взаимозависими и се допълват взаимно.

вода(25-30%) в почвата е представена от 4 вида: гравитационна, хигроскопична (свързана), капилярна и парна.

Гравитационен- подвижната вода, заемаща широки пространства между почвените частици, се просмуква под собствената си тежест до нивото на подземните води.

Лесно се абсорбира от растенията.

Хигроскопични или свързани– адсорбира около колоидни частици (глина, кварц) на почвата и се задържа под формата на тънък филм благодарение на водородните връзки. От тях се отделя при високи температури (102-105°С). Той е недостъпен за растенията и не се изпарява. В глинестите почви има до 15% такава вода, в песъчливите почви – 5%.

Капилярна– задържани около почвените частици чрез повърхностно напрежение.

Чрез тесни пори и канали - капиляри, тя се издига от нивото на подземните води или се отклонява от кухини с гравитационна вода. По-добре се задържа от глинести почви и лесно се изпарява.

Растенията лесно го усвояват.

Парообразен– заема всички безводни пори. Първо се изпарява.

Съществува постоянен обмен на повърхностни почвени и подпочвени води, като звено в общия кръговрат на водата в природата, като скоростта и посоката се променят в зависимост от сезона и климатичните условия.

Свързана информация:

Търсене в сайта:

Газов състав на атмосфератасъщо е важен климатичен фактор.

Преди приблизително 3-3,5 милиарда години атмосферата е съдържала азот, амоняк, водород, метан и водни пари и в нея е нямало свободен кислород. Съставът на атмосферата до голяма степен се определя от вулканични газове.

Именно в земна среда, въз основа на високата ефективност на окислителните процеси в тялото, възниква животинската хомеотермия. Кислородът, поради постоянно високото си съдържание във въздуха, не е фактор, ограничаващ живота в земната среда. Само на места, при определени условия, се създава временен дефицит, например в натрупвания на разлагащи се растителни остатъци, запаси от зърно, брашно и др.

Например при липса на вятър в центъра на големите градове неговата концентрация нараства десетки пъти. Съществуват регулярни ежедневни промени в съдържанието на въглероден диоксид в приземните слоеве, свързани с ритъма на фотосинтезата на растенията, и сезонни промени, причинени от промени в скоростта на дишане на живите организми, главно микроскопичното население на почвата. Повишено насищане на въздуха с въглероден диоксид възниква в зони на вулканична активност, в близост до термални извори и други подземни изходи на този газ.

Ниска плътност на въздухаопределя неговата ниска подемна сила и незначителна опора.

Жителите на въздуха трябва да имат свои собствени поддържаща система, поддържащи тялото: растения - с разнообразни механични тъкани, животни - с плътен или много по-рядко хидростатичен скелет.

Вятър

бури

налягане

Ниската плътност на въздуха причинява относително ниско налягане на сушата. Нормално е 760 mmHg. С увеличаване на надморската височина налягането намалява. На височина 5800 м е само наполовина нормално. Ниското налягане може да ограничи разпространението на видовете в планините. За повечето гръбначни животни горната граница на живота е около 6000 м. Намаляването на налягането води до намаляване на доставката на кислород и дехидратация на животните поради увеличаване на честотата на дишане.

Границите на напредване на висшите растения в планините са приблизително еднакви. Малко по-издръжливи са членестоногите (пружинки, акари, паяци), които могат да бъдат намерени на ледниците над линията на растителността.

Като цяло всички сухоземни организми са много по-стенобатични от водните.

Наземно-въздушно местообитание

В хода на еволюцията тази среда се е развила по-късно от водната. Екологичните фактори в земно-въздушната среда се различават от другите местообитания по високата интензивност на светлината, значителните колебания в температурата и влажността на въздуха, връзката на всички фактори с географското местоположение, промяната на сезоните и времето на деня.

Средата е газообразна, поради което се характеризира с ниска влажност, плътност и налягане и високо съдържание на кислород.

Характеристики на абиотичните фактори на околната среда: светлина, температура, влажност - виж предишната лекция.

Газов състав на атмосфератасъщо е важен климатичен фактор. Преди приблизително 3-3,5 милиарда години атмосферата е съдържала азот, амоняк, водород, метан и водни пари и в нея е нямало свободен кислород. Съставът на атмосферата до голяма степен се определя от вулканични газове.

В момента атмосферата се състои главно от азот, кислород и относително по-малки количества аргон и въглероден диоксид.

Всички други газове, присъстващи в атмосферата, се съдържат само в следи от количества. От особено значение за биотата е относителното съдържание на кислород и въглероден диоксид.

Именно в земна среда, въз основа на високата ефективност на окислителните процеси в тялото, възниква животинската хомеотермия. Кислородът, поради постоянно високото си съдържание във въздуха, не е фактор, ограничаващ живота в земната среда.

Само на места, при определени условия, се създава временен дефицит, например в натрупвания на разлагащи се растителни остатъци, запаси от зърно, брашно и др.

Съдържанието на въглероден диоксид може да варира в определени области на повърхностния слой въздух в доста значителни граници. Например при липса на вятър в центъра на големите градове неговата концентрация нараства десетки пъти. Съществуват регулярни ежедневни промени в съдържанието на въглероден диоксид в приземните слоеве, свързани с ритъма на фотосинтезата на растенията, и сезонни промени, причинени от промени в скоростта на дишане на живите организми, главно микроскопичното население на почвата.

Повишено насищане на въздуха с въглероден диоксид възниква в зони на вулканична активност, в близост до термални извори и други подземни изходи на този газ. Ниското съдържание на въглероден диоксид инхибира процеса на фотосинтеза.

В затворени земни условия е възможно да се увеличи скоростта на фотосинтезата чрез увеличаване на концентрацията на въглероден диоксид; това се използва в практиката на парниковото и парниковото отглеждане.

Азотът във въздуха е инертен газ за повечето обитатели на земната среда, но редица микроорганизми (нодулни бактерии, Azotobacter, клостридии, синьо-зелени водорасли и др.) имат способността да го свързват и да го включват в биологичния цикъл.

Локалните замърсители, влизащи във въздуха, също могат значително да повлияят на живите организми.

Това се отнася особено за токсичните газообразни вещества - метан, серен оксид (IV), въглероден оксид (II), азотен оксид (IV), сероводород, съединения на хлора, както и частици прах, сажди и др., замърсяващи въздуха в индустриални зони. Основният съвременен източник на химическо и физическо замърсяване на атмосферата е антропогенен: работата на различни промишлени предприятия и транспорт, ерозия на почвата и др.

н. Серният оксид (SO2), например, е токсичен за растенията дори в концентрации от една петдесет хилядна до една милионна от обема на въздуха.Някои растителни видове са особено чувствителни към S02 и служат като чувствителен индикатор за натрупването му в въздуха (например лишеи.

Ниска плътност на въздухаопределя неговата ниска подемна сила и незначителна опора. Обитателите на въздушната среда трябва да имат собствена опорна система, която поддържа тялото: растенията - с различни механични тъкани, животните - с твърд или много по-рядко хидростатичен скелет.

Освен това всички обитатели на въздуха са тясно свързани с повърхността на земята, която им служи за привързване и опора. Животът във висящо състояние във въздуха е невъзможен. Вярно е, че много микроорганизми и животни, спори, семена и цветен прашец на растения редовно присъстват във въздуха и се пренасят от въздушни течения (анемохория), много животни са способни на активен полет, но при всички тези видове основната функция на жизнения им цикъл е е размножаване – извършва се на повърхността на земята.

За повечето от тях престоят във въздуха е свързан само със заселване или търсене на плячка.

Вятърима ограничаващ ефект върху дейността и равномерното разпространение на организмите. Вятърът може дори да промени външния вид на растенията, особено в тези местообитания, например в алпийските зони, където други фактори имат ограничаващ ефект. В открити планински местообитания вятърът ограничава растежа на растенията и кара растенията да се огъват от наветрената страна.

Освен това вятърът увеличава изпарението при условия на ниска влажност. Голямо значениеимат бури, въпреки че ефектът им е чисто локален. Ураганите и дори обикновените ветрове могат да пренасят животни и растения на големи разстояния и по този начин да променят състава на общностите.

налягане, очевидно не е пряк ограничаващ фактор, но е пряко свързан с времето и климата, които имат пряк ограничаващ ефект.

Ниската плътност на въздуха причинява относително ниско налягане на сушата. Нормално е 760 mmHg. С увеличаване на надморската височина налягането намалява. На височина 5800 м е само наполовина нормално.

Ниското налягане може да ограничи разпространението на видовете в планините.

За повечето гръбначни животни горната граница на живота е около 6000 м. Намаляването на налягането води до намаляване на доставката на кислород и дехидратация на животните поради увеличаване на честотата на дишане. Границите на напредване на висшите растения в планините са приблизително еднакви. Малко по-издръжливи са членестоногите (пружинки, акари, паяци), които могат да бъдат намерени на ледниците над линията на растителността.

Отличителна черта на земно-въздушната среда е наличието на въздух (смес от различни газове) в нея.

Въздухът има ниска плътност, така че не може да служи като опора за организми (с изключение на летящите). Именно ниската плътност на въздуха определя незначителното му съпротивление при движение на организми по повърхността на почвата. В същото време затруднява движението им във вертикална посока. Ниската плътност на въздуха също причинява ниско налягане на сушата (760 mm Hg = 1 atm). Въздухът е по-малко вероятно да блокира навлизането на слънчева светлина, отколкото водата. Има по-висока прозрачност от водата.

Газовият състав на въздуха е постоянен (знаете това от курса си по география). Кислородът и въглеродният диоксид по правило не са ограничаващи фактори. Водните пари и различни замърсители присъстват като примеси във въздуха.

През последното столетие в резултат на стопанската дейност на човека съдържанието на различни замърсители в атмосферата рязко се увеличи. Сред тях най-опасни са: азотни и серни оксиди, амоняк, формалдехид, тежки метали, въглеводороди и др. В момента живите организми практически не са адаптирани към тях. Поради тази причина замърсяването на въздуха е сериозно глобално екологичен проблем. За решаването му е необходимо да се прилагат мерки за опазване на околната среда на ниво всички държави на Земята.

Въздушните маси се движат в хоризонтална и вертикална посока. Това води до появата на такъв фактор на околната среда като вятър. Вятърможе да предизвика движение на пясъка в пустините (пясъчна буря). Той е в състояние да издуха почвени частици на всякакъв терен, намалявайки плодородието на земята (ветрова ерозия). Вятърът има механичен ефект върху растенията. Той е в състояние да причини вятърни валове (преобръщане на дървета с корени), ветроломи (счупвания на стволове на дървета) и деформация на короните на дърветата. Движението на въздушните маси оказва значително влияние върху разпределението на валежите и температурния режим в приземно-въздушната среда.

Воден режим на земно-въздушната среда

От вашия курс по география знаете, че земно-въздушната среда може да бъде изключително наситена с влага (тропиците) или много бедна на нея (пустини). Валежите са разпределени неравномерно както по сезони, така и по географски области. Влажността в околната среда варира в широк диапазон. Той е основният ограничаващ фактор за живите организми.

Температурен режим на земно-въздушната среда

Температурата в приземно-въздушната среда има дневна и сезонна периодичност. Организмите са се приспособили към него от появата на живота на сушата. Следователно температурата е по-малко вероятно от влажността да действа като ограничаващ фактор.

Приспособяване на растенията и животните към живот в земно-въздушна среда

Когато растенията достигнат сушата, те развиват тъкани. Учили сте строежа на растителните тъкани в курса по биология за 7 клас. Поради факта, че въздухът не може да служи като надеждна опора, растенията са развили механични тъкани (дървесни и ликови влакна). Широка гама от промени в климатичните фактори предизвика образуването на плътни покривни тъкани - перидерма, кора. Благодарение на подвижността на въздуха (вятъра) растенията са развили приспособления за опрашване, разпространение на спори, плодове и семена.

Животът на животните, окачени във въздуха, е невъзможен поради ниската му плътност. Много от видовете (насекоми, птици) са се приспособили към активен полет и могат да останат във въздуха дълго време. Но тяхното възпроизвеждане става на повърхността на почвата.

Движението на въздушните маси в хоризонтална и вертикална посока се използва от някои малки организми за пасивно разпръскване. По този начин се заселват протисти, паяци и насекоми. Ниската плътност на въздуха доведе до подобряване на външния (членестоноги) и вътрешния (гръбначни) скелет на животните по време на еволюцията. По същата причина има ограничение за максималната маса и размер на тялото на сухоземните животни. Най-голямото животно на сушата - слонът (тегло до 5 тона) е много по-малко от морския гигант - синия кит (до 150 тона). Благодарение на появата различни видовекрайници, бозайниците са успели да населят земни зони с разнообразен терен.

Обща характеристика на почвата като жизнена среда

Почва - горен слой земната кораимащи плодовитост. Образуван е в резултат на взаимодействието на климатични и биологични фактори с подлежащата скала (пясък, глина и др.). Почвата е в контакт с въздуха и служи за опора на земните организми. Също така е източник на минерално хранене за растенията. В същото време почвата е жизнена среда за много видове организми. Почвата се характеризира със следните свойства: плътност, влажност, температура, аерация (подаване на въздух), реакция на околната среда (pH), соленост.

Плътността на почвата се увеличава с дълбочината. Влажността, температурата и аерацията на почвата са тясно свързани и взаимозависими. Температурните колебания в почвата се изглаждат в сравнение с повърхностния въздух и вече не се проследяват на дълбочина 1-1,5 m. Добре навлажнените почви бавно се затоплят и бавно изстиват. Повишаването на влажността и температурата на почвата влошава нейната аерация и обратно. Хидротермичният режим на почвата и нейната аерация зависят от структурата на почвата. Глинените почви задържат влагата по-добре от песъчливите. Но те аерират по-зле и се затоплят по-зле. Според реакцията на околната среда почвите се разделят на три вида: кисели (pH< 7,0), нейтральные (рН ≈ 7,0) и щелочные (рН > 7,0).

Адаптация на растенията и животните към живот в почвата

В живота на растенията почвата изпълнява функциите на закрепване, водоснабдяване и източник на минерално хранене. Концентрацията на хранителни вещества в почвата води до развитието на коренови системи и проводими тъкани в растенията.

Животните, които живеят в почвата, имат редица адаптации. Те се характеризират с различни начинидвижение в почвата. Това може да бъде копаене на проходи и дупки, като къртици щурци и къртици щурци. Земните червеи могат да разделят частиците на почвата и да създават тунели. Ларвите на насекомите могат да пълзят сред частиците на почвата. В тази връзка в процеса на еволюцията са разработени подходящи адаптации. Ровещите организми са развили ровещи крайници. U анелидиима хидростатичен скелет, а насекомите и многоножките имат нокти.

Почвените животни имат късо, компактно тяло с неомокрящи се кожи (бозайници) или покрити със слуз. Животът в почвата като местообитание е довел до атрофия или недоразвитие на зрителните органи. Малките, недоразвити очи на бенката често са скрити под кожна гънка. За да се улесни движението в тесни почвени проходи, козината на къртиците е придобила способността да се сгъва в две посоки.

В земно-въздушната среда организмите са заобиколени от въздух. Има ниска влажност, плътност и налягане, висока прозрачност и съдържание на кислород. Влажността е основният ограничаващ фактор. Почвата като жизнена среда се характеризира с висока плътност, определен хидротермичен режим и аерация. Растенията и животните са развили различни адаптации към живота в земно-въздушна и почвена среда.

По време на еволюцията земно-въздушното местообитание е изследвано много по-късно от водното. Неговата отличителна черта е, че е газообразен, така че съставът е доминиран от значително съдържание на кислород, както и ниско налягане, влажност и плътност.

Отзад дълго времеТакъв еволюционен процес създаде необходимостта флората и фауната да формират определено поведение и физиология, анатомични и други адаптации; те успяха да се адаптират към промените в заобикалящия свят.

Характеристика

Средата се характеризира с:

• Постоянни промени в температурата и нивата на влага във въздуха;
• Промяната на времето от деня и сезоните;
• Висок интензитет на светлината;
• Зависимост на факторите от териториалното разположение.

Особености

Особеността на околната среда е, че растенията могат да се вкоренят в земята, а животните могат да се движат в необятността на въздуха и почвата. Всички растения имат устичен апарат, с помощта на който земните организми по света могат да приемат кислород директно от въздуха. Ниската влажност на въздуха и преобладаващото наличие на кислород в него доведоха до появата на дихателни органи при животните - трахея и бели дробове. Добре развитата скелетна структура позволява независимо движение по земята и служи като здрава опора за тялото и органите, предвид ниската плътност на околната среда.

Животни

Основната част от животинските видове живеят в наземно-въздушна среда: птици, животни, влечуги и насекоми.

Адаптация и годност (примери)

В отговор на негативните фактори на околния свят са се развили живи организми определени адаптации: адаптиране към промените в температурата и климата, специална структура на тялото, терморегулация, както и промяна и динамика на жизнените цикли. Например, някои растения променят издънките и кореновата си система, за да запазят нормалното си състояние по време на периоди на студ и суша. Кореноплодните – цвекло и моркови, листата на цветята – алоето, луковиците на лалетата и праза запазват хранителни вещества и влага.

За да поддържат телесната температура непроменена през лятото и зимата, животните са разработили специална система за топлообмен и терморегулация с външния свят. Растенията развиват цветен прашец и семена, носени от вятъра за размножаване. Такива растения имат уникални способности да подобряват свойствата на прашеца, което води до ефективно опрашване. Животните придобиха целенасочена мобилност за получаване на храна. Създадена е абсолютна механична, функционална и ресурсна връзка със земята.

• Ограничаващ фактор за обитателите на околната среда е липсата на водоизточници.
• Живите организми могат да променят формата на тялото си поради ниската плътност на въздуха. Например, формирането на скелетни части е важно за животните; птиците изискват гладка форма на крилото и структура на тялото.
• Растенията се нуждаят от гъвкави съединителни тъкани, както и наличието на характерна форма на короната и цветя.
• Птиците и бозайниците дължат придобиването на топлокръвната функция на наличието на свойствата на въздуха - топлопроводимост, топлинен капацитет.

заключения

Земно-въздушното местообитание е необичайно по отношение на факторите на околната среда. Наличието на животни и растения в него е възможно поради появата и формирането на много адаптации. Всички обитатели са неотделими от повърхността на земята за закрепване и стабилна опора. В това отношение почвата е неотделима от водната и сухоземната среда, която играе основна роля в еволюцията на животинския и растителния свят.

За много хора това беше мост, през който организмите от водни източници се преместиха в земни условия на живот и по този начин завладяха сушата. Разпределението на флората и фауната по цялата планета зависи от състава на почвата и релефа, в зависимост от начина на живот.

IN напоследъкЗемно-въздушната среда се променя поради човешката дейност. Хората изкуствено трансформират природните пейзажи, броя и размера на резервоарите. В такава ситуация много организми не са в състояние бързо да се адаптират към новите условия на живот. Необходимо е да запомните това и да спрете негативната намеса на хората в земно-въздушната среда на животните и растенията!