Низкая плотность воздуха

Плотность воздушной среды не оказывает значительного сопротивления при движении по поверхности земли (как правило, животные передвигаются по почве, а растения укореняются в ней), но затрудняет перемещение по вертикали, что связано с низкой подъемной силой и опорностью воздуха (в ходе эволюции наземные животные приобрели способность к активному полету, в основном с помощью мускульных усилий). Малая опорность воздуха обуславливает и ограничения в весе и размере наземных животных.

Ветер

Вследствие подвижности воздуха развита анемохория – расселение с помощью воздушных потоков. Организмы, переносимые таким образом, получили название аэропланктона (специальные адаптации – мелкие размеры тела, увеличение его площади за счет выростов, сильного расчленения и т.д.). Бури, ураганы также оказывают экологическое воздействия на организмы, обуславливая такие их адаптации, как форма кроны (изгибание стволов и веток в подветренную сторону служат причиной образования флагообразной формы кроны), развитие стелющихся форм. На островах, где сильные ветры бывают очень часто, преобладают утратившие способность к полету бескрылые птицы и насекомые (тех, кто способен подняться в воздух, сносит ветром в море и они погибают).

Важная экологическая роль ветра – косвенная и заключается в усилении или ослаблении воздействия на организмы температуры и влажности (при ветре легче переносится жара и тяжелее морозы, быстрее наступает иссушение и охлаждение организмов).

Световой режим

Световой режим зависит от высоты стояния солнца над горизонтом (угла падения солнечных лучей), условий погоды, прозрачности атмосферы. Освещенность на поверхности Земли варьирует в широких пределах в зависимости от времени года и времени суток, географической широты.

Свободное поступление солнечной радиации, с одной стороны, требующее защитных приспособлений от вредного воздействия солнечных лучей, с другой стороны благоприятствующее процессу фотосинтеза.

Конкуренция за свет привела к формированию ряда приспособительных особенностей у растений: появились светолюбивые (гелиофиты), тенелюбивые (сциофиты) и теневыносливые. Каждый вид из разных групп адаптируется к условиям освещения с помощью различных морфологических и физиологических приспособлений (расположение листовых пластинок, альбедо листа, состав и расположение (ориентировка) хлоропластов в тканях и т.д.).

Газовый состав

В приземном слое довольно однороден: кислород 20,9%, азот 78,1%, инертные газы 1%, углекислый газ 0,03%. Кислород не является фактором, лимитирующим жизнь в наземной среде обитания (только местами, в специфических условиях, например, в разлагающихся растительных остатках, создается дефицит кислорода). Высокое содержание кислорода способствовало повышению обмена веществ у наземных организмов, и на базе высокой эффективности окислительных процессов возникла гомойотермия животных.

Содержание углекислого газа в атмосфере влияет на скорость фотосинтеза. Его концентрация может существенно меняться вследствие антропогенной деятельности.

Азот для большинства обитателей наземной среды является инертным газом, но такие организмы как клубеньковые бактерии, клостридии обладают способностью связывать его и вовлекать в биологический круговорот.

Основной источник загрязнения атмосферного воздуха – антропогенный.

Водный режим

Дефицит влаги – одна из существенных особенностей водно-наземной среды обитания. Эволюция растений происходила путем приспособления к добыванию и сохранению влаги.

При оценке режима увлажнения следует учитывать

· общее количество поступающих осадков: в областях экваториального климата выпадает несколько тысяч мм осадков, воздух постоянно насыщен водяными парами, в жарких пустынях осадки практически отсутствуют (менее 100 мм в год);

· соотношение осадков и испаряемости (суммарного годового испарения со свободной водной поверхности): выделяют аридные области – сухие, засушливые, где испарение превышает годовую сумму осадков, гумидные или влажные и полу- или семиаридные переходные зоны;

· периодичность поступления влаги и ее физические формы.

Осадки, кроме обеспечения организмов влагой играют и другую роль. При этом особое значение имеют ливни (образующиеся потоки оказывают разрушительное воздействие на экосистемы), град.

Многообразна экологическая роль снежного покрова. Снег – теплоизолятор (предохраняет зимующие у поверхности земли растения, мелких животных от замерзания, в сильные морозы под снегом прячутся рябчики, куропатки, тетерева). Сругой стороны глубокий снег мешает крупным животным передвигаться, добывать корм, приводит к механическому повреждению и выпреванию растений

Температурный режим

Основная особенность – большой размах температурных колебаний: сезонный размах в Средней Азии – 68-77⁰С, суточный – 25-38⁰С; в Якутии годовой размах от -64 до +35⁰С. Еще больше перепады на границе почва-атмосфера, где создается особый тепловой режим: днем сильное нагревание за счет окраски почвы, ночью сильное лучеиспускание. В результате растения и животные вырабатывают особые адаптационные приспособления, рассмотренные в предыдущей лекции.

В дополнение к вышеуказанным факторам следует указать высокое разнообразие ландшафтов, благоприятствующее видовому разнообразию.

Почва как среда жизни

По сравнению с ранее рассмотренными средами жизни почва обладает особенностями водного, температурного, светового, питательного режима, а также рядом других свойств.

Водный режим

Почва содержит определенное количество влаги, зависящее от режима увлажнения и свойств почвы: гранулометрического состава, содержания органического вещества, структурности и т.д. Следует учитывать, что почвенная влага может быть в разной степени доступной. Выделяют различные категории влаги: гравитационная, капиллярная, сорбированная с различной прочностью сорбции. Выделяют физическую и физиологическую сухость почв. Физическая сухость возникает при недостатке осадков и иссушении почвы. Физиологическая – при физиологической недоступности доступной воды. Например, при низких температурах корни не в состоянии поглощать воду даже при ее обилии. Физиологически сухими являются и засоленные почвы.

С водным режимом тесно связан и газовый режим почв. При переувлажнении капилляры закупориваются водяными пробками, кислород расходуется на дыхание и окисление и в почве появляются анаэробные условия.

Температурный режим

Почва – относительно теплоемкая среда, за счет чего перепады температур в ней хоть и больше, чем в воде, но меньше, чем на поверхности.

Световой режим

Свет проникает лишь в верхние несколько миллиметров почвенного профиля. В связи с этим фотосинтезирующие организмы (водоросли) растут лишь в верхней корочке почвы.

Элементы питания

По сравнению с водными местообитаниями для почв характерно высокое содержание биогенных элементов. Кроме того, для почвы и наземно-воздушной среды обитания особое значение имеет способность почвы удерживать в ППК биогенные элементы, предохраняя их от вымывания и обеспечивая процесс биоаккумуляции. Буферная способность, связанная с наличием органических и минеральных коллоидов, обеспечивает также устойчивость почв к кислотным воздействиям, поступлению ряда токсичных элементов.

Плотность

Почва – плотная среда, что предъявляет определенные требования к размеру почвенных организмов, а также к развитию у них специализированных органов перемещения.