Підручник з Біології і екології. 11 клас. Соболь - Нова програма

Ще неймовірніше, ніж море,

Ще більш змістовніше - повітря.

А. Вісенте

§ 10. НАЗЕМНО-ПОВІТРЯНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ

Основні поняття й ключові терміни: НАЗЕМНО-ПОВІТРЯНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ. Аеробіонти.

Пригадайте! Що таке екологічні чинники?

Вступна вправа

Атмосферне повітря - це життєво важливий компонент навколишнього середовища, що є природною сумішшю газів. У повітрі розрізняють сталі (кількість яких не змінюється) й змінні (кількість залежно від умов може значно змінюватись) складники. Це азот, вуглекислий газ, водень, озон, кисень, інертні гази, метан, сірководень, водяна пара, амоніак, оксиди Сульфуру. Визначте, які з цих газів є сталими, а які - змінними складниками повітря. Яке значення має повітря для живого?

ЗМІСТ

Які особливості наземно-повітряного середовища існування?

НАЗЕМНО-ПОВІТРЯНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ - це абіотичне, найрізноманітніше за своїми умовами існування середовище, основним ресурсом якого є повітря. Складність й різноманітність умов існування цього середовища пояснюється взаємодією трьох оболонок Землі: гідро-, літо- і атмосфери. У формуванні умов існування середовища і, насамперед газового складу повітря, першочергову роль відіграють організми. Живі істоти поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень в процесі фотосинтезу або поглинають кисень й виділяють вуглекислий газ під час дихання, фіксують атмосферний азот, утворюють амоніак тощо. Провідна роль у середовищі належить таким чинникам, як газовий склад повітря, світло, температура й вологість. Лімітуючими чинниками найчастіше є нестача або надлишок тепла й вологи.

Хімічний склад повітря є досить однорідним: азот - близько 78 %; кисень - близько 21 %, інертні гази - 0,9 %; вуглекислий газ - 0,03 %. Однак різні домішки (метан, сірководень, амоніак, оксиди Сульфуру й Нітрогену, часточки пилу тощо) можуть мати суттєве екологічне значення. Низька густина повітря визначає його малу підйомну силу та незначну силу опору, а також зумовлює порівняно низький тиск на суходолі. У нормі він дорівнює 760 мм рт. ст. Зі збільшенням висоти над рівнем моря тиск зменшується і може обмежувати розповсюдження видів.

Світловий режим наземно-повітряного середовища характеризується великою інтенсивністю і кількістю світла. Світло - це єдиний чинник, зміни якого є ритмічними, і тому це основний сигнальний чинник, що зумовлює наявність в організмів сезонних і добових ритмів. Значення світла для різних організмів пов'язане з променями трьох ділянок спектра: ультрафіолетовими променями (до 0,4 мкм; близько 10 % енергії променів, що досягають земної поверхні), видимим світлом (0,4 - 0,75 мкм; близько 45 % від загальної кількості) та інфрачервоними променями (більш ніж 0,75 мкм; близько 45 % від загальної кількості).

Температура має велике значення в житті організмів, оскільки впливає на температуру тіла, що позначається на швидкості реакцій обміну речовин. Характеризуючи температуру як екологічний чинник, треба розрізняти температуру повітря, температуру ґрунту і різницю між ними. Особливістю температурного режиму наземно-повітряного середовища є велика амплітуда температурних коливань як упродовж доби, так і протягом року. Разом із дією світла це має важливе сигнальне значення, оскільки регулює періоди активності організмів і забезпечує їхні біоритми.

Вологість повітря є чинником, що характеризується вмістом водяної пари в атмосфері. Наявність вологи в повітрі різко змінює його теплопровідність і теплоємність. Через те спеку і холод за умов високої вологості витримувати значно важче. Вологість у наземно-повітряному середовищі коливається в широких межах, а дефіцит вологи - це одна з його найістотніших особливостей.

Отже, в наземно-повітряному середовищі достатньо світла і повітря, проте вологість і температура повітря є досить мінливими чинниками.

Що є причиною різноманітності екологічних форм аеробіонтів?

Аеробіонти (від грец. аерос - повітря, біонтос - той, хто живе) - організми, які населяють наземно-повітряне середовище. В основу екологічних класифікацій мешканців наземного середовища покладено найрізноманітніші критерії: способи живлення, локомоції, відношення до вмісту кисню, температури, вологості, тиску тощо.

За відношенням до вмісту кисню організми поділяють на анаероби та аероби. Анаероби - організми, які здатні жити й розвиватися в безкисневому середовищі. Це анаеробні бактерії, дріжджеві гриби, внутрішні паразити, глибоководні організми. Аероби - організми, здатні існувати лише в кисневмісному середовищі. Представниками групи є більшість рослин, тварин і грибів.

За відношенням до температури аеробіонти поділяють на теплолюбні (термофіли) і холодолюбні (кріофіли). Термофіли - це екологічна група видів, які живуть в умовах постійно високих температур. Це ціанобактерії гарячих джерел, археї чорних курців, тварини пустель, тропічні птахи. Кріофіли - види, які спеціалізовані до життя в холодних умовах. Прикладом таких організмів є хламідомонада снігова, снігова муха, безкрилі зимові комарі, білий ведмідь (іл. 18).

За відношенням до вологості аеробіонти поділяють на гігрофіли й ксерофіли. Гігрофіли пристосовані до життя в умовах високої вологості (мокриці, дощові черв'яки, росянка), а ксерофіли пристосовані до місцеіснувань зі зниженою вологістю (саксаул, ковила, тушканчики, верблюди).

Іл. 18. Хламідомонада снігова (Chlamydomonas nivalis) - одноклітинна кріофільна зелена водорость, що спричиняє явище «червоного снігу»

Отже, різноманітність умов існування наземно-повітряного середовища зумовлює наявність багатьох екологічних класифікацій, що відображають подібність представників різних груп, для яких характерні подібні шляхи адаптації.

Чому повітря є екологічним чинником для наземних організмів?

Наземно-повітряне середовище є набагато складнішим для життя, ніж водне. Живі організми постійно оточені повітрям, що є газуватим середовищем з малою густиною, високим вмістом азоту, кисню, малою кількістю вуглекислого газу та водяної пари.

Мала густина повітря зумовлює низьку опірність щодо переміщення, тому велика кількість видів наземних тварин (близько 75 %) у ході еволюції набула здатності літати. Це комахи, птахи, літаючі амфібії, рептилії, ссавці. Адаптаціями до польоту є крила, розвинуті «літальні» м'язи, полегшена маса тіла. Спеціальними пристосуваннями до пасивного польоту є збільшення площі тіла або частин тіла (вирости, велика відносна поверхня крил, використання павутини). У багатьох видів розвинута анемохорія - розселення за допомогою повітряних течій. Анемохорія характерна для спор, насіння, плодів, цист найпростіших, дрібних комах, павуків. Через незначну силу опору повітря усі мешканці повітряного середовища пов'язані з поверхнею землі, яка слугує їм для закріплення у ґрунті, відпочинку, розмноження. Ця властивість повітря зумовлює наявність у мешканців такої адаптації, як опорні структури. Так, у вищих рослин є механічні тканини, у комах - хітиновий екзоскелет, у птахів - кістковий ендоскелет.

Високий вміст кисню в повітрі сприяв підвищенню ефективності обміну речовин, і саме тому виникли гомойотермні організми, якими є птахи й ссавці. У цих організмів розвинуті фізіологічні механізми швидкої доставки кисню до клітин і біохімічні реакції його використання. Вміст вуглекислого газу в повітрі може змінюватися у досить значних межах. Через те в аеробіонтів наявні адаптації для регуляції надходження СО2 в організм або його видалення з організму. Так, для надходження вуглекислого газу ґрунтового походження в багатьох видів рослин продихи розташовані тільки на нижній поверхні листків або ж їх там набагато більше, ніж на верхній. Високий вміст азоту в повітрі сприяв формуванню у прокаріотів (ціанобактерій, бульбочкових бактерій) здатності до азотофіксації, завдяки чому відбувається біологічний кругообіг Нітрогену.

Отже, повітря як абіотичний компонент наземного середовища існування є екологічним чинником, оскільки в організмів на його впливи існують різноманітні адаптації.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Самостійна робота з таблицею. Порівняльна характеристика середовищ існування

За допомогою таблиці порівняйте умови існування організмів водного й наземно-повітряного середовищ.

Умови існування

Середовище

водне

наземно-повітряне

Основний ресурс середовища

Лімітуючі чинники

Газовий склад

Вологість

Освітленість

Температура

Густина

Екологічні групи

Біологія + Міфологія. Адаптованість виду до умов існування

Для назв організмів досить часто використовують імена персонажів грецької міфології. Назвіть імена богині пам'яті, бога світла й мудрості та відомого лікаря грецької армії під Троєю. Зіставте їх з відповідними зображеннями метеликів.

Назвіть адаптації метеликів до наземно-повітряного середовища існування.

А Мнемозина

Б Махаон

В Аполлон

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Музика. Спів птахів і наземно-повітряне середовище

Наприкінці XX ст. виник новий напрям науки - зоомузикологія, що досліджує співи тварин. Зіставте зображення найкращих лісових «вокалістів» з їхніми назвами і отримайте прізвище французького композитора, який є засновником зоомузикології. Чому саме спів є найважливішим засобом комунікації птахів у наземно-повітряному середовищі?

А Дрізд чорний

М Зяблик

Ш Соловейко східний

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1-6

1. Що таке наземно-повітряне середовище існування? 2. Що є основним ресурсом середовища? 3. Хто такі аеробіонти? 4. Назвіть основні екологічні групи аеробіонтів? 5. Що таке повітря? 6. Наведіть приклад властивостей повітря, що мають для живого найбільше екологічне значення.

7-9

7. Які особливості наземно-повітряного середовища існування? 8. Що є причиною різноманітності екологічних форм аеробіонтів? 9. Чому повітря є екологічним чинником для наземних організмів?

10-12

10. Чому саме спів є найважливішим засобом комунікації птахів у наземно-повітряному середовищі?