A talaj-levegő környezetben a működési környezeti tényezőknek számos jellegzetes vonásait: más környezetekhez képest nagyobb fényintenzitás, jelentős hőmérséklet-ingadozások, páratartalom változása földrajzi helytől, évszaktól és napszaktól függően. A fent felsorolt ​​tényezők hatása elválaszthatatlanul összefügg a légtömegek mozgásával - a széllel.

Az evolúció során a földi-levegő környezet élő szervezetei jellegzetes anatómiai, morfológiai, fiziológiai, viselkedési és egyéb adaptációkat alakítottak ki. Tekintsük a főbb környezeti tényezők növényekre és állatokra gyakorolt ​​hatásának jellemzőit az élet talaj-levegő környezetében.

Az alacsony levegősűrűség határozza meg alacsony emelőerejét és jelentéktelen teherbírását. A levegőkörnyezet minden lakója szorosan kapcsolódik a föld felszínéhez, amely kötődést és támogatást szolgál számukra. A legtöbb élőlény számára a levegőben való tartózkodás csak a szétszóródással vagy a zsákmánykereséssel jár. A levegő kis emelőereje határozza meg a szárazföldi élőlények korlátozó tömegét és méretét. A Föld felszínén élő legnagyobb állatok kisebbek, mint a vízi környezet óriásai.

Az alacsony levegősűrűség enyhe mozgási ellenállást hoz létre. A légkörnyezet ezen tulajdonságának ökológiai előnyeit számos szárazföldi állat felhasználta az evolúció során, megszerezve a repülési képességet: az összes szárazföldi állatfaj 75%-a képes aktív repülésre.

A légkör alsó rétegeiben létező levegő mobilitása, a légtömegek függőleges és vízszintes mozgása, bizonyos típusú élőlények passzív repülése miatt lehetséges, kialakul az anemochoria - a légáramlatok segítségével történő megtelepedés. A szélporzó növényeknek számos olyan adaptációja van, amelyek javítják a pollen aerodinamikai tulajdonságait.

Virágtakarójuk általában lecsökkent, a portokokat nem védik a széltől. A növények, állatok és mikroorganizmusok áttelepítésében a fő szerepet a függőleges konvekciós légáramlatok és a gyenge szél játsszák. A viharok és hurrikánok jelentős környezeti hatást gyakorolnak a szárazföldi élőlényekre.

Azokon a területeken, ahol folyamatosan erős szél fúj, a kis repülő állatok fajösszetétele általában rossz, mivel nem képesek ellenállni az erős légáramlatoknak. A szél a növényekben a párologtatás intenzitásának változását idézi elő, ami a levegőt kiszáradó száraz szél idején különösen hangsúlyos, és a növények pusztulásához vezethet A vízszintes légmozgások (szelek) fő ökológiai szerepe közvetett, és az olyan fontos ökológiai tényezőknek a szárazföldi élőlényekre gyakorolt ​​hatásának erősítésében vagy gyengítésében, mint a hőmérséklet és a páratartalom.

Föld-levegő élőhely

Az evolúció során ezt a környezetet később uralták, mint a vizet. A szárazföldi-levegő környezet környezeti tényezői a nagy fényintenzitásban, a levegő hőmérsékletének és páratartalmának jelentős ingadozásában, az összes tényező földrajzi elhelyezkedéssel való összefüggésében, az évszakok és a napszakok változásában különböznek a többi élőhelytől. A környezet gáznemű, ezért alacsony páratartalom, sűrűség és nyomás, magas oxigéntartalom jellemzi.

Abiotikus környezeti tényezők fény, hőmérséklet, páratartalom jellemzése - lásd az előző előadást.

A légkör gázösszetétele fontos éghajlati tényező is. Körülbelül 3-3,5 milliárd évvel ezelőtt a légkör nitrogént, ammóniát, hidrogént, metánt és vízgőzt tartalmazott, és nem volt benne szabad oxigén. A légkör összetételét nagyrészt a vulkáni gázok határozták meg.

Jelenleg a légkör főként nitrogénből, oxigénből és viszonylag kisebb mennyiségű argonból és szén-dioxidból áll. A légkörben jelenlévő összes többi gáz csak nyomokban van jelen. A bióta számára különösen fontos az oxigén és a szén-dioxid relatív tartalma.

A magas oxigéntartalom hozzájárult a szárazföldi élőlények anyagcseréjének növekedéséhez az elsődleges vízi élőlényekhez képest. A szárazföldi környezetben, a szervezetben zajló oxidatív folyamatok magas hatékonysága alapján alakult ki az állati homoiotermia. Az oxigén a levegőben lévő folyamatosan magas tartalma miatt nem korlátozza az életet a földi környezetben. Csak helyenként, meghatározott körülmények között keletkezik átmeneti hiány, például a bomló növényi maradványok felhalmozódásában, a gabona-, liszt-, stb. készletekben.

A szén-dioxid-tartalom a levegő felszíni rétegének bizonyos területein meglehetősen jelentős határok között változhat. Például szél hiányában a nagyvárosok központjában koncentrációja tízszeresére nő. A felszíni rétegek szén-dioxid-tartalmának napi változása szabályos, a növényi fotoszintézis ritmusával összefüggésben, valamint szezonális, az élő szervezetek, elsősorban a talajok mikroszkopikus populációja légzési intenzitásának változása miatt. A levegő szén-dioxiddal való megnövekedett telítettsége a vulkáni tevékenység zónáiban, a termálforrások és a gáz egyéb földalatti kivezetései közelében fordul elő. Az alacsony szén-dioxid-tartalom gátolja a fotoszintézis folyamatát. Beltéri körülmények között a fotoszintézis sebessége növelhető a szén-dioxid koncentrációjának növelésével; ezt használják az üvegházak és üvegházak gyakorlatában.

Levegő nitrogén a legtöbb lakos számára földi környezet inert gázt képvisel, de számos mikroorganizmus (gócbaktérium, Azotobacter, clostridia, kék-zöld alga stb.) képes megkötni és bevonni a biológiai körforgásba.

A levegőbe kerülő helyi szennyeződések is jelentősen befolyásolhatják az élő szervezeteket. Ez különösen igaz a mérgező gáznemű anyagokra - metán, kén-oxid (IV), szén-monoxid (II), nitrogén-oxid (IV), hidrogén-szulfid, klórvegyületek, valamint a levegőt szennyező por-, korom- stb. részecskék. ipari területeken. A légkör kémiai és fizikai szennyezésének fő modern forrása antropogén: a különböző ipari vállalkozások és a közlekedés munkája, talajerózió stb. A levegő térfogatának ezred-egy milliomod része .. Egyes növényfajok különösen érzékenyek az S0 2 -re, és érzékeny indikátorként szolgálnak annak levegőben való felhalmozódására (például zuzmók.

Alacsony levegősűrűség alacsony emelőerejét és jelentéktelen teherbírását határozza meg. A levegő lakóinak saját tartórendszerrel kell rendelkezniük, amely támogatja a testet: növények - különféle mechanikai szövetek, állatok - szilárd vagy ritkábban hidrosztatikus váz. Ezenkívül a levegő környezetének minden lakója szorosan kapcsolódik a föld felszínéhez, amely kötődést és támogatást szolgál számukra. Az élet felfüggesztett állapotban a levegőben lehetetlen. Igaz, sok mikroorganizmus és állat, spórák, magvak és növények pollenje rendszeresen jelen van a levegőben, és légáramlatok hordozzák őket (anemochory), sok állat képes aktív repülésre, de mindezen fajok életciklusának fő funkciója. - szaporodás - a föld felszínén történik. A legtöbbjük számára a levegőben való tartózkodás csak az áttelepítéshez vagy a zsákmánykereséshez kapcsolódik.

Szél Korlátozó hatással van az élőlények aktivitására és egyenletes eloszlására. Még a szél is változhat megjelenés növények, különösen azokon az élőhelyeken, például az alpesi övezetekben, ahol más tényezők korlátozó hatást gyakorolnak. Nyílt hegyvidéki élőhelyeken a szél korlátozza a növények növekedését, így a növények a szél felőli oldalra hajolnak. Ezenkívül a szél alacsony páratartalom mellett fokozza az evapotranszspirációt. Nagy jelentőségűek viharok, bár cselekvésük tisztán helyi. A hurrikánok, csakúgy, mint a közönséges szelek, képesek állatokat és növényeket nagy távolságokra szállítani, és ezáltal megváltoztatni a közösségek összetételét.

Nyomás, úgy tűnik, nem korlátozó tényezője a közvetlen cselekvésnek, de közvetlenül összefügg az időjárással és az éghajlattal, amelyek közvetlen korlátozó hatással bírnak. A levegő alacsony sűrűsége viszonylag alacsony nyomást okoz a szárazföldön. Normál esetben ez 760 Hgmm, Art. A magasság növekedésével a nyomás csökken. 5800 m-es magasságban csak a normális fele. Az alacsony nyomás korlátozhatja a fajok elterjedését a hegyekben. A legtöbb gerinces esetében az élet felső határa körülbelül 6000 m. A nyomáscsökkenés az oxigénellátás csökkenésével és az állatok kiszáradásával jár a légzési sebesség növekedése miatt. Körülbelül ugyanezek a határok a magasabb rendű növények hegyei felé való előrehaladásnak. Valamivel szívósabbak az ízeltlábúak (rugófarkúak, atkák, pókok), amelyek a növényzet határa feletti gleccsereken találhatók.

Általánosságban elmondható, hogy minden szárazföldi élőlény sokkal szűkületesebb, mint a vízi élőlény.

A talaj-levegő környezetben a hőmérséklet különösen nagy hatással van az élőlényekre. Ezért a Föld hideg és meleg régióinak lakói különféle adaptációkat fejlesztettek ki a hő megőrzésére, vagy éppen ellenkezőleg, annak feleslegének felszabadítására.

Mondjon néhány példát.

A növény hőmérséklete a napsugárzás általi felmelegedés miatt magasabb lehet, mint a környező levegő és a talaj hőmérséklete. Erős párolgás esetén a növény hőmérséklete alacsonyabb lesz, mint a levegő hőmérséklete. A sztómákon keresztül történő párolgás a növény által szabályozott folyamat. Ha a levegő hőmérséklete emelkedik, akkor az emelkedik, ha lehetséges a gyors ellátás. szükséges mennyiség vizet a levelekhez. Ez megóvja a növényt a túlmelegedéstől, csökkenti a hőmérsékletét 4-6, néha 10-15 ° C-kal.

Az izomösszehúzódás során sokkal több hőenergia szabadul fel, mint bármely más szerv és szövet működése során. Minél erősebb és aktívabb az izomzat, annál több hőt tud termelni az állat. A növényekhez képest az állatoknak változatosabb lehetőségük van saját testhőmérsékletük tartós vagy ideiglenes szabályozására.

A testtartás megváltoztatásával az állat növelheti vagy csökkentheti a test felmelegedését a napsugárzás hatására. Például a sivatagi sáska a hűvös reggeli órákban széles körben kiteszi a napsugarakat oldalfelület test, és délben - egy keskeny háti. Extrém melegben az állatok árnyékba bújnak, odúkba bújnak. A sivatagban napközben például egyes gyík- és kígyófajok felmásznak a bokrokra, elkerülve az érintkezést a talaj forró felületével. Télre sok állat keres menedéket, ahol a hőmérséklet egyenletesebb, mint a nyílt élőhelyeken. A társas rovarok viselkedési formái ennél is összetettebbek: méhek, hangyák, termeszek, amelyek fészkeket építenek, bennük a rovartevékenység időszakában szinte állandó hőmérsékletű, jól szabályozott hőmérsékletű.

Az emlősök vastag szőrzete, a tollak és különösen a madarak pehelytakarója lehetővé teszi, hogy a test körül az állat testéhez közeli hőmérsékletű levegőréteget tartsanak, és ezáltal csökkentsék a külső környezet hősugárzását. A hőátadást a szőr és a toll dőlése, a szőrzet és a tollazat évszakos változása szabályozza. Az Északi-sarkvidékről származó állatok kivételesen meleg téli bundája lehetővé teszi számukra, hogy hideg időben ne fokozzák az anyagcserét, és csökkenti a táplálékigényt.

Nevezd meg a sivatag általad ismert lakóit!

Közép-Ázsia sivatagaiban egy kis cserje szaxaul. Amerikában - kaktuszok, Afrikában - eufória. Az állatvilág nem gazdag. A hüllők dominálnak - kígyók, monitor gyíkok. Vannak skorpiók, kevés emlős (teve).

1. Folytassa az „Élő szervezetek élőhelyei” táblázat kitöltését (lásd a 42. §-hoz tartozó házi feladatot).

Szentpétervári Állami Akadémia

Állatorvoslás.

Általános Biológiai, Ökológiai és Szövettani Tanszék.

Kivonat az ökológiáról a témában:

Talaj-levegő környezet, tényezői

és az élőlények alkalmazkodása hozzájuk

Elkészítette: 1. éves hallgató

Ó, a Pyatochenko N. L. csoport.

Ellenőrizte: tanszéki docens

Vakhmistrova S. F.

Szentpétervár

Bevezetés

Az életfeltételek (létfeltételek) a test számára szükséges elemek összessége, amelyekkel elválaszthatatlanul kapcsolódik, és amelyek nélkül nem létezhet.

Az élőlények környezetéhez való alkalmazkodását alkalmazkodásnak nevezzük. Az alkalmazkodás képessége általában az élet egyik fő tulajdonsága, amely létének, fennmaradásának és szaporodásának lehetőségét biztosítja. Az alkalmazkodás különböző szinteken nyilvánul meg – a sejtek biokémiájától és az egyes élőlények viselkedésétől a közösségek és ökoszisztémák szerkezetéig és működéséig. Az alkalmazkodások a fajok evolúciója során keletkeznek és változnak.

A környezet különálló tulajdonságait vagy elemeit, amelyek befolyásolják az élőlényeket, környezeti tényezőknek nevezzük. A környezeti tényezők változatosak. Eltérő természetük és cselekvési sajátosságuk van. A környezeti tényezők két nagy csoportra oszthatók: abiotikusra és biotikusra.

Abiotikus tényezők- ez a szervetlen környezet azon feltételeinek összessége, amelyek közvetlenül vagy közvetve hatással vannak az élő szervezetekre: hőmérséklet, fény, radioaktív sugárzás, nyomás, levegő páratartalom, víz sóösszetétele stb.

A biotikus tényezők az élő szervezetek egymásra gyakorolt ​​hatásának valamennyi formája. Minden szervezet folyamatosan tapasztalja mások közvetlen vagy közvetett befolyását, kommunikációba lép saját és más fajai képviselőivel.

NÁL NÉL egyedi esetek Az antropogén tényezőket a biotikus és az abiotikus tényezők mellett önálló csoportként különítik el, hangsúlyozva az antropogén faktor rendkívüli hatását.

Antropogén tényezők- ezek mind az emberi társadalom tevékenységi formái, amelyek a természetben, mint más fajok élőhelyeként megváltoznak, vagy közvetlenül befolyásolják az életüket. Továbbra is gyorsan növekszik az antropogén hatások jelentősége a Föld egész élővilágára.

A környezeti tényezők időbeli változásai a következők lehetnek:

1) szabályos-állandó, a becsapódás erősségének változása a napszakhoz, az évszakhoz vagy az óceán dagályának ritmusához kapcsolódóan;

2) szabálytalan, egyértelmű periodikusság nélkül, például az időjárási viszonyok változása különböző években, viharok, felhőszakadások, sárfolyások stb.;

3) meghatározott vagy hosszú ideig tartó, például az éghajlat lehűlése vagy felmelegedése, egy tározó túlburjánzása stb.

A környezeti tényezők különféle hatással lehetnek az élő szervezetekre:

1) irritáló hatású, adaptív változásokat okozva a fiziológiai és biokémiai funkciókban;

2) mint megszorítások, amelyek az adatokban való létezés ellehetetlenítését okozzák

körülmények;

3) az élőlényekben anatómiai és morfológiai változásokat okozó módosítószerekként;

4) más tényezők változását jelző jelzésekként.

A környezeti tényezők sokfélesége ellenére számos általános mintázat különböztethető meg az élőlényekkel való kölcsönhatás természetében és az élőlények reakcióiban.

A szervezet élete szempontjából legkedvezőbb környezeti tényező intenzitása az optimum, a legrosszabb hatást adó pessimum, azaz. olyan körülmények, amelyek között a szervezet létfontosságú tevékenysége maximálisan gátolt, de továbbra is fennállhat. Tehát, ha növényeket termesztenek különböző hőmérsékleti viszonyok között, a maximális növekedési pont az optimális. A legtöbb esetben ez egy bizonyos, több fokos hőmérsékleti tartomány, ezért itt jobb az optimális zónáról beszélni. A teljes hőmérsékleti tartományt (a minimumtól a maximumig), ahol a növekedés még lehetséges, a stabilitás (állóképesség) vagy tolerancia tartományának nevezzük. A lakható hőmérsékletét (azaz minimum és maximum) korlátozó pont a stabilitás határa. Az optimális zóna és a stabilitási határ között, az utóbbihoz közeledve a növény egyre nagyobb stresszt él át, pl. stresszzónákról, vagy elnyomási zónákról beszélünk, a stabilitás tartományán belül

A környezeti tényező hatásának intenzitásától való függése (V.A. Radkevich, 1977)

Ahogy a skála felfelé és lefelé mozog, nemcsak a stressz növekszik, hanem végső soron, amikor eléri a szervezet ellenálló képességének határait, halála következik be. Hasonló kísérletek végezhetők más tényezők hatásának tesztelésére is. Az eredmények grafikusan egy hasonló típusú görbét követnek.

Föld-levegő életkörnyezet, jellemzői és az ehhez való alkalmazkodás formái.

A szárazföldi élet olyan alkalmazkodást igényelt, amely csak a jól szervezett élő szervezetekben volt lehetséges. A talaj-levegő környezet nehezebb az életben, jellemző rá a magas oxigéntartalom, kis mennyiségű vízgőz, alacsony sűrűség stb. Ez nagymértékben megváltoztatta az élőlények légzésének, vízcseréjének és mozgásának feltételeit.

Az alacsony levegősűrűség határozza meg alacsony emelőerejét és jelentéktelen teherbírását. A levegőben élő szervezeteknek saját tartórendszerrel kell rendelkezniük, amely támogatja a testet: növények - különféle mechanikai szövetek, állatok - szilárd vagy hidrosztatikus váz. Ezenkívül a levegő környezetének minden lakója szorosan kapcsolódik a föld felszínéhez, amely kötődést és támogatást szolgál számukra.

Az alacsony levegősűrűség alacsony mozgási ellenállást biztosít. Ezért sok szárazföldi állat megszerezte a repülés képességét. Az összes szárazföldi élőlény 75%-a, főként rovarok és madarak, alkalmazkodott az aktív repüléshez.

A levegő mobilitása, az atmoszféra alsóbb rétegeiben meglévő légtömegek függőleges és vízszintes áramlása miatt lehetséges az élőlények passzív repülése. Ebben a tekintetben sok fajban kialakult anemochory - a légáramlatok segítségével történő letelepedés. Az anemochory jellemző a növények spóráira, magjaira és gyümölcseire, protozoon cisztákra, kis rovarokra, pókokra stb. A légáramlatok által passzívan szállított élőlényeket összefoglalóan aeroplanktonnak nevezzük.

A szárazföldi élőlények viszonylagosan léteznek alacsony nyomás a levegő alacsony sűrűsége miatt. Normális esetben 760 Hgmm-nek felel meg. A magasság növekedésével a nyomás csökken. Az alacsony nyomás korlátozhatja a fajok elterjedését a hegyekben. Gerincesek esetében az élet felső határa körülbelül 60 mm. A nyomáscsökkenés az állatok oxigénellátásának csökkenését és kiszáradását vonja maga után a légzési sebesség növekedése miatt. Körülbelül ugyanazok a határok az előrehaladás a hegyekben magasabb növények. Valamivel szívósabbak az ízeltlábúak, amelyek a növényzeti vonal feletti gleccsereken találhatók.

A levegő gázösszetétele. A levegőkörnyezet fizikai tulajdonságain túlmenően annak léte nagyon fontos a szárazföldi élőlények léte szempontjából. Kémiai tulajdonságok. A légkör felszíni rétegében a levegő gázösszetétele a fő komponensek (nitrogén - 78,1%, oxigén - 21,0%, argon 0,9%, szén-dioxid - 0,003 térfogat%) tekintetében meglehetősen homogén.

A magas oxigéntartalom hozzájárult a szárazföldi élőlények anyagcseréjének növekedéséhez az elsődleges vízi élőlényekhez képest. A szárazföldi környezetben, a szervezetben zajló oxidatív folyamatok magas hatékonysága alapján alakult ki az állati homeotermia. Az oxigén a levegőben lévő állandóan magas tartalma miatt nem korlátozza az életet a földi környezetben.

A szén-dioxid-tartalom a levegő felszíni rétegének bizonyos területein meglehetősen jelentős határok között változhat. Fokozott levegőtelítettség CO-val? vulkáni aktivitású zónákban, termálforrások és e gáz egyéb föld alatti kivezetései közelében fordul elő. Magas koncentrációban a szén-dioxid mérgező. A természetben az ilyen koncentrációk ritkák. Az alacsony CO2-tartalom lelassítja a fotoszintézis folyamatát. Beltéri körülmények között a szén-dioxid koncentrációjának növelésével növelheti a fotoszintézis sebességét. Ezt használják az üvegházak és üvegházak gyakorlatában.

A levegő nitrogénje a szárazföldi környezet legtöbb lakója számára inert gáz, de az egyes mikroorganizmusok (gócbaktériumok, nitrogénbaktériumok, kék-zöld algák stb.) képesek megkötni és bevonni az anyagok biológiai körforgásába.

A nedvességhiány az élet talaj-levegő környezetének egyik lényeges jellemzője. A szárazföldi élőlények egész fejlődése a nedvesség kinyeréséhez és megőrzéséhez való alkalmazkodás jegyében zajlott. A szárazföldi környezeti páratartalom módozatai nagyon változatosak - a levegő vízgőzzel való teljes és állandó telítettségétől a trópusok egyes területein a sivatagok száraz levegőjében való szinte teljes hiányáig. Szintén jelentős a légkör vízgőztartalmának napi és évszakos változékonysága. A szárazföldi élőlények vízellátása függ a csapadék módjától, a tározók meglététől, a talaj nedvességtartalékától, a talajvíz közelségétől stb.

Ez a szárazföldi szervezetekben a különféle vízellátási módokhoz való alkalmazkodás kialakulásához vezetett.

Hőmérséklet rezsim. Következő fémjel levegő-föld környezet jelentős hőmérséklet-ingadozások. A legtöbb szárazföldi területen a napi és éves hőmérsékleti amplitúdók több tíz fokosak. A szárazföldi lakosok környezetének hőmérséklet-változásokkal szembeni ellenállása nagyon eltérő, attól függően, hogy melyik élőhelyen élnek. Általában azonban a szárazföldi élőlények sokkal euritermikusabbak, mint a vízi szervezetek.

A talaj-levegő környezetben az életkörülményeket ráadásul az időjárási változások is nehezítik. Időjárás - a légkör folyamatosan változó állapotai a kölcsönzött felszín közelében, körülbelül 20 km magasságig (troposzféra határa). Az időjárás változékonysága olyan környezeti tényezők kombinációjának állandó változásában nyilvánul meg, mint a hőmérséklet, a levegő páratartalma, a felhőzet, a csapadék, a szél erőssége és iránya stb. A hosszú távú időjárási rezsim jellemzi a térség klímáját. A "Klíma" fogalma nemcsak a meteorológiai jelenségek átlagos értékeit tartalmazza, hanem azok éves és napi lefolyását, az ettől való eltérést és gyakoriságukat is. Az éghajlatot a terület földrajzi adottságai határozzák meg. A fő éghajlati tényezőket - a hőmérsékletet és a páratartalmat - a csapadék mennyiségével és a levegő vízgőzzel való telítettségével mérik.

A legtöbb szárazföldi élőlény számára, különösen a kicsik számára, a terület klímája nem annyira fontos, mint a közvetlen élőhelyük körülményei. Nagyon gyakran a környezet lokális elemei (dombormű, expozíció, növényzet stb.) úgy változtatják meg egy adott területen a hőmérséklet, páratartalom, fényviszonyok, légmozgás rezsimjét, hogy az jelentősen eltér a terület éghajlati viszonyaitól. Az éghajlat ilyen módosulását, amely a levegő felszíni rétegében ölt testet, mikroklímának nevezzük. Mindegyik zónában a mikroklíma nagyon változatos. Nagyon kis területek mikroklímája különböztethető meg.

A talaj-levegő környezet fényviszonyának is van néhány jellemzője. A fény intenzitása és mennyisége itt a legnagyobb, és gyakorlatilag nem korlátozza a zöld növények életét, mint a vízben vagy a talajban. A szárazföldön rendkívül fotofil fajok létezése lehetséges. A nappali, sőt éjszakai tevékenységet folytató szárazföldi állatok túlnyomó többsége számára a látás az egyik fő tájékozódási mód. A szárazföldi állatoknál a látás elengedhetetlen a zsákmány megtalálásához, és sok fajnak még színlátása is van. Ebben a tekintetben az áldozatok olyan alkalmazkodó tulajdonságokat fejlesztenek ki, mint pl védekező reakció, maszkoló és figyelmeztető színezés, mimika stb.

A vízi életben az ilyen alkalmazkodások sokkal kevésbé fejlettek. A magasabb rendű növények élénk színű virágainak megjelenése a beporzók apparátusának sajátosságaival és végső soron a környezet fényviszonyával is összefügg.

A domborzati domborzat és a talaj adottságai a szárazföldi élőlények és mindenekelőtt a növények életének feltétele is. A földfelszín azon tulajdonságait, amelyek ökológiai hatást gyakorolnak a lakóira, egyesítik az "edafikus környezeti tényezők" (a görög "edaphos" - "talaj" szóból).

A talajok különböző tulajdonságaival kapcsolatban számos ökológiai növénycsoport különíthető el. Tehát a talaj savasságára adott reakció szerint megkülönböztetik:

1) acidofil fajok - savas talajon nőnek, amelynek pH-értéke legalább 6,7 (sphagnum lápok);

2) a neutrofilek hajlamosak 6,7–7,0 pH-jú talajokon növekedni (a legtöbb termesztett növények);

3) bazifil növekedés 7,0-nél nagyobb pH-értéken (mordovnik, erdei kökörcsin);

4) a közömbösek különböző pH-értékű talajokon nőhetnek (gyöngyvirág).

A növények talajnedvesség tekintetében is különböznek egymástól. Egyes fajok különböző szubsztrátumokra korlátozódnak, például a petrofiták köves talajokon nőnek, a paszmofiták pedig a szabadon folyó homokban élnek.

A terep és a talaj jellege befolyásolja az állatok mozgásának sajátosságait: például patás állatok, struccok, szabadon élő túzok, kemény talaj, futás közbeni taszítás fokozására. A laza homokban élő gyíkok ujjait kérges pikkelyek szegélyezik, amelyek növelik a tartást. A lyukakat ásó szárazföldi lakosok számára a sűrű talaj kedvezőtlen. A talaj jellege bizonyos esetekben befolyásolja azon szárazföldi állatok elterjedését, amelyek lyukat ásnak vagy a talajba fúrnak, vagy tojásokat raknak a talajba stb.

A levegő összetételéről.

A belélegzett levegő gázösszetétele 78% nitrogén, 21% oxigén és 1% egyéb gázok. De a nagy ipari városok légkörében ezt az arányt gyakran megsértik. Jelentős hányadát a vállalkozások és a járművek kibocsátása által okozott káros szennyeződések teszik ki. A gépjárművek sok szennyeződést juttatnak a légkörbe: ismeretlen összetételű szénhidrogéneket, benzo (a) pirént, szén-dioxidot, kén- és nitrogénvegyületeket, ólmot, szén-monoxidot.

A légkör számos gáz – levegő – keverékéből áll, amelyben kolloid szennyeződések szuszpendálódnak – por, cseppek, kristályok stb. A légköri levegő összetétele alig változik a magassággal. Körülbelül 100 km-es magasságból kiindulva azonban a molekuláris oxigénnel és nitrogénnel együtt a molekulák disszociációja következtében megjelenik az atomi oxigén is, és megindul a gázok gravitációs szétválása. 300 km felett az atomi oxigén dominál a légkörben, 1000 km felett a hélium, majd az atomos hidrogén. A légkör nyomása és sűrűsége a magassággal csökken; a légkör teljes tömegének mintegy fele az alsó 5 km-ben, 9/10-e az alsó 20 km-ben és 99,5%-a az alsó 80 km-ben koncentrálódik. Körülbelül 750 km-es magasságban a levegő sűrűsége 10-10 g/m3-re csökken (míg a földfelszín közelében körülbelül 103 g/m3), de még ilyen alacsony sűrűség is elegendő. auroras. A légkörnek nincs éles felső határa; az alkotó gázok sűrűsége

A légköri levegő összetétele, amelyet mindannyian belélegzünk, számos gázt tartalmaz, amelyek közül a legfontosabbak: nitrogén (78,09%), oxigén (20,95%), hidrogén (0,01%) szén-dioxid (szén-dioxid) (0,03%) és inert gáz. gázok (0,93%). Ezenkívül a levegőben mindig van bizonyos mennyiségű vízgőz, amelynek mennyisége mindig változik a hőmérséklettel: minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a gőztartalom és fordítva. A levegőben lévő vízgőz mennyiségének ingadozása miatt a benne lévő gázok százalékos aránya is változó. A levegőben lévő összes gáz színtelen és szagtalan. A levegő tömege nemcsak a hőmérséklettől, hanem a benne lévő vízgőz mennyiségétől is függ. Ugyanezen hőmérsékleten a száraz levegő tömege nagyobb, mint a nedves levegőé, mert a vízgőz sokkal könnyebb, mint a levegőgőz.

A táblázat bemutatja a légkör gázösszetételét térfogati tömegarányban, valamint a fő komponensek élettartamát:

Összetevő	térfogatszázalék	tömegszázalék
N2	78,09	75,50
O2	20,95	23,15
Ar	0,933	1,292
CO2	0,03	0,046
Ne	1,8 10-3	1,4 10-3
Ő	4,6 10-4	6,4 10-5
CH4	1,52 10-4	8,4 10-5
kr	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

A légköri levegőt alkotó gázok tulajdonságai nyomás hatására megváltoznak.

Például: a 2 atmoszférát meghaladó nyomás alatt lévő oxigén mérgező hatással van a szervezetre.

Az 5 atmoszféra feletti nyomás alatti nitrogén kábító hatású (nitrogénmérgezés). A mélységből történő gyors emelkedés dekompressziós betegséget okoz, mivel a nitrogénbuborékok gyorsan felszabadulnak a vérből, mintha felhabosítanák.

A légúti keverékben a szén-dioxid több mint 3%-os növekedése halált okoz.

Minden egyes komponens, amely a levegő részét képezi, a nyomás bizonyos határokig történő növekedésével méreggé válik, amely megmérgezheti a testet.

A légkör gázösszetételének vizsgálata. légköri kémia

Az atmoszférikus kémiának nevezett, viszonylag fiatal tudományág rohamos fejlődésének történetéhez leginkább a gyorssportokban használt „spurt” (dobás) kifejezés illik. Az indítópisztoly lövés talán két, az 1970-es évek elején megjelent cikk volt. Foglalkoztak a sztratoszférikus ózon lehetséges nitrogén-oxidok – NO és NO2 – általi lebontásával. Az első a leendő Nobel-díjas, majd a stockholmi egyetem munkatársa, P. Krutzené volt, aki a sztratoszférában a nitrogén-oxidok valószínű forrásának a természetben előforduló N2O-t tartotta, amely a napfény hatására bomlik. A második cikk szerzője, G. Johnston, a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem vegyésze azt javasolta, hogy a nitrogén-oxidok emberi tevékenység eredményeként jelennek meg a sztratoszférában, nevezetesen a nagy teljesítményű sugárhajtóművek égéstermék-kibocsátása következtében. magassági repülőgép.

Természetesen a fenti hipotézisek nem a semmiből születtek. A légköri levegőben legalább a fő komponensek - nitrogén-, oxigén-, vízgőz-molekulák - aránya már jóval korábban ismert volt. Már a XIX. század második felében. Európában a felszíni levegő ózonkoncentrációjának mérését végezték. Az 1930-as években S. Chapman angol tudós felfedezte az ózonképződés mechanizmusát tisztán oxigénes atmoszférában, ami az oxigénatomok és -molekulák kölcsönhatásának halmazát jelzi, valamint az ózont bármely más levegőkomponens hiányában. Az 1950-es évek végén azonban a meteorológiai rakétamérések kimutatták, hogy sokkal kevesebb ózon volt a sztratoszférában, mint amennyinek a Chapman-reakcióciklus szerint kellene. Bár ez a mechanizmus a mai napig alapvető, világossá vált, hogy vannak más folyamatok is, amelyek szintén aktívan részt vesznek a légköri ózon képződésében.

Érdemes megemlíteni, hogy az 1970-es évek elejére a légkörkémia területére vonatkozó ismereteket főként egyéni tudósok erőfeszítései révén szerezték meg, akiknek kutatását nem egyesítette semmilyen társadalmilag jelentős fogalom, és legtöbbször tisztán akadémikus jellegűek voltak. A másik dolog Johnston munkája: számításai szerint 500 repülőgép napi 7 órát repülve legalább 10%-kal csökkentheti a sztratoszférikus ózon mennyiségét! És ha ezek az értékelések tisztességesek lennének, akkor a probléma azonnal társadalmi-gazdasági problémává válna, hiszen ebben az esetben a szuperszonikus közlekedési repülés és a kapcsolódó infrastruktúra fejlesztésére szolgáló összes programot jelentős kiigazításon, sőt talán bezáráson kell átesni. Ráadásul ekkor merült fel először igazán a kérdés, hogy az antropogén tevékenység nem lokális, hanem globális kataklizmát okozhat. Természetesen a jelenlegi helyzetben az elmélet nagyon kemény és egyben gyors igazolást igényelt.

Emlékezzünk vissza, hogy a fenti hipotézis lényege az volt, hogy a nitrogén-oxid reakcióba lép az ózonnal NO + O3 ® ® NO2 + O2, majd az ebben a reakcióban képződött nitrogén-dioxid reakcióba lép a NO2 + O ® NO + O2 oxigénatommal, ezzel helyreállítva a NO jelenlétét. a légkörben, miközben az ózonmolekula helyrehozhatatlanul elvész. Ebben az esetben egy ilyen reakciópár, amely az ózon lebontásának nitrogén katalitikus ciklusát alkotja, addig ismétlődik, amíg bármilyen kémiai vagy fizikai folyamat a nitrogén-oxidok légkörből való eltávolításához vezet. Így például az NO2 salétromsavvá HNO3 oxidálódik, amely vízben nagyon jól oldódik, és ezért felhők és csapadék útján eltávolítják a légkörből. A nitrogén katalitikus ciklus nagyon hatékony: egyetlen NO-molekula több tízezer ózonmolekulát képes elpusztítani a légkörben való tartózkodása során.

De mint tudod, a baj nem jön egyedül. Hamarosan az amerikai egyetemek – a michigani (R. Stolyarsky és R. Cicerone) és a harvardi (S. Wofsi és M. McElroy) – szakemberei felfedezték, hogy az ózonnak még könyörtelenebb ellensége lehet, a klórvegyületek. Becsléseik szerint az ózonpusztító klórkatalitikus ciklus (Cl + O3 ® ClO + O2 és ClO + O ® Cl + O2 reakciók) többszörösen hatékonyabb volt, mint a nitrogén. Az óvatos optimizmusra csak az adott okot, hogy a természetben előforduló klór mennyisége a légkörben viszonylag csekély, ami azt jelenti, hogy az ózonra gyakorolt ​​hatásának összhatása nem biztos, hogy túl erős. A helyzet azonban drámaian megváltozott, amikor 1974-ben az irvine-i Kaliforniai Egyetem alkalmazottai, S. Rowland és M. Molina rájöttek, hogy a sztratoszférában a klór forrása a hűtésben széles körben használt klór-fluor-szénhidrogén vegyületek (CFC-k) egységek, aeroszolos kiszerelések stb. Mivel nem gyúlékonyak, nem mérgezőek és kémiailag passzívak, ezek az anyagok felszálló légáramlatok útján lassan eljutnak a földfelszínről a sztratoszférába, ahol a napfény hatására molekuláik elpusztulnak, így szabad klóratomok szabadulnak fel. A CFC-k 1930-as években megkezdett ipari gyártása és légkörbe történő kibocsátása az ezt követő években folyamatosan nőtt, különösen a 70-es és 80-as években. Így nagyon rövid időn belül a teoretikusok két olyan problémát azonosítottak a légköri kémiában, amelyet az intenzív antropogén szennyezés okoz.

A felvetett hipotézisek életképességének teszteléséhez azonban számos feladat elvégzésére volt szükség.

Először, kiterjed laboratóriumi kutatás, amelynek során lehetőség lenne a légköri levegő különböző összetevői közötti fotokémiai reakciók sebességének meghatározására vagy finomítására. Azt kell mondanunk, hogy az e sebességekről akkoriban létező igen csekély adatoknak is voltak tisztességes (akár több száz százalékos) hibái. Ezenkívül a mérések körülményei általában nem nagyon feleltek meg a légkör valóságának, ami súlyosan súlyosbította a hibát, mivel a legtöbb reakció intenzitása a hőmérséklettől, néha pedig a nyomástól vagy a légköri levegőtől függött. sűrűség.

Másodszor, intenzíven tanulmányozza számos kis légköri gáz sugárzási-optikai tulajdonságait laboratóriumi körülmények között. A Nap ultraibolya sugárzása (fotolízises reakciókban) a légköri levegő jelentős számú komponensének molekuláit tönkreteszi, köztük nemcsak a fent említett CFC-k, hanem a molekuláris oxigén, az ózon, a nitrogén-oxidok és még sokan mások is. Ezért az egyes fotolízis reakciók paramétereinek becslése éppoly szükséges és fontos volt a légköri kémiai folyamatok helyes reprodukálásához, mint a különböző molekulák közötti reakciók sebessége.

Harmadszor, szükség volt olyan matematikai modellek megalkotására, amelyek a légköri levegő komponenseinek kölcsönös kémiai átalakulását a lehető legteljesebb mértékben képesek leírni. Mint már említettük, a katalitikus ciklusokban az ózon pusztításának termelékenységét az határozza meg, hogy a katalizátor (NO, Cl vagy valamilyen más) mennyi ideig marad a légkörben. Nyilvánvaló, hogy egy ilyen katalizátor általánosságban a légköri levegő tucatnyi komponensének bármelyikével reagálhat, és a folyamat során gyorsan lebomlik, és akkor a sztratoszférikus ózon károsodása a vártnál sokkal kisebb lesz. Másrészt, amikor másodpercenként sok kémiai átalakulás megy végbe a légkörben, nagyon valószínű, hogy más mechanizmusokat is azonosítani fognak, amelyek közvetlenül vagy közvetve befolyásolják az ózon képződését és pusztulását. Végül az ilyen modellek képesek azonosítani és értékelni az egyes reakciók vagy csoportjaik jelentőségét a légköri levegőt alkotó egyéb gázok képződésében, valamint lehetővé teszik a mérésekhez hozzáférhetetlen gázkoncentrációk kiszámítását.

És végül szükség volt egy széles hálózat megszervezésére a levegőben lévő különféle gázok, köztük a nitrogénvegyületek, klór stb. tartalmának mérésére, földi állomások felhasználásával, időjárási léggömbök és meteorológiai rakéták kilövésével, e célból repülőgépes repülésekkel. Természetesen az adatbázis létrehozása volt a legköltségesebb feladat, amit nem lehetett rövid idő alatt megoldani. Az elméleti kutatáshoz azonban csak a mérések adhattak kiindulási pontot, egyben próbakövei a megfogalmazott hipotézisek igazságának.

Az 1970-es évek eleje óta, legalább háromévente, speciális, folyamatosan frissülő gyűjtemények jelennek meg, amelyek az összes jelentős légköri reakcióról, így a fotolízis reakcióiról is információt tartalmaznak. Ezenkívül a levegő gázkomponensei közötti reakciók paramétereinek meghatározásában a hiba ma általában 10-20%.

Ennek az évtizednek a második felében a légkörben végbemenő kémiai átalakulásokat leíró modellek rohamos fejlődése zajlott le. A legtöbbet az USA-ban hozták létre, de megjelentek Európában és a Szovjetunióban is. Eleinte dobozos (nulladimenziós), majd egydimenziós modellek voltak. Az előbbiek különböző fokú megbízhatósággal reprodukálták az adott térfogatban - egy dobozban (innen a nevük) - a fő légköri gázok tartalmát a köztük lévő kémiai kölcsönhatások eredményeként. Mivel a levegőkeverék össztömegének konzerválását feltételezték, nem vették figyelembe annak töredékének a dobozból való eltávolítását, például a szél által. A dobozmodellek alkalmasak voltak az egyes reakciók vagy csoportjaik szerepének tisztázására a légköri gázok kémiai képződésének és lebomlásának folyamataiban, a légköri gázösszetétel érzékenységének felmérésére a reakciósebességek pontatlanságára. Segítségükkel a kutatók a légi repülések magasságának megfelelő légköri paraméterek (különösen a levegő hőmérséklete és sűrűsége) mezőbe állításával durva közelítéssel megbecsülhették, hogyan változik a légköri szennyeződések koncentrációja a kibocsátás következtében. repülőgép-hajtóművek égéstermékei. Ugyanakkor a dobozmodellek alkalmatlanok voltak a klórozott-fluorozott szénhidrogének (CFC) problémájának vizsgálatára, mivel nem tudták leírni a földfelszínről a sztratoszférába való mozgásuk folyamatát. Itt jöttek jól az egydimenziós modellek, amelyek egyesítették a könyvelést Részletes leírás kémiai kölcsönhatások a légkörben és a szennyeződések szállítása függőleges irányban. És bár a vertikális átvitel itt meglehetősen durván lett beállítva, az egydimenziós modellek alkalmazása érezhető előrelépést jelentett, mivel lehetővé tették a valós jelenségek valamilyen módon történő leírását.

Visszatekintve elmondhatjuk, hogy modern tudásunk nagyrészt az egydimenziós és dobozos modellek segítségével azokban az években végzett durva munkán alapul. Lehetővé tette a légkör gáznemű összetételének kialakulásának mechanizmusainak meghatározását, az egyes gázok kémiai forrásainak és nyelőinek intenzitásának becslését. Fontos tulajdonság A légköri kémia fejlődésének ez a szakasza az, hogy a megszületett új ötleteket modelleken tesztelték és széles körben megvitatták a szakemberek körében. A kapott eredményeket gyakran hasonlították össze más tudományos csoportok becsléseivel, mivel a terepi mérések egyértelműen nem voltak elegendőek, és ezek pontossága nagyon alacsony volt. Ezen túlmenően az egyes kémiai kölcsönhatások modellezésének helyességének igazolására összetett mérések elvégzésére volt szükség, amikor az összes résztvevő reagens koncentrációját egyidejűleg határozták meg, ami akkoriban és jelenleg is gyakorlatilag lehetetlen volt. (Eddig csak néhány mérést végeztek a Shuttle-ből származó gázok komplexéről 2-5 nap alatt.) Ezért a modellvizsgálatok megelőzték a kísérletieket, és az elmélet nem annyira magyarázta a terepi megfigyeléseket, mint inkább hozzájárult. optimális tervezésükhöz. Például egy olyan vegyület, mint a klór-nitrát ClONO2, először modellvizsgálatokban jelent meg, és csak ezután fedezték fel a légkörben. A rendelkezésre álló méréseket még a modellbecslésekkel is nehéz volt összehasonlítani, mivel az egydimenziós modell nem tudta figyelembe venni a vízszintes légmozgásokat, ezért a légkört vízszintesen homogénnek feltételezték, és a kapott modelleredmények megfeleltek valamilyen globális átlagnak. állapotát. A valóságban azonban Európa vagy az Egyesült Államok ipari régiói felett a levegő összetétele nagyon eltér az Ausztrália vagy a Csendes-óceán feletti összetételétől. Ezért minden természetes megfigyelés eredménye nagymértékben függ a mérések helyétől és időpontjától, és természetesen nem felel meg pontosan a globális átlagnak.

Ennek a modellezési résnek a megszüntetésére a 80-as években a kutatók kétdimenziós modelleket készítettek, amelyek a vertikális transzport mellett a meridián menti légi közlekedést is figyelembe vették (a szélességi kör mentén még homogénnek számított a légkör). Az ilyen modellek létrehozása eleinte jelentős nehézségekkel járt.

Először, a külső modellparaméterek száma meredeken nőtt: minden rácscsomópontnál be kellett állítani a függőleges és interlatitudinális szállítási sebességeket, a levegő hőmérsékletét és sűrűségét stb. Számos paramétert (elsősorban a fent említett sebességeket) nem sikerült megbízhatóan meghatározni a kísérletekben, ezért minőségi szempontok alapján választottuk ki.

Másodszor, a számítástechnika akkori állapota jelentősen hátráltatta a kétdimenziós modellek teljes körű kidolgozását. A gazdaságos egydimenziós és különösen dobozos kétdimenziós modellekkel szemben lényegesen több memóriát és számítógépes időt igényeltek. Ennek eredményeként alkotóik kénytelenek voltak jelentősen egyszerűsíteni a légkörben bekövetkező kémiai átalakulások számviteli rendszerét. Mindazonáltal a légköri tanulmányok komplexuma, mind modell-, mind teljes körű, műholdak segítségével lehetővé tette egy viszonylag harmonikus, bár korántsem teljes kép rajzolását a légkör összetételéről, valamint a fő ok és a hatásviszonyok, amelyek az egyes levegőkomponensek tartalmában változást okoznak. Számos tanulmány kimutatta, hogy a repülőgépek troposzférában történő repülései nem okoznak jelentős károkat a troposzféra ózonjában, de a sztratoszférába való feljutásuk negatív következményei az ózonoszféra számára. A legtöbb szakértő véleménye a CFC-k szerepéről szinte egyöntetű volt: beigazolódik Rowland és Molin hipotézise, ​​és ezek az anyagok valóban hozzájárulnak a sztratoszférikus ózon pusztulásához, ipari termelésük rendszeres növekedése pedig időzített bomba, hiszen a A CFC-k bomlása nem azonnal, hanem több tíz és száz év után következik be, így a szennyezés hatásai nagyon hosszú ideig érintik a légkört. Sőt, ha hosszú ideig tárolják, a klórozott-fluorozott szénhidrogének a légkör bármely, legtávolabbi pontját elérhetik, és ezért ez globális szintű fenyegetést jelent. Eljött az összehangolt politikai döntések ideje.

1985-ben 44 ország részvételével Bécsben kidolgozták és elfogadták az ózonréteg védelméről szóló egyezményt, ami ösztönözte annak átfogó tanulmányozását. A kérdés azonban, hogy mit kezdjünk a CFC-kkel, továbbra is nyitott volt. Nem lehetett hagyni, hogy a dolgok a „majd megoldódik” elve alapján menjenek a dolgok, de nem lehetett egyik napról a másikra betiltani ezeknek az anyagoknak a gyártását anélkül, hogy óriási kárt okozna a gazdaságnak. Úgy tűnik, hogy van egy egyszerű megoldás: a CFC-ket más anyagokkal kell helyettesíteni, amelyek képesek ugyanazokat a funkciókat ellátni (például hűtőegységekben), ugyanakkor ártalmatlanok vagy legalábbis kevésbé veszélyesek az ózonra. De keltsd életre egyszerű megoldások gyakran nagyon nehéz. Az ilyen anyagok létrehozása és előállításának kialakítása nemcsak hatalmas befektetést és időt igényelt, hanem kritériumok is szükségesek ahhoz, hogy bármelyikük légkörre és éghajlatra gyakorolt ​​hatását felmérjék.

A teoretikusok ismét reflektorfénybe kerültek. D. Webbles, a Livermore National Laboratory munkatársa az ózonlebontó potenciál felhasználását javasolta erre a célra, amely megmutatta, hogy a helyettesítő anyag molekulája mennyivel erősebb (vagy gyengébb), mint a CFCl3 (freon-11) molekula, befolyásolja a légköri ózont. Akkoriban az is köztudott volt, hogy a felszíni levegőréteg hőmérséklete jelentősen függ bizonyos gáznemű szennyeződések (ezeket üvegházhatású gázoknak nevezték), elsősorban a szén-dioxid CO2, vízgőz H2O, ózon stb. koncentrációjától. A CFC-k is ebbe a kategóriába tartoznak, és sok lehetséges helyettesítőjük. A mérések kimutatták, hogy az ipari forradalom során a felszíni levegőréteg éves átlagos globális hőmérséklete nőtt és tovább nő, és ez jelentős és nem mindig kívánatos változásokat jelez a Föld klímájában. Annak érdekében, hogy ezt a helyzetet az anyag ózonréteg-lebontó képességével együtt kordában tartsák, elkezdték mérlegelni a globális felmelegedést is. Ez az index azt jelezte, hogy a vizsgált vegyület mennyivel erősebb vagy gyengébb hatással van a levegő hőmérsékletére, mint az azonos mennyiségű szén-dioxid. Az elvégzett számítások azt mutatták, hogy a CFC-k és az alternatívák nagyon magas globális felmelegedési potenciállal rendelkeznek, de mivel koncentrációjuk a légkörben jóval alacsonyabb volt, mint a CO2, H2O vagy O3 koncentrációja, a globális felmelegedéshez való teljes hozzájárulásuk elhanyagolható maradt. Egyelőre…

A klórozott-fluorozott szénhidrogének és lehetséges helyettesítőik ózonréteg károsodásának és globális felmelegedési potenciáljának számított értékek táblázatai képezték az alapját a számos CFC előállításának és felhasználásának csökkentésére, majd későbbi betiltására vonatkozó nemzetközi döntéseknek (az 1987-es Montreali Jegyzőkönyv és annak későbbi kiegészítései). Talán a Montrealban összegyűlt szakértők nem lettek volna ilyen egyhangúak (végül is a Jegyzőkönyv cikkei a teoretikusok természeti kísérletekkel meg nem erősített „gondolatain” alapultak), de egy másik érdeklődő „személy” szólalt fel a dokumentum aláírása mellett - maga a légkör.

A brit tudósok 1985 végén az Antarktisz feletti "ózonlyuk" felfedezésének üzenete az újságírók közreműködése nélkül az év szenzációjává vált, és a világközösség reakciója erre az üzenetre a legjobban leírható. egy rövid szóval - sokk. Egy dolog, ha az ózonréteg pusztulásának veszélye csak hosszú távon áll fenn, más dolog, ha mindannyian kész tényekkel nézünk szembe. Sem a városlakók, sem a politikusok, sem a szakemberek-teoretikusok nem voltak készen erre.

Gyorsan világossá vált, hogy az akkor létező modellek egyike sem képes ilyen jelentős ózoncsökkenést reprodukálni. Ez azt jelenti, hogy néhány fontos természeti jelenséget vagy nem vettek figyelembe, vagy alábecsültek. Az antarktiszi jelenséget vizsgáló program részeként végzett terepvizsgálatok hamarosan megállapították, hogy az „ózonlyuk” kialakulásában a szokásos (gázfázisú) légköri reakciók mellett fontos szerepet játszanak a légkör sajátosságai. légi szállítás az antarktiszi sztratoszférában (télen szinte teljes elszigetelődése a légkör többi részétől), valamint az akkoriban kevéssé vizsgált heterogén reakciók (reakciók a légköri aeroszolok felszínén - porszemcsék, korom, jégtáblák, vízcseppek stb.). Csak a fenti tényezők figyelembevétele tette lehetővé a modelleredmények és a megfigyelési adatok közötti kielégítő egyezés elérését. Az antarktiszi „ózonlyuk” tanulságai pedig komolyan befolyásolták a légköri kémia további fejlődését.

Először is éles lendületet kapott a gázfázisú folyamatokat meghatározótól eltérő törvények szerint lezajló heterogén folyamatok részletes vizsgálata. Másodszor, világos felismerés érkezett, hogy egy összetett rendszerben, ami a légkör, elemeinek viselkedése belső összefüggések egész komplexumától függ. Más szóval, a légkör gáztartalmát nemcsak a kémiai folyamatok intenzitása határozza meg, hanem a levegő hőmérséklete, a légtömeg-átadás, a légkör különböző részeinek aeroszolszennyezettségének jellemzői stb. , a sztratoszférikus levegő hőmérsékleti mezőjét alkotó sugárzó fűtés és hűtés az üvegházhatású gázok koncentrációjától és térbeli eloszlásától, és ennek következtében a légkör dinamikus folyamataitól függ. Végül a földgömb különböző öveinek és a légkör egyes részeinek nem egyenletes sugárzó fűtése légköri légmozgásokat generál és szabályozza azok intenzitását. Így a visszajelzések figyelmen kívül hagyása a modellekben nagy hibákkal járhat a kapott eredményekben (bár mellékesen megjegyezzük, és a modell túlzott bonyolítása sürgős szükség nélkül éppoly nem helyénvaló, mint ágyúkkal a madarak ismert képviselőire lőni. ).

Ha a levegő hőmérséklete és gázösszetétele közötti összefüggést már a 80-as években figyelembe vették a kétdimenziós modellekben, akkor a légkör általános cirkulációjának háromdimenziós modelljei alkalmazása a légköri szennyeződések eloszlásának leírására a légköri szennyeződések eloszlásának leírására vált lehetővé. a számítógépes fellendülés csak a 90-es években. Az első ilyen általános keringési modelleket a kémiailag passzív anyagok - nyomjelzők - térbeli eloszlásának leírására használták. Később, a számítógépes memória elégtelensége miatt, a kémiai folyamatokat csak egy paraméter - a szennyeződések légkörben való tartózkodási ideje - állította be, és csak viszonylag nemrégiben a kémiai átalakulások blokkjai a háromdimenziós modellek teljes értékű részeivé váltak. Bár a légköri kémiai folyamatok 3D-s ábrázolásának nehézségei továbbra is fennállnak, ma már nem tűnnek leküzdhetetlennek, és a legjobb 3D-s modellek több száz kémiai reakciót tartalmaznak, valamint a levegőnek a globális légkörben való tényleges klimatikus szállítását.

A modern modellek széleskörű elterjedése ugyanakkor egyáltalán nem vonja kétségbe a fent említett egyszerűbbek hasznosságát. Köztudott, hogy minél összetettebb a modell, annál nehezebb elkülöníteni a „jelet” a „modellzajtól”, elemezni a kapott eredményeket, azonosítani a fő ok-okozati mechanizmusokat, értékelni bizonyos jelenségek hatását. a végeredményről (és így azok modellben való figyelembevételének célszerűségéről) . És itt még több egyszerű modellek ideálisként szolgálnak teszthelyszín, lehetővé teszik előzetes becslések készítését, amelyeket tovább használnak a háromdimenziós modellekben, új természeti jelenségek tanulmányozását, mielőtt bonyolultabbakba foglalnák őket stb.

A gyors tudományos és technológiai fejlődés számos más kutatási területet is eredményezett, így vagy úgy, hogy a légköri kémiával kapcsolatosak.

A légkör műholdas megfigyelése. Amikor létrejött az adatbázis rendszeres, műholdakról történő feltöltése, a légkör legfontosabb, szinte az egész földgömböt lefedő összetevői esetében szükségessé vált a feldolgozási módszerek javítása. Itt van adatszűrés (a jel és mérési hibák szétválasztása), valamint a szennyezőanyag koncentrációk függőleges profiljának visszaállítása a légköri oszlop össztartalmából, illetve adatinterpoláció azokon a területeken, ahol a közvetlen mérés technikai okokból nem lehetséges. Ezenkívül a műholdas megfigyelést légi expedíciók egészítik ki, amelyek különféle problémák megoldását tervezik, például a trópusi Csendes-óceánon, az Atlanti-óceán északi részén, sőt az Északi-sarkvidék nyári sztratoszférájában is.

Fő rész kortárs kutatás- ezen adatbázisok asszimilációja (asszimilációja) változó komplexitású modellekben. Ebben az esetben a paramétereket a pontokban (régiókban) lévő szennyeződés-tartalom mért és modellértékeinek legközelebbi közelében lévő állapotból választják ki. Így ellenőrizzük a modellek minőségét, valamint a mért értékek extrapolációját a mérési régiókon és időszakokon túl.

A rövid élettartamú légköri szennyeződések koncentrációjának becslése. A légköri kémiában kulcsszerepet játszó légköri gyökök, mint a hidroxil-OH, perhidroxil-HO2, nitrogén-monoxid, O (1D) gerjesztett állapotú atomos oxigén stb., a legmagasabb kémiai reakcióképességgel rendelkeznek, ezért nagyon kicsik ( néhány másodperc vagy perc ) „élettartam” a légkörben. Ezért az ilyen gyökök mérése rendkívül nehéz, és a levegőben lévő tartalmuk rekonstrukcióját gyakran e gyökök kémiai forrásainak és nyelőinek modellarányainak felhasználásával végzik. Sokáig modelladatokból számították ki a források és nyelők intenzitását. A megfelelő mérések megjelenésével lehetővé vált azok alapján a gyökök koncentrációinak rekonstrukciója, miközben tökéletesítették a modelleket és bővítették a légkör gáznemű összetételére vonatkozó információkat.

A légkör gázösszetételének rekonstrukciója az iparosodás előtti időszakban és a Föld korábbi korszakaiban. Az antarktiszi és grönlandi jégmagokban végzett méréseknek köszönhetően, amelyek életkora száztól százezer évig terjed, ismertté vált a szén-dioxid, a dinitrogén-oxid, a metán, a szén-monoxid koncentrációja, valamint az akkori hőmérséklet. A légkör e korszakok állapotának modellrekonstrukciója és a jelenlegivel való összehasonlítása lehetővé teszi a földi légkör alakulásának nyomon követését és a természeti környezetre gyakorolt ​​emberi hatás mértékének felmérését.

A legfontosabb légkomponensek forrásainak intenzitásának felmérése. A felszíni levegő gázainak, például metán, szén-monoxid, nitrogén-oxidok tartalmának szisztematikus mérése szolgált a fordított probléma megoldásának alapjául: a földi forrásokból származó gázok légkörbe kibocsátott mennyiségének becslése ismert koncentrációjuk szerint. . Sajnos csak a globális zűrzavar okozóinak - a CFC-k - leltározása viszonylag egyszerű feladat, hiszen szinte mindegyik anyagnak nincs természetes forrása, és a légkörbe kerülő összmennyiségüket a termelési mennyiségük korlátozza. A többi gáz heterogén és összehasonlítható energiaforrással rendelkezik. Például a metán forrása a vizes területek, mocsarak, olajkutak, szénbányák; ezt a vegyületet a termeszek telepek választják ki, és még egy nagy mennyiség hulladékterméke is marha. A szén-monoxid a kipufogógázok részeként, az üzemanyag elégetése következtében, valamint a metán és számos szerves vegyület oxidációja során kerül a légkörbe. Ezeknek a gázoknak a kibocsátását nehéz közvetlenül mérni, de a szennyező gázok globális forrásainak becslésére technikákat fejlesztettek ki, amelyek hibája az elmúlt években jelentősen csökkent, bár továbbra is nagy.

A Föld légkörének és éghajlatának összetételében bekövetkezett változások előrejelzése Figyelembe véve a trendeket - a légköri gázok tartalmának alakulását, forrásaik becsléseit, a Föld népességének növekedési ütemét, mindenféle energiatermelés növekedési ütemét, stb. - speciális szakértői csoportok forgatókönyveket készítenek és folyamatosan módosítanak a valószínűsíthető eseményekhez. légköri szennyezés a következő 10, 30, 100 évben. Ezek alapján modellek segítségével előrejelzik a gázösszetétel, a hőmérséklet és a légköri keringés lehetséges változásait. Így lehetőség nyílik a légkör állapotának kedvezőtlen tendenciáinak előzetes észlelésére és azok megszüntetésére. Az 1985-ös antarktiszi sokkot nem szabad megismételni.

A légkör üvegházhatásának jelensége

Az elmúlt években világossá vált, hogy a közönséges üvegházhatás és a légkör üvegházhatása közötti analógia nem teljesen helytálló. A múlt század végén a híres amerikai fizikus, Wood, a közönséges üveget kvarcüvegre cserélve egy üvegházi laboratóriumi modellben, és nem talált semmilyen változást az üvegház működésében, megmutatta, hogy nem a hőkezelés késleltetéséről van szó. a talaj napsugárzást áteresztő üveggel történő besugárzása, az üveg szerepe ebben az esetben csak a talajfelszín és a légkör közötti turbulens hőcsere „lezárásában” áll.

A légkör üvegházhatása (üvegházhatása) a napsugárzás átengedése, de a földi sugárzás késleltetése, hozzájárulva a föld hőfelhalmozódásához. A földi légkör viszonylag jól közvetíti a rövidhullámú napsugárzást, amelyet szinte teljesen elnyel a földfelszín. A napsugárzás elnyelése miatt felmelegedve a földfelszín földi, főként hosszúhullámú sugárzás forrásává válik, amelynek egy része a világűrbe kerül.

A CO2-koncentráció növelésének hatása

A tudósok - a kutatók továbbra is vitatkoznak az úgynevezett üvegházhatású gázok összetételéről. A legnagyobb érdeklődés e tekintetben a növekvő szén-dioxid-koncentráció (CO2) hatása a légkör üvegházhatására. Elhangzik az a vélemény, hogy a jól ismert séma: „a szén-dioxid koncentrációjának növekedése fokozza az üvegházhatást, ami a globális klíma felmelegedéséhez vezet” rendkívül leegyszerűsített és nagyon távol áll a valóságtól, hiszen a legfontosabb „üvegház gáz” egyáltalán nem CO2, hanem vízgőz. Ugyanakkor ma már nem tartható az a fenntartás, hogy a légkörben a vízgőz koncentrációját csak maga az éghajlati rendszer paraméterei határozzák meg, hiszen a globális vízkörforgásra gyakorolt ​​antropogén hatás meggyőzően bizonyított.

Tudományos hipotézisként az üvegházhatás következő következményeire mutatunk rá. Először, A legáltalánosabb becslések szerint vége XXI században a légkör CO2-tartalma megduplázódik, ami elkerülhetetlenül a globális felszíni átlaghőmérséklet 3–5 °C-os emelkedéséhez vezet. Ugyanakkor az északi félteke mérsékelt övi szélességein egy szárazabb nyáron felmelegedés várható. .

Másodszor, Feltételezik, hogy a globális felszíni átlaghőmérséklet ilyen emelkedése a víz hőtágulása miatt 20-165 centiméterrel növeli a Világóceán szintjét. Ami az Antarktisz jégtakaróját illeti, pusztulása nem elkerülhetetlen, hiszen az olvadáshoz magasabb hőmérsékletre van szükség. Mindenesetre az antarktiszi jég olvadásának folyamata nagyon hosszú ideig tart.

Harmadszor, A légköri CO2 koncentráció nagyon jótékony hatással lehet a terméshozamra. Az elvégzett kísérletek eredményei alapján feltételezhetjük, hogy a levegő CO2-tartalmának fokozatos növekedése mellett a természetes és a kultúrnövényzet optimális állapotba kerül; nő a növények levélfelülete, nő a levelek szárazanyagának fajsúlya, az átlagos méret a gyümölcsök és a magok száma, a kalászosok érése felgyorsul, hozamuk nő.

Negyedik, magas szélességi körökön a természetes erdők, különösen a boreális erdők nagyon érzékenyek lehetnek a hőmérséklet változásaira. A felmelegedés a boreális erdők területének meredek csökkenéséhez, valamint határuk észak felé történő elmozdulásához vezethet, a trópusok és szubtrópusok erdei valószínűleg érzékenyebbek lesznek a csapadék változásaira, nem pedig a hőmérsékletre.

A nap fényenergiája behatol a légkörbe, elnyeli a földfelszínt és felmelegíti azt. Ebben az esetben a fényenergia hőenergiává alakul, amely infravörös vagy hősugárzás formájában szabadul fel. Ezt a földfelszínről visszaverődő infravörös sugárzást a szén-dioxid elnyeli, miközben felmelegíti magát és felmelegíti a légkört. Ez azt jelenti, hogy minél több szén-dioxid van a légkörben, annál jobban megköti a bolygó klímáját. Ugyanez történik az üvegházakban is, ezért ezt a jelenséget üvegházhatásnak nevezik.

Ha továbbra is a jelenlegi ütemben áramlanak az úgynevezett üvegházhatású gázok, akkor a következő évszázadban a Föld átlaghőmérséklete 4 - 5 o C-kal emelkedik, ami a bolygó globális felmelegedéséhez vezethet.

Következtetés

A természethez való hozzáállásának megváltoztatása egyáltalán nem jelenti azt, hogy fel kell hagynia a technológiai fejlődéssel. Leállítása nem oldja meg a problémát, csak késleltetheti a megoldást. Kitartóan és türelemmel kell törekedni a károsanyag-kibocsátás csökkentésére új környezetvédelmi technológiák bevezetésével, az alapanyag-, az energiafelhasználás és a telepített telepítések számának növelése érdekében, az ökológiai világnézetre oktató tevékenység a lakosság körében.

Így például az USA-ban az egyik szintetikus gumit gyártó vállalkozás lakott területek mellett található, és ez nem okoz tiltakozást a lakosság részéről, mert környezetbarát technológiai rendszerek működnek, amelyek a múltban a régi technológiák nem voltak tiszták.

Ez azt jelenti, hogy a legszigorúbb kritériumoknak megfelelő technológiák szigorú kiválasztására van szükség, a modern, ígéretes technológiák lehetővé teszik a termelés magas szintű környezetbarátságának elérését minden iparágban és a közlekedésben, valamint az ültetések számának növelését. zöldterületek ipari övezetekben és városokban.

Az utóbbi években a kísérletezés a légköri kémia fejlesztésében a vezető pozícióba került, és az elmélet helye ugyanaz, mint a klasszikus, tekintélyes tudományokban. De még mindig vannak olyan területek, ahol továbbra is az elméleti kutatás a prioritás: például csak a modellkísérletek képesek előre jelezni a légkör összetételének változásait, vagy értékelni a Montreali Jegyzőkönyv alapján végrehajtott korlátozó intézkedések hatékonyságát. Egy fontos, de magánjellegű probléma megoldásából kiindulva, ma a légkörkémia, a kapcsolódó tudományágakkal együttműködve, a környezettanulmányozás és -védelem teljes problémakörét lefedi. Talán azt mondhatjuk, hogy a légköri kémia kialakulásának első évei a következő mottó alatt teltek: „Ne késs!” A rajtspurtnak vége, a futás folytatódik.

II. Osszuk el a jellemzőket a sejt organoidjai szerint (az organoid jellemzőinek megfelelő betűket tegyük az organoid neve elé! (26 pont)

II. OKTATÁSI ÉS MÓDSZERTANI AJÁNLÁSOK MINDEN NEM FILOZÓFIAI SPECIÁLIS NAPPALI TANULÓKNAK 1 oldal

A talaj-levegő és a víz környezetében korlátozó szerepet játszó főbb környezeti tényezők összehasonlítása

Összeállította: Stepanovskikh A.S. rendelet. op. S. 176.

Az időben és térben tapasztalható nagy hőmérséklet-ingadozások, valamint a jó oxigénellátás állandó testhőmérsékletű (melegvérű) organizmusok megjelenéséhez vezetett. A talaj-levegő környezetben élő melegvérű élőlények belső környezetének stabilitásának megőrzésére ( szárazföldi élőlények), magasabb energiaköltségekre van szükség.

A földi környezetben élet csak akkor lehetséges magas szint e környezet legfontosabb környezeti tényezőinek sajátos hatásaihoz alkalmazkodó növények és állatok szerveződése.

A talaj-levegő környezetben a működési környezeti tényezőknek számos jellemzője van: más környezetekhez képest nagyobb fényintenzitás, jelentős hőmérséklet- és páratartalom-ingadozások földrajzi elhelyezkedéstől, évszaktól és napszaktól függően.

Tekintsük a talaj-levegő élőhely általános jellemzőit.

Mert gáznemű élőhely alacsony páratartalom, sűrűség és nyomás, magas oxigéntartalom jellemzi, amely meghatározza az élőlények légzésének, vízcseréjének, mozgásának és életmódjának jellemzőit. A levegőkörnyezet tulajdonságai befolyásolják a szárazföldi állatok és növények testének felépítését, fiziológiai és viselkedési jellemzőit, valamint fokozzák vagy gyengítik más környezeti tényezők hatását.

A levegő gázösszetétele viszonylag állandó (oxigén - 21%, nitrogén - 78%, szén-dioxid - 0,03%) mind a nap folyamán, mind az év különböző időszakaiban. Ennek oka a légkör rétegeinek intenzív keveredése.

Az oxigén felszívódása az organizmusok által a külső környezetből a test teljes felületén (protozoonokban, férgekben) vagy speciális légzőszerveken - légcső (rovaroknál), tüdő (gerinceseknél) keresztül történik. Az állandó oxigénhiányban élő szervezetek megfelelő alkalmazkodással rendelkeznek: a vér megnövekedett oxigénkapacitása, gyakoribb és mélyebb légzési mozgások, nagy tüdőkapacitás (felvidéki lakosoknál, madaraknál).

Az elsődleges biogén elem, a szén egyik legfontosabb és legdominánsabb formája a természetben a szén-dioxid (szén-dioxid). A légkör altalajrétegei általában szén-dioxidban gazdagabbak, mint a fakoronák szintjén lévő rétegei, és ez bizonyos mértékig kompenzálja az erdő lombkorona alatt élő apró növények fényhiányát.

A szén-dioxid elsősorban természetes folyamatok (állatok és növények légzése. Égési folyamatok, vulkánkitörések, talajban élő mikroorganizmusok és gombák tevékenysége) és emberi gazdasági tevékenység (éghető anyagok égetése a hőenergetika területén) eredményeként kerül a légkörbe. , ipari vállalkozások és közlekedés). A légkörben lévő szén-dioxid mennyisége napközben és évszakonként változik. A napi változások a növények fotoszintézisének ritmusához, a szezonális változások pedig az élőlények, elsősorban a talaj mikroorganizmusainak légzésének intenzitásához kapcsolódnak.

Alacsony levegősűrűség kis emelőerőt okoz, amihez kapcsolódóan a szárazföldi élőlények mérete és tömege korlátozott, és saját, a testet tartó tartórendszerrel rendelkeznek. A növényekben ezek különféle mechanikai szövetek, állatokban pedig szilárd vagy (ritkábban) hidrosztatikus váz. Számos szárazföldi élőlényfaj (rovarok és madarak) alkalmazkodott a repüléshez. Az élőlények túlnyomó többségénél (a mikroorganizmusok kivételével) azonban a levegőben tartózkodás csak a letelepedéssel vagy táplálékkereséssel jár.

A szárazföldi viszonylag alacsony nyomás a levegő sűrűségével is összefügg. A talaj-levegő környezet alacsony atmoszférikus nyomású és alacsony levegősűrűségű, ezért a legaktívabban repülő rovarok és madarak az alsó zónát foglalják el - 0 ... 1000 m. A levegőkörnyezet egyes lakói azonban tartósan 4000 .. magasságban élhetnek. . , kondorok).

A légtömegek mobilitása hozzájárul a légkör gyors keveredéséhez és a különféle gázok, például az oxigén és a szén-dioxid egyenletes eloszlásához a Föld felszínén. A légkör alsóbb rétegeiben függőlegesen (emelkedő és leszálló) és vízszintesen légtömegek mozgása különböző erősségek és irányok. Ennek a légmozgásnak köszönhetően számos organizmus képes passzívan repülni: spórák, virágpor, növények magjai és gyümölcsei, kis rovarok, pókok stb.

Fény mód amelyet a Föld felszínét elérő teljes napsugárzás generál. A szárazföldi élőlények morfológiai, fiziológiai és egyéb jellemzői az adott élőhely fényviszonyaitól függenek.

A talaj-levegő környezetben szinte mindenhol kedvezőek a fényviszonyok az élőlények számára. A fő szerepet nem maga a világítás, hanem a napsugárzás teljes mennyisége játssza. A trópusi övezetben a teljes sugárzás egész évben állandó, de a mérsékelt övi szélességeken a nappali órák hossza és a napsugárzás intenzitása az évszaktól függ. A légkör átlátszósága és a napsugarak beesési szöge is nagy jelentőséggel bír. A beérkező fotoszintetikusan aktív sugárzás 6-10%-a verődik vissza a különböző ültetvények felszínéről (9.1. ábra). Az ábrán szereplő számok a napsugárzás relatív értékét a teljes érték százalékában jelzik a növényközösség felső határán. Különböző időjárási körülmények között a légkör felső határát elérő napsugárzás 40 ... 70%-a éri el a Föld felszínét. A fák, cserjék, növényi kultúrák árnyékolják a területet, különleges mikroklímát hoznak létre, gyengítve a napsugárzást.

Rizs. 9.1. A napsugárzás csillapítása (%):

a - ritka fenyvesben; b - kukoricanövényekben

A növényekben közvetlen függés van a fényviszonyok intenzitásától: ott nőnek, ahol az éghajlati és talajviszonyok lehetővé teszik, alkalmazkodva az adott élőhely fényviszonyaihoz. Minden növény a megvilágítás szintjéhez képest három csoportra osztható: fotofil, árnyékkedvelő és árnyéktűrő. A fény- és árnyékkedvelő növények a megvilágítás ökológiai optimumának értékében különböznek egymástól (9.2. ábra).

fénykedvelő növények- nyílt, folyamatosan megvilágított élőhelyek növényei, amelyek optimuma teljes napfény mellett figyelhető meg (sztyepp- és réti füvek, tundra és hegyvidéki növények, tengerparti növények, nyílt terepen a legtöbb termesztett növény, sok gyom).

Rizs. 9.2. Háromféle növények fényhez való viszonyának ökológiai optimumai: 1 - árnyékszerető; 2 - fotofil; 3 - árnyéktűrő

árnyékos növények- olyan növények, amelyek csak erős árnyékolás mellett nőnek, amelyek nem nőnek erős megvilágítás mellett. Az evolúció során ez a növénycsoport alkalmazkodott az összetett növényközösségek alsó árnyékolt rétegeire jellemző feltételekhez - sötét tűlevelűek és széles levelű erdők, trópusi esőerdők stb. Ezeknek a növényeknek az árnyékszeretetét általában nagy vízigénnyel párosítják.

árnyéktűrő növények jobban nőnek és fejlődnek teljes fényben, de képesek alkalmazkodni a különböző fokú tompítási feltételekhez.

Az állatvilág képviselői nem függenek közvetlenül a fénytényezőtől, amely a növényekben megfigyelhető. Ennek ellenére az állatok életében a fény fontos szerepet játszik a térben való vizuális tájékozódásban.

Erőteljes tényező, amely szabályozza életciklusállatok száma, a nappali órák hossza (fényperiódus). A fotoperiódusra adott reakció szinkronizálja az élőlények tevékenységét az évszakokkal. Sok emlős például már jóval a hideg időjárás beköszönte előtt elkezd felkészülni a hibernációra, és a vándormadarak még a nyár végén is délre repülnek.

Hőmérséklet rezsim sokkal nagyobb szerepet játszik a szárazföld lakóinak életében, mint a hidroszféra lakóinak életében, mivel a szárazföld-levegő környezet jellegzetessége a hőmérséklet-ingadozások széles skálája. A hőmérsékleti rendszert jelentős időbeli és térbeli ingadozások jellemzik, és meghatározza a biokémiai folyamatok áramlásának aktivitását. A növények és állatok biokémiai és morfofiziológiai adaptációit úgy alakították ki, hogy megvédjék a szervezeteket a hőmérséklet-ingadozások káros hatásaitól.

Minden fajnak megvan a maga számára legkedvezőbb hőmérsékleti tartománya, amelyet hőmérsékletnek nevezünk. fajoptimum. A különböző fajok preferált hőmérsékleti értékeinek tartományában nagyon nagy a különbség. A szárazföldi élőlények szélesebb hőmérsékleti tartományban élnek, mint a hidroszféra lakói. Gyakran területek euritermikus a fajok délről északra terjednek több éghajlati övezeten keresztül. Például a közönséges varangy Észak-Afrikától Észak-Európáig terjedő területen él. Az euritermikus állatok közé számos rovar, kétéltű és emlős tartozik – róka, farkas, puma stb.

Hosszú pihenés ( rejtett) olyan organizmusformák, mint egyes baktériumok spórái, növények spórái és magvai, képesek ellenállni a jelentősen eltérő hőmérsékleteknek. Kedvező körülmények és elegendő tápközeg esetén ezek a sejtek újra aktivizálódhatnak és szaporodni kezdhetnek. A test összes létfontosságú folyamatának felfüggesztését nevezzük felfüggesztett animáció. Az anabiózis állapotából az élőlények visszatérhetnek a normális aktivitáshoz, ha a sejtjeikben lévő makromolekulák szerkezete nem sérül.

A hőmérséklet közvetlenül befolyásolja a növények növekedését és fejlődését. Mozgásképtelen élőlények lévén, a növényeknek a növekedési helyükön létrejövő hőmérsékleti rendszerben kell létezniük. A hőmérsékleti viszonyokhoz való alkalmazkodás mértéke szerint minden növénytípus a következő csoportokba sorolható:

- fagyálló- szezonális éghajlatú, hideg télű területeken termő növények. Erős fagyok idején a fák, cserjék föld feletti részei átfagynak, de életképesek maradnak, sejtjeikben, szöveteikben felhalmozódnak a vizet megkötő anyagok (különféle cukrok, alkoholok, egyes aminosavak);

- nem fagyálló- olyan növények, amelyek elviselik az alacsony hőmérsékletet, de azonnal elpusztulnak, amint jég képződik a szövetekben (egyes örökzöld szubtrópusi fajok);

- nem hidegálló- a víz fagypontja feletti hőmérsékleten súlyosan károsodott vagy elpusztuló növények (trópusi esőerdő növények);

- termofil- erős besugárzással (napsugárzással) rendelkező száraz élőhelyek növényei, amelyek félórás felmelegedést is elviselnek +60 °C-ig (sztyeppek, szavannák, száraz szubtrópusok növényei);

- pirofiták- olyan növények, amelyek ellenállnak a tűznek, ha a hőmérséklet rövid időre több száz Celsius fokra emelkedik. Ezek szavannák, száraz keményfa erdők növényei. Tűzálló anyagokkal impregnált vastag kéregük van, amely megbízhatóan véd belső szövetek. A pirofiták termései és magjai vastag, lignizált héjjal rendelkeznek, amely tűzben megreped, ami elősegíti a magvak bejutását a talajba.

A növényekhez képest az állatoknak változatosabb lehetőségük van saját testhőmérsékletük (tartós vagy ideiglenes) szabályozására. Az állatok (emlősök és madarak) egyik fontos alkalmazkodása a hőmérséklet-ingadozásokhoz a test hőszabályozási képessége, melegvérűsége, melynek köszönhetően a magasabb rendű állatok viszonylag függetlenek a környezeti hőmérsékleti viszonyoktól.

Az állatvilágban összefüggés van az élőlények testének mérete és aránya, valamint élőhelyük éghajlati viszonyai között. Egy fajon vagy szorosan rokon fajok homogén csoportján belül az állatok több nagy méret hidegebb területeken gyakoriak a testek. Minél nagyobb az állat, annál könnyebben tudja állandó hőmérsékletet fenntartani. Tehát a pingvinek képviselői közül a legkisebb pingvin - a Galápagos pingvin - az egyenlítői régiókban, a legnagyobb - a császárpingvin - az Antarktisz szárazföldi övezetében él.

páratartalom fontos korlátozó tényezővé válik a szárazföldön, mivel a nedvességhiány a föld-levegő környezet egyik legjelentősebb jellemzője. A szárazföldi élőlények folyamatosan szembesülnek a vízveszteség problémájával, és szükségük van annak időszakos ellátására. A szárazföldi élőlények evolúciós folyamatában jellegzetes alkalmazkodások alakultak ki a nedvesség megszerzésére és fenntartására.

A páratartalmat a csapadék, a talaj és a levegő páratartalma jellemzi. A nedvességhiány az élet föld-levegő környezetének egyik legjelentősebb jellemzője. Ökológiai szempontból a víz korlátozó tényező a szárazföldi élőhelyeken, mivel mennyisége erős ingadozásoknak van kitéve. A szárazföldi környezeti páratartalom módozatai változatosak: a levegő teljes és állandó telítettségétől vízgőzzel (trópusi zóna) a sivatagok száraz levegőjében a nedvesség szinte teljes hiányáig.

A talaj a növények fő vízforrása.

Amellett, hogy a talaj nedvességtartalmát a gyökerek felszívják, a növények képesek felvenni az enyhe eső, köd és párás levegő nedvesség formájában lehulló vizet is.

A növényi élőlények a felvett víz nagy részét a transzspiráció, azaz a növények felszínéről való elpárolgás következtében veszítik el. A növények vagy a víz tárolásával és a párolgás megakadályozásával (kaktuszok), vagy a föld alatti részek (gyökérrendszerek) arányának növelésével védekeznek a kiszáradás ellen a növényi szervezet teljes térfogatában. Bizonyos páratartalomhoz való alkalmazkodás mértéke szerint az összes növényt csoportokra osztják:

- hidrofiták- a vízi környezetben növekvő és szabadon lebegő szárazföldi-vízi növények (víztestek partján nád, mocsári körömvirág és egyéb mocsarak);

- higrofiták- szárazföldi növények állandóan magas páratartalmú területeken (trópusi erdők lakói - epifita páfrányok, orchideák stb.)

- xerofiták- szárazföldi növények, amelyek alkalmazkodtak a talaj és a levegő nedvességtartalmának jelentős szezonális ingadozásaihoz (a sztyeppék, félsivatagok és sivatagok lakói - szaxaul, teve tövis);

- mezofiták- a higrofiták és a xerofiták között köztes helyet foglaló növények. A mezofiták leggyakrabban a mérsékelten nedves zónákban fordulnak elő (nyír, hegyi kőris, sok réti és erdei fű stb.).

Időjárási és éghajlati jellemzők a hőmérséklet, a levegő páratartalmának, a felhőzetnek, a csapadéknak, a szél erősségének és irányának stb. napi, szezonális és hosszú távú ingadozása jellemzi. amely meghatározza a szárazföldi környezet lakóinak életkörülményeinek sokszínűségét. Az éghajlati adottságok a terület földrajzi adottságaitól függenek, de gyakran fontosabb az élőlények közvetlen élőhelyének mikroklímája.

A talaj-levegő környezetben az életkörülményeket nehezíti a létezés időjárás változásai. Az időjárás a légkör alsó rétegeinek folyamatosan változó állapota körülbelül 20 km-ig (troposzféra határa). Az időjárás változékonysága a környezeti tényezők állandó változása, mint például a levegő hőmérséklete és páratartalma, felhőzet, csapadék, szélerősség és szélirány stb.

A hosszú távú időjárási rezsim jellemzi helyi éghajlat. Az éghajlat fogalma nemcsak a meteorológiai paraméterek (levegő hőmérséklet, páratartalom, teljes napsugárzás stb.) átlagos havi és éves átlagértékeit foglalja magában, hanem azok napi, havi és éves változásának mintázatát, gyakoriságát is. . A fő éghajlati tényezők a hőmérséklet és a páratartalom. Meg kell jegyezni, hogy a növényzet jelentős hatással van az éghajlati tényezők értékeinek szintjére. Tehát az erdő lombkorona alatt a levegő páratartalma mindig magasabb, és a hőmérséklet-ingadozások kisebbek, mint a nyílt területeken. Ezeknek a helyeknek a fényviszonyok is eltérőek.

A talaj szilárd támaszként szolgál a szervezetek számára, amelyeket a levegő nem tud biztosítani számukra. Ezenkívül a gyökérrendszer ellátja a növényeket vizes oldatok esszenciális ásványi vegyületek a talajból. A talaj kémiai és fizikai tulajdonságai fontosak az élőlények számára.

terep változatos életfeltételeket teremt a szárazföldi élőlények számára, meghatározza a mikroklímát és korlátozza az élőlények szabad mozgását.

A talaj és az éghajlati viszonyok élőlényekre gyakorolt ​​hatása jellegzetes természeti zónák kialakulásához vezetett - életközösségek. Ez a neve a legnagyobb szárazföldi ökoszisztémáknak, amelyek megfelelnek a Föld fő éghajlati övezeteinek. A nagy biomák jellemzőit elsősorban a bennük lévő növényi szervezetek csoportosítása határozza meg. Mindegyik fizikai-földrajzi zóna rendelkezik bizonyos hő- és nedvességarányokkal, víz- és fényviszonyokkal, talajtípussal, állatcsoportokkal (fauna) és növénycsoportokkal (flóra). A biomák földrajzi eloszlása ​​szélességi, és az éghajlati tényezők (hőmérséklet és páratartalom) változásaihoz kapcsolódik az Egyenlítőtől a sarkokig. Ugyanakkor bizonyos szimmetria figyelhető meg a különböző biomák eloszlásában mindkét féltekén. A Föld fő biomjai: trópusi erdő, trópusi szavanna, sivatag, mérsékelt övi sztyepp, mérsékelt övi lombos erdő, tűlevelű erdő (taiga), tundra, sarkvidéki sivatag.

Talaj életkörnyezete. Az általunk vizsgált négy életkörnyezet közül a talajt a bioszféra élő és élettelen összetevői közötti szoros kapcsolat jellemzi. A talaj nemcsak élőhelye az élőlényeknek, hanem létfontosságú tevékenységük terméke is. Feltételezhetjük, hogy a talaj az éghajlati tényezők és az élőlények, különösen a növények együttes hatása következtében keletkezett az anyakőzeten, vagyis a földkéreg felső rétegének ásványi anyagaira (homok, agyag, kövek, stb.).

Tehát a talaj egy kőzet tetején fekvő anyagréteg, amely az alapanyagból - az alatta lévő ásványi szubsztrátumból - és egy szerves adalékanyagból áll, amelyben az élőlények és anyagcseretermékeik összekeverednek a megváltozott forrásanyag apró részecskéivel. A talaj szerkezete és porozitása nagymértékben meghatározza a tápanyagok elérhetőségét a növények és talajállatok számára.

A talaj négy fontos elemet tartalmaz szerkezeti elemek:

Ásványi bázis (50...60% általános összetétel talaj);

szerves anyag (legfeljebb 10%);

levegő (15...25%);

Víz (25...35%).

Az elhalt élőlények vagy azok részei (pl. levélavar) lebomlása során keletkező talaj szerves anyagot ún. humusz, amely a felső termékeny talajréteget alkotja. A talaj legfontosabb tulajdonsága - a termékenység - a humuszréteg vastagságától függ.

Minden talajtípus egy bizonyos állatvilágnak és bizonyos növényzetnek felel meg. A talaj élőlényeinek összessége biztosítja a talajban az anyagok folyamatos keringését, beleértve a humuszképződést is.

A talaj élőhelye olyan tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek közelebb hozzák a vízi és szárazföldi-levegő környezethez. Akárcsak a vízi környezetben, a talajban is kicsi a hőmérséklet-ingadozás. Értékeinek amplitúdója a mélység növekedésével gyorsan csökken. Túlzott nedvesség vagy szén-dioxid esetén az oxigénhiány valószínűsége nő. A talaj-levegő élőhellyel való hasonlóság a levegővel telt pórusok jelenlétében nyilvánul meg. A csak a talajban rejlő sajátosságok közé tartozik a nagy sűrűség. Az élőlények és anyagcseretermékeik fontos szerepet játszanak a talajképzésben. A talaj a bioszféra élő szervezetekkel leginkább telített része.

A talajkörnyezetben a korlátozó tényezők általában a hőhiány és a nedvesség hiánya vagy túlzottsága. Korlátozó tényező lehet az oxigénhiány vagy a szén-dioxid-felesleg is. Számos talajlakó élőlény élete szorosan összefügg méretükkel. Egyesek szabadon mozognak a talajban, másoknak meg kell lazítaniuk, hogy mozogjanak és táplálékot keressenek.

Ellenőrző kérdések és feladatok

1. Mi a talaj-levegő környezet, mint ökológiai tér sajátossága?

2. Milyen alkalmazkodásaik vannak az élőlényeknek a szárazföldi élethez?

3. Nevezze meg azokat a környezeti tényezőket, amelyek számára a legjelentősebb!

szárazföldi élőlények.

4. Ismertesse a talaj élőhely adottságait!