YourLib.net
Твоя библиотека
Главная arrow Основы экологии (В.В. Маврищев) arrow 2.4. Наземно-воздушная среда
2.4. Наземно-воздушная среда

2.4. Наземно-воздушная среда

   Наиболее сложной по экологическим условиям является наземно-воздушная среда. Здесь, на границе двух земных оболочек, обитает подавляющее большинство растений и животных. Специфику их местообитаний определяет рельеф местности, характер грунта и атмосферные явления.
   Основными особенностями наземно-воздушной среды является большая амплитуда изменения экологических факторов, неоднородность среды, действие сил земного тяготения, низкая плотность воздуха. Комплекс физико-географических и климатических факторов, свойственных определенной природной зоне, приводит к эволюционному становлению морфофизиологических адаптаций организмов к жизни в этих условиях, многообразию форм жизни.
   В зависимости от условий увлажнения и плодородия почвы растительные сообщества занимают оптимальные местообитания, соответствующие преобладающему древостою. Характер грунта влияет на специфику передвижения животных: каменистый - предъявляет особые требования к конструкции тела животных. Копытные, страусы, дрофы, живущие на открытых пространствах, приспособили свои конечности к твердому грунту для усиления отталкивания при быстром беге. У животных, обитающих на рыхлых сыпучих песках, пальцы окаймлены бахромкой из роговых чешуй, как у некоторых ящериц. У живущего в пустыне Намиб песчаного геккона лапки напоминают плавательные перепонки водоплавающих птиц. Они выполняют функцию своеобразных лыж, с помощью которых он передвигается. В жаркое время дня с их помощью геккон роет себе норы для укрытия. Другие ящерицы, например аптечный сцинк в Сахаре и пустынная игуана в калифорнийских пустынях прямо-таки «плавают», усиленно загребая лапками и погружаясь в песок.
   Условия жизни в наземно-воздушной среде во многом определяется погодными условиями. Многолетний режим погоды характеризует климат местности. Он определяется географическими условиями района.
   Для большинства наземных организмов важен не столько климат района, сколько условия их непосредственного обитания. Часто на жизнедеятельность организмов большую роль оказывают местные элементы среды (рельеф, экспозиция, растительность), которые принципиально изменяют на конкретном участке режим температуры, влажности, света, движения воздуха и т.п. Такая локальная модификация климата, складывающаяся в приземном слое воздуха, называется микроклимат. В каждой климатической зоне микроклиматы очень разнообразны, что отражается в неравномерности развития природных явлений. Так, весьма различается микроклимат северной и южной экспозиции холмов и гористых участков. Микроклимат оголенных почв отличается от такового в местах, занятых растительностью (лесной или луговой). Особый микроклимат возникает в норах, гнездах, дуплах, пещерах и других сходных местообитаниях.
   Жизнь на суше во многом зависит также и от состояния воздуха. Естественная смесь газов, сложившаяся в ходе эволюции Земли, - это и есть воздух, которым мы дышим. Следует отметить, что воздух представляет собой смесь газов, а не их соединение. Нужно сказать, что атмосфера Земли совершенно уникальна. Современный состав ее мало похож на тот, который был у газопылевого облака, из которого миллиарды лет назад образовалась наша планета.
   Воздух как среда жизни обладает особенностями, направляющими эволюционное развитие обитателей этой среды. Так, высокое содержание кислорода определяет возможность формирования высокого уровня энергетического метаболизма (обмена веществ между организмом и средой). Атмосферный воздух отличается низкой и изменчивой влажностью, что ограничило возможности освоения воздушной среды, а у ее обитателей - скорректировало эволюцию системы водно-солевого обмена и структуру органов дыхания в соответствии с новыми условиями. Также следует отметить низкую плотность воздуха в атмосфере как среде жизни, благодаря чему жизнь сосредоточена вблизи поверхности земли, проникая в толщу атмосферы на высоту не более 50 - 70 м (кроны деревьев тропических лесов).
   Основными компонентами атмосферного воздуха являются азот - N2 (78,08 %), кислород - 02 (20,9 %), аргон - Аг (около 1 %) и углекислый газ (0,03 %) (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Газовый состав земной атмосферы

 Таблица 2.1. Газовый состав земной атмосферы

   Кислород появился на Земле примерно 2 млрд лет тому назад, когда происходило активное формообразование поверхности при активной вулканической деятельности. В настоящее время доля кислорода составляет 21%; постепенное возрастание этой доли происходило в течение последних 20 млн лет. Главную роль в этом играло развитие растительного мира суши и океана.
   С точки зрения планетолога современная атмосфера Земли представляет собой астрономическое чудо. Потому, что одна пятая ее часть состоит из химически очень активного газа - кислорода, который в земной атмосфере находится в состоянии динамического равновесия. Если бы не жизнедеятельность растений, то исключительно активные молекулы этого элемента вступили бы в различные химические реакции, а, значит, за какие-цибудь 10 тыс. лет исчезли бы из нашей атмосферы.
   Без пищи человек может жить пять недель, без воды - пять дней, без воздуха - пять минут. Избыток же кислорода может угрожать нашему существованию, потому что чистый кислород становится ядом, если дышать им очень долго. К тому же если бы в атмосфере было слишком много кислорода, то горючие материалы стали бы весьма огнеопасными, и их трудно было бы держать под контролем.

Таблица 2.2. Состав воздуха на разной высоте от земной поверхности

Высота, км
  

Кислород, %
  

Азот. %
  

Аргон, %
  

Гелий. %
  

Водород, %
  

Данленпс мм. рг. ст.  

0
  

20,94
  

78,09
  

0,93
  

-
  

0,01
  

760
  

5
  

20,94
  

77,89
  

0,94
  

-
  

0,01
  

405
  

10
  

20,99
  

78,02
  

0,94
  

-
  

0,01
  

168
  

20
  

18,10
  

81,24
  

0,59
  

-
  

0,04
  

41
  

100
  

0,11
  

2,97
  

-
  

0,56
  

96,31
  

0,0067
  

   Как известно, кислород образуется в результате фотосинтеза органических продуктов в растениях и поступает затем в атмосферу. Очень упрощенно этот процесс можно представить как химическую реакцию, протекающую за счет энергии солнечных лучей при участии хлорофилла - зеленого пигмента растений:

 Химическая реакция

   Таким образом, за счет диоксида углерода и воды синтезируется органическое вещество и выделяется кислород. Прямыми продуктами фотосинтеза являются различные органические соединения. Процесс носит довольно сложный характер.
   При дыхании происходит реакция, обратная фотосинтезу. В настоящее время наблюдается примерное сохранение равновесия между производством кислорода и его потреблением. Однако интенсивное потребление кислорода промышленностью и транспортом вызывает опасение нарушить его баланс в окружающей среде.
   Атмосфера предохраняет Землю от метеоритной бомбардировки. Большинство метеоритов никогда не достигает земной поверхности, потому что они сгорают при вхождении в атмосферу с огромной скоростью, создавая при этом иллюзию падающих звезд.
   Кроме того, атмосфера также способствует сохранению на планете тепла, которое в противном случае рассеивалось бы в холоде космического пространства. Сама же она благодаря силам притяжения Земли не улетучивается.
   Атмосфера не только поддерживает жизнь, она служит также защитным экраном. На высоте 20-25 км от поверхности Земли под воздействием ультрафиолетовой радиации Солнца часть молекул кислорода расщепляется на свободные атомы кислорода. Последние могут вновь вступать в союз с молекулами кислорода и образовывать его трехатомную форму:

О + О2 → О3.

   Такая трехатомная форма кислорода называется озоном. Если кислороду мы обязаны тем, что без него невозможно существование жизни, то озон, образуя в высших слоях атмосферы тонкий слой, - так называемый озоновый экран, обеспечивает этой хрупкой земной жизни дальнейшее ее существование. Тонкий слой озона отфильтровывает вредный компонент солнечного излучения - ультрафиолетовые лучи, прямое влияние которых губительно для всего живого. Не будь данного слоя, такое излучение могло бы уничтожить жизнь на Земле. К сожалению, в 80-90-е гг. XX в. наблюдалась негативная тенденция утончения и разрушения озонового экрана.

 
< Пред.   След. >