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 найча стіше 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 теп лоємність. 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).

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 аеро біонтів 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.

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.

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?

РЕЗУЛЬТАТ