Conférence 2. HABITAT ET LEURS CARACTÉRISTIQUES
Au cours du développement historique, les organismes vivants ont maîtrisé quatre habitats. Le premier est l’eau. La vie est née et s’est développée dans l’eau pendant plusieurs millions d’années. Les deuxièmes plantes et animaux, ceux de l'air terrestre, sont apparus sur terre et dans l'atmosphère et se sont rapidement adaptés aux nouvelles conditions. Transformant progressivement la couche supérieure de la terre - la lithosphère, ils ont créé un troisième habitat - le sol, et sont eux-mêmes devenus le quatrième habitat.
Habitat aquatique
L'eau couvre 71 % de la superficie de la Terre. La majeure partie de l'eau est concentrée dans les mers et les océans - 94 à 98 %, en glace polaire contient environ 1,2% d'eau et une très faible proportion - moins de 0,5%, dans eau fraiche ah les rivières, les lacs et les marécages.
Environ 150 000 espèces d'animaux et 10 000 plantes vivent dans le milieu aquatique, ce qui représente respectivement seulement 7 et 8 % de la population mondiale. nombre total espèces de la Terre.
Dans les mers-océans, comme dans les montagnes, un zonage vertical s'exprime. Les espèces pélagiques - toute la colonne d'eau - et les espèces benthiques - le fond - diffèrent particulièrement du point de vue écologique. La colonne d'eau, la zone pélagique, est divisée verticalement en plusieurs zones : épipéligal, bathypéligal, abyssopéligal et ultraabyssopéligal(Fig.2).
En fonction de la raideur de la descente et de la profondeur du fond, on distingue également plusieurs zones, qui correspondent aux zones pélagiques indiquées :
Littoral – bord de la côte inondé lors des marées hautes.
Supralittoral - la partie de la côte au-dessus de la ligne de marée supérieure où atteignent les éclaboussures de surf.
Sublittoral - une diminution progressive du terrain jusqu'à 200 m.
Bathial - une dépression abrupte de terre (pente continental),
Abyssal - une diminution progressive du fond du fond océanique ; la profondeur des deux zones atteint ensemble 3 à 6 km.
Ultraabyssal – dépressions profondes de 6 à 10km.
Groupes écologiques d'hydrobiontes. La plus grande diversité de la vie se trouve dans mers chaudes et les océans (40 000 espèces d'animaux) à l'équateur et sous les tropiques, au nord et au sud la flore et la faune des mers sont des centaines de fois épuisées. Quant à la répartition des organismes directement dans la mer, la majeure partie d'entre eux est concentrée dans couches superficielles(épipélagique) et dans la zone sublittorale. En fonction de la méthode de déplacement et du séjour dans certaines couches, La vie marine sont divisés en trois groupes écologiques : necton, plancton et benthos.
Necton (nektos - flottant) - grands animaux en mouvement actif qui peuvent surmonter de longues distances et des courants forts : poissons, calmars, pinnipèdes, baleines. Dans les plans d'eau douce, le necton comprend des amphibiens et de nombreux insectes.
Plancton (plancton - errant, planant) - un ensemble de plantes (phytoplancton : diatomées, algues vertes et bleu-vert (plans d'eau douce uniquement), flagellés végétaux, péridiniens, etc.) et de petits organismes animaux (zooplancton : petits crustacés, du les plus gros - mollusques ptéropodes, méduses, cténophores, certains vers) vivant à différentes profondeurs, mais incapables de mouvement actif et de résistance aux courants. Le plancton comprend également des larves d'animaux, formant un groupe spécial - Neuston . Il s'agit d'une population « temporaire » flottant passivement de la couche supérieure d'eau, représentée par divers animaux (décapodes, balanes et copépodes, échinodermes, polychètes, poissons, mollusques, etc.) au stade larvaire. Les larves, en grandissant, se déplacent vers les couches inférieures du pelagel. Au-dessus du Neuston se trouve plaiston - ce sont des organismes dont la partie supérieure du corps pousse au-dessus de l'eau, et la partie inférieure dans l'eau (lentilles d'eau - Lemma, siphonophores, etc.). Le plancton joue un rôle important dans les relations trophiques de la biosphère, car est la nourriture de nombreux habitants aquatiques, y compris la nourriture principale des baleines à fanons (Myatcoceti).
Benthos (benthos – profondeur) – hydrobiontes de fond. Il est représenté principalement par des animaux attachés ou se déplaçant lentement (zoobenthos : foraminephores, poissons, éponges, coelentérés, vers, mollusques, ascidies...), plus nombreux dans les eaux peu profondes. En eau peu profonde, le benthos comprend également des plantes (phytobenthos : diatomées, algues vertes, brunes, rouges, bactéries). Aux profondeurs où il n’y a pas de lumière, le phytobenthos est absent. Les zones rocheuses du fond sont les plus riches en phytobenthos.
Dans les lacs, le zoobenthos est moins abondant et moins diversifié que dans la mer. Il est formé de protozoaires (ciliés, daphnies), de sangsues, de mollusques, de larves d'insectes, etc. Le phytobenthos des lacs est formé de diatomées flottantes, d'algues vertes et bleu-vert ; les algues brunes et rouges sont absentes.
La forte densité du milieu aquatique détermine la composition particulière et la nature des changements dans les facteurs essentiels à la vie. Certains d'entre eux sont les mêmes que sur terre - chaleur, lumière, d'autres sont spécifiques : pression de l'eau (augmente avec la profondeur de 1 atm tous les 10 m), teneur en oxygène, composition en sel, acidité. En raison de la forte densité de l'environnement, les valeurs de chaleur et de lumière changent beaucoup plus rapidement avec un gradient d'altitude que sur terre.
Mode thermique. Le milieu aquatique se caractérise par un apport thermique moindre, car une partie importante est réfléchie et une partie tout aussi importante est consacrée à l'évaporation. Conformément à la dynamique des températures terrestres, les températures de l’eau présentent de plus petites fluctuations des températures quotidiennes et saisonnières. De plus, les réservoirs égalisent considérablement la température de l'atmosphère des zones côtières. En l'absence de coquille de glace, les mers ont un effet de réchauffement sur les zones terrestres adjacentes pendant la saison froide et un effet de refroidissement et d'humidification en été.
La plage des températures de l'eau dans l'océan mondial est de 38° (de -2 à +36°C), dans les masses d'eau douce – 26° (de -0,9 à +25°C). Avec la profondeur, la température de l’eau baisse fortement. Jusqu'à 50 m, il y a des fluctuations de température quotidiennes, jusqu'à 400 – saisonnières, plus en profondeur, elles deviennent constantes, tombant jusqu'à +1-3°C. Le régime de température dans les réservoirs étant relativement stable, leurs habitants ont tendance à sténothermie.
En raison de à des degrés divers le réchauffement des couches supérieures et inférieures tout au long de l'année, les flux et reflux, les courants et les tempêtes mélangent constamment les couches d'eau. Le rôle du mélange de l'eau pour les habitants aquatiques est extrêmement important, car en même temps, la répartition de l'oxygène et des nutriments dans les réservoirs est égalisée, garantissant ainsi les processus métaboliques entre les organismes et l'environnement.
Dans les réservoirs stagnants (lacs) des latitudes tempérées, un mélange vertical a lieu au printemps et en automne, et pendant ces saisons, la température dans tout le réservoir devient uniforme, c'est-à-dire vient homothermie. En été comme en hiver, à la suite d'une forte augmentation du chauffage ou du refroidissement des couches supérieures, le mélange de l'eau s'arrête. Ce phénomène est appelé dichotomie de température, et la période de stagnation temporaire est stagnation(été ou hiver). En été, des couches chaudes plus légères restent en surface, situées au-dessus des couches très froides (Fig. 3). En hiver, au contraire, l'eau est plus chaude dans la couche inférieure, puisque directement sous la glace, la température des eaux de surface est inférieure à +4°C et, en raison des propriétés physico-chimiques de l'eau, elles deviennent plus légères que l'eau avec une température supérieure à +4°C.
Pendant les périodes de stagnation, trois couches se distinguent clairement : la couche supérieure (épilimnion) avec les fluctuations saisonnières les plus spectaculaires de la température de l'eau, la couche intermédiaire (métalimnion ou thermocline), dans lequel il y a un brusque saut de température, et le fond ( hypolimnion), dans laquelle la température varie peu tout au long de l'année. Pendant les périodes de stagnation, un manque d'oxygène se produit dans la colonne d'eau - dans la partie inférieure en été et dans la partie supérieure en hiver, ce qui entraîne souvent la mortalité des poissons en hiver.
Mode lumière. L'intensité de la lumière dans l'eau est considérablement affaiblie en raison de sa réflexion par la surface et de son absorption par l'eau elle-même. Cela affecte grandement le développement des plantes photosynthétiques.
L'absorption de la lumière est d'autant plus forte que la transparence de l'eau est faible, ce qui dépend du nombre de particules en suspension (suspensions minérales, plancton). Elle diminue avec le développement rapide de petits organismes en été, et sous les latitudes tempérées et septentrionales même en hiver, après l'établissement d'une couverture de glace et son recouvrement de neige au sommet.
La transparence se caractérise par la profondeur maximale à laquelle un disque blanc spécialement abaissé d'un diamètre d'environ 20 cm (disque de Secchi) est encore visible. Le plus eaux claires- dans la mer des Sargasses : le disque est visible jusqu'à une profondeur de 66,5 m. Dans l'océan Pacifique, le disque de Secchi est visible jusqu'à 59 m, dans l'océan Indien - jusqu'à 50 m, dans les mers peu profondes - jusqu'à 5-15 m. . La transparence des rivières est en moyenne de 1 à 1,5 m, et dans les rivières les plus boueuses de quelques centimètres seulement.
Dans les océans, où l'eau est très transparente, 1 % du rayonnement lumineux pénètre jusqu'à une profondeur de 140 m, et dans les petits lacs à une profondeur de 2 m, seuls des dixièmes de pour cent pénètrent. Des rayons Différents composants le spectre est absorbé différemment dans l’eau ; les rayons rouges sont absorbés en premier. Avec la profondeur, elle devient plus sombre et la couleur de l'eau devient d'abord verte, puis bleue, indigo et enfin bleu-violet, se transformant en obscurité totale. Les hydrobiontes changent également de couleur en conséquence, s'adaptant non seulement à la composition de la lumière, mais aussi à son manque d'adaptation chromatique. Dans les zones claires, dans les eaux peu profondes, prédominent les algues vertes (Chlorophyta), dont la chlorophylle absorbe les rayons rouges, avec la profondeur elles sont remplacées par des brunes (Phaephyta) puis des rouges (Rhodophyta). Aux grandes profondeurs, le phytobenthos est absent.
Les plantes se sont adaptées au manque de lumière en développant de grands chromatophores, ainsi qu'en augmentant la surface des organes assimilateurs (indice de surface foliaire). Les algues des grands fonds se caractérisent par des feuilles fortement disséquées et des limbes fins et translucides. Les plantes semi-immergées et flottantes sont caractérisées par l'hétérophyllie - les feuilles au-dessus de l'eau sont les mêmes que celles des plantes terrestres, elles ont un limbe solide, l'appareil stomatique est développé et dans l'eau les feuilles sont très fines, constituées de feuilles étroites. lobes filiformes.
Les animaux, comme les plantes, changent naturellement de couleur avec la profondeur. Dans les couches supérieures, ils sont de couleurs vives Couleurs différentes, dans la zone crépusculaire (bar, coraux, crustacés) sont peints dans des couleurs avec une teinte rouge - il est plus pratique de se cacher des ennemis. Les espèces des grands fonds manquent de pigments. Dans les profondeurs sombres de l’océan, les organismes utilisent la lumière émise par les êtres vivants comme source d’informations visuelles. bioluminescence.
Haute densité(1 g/cm3, soit 800 fois la densité de l'air) et la viscosité de l'eau ( 55 fois supérieure à celle de l'air) a conduit au développement d'adaptations particulières des organismes aquatiques :
1) Les plantes ont des tissus mécaniques très peu développés ou totalement absents - elles sont soutenues par l'eau elle-même. La plupart sont caractérisés par une flottabilité due aux cavités intercellulaires transportant de l'air. Caractérisé par une reproduction végétative active, le développement de l'hydrochorie - l'élimination des tiges florales au-dessus de l'eau et la distribution du pollen, des graines et des spores par les courants de surface.
2) Chez les animaux vivant dans la colonne d'eau et nageant activement, le corps a une forme profilée et est lubrifié avec du mucus, ce qui réduit la friction lors du mouvement. Dispositifs développés pour augmenter la flottabilité : accumulations de graisse dans les tissus, vessies natatoires chez les poissons, cavités d'air dans les siphonophores. Chez les animaux nageant passivement, la surface spécifique du corps augmente en raison des excroissances, des épines et des appendices ; le corps est aplati et les organes squelettiques sont réduits. Différentes méthodes de locomotion : flexion du corps, à l'aide de flagelles, de cils, mode de locomotion jet (céphalopodes).
Chez les animaux benthiques, le squelette disparaît ou est peu développé, la taille du corps augmente, la vision est fréquemment réduite et les organes tactiles se développent.
Courants. Un trait caractéristique du milieu aquatique est la mobilité. Elle est causée par les flux et reflux, les courants marins, les tempêtes et les différents niveaux d’élévation des lits des rivières. Adaptations des hydrobiontes :
1) Dans les réservoirs fluides, les plantes sont fermement attachées à des objets sous-marins fixes. La surface inférieure est avant tout un substrat pour eux. Ce sont des algues vertes et diatomées, des mousses d'eau. Les mousses forment même une couverture dense sur les rapides rapides des rivières. Dans la zone de marée des mers, de nombreux animaux disposent de dispositifs pour s'attacher au fond (gastéropodes, balanes), ou se cachent dans les crevasses.
2) Chez les poissons d'eau courante, le corps est rond de diamètre, mais chez les poissons qui vivent près du fond, ainsi que chez les animaux invertébrés de fond, le corps est plat. Beaucoup ont des organes de fixation aux objets sous-marins sur la face ventrale.
Salinité de l'eau.
Les réservoirs naturels se caractérisent par un certain composition chimique. Les carbonates, les sulfates et les chlorures prédominent. Dans les plans d'eau douce, la concentration en sel ne dépasse pas 0,5 ‰ (et environ 80 % sont des carbonates), dans les mers - de 12 à 35 ‰ (principalement chlorures et sulfates). Lorsque la salinité est supérieure à 40 ppm, la masse d’eau est dite hypersaline ou sursalée.
1) En eau douce (milieu hypotonique), les processus d'osmorégulation sont bien exprimés. Les hydrobiontes sont obligés d'éliminer constamment l'eau qui y pénètre ; ils sont homoyosmotiques (les ciliés « pompent » à travers eux-mêmes une quantité d'eau égale à leur poids toutes les 2-3 minutes). Dans l'eau salée (environnement isotonique), la concentration de sels dans les corps et les tissus des hydrobiontes est la même (isotonique) que la concentration de sels dissous dans l'eau - ils sont poïkiloosmotiques. Par conséquent, les habitants des plans d’eau salée n’ont pas développé de fonctions osmorégulatrices et n’ont pas pu peupler les plans d’eau douce.
2) Les plantes aquatiques sont capables d'absorber l'eau et les nutriments de l'eau - le « bouillon », sur toute leur surface, donc leurs feuilles sont fortement disséquées et leurs tissus conducteurs et leurs racines sont peu développés. Les racines servent principalement à la fixation au substrat sous-marin. La plupart des plantes d'eau douce ont des racines.
Typiquement maritime et typiquement espèces d'eau douce– sténohalines, ne tolèrent pas de changements significatifs dans la salinité de l’eau. Il existe peu d’espèces euryhalines. Ils sont fréquents dans les eaux saumâtres (sandre d'eau douce, brochet, brème, mulet, saumon côtier).
Composition des gaz dans l'eau.
Dans l’eau, l’oxygène est le facteur environnemental le plus important. Dans l'eau saturée en oxygène, sa teneur ne dépasse pas 10 ml pour 1 litre, soit 21 fois inférieure à celle de l'atmosphère. Lorsque l'eau est mélangée, en particulier dans les réservoirs qui coulent, et que la température diminue, la teneur en oxygène augmente. Certains poissons sont très sensibles au manque d'oxygène (truite, vairon, ombre) et préfèrent donc les rivières et ruisseaux froids de montagne. D'autres poissons (carassin, carpe, gardon) sont sans prétention en termes de teneur en oxygène et peuvent vivre au fond de réservoirs profonds. De nombreux insectes aquatiques, larves de moustiques et mollusques pulmonaires tolèrent également la teneur en oxygène de l'eau, car ils remontent à la surface de temps en temps et avalent de l'air frais.
Il y a suffisamment de dioxyde de carbone dans l'eau (40-50 cm 3 /l - près de 150 fois plus que dans l'air. Il est utilisé dans la photosynthèse des plantes et va à la formation de formations squelettiques calcaires d'animaux (coquilles de mollusques, téguments de crustacés, radiolaires cadres, etc.) .
Acidité. Dans les plans d'eau douce, l'acidité de l'eau, ou la concentration en ions hydrogène, varie beaucoup plus que dans les eaux de mer - du pH = 3,7-4,7 (acide) au pH = 7,8 (alcalin). L'acidité de l'eau est largement déterminée par la composition en espèces des plantes aquatiques. Dans les eaux acides des marécages, les sphaignes poussent et les rhizomes de coquille vivent en abondance, mais il n'y a pas de mollusques édentés (Unio) et d'autres mollusques sont rarement trouvés. De nombreux types de potamot et d'élodée se développent dans un environnement alcalin. Majorité poisson d'eau douce vivent dans la plage de pH de 5 à 9 et meurent en masse en dehors de ces valeurs. Les eaux les plus productives ont un pH de 6,5 à 8,5.
L'acidité de l'eau de mer diminue avec la profondeur.
L'acidité peut servir d'indicateur du taux métabolique global d'une communauté. Les eaux à faible pH contiennent peu de nutriments, la productivité est donc extrêmement faible.
Pression hydrostatique dans l'océan est d'une grande importance. Avec une immersion dans l'eau de 10 m, la pression augmente de 1 atmosphère. Dans la partie la plus profonde de l'océan, la pression atteint 1 000 atmosphères. De nombreux animaux sont capables de tolérer de brusques fluctuations de pression, surtout s’ils n’ont pas d’air libre dans leur corps. Sinon, une embolie gazeuse peut se développer. Hautes pressions, caractéristiques des grandes profondeurs, inhibent généralement les processus vitaux.
En fonction de la quantité de matière organique disponible pour les hydrobiontes, les plans d'eau peuvent être divisés en : - oligotrophe (bleu et transparent) – peu riche en nourriture, profond, froid ; - eutrophique (vert) – riche en nourriture, chaud ; dystrophique (marron) – pauvre en nourriture, acide en raison de l'ingestion grandes quantités acides humiques du sol.
Eutrophisation– enrichissement des masses d’eau en nutriments organiques sous l’influence de facteur anthropique(par exemple rejet d'eaux usées).
Plasticité écologique des hydrobiontes. Les plantes et les animaux d'eau douce sont écologiquement plus plastiques (eurythermaux, euryhalins) que les habitants des zones côtières sont plus plastiques (eurythermaux) que ceux des eaux profondes. Il existe des espèces qui ont une plasticité écologique étroite par rapport à un facteur (le lotus est une espèce sténothermique, l'artimia solina est sténothermique) et large par rapport à d'autres. Les organismes sont plus plastiques par rapport aux facteurs qui sont plus variables. Et ce sont eux qui sont les plus répandus (élodée, rhizomes de Cyphoderia ampulla). La plasticité dépend également de l'âge et de la phase de développement.
Le son se propage plus vite dans l'eau que dans l'air. Chez les organismes aquatiques, l’orientation sonore est généralement mieux développée que l’orientation visuelle. Un certain nombre d'espèces détectent même des vibrations à très basse fréquence (infrasons) qui se produisent lorsque le rythme des ondes change. Un certain nombre d'organismes aquatiques recherchent de la nourriture et s'orientent grâce à l'écholocation, la perception des ondes sonores réfléchies (cétacés). Beaucoup perçoivent des impulsions électriques réfléchies, produisant des décharges de différentes fréquences en nageant.
La méthode d'orientation la plus ancienne, caractéristique de tous les animaux aquatiques, est la perception de la chimie de l'environnement. Les chimiorécepteurs de nombreux organismes aquatiques sont extrêmement sensibles.
Habitat sol-air
Au cours de l'évolution, ce milieu s'est développé plus tard que le milieu aquatique. Les facteurs écologiques de l'environnement sol-air diffèrent des autres habitats par la forte intensité lumineuse, les fluctuations importantes de la température et de l'humidité de l'air, la corrélation de tous les facteurs avec la situation géographique, le changement des saisons et l'heure de la journée. L'environnement est gazeux, il se caractérise donc par une faible humidité, densité et pression, ainsi qu'une teneur élevée en oxygène.
Caractéristique facteurs abiotiques environnement de lumière, température, humidité - voir cours précédent.
Composition du gaz atmosphère est également un facteur climatique important. Il y a environ 3 à 3,5 milliards d'années, l'atmosphère contenait de l'azote, de l'ammoniac, de l'hydrogène, du méthane et de la vapeur d'eau, et elle ne contenait pas d'oxygène libre. La composition de l'atmosphère était largement déterminée par les gaz volcaniques.
Actuellement, l’atmosphère est principalement composée d’azote, d’oxygène et de quantités relativement plus faibles d’argon et de dioxyde de carbone. Tous les autres gaz présents dans l’atmosphère ne sont contenus qu’à l’état de traces. La teneur relative en oxygène et en dioxyde de carbone est particulièrement importante pour le biote.
La teneur élevée en oxygène a contribué à une augmentation du métabolisme des organismes terrestres par rapport aux organismes aquatiques primaires. C'est dans un environnement terrestre, basé sur la haute efficacité des processus oxydatifs dans l'organisme, qu'est née l'homéothermie animale. L'oxygène, en raison de sa teneur constamment élevée dans l'air, n'est pas un facteur limitant la vie dans environnement terrestre. Ce n'est qu'à certains endroits, dans des conditions spécifiques, qu'une carence temporaire se crée, par exemple dans les accumulations de résidus végétaux en décomposition, les réserves de céréales, de farine, etc.
La teneur en dioxyde de carbone peut varier dans certaines zones de la couche superficielle de l'air dans des limites assez importantes. Par exemple, en l’absence de vent au centre des grandes villes, sa concentration est multipliée par dix. Il existe des changements quotidiens réguliers dans la teneur en dioxyde de carbone dans les couches superficielles, associés au rythme de la photosynthèse des plantes, et des changements saisonniers, provoqués par des changements dans le taux de respiration des organismes vivants, principalement la population microscopique des sols. Une saturation accrue de l'air en dioxyde de carbone se produit dans les zones d'activité volcanique, à proximité des sources thermales et d'autres sorties souterraines de ce gaz. Une faible teneur en dioxyde de carbone inhibe le processus de photosynthèse. Dans des conditions de sol fermé, il est possible d'augmenter le taux de photosynthèse en augmentant la concentration de dioxyde de carbone ; Ceci est utilisé dans la pratique de l’agriculture en serre et en serre.
L'azote de l'air est un gaz inerte pour la plupart des habitants du milieu terrestre, mais un certain nombre de micro-organismes (bactéries nodulaires, Azotobacter, clostridies, algues bleu-vert, etc.) ont la capacité de le lier et de l'impliquer dans le cycle biologique.
Les polluants locaux qui pénètrent dans l’air peuvent également affecter considérablement les organismes vivants. Cela s'applique particulièrement aux substances gazeuses toxiques - méthane, oxyde de soufre (IV), monoxyde de carbone (II), oxyde d'azote (IV), sulfure d'hydrogène, composés de chlore, ainsi que les particules de poussière, de suie, etc., obstruant l'air des locaux industriels. zones. La principale source moderne de pollution chimique et physique de l'atmosphère est anthropique : le travail de divers entreprises industrielles et le transport, l'érosion des sols, etc. L'oxyde de soufre (SO 2), par exemple, est toxique pour les plantes même à des concentrations allant d'un cinquante millième à un millionième du volume d'air. Certaines espèces végétales sont particulièrement sensibles au S0 2 et servent. comme indicateur sensible de son accumulation dans l'air (par exemple, les lichens).
Faible densité de l'air détermine sa faible force de levage et son support insignifiant. Habitants environnement aérien doit avoir son propre système de support qui soutient le corps : les plantes - une variété de tissus mécaniques, les animaux - un squelette solide ou, beaucoup moins souvent, hydrostatique. De plus, tous les habitants de l'air sont étroitement liés à la surface de la terre, qui leur sert d'attachement et de support. La vie en suspension dans les airs est impossible. Certes, de nombreux micro-organismes et animaux, spores, graines et pollens de plantes sont régulièrement présents dans l'air et sont transportés par les courants d'air (anémochorie), de nombreux animaux sont capables de voler activement, mais chez toutes ces espèces la fonction principale de leur cycle de vie - la reproduction - s'effectue à la surface de la terre. Pour la plupart d'entre eux, rester dans les airs n'est associé qu'à l'installation ou à la recherche de proies.
Vent a un effet limitant sur l'activité et même la répartition des organismes. Le vent peut même modifier l'apparence des plantes, en particulier dans les habitats, par exemple dans les zones alpines, où d'autres facteurs ont un effet limitant. Dans les habitats de montagne ouverts, le vent limite la croissance des plantes et les fait se pencher du côté au vent. De plus, le vent augmente l’évapotranspiration dans des conditions de faible humidité. Grande importance avoir tempêtes, bien que leur effet soit purement local. Les ouragans, et même les vents ordinaires, peuvent transporter des animaux et des plantes sur de longues distances et ainsi modifier la composition des communautés.
Pression, apparemment, n'est pas un facteur limitant direct, mais il est directement lié aux conditions météorologiques et au climat, qui ont un effet limitant direct. Une faible densité de l’air entraîne une pression relativement faible sur la terre. Normalement, elle est de 760 mm Hg. À mesure que l’altitude augmente, la pression diminue. À une altitude de 5 800 m, ce n’est qu’à moitié normal. Les basses pressions pourraient limiter la répartition des espèces en montagne. Pour la plupart des vertébrés, la limite supérieure de vie est d'environ 6 000 m. Une diminution de la pression entraîne une diminution de l'apport d'oxygène et une déshydratation des animaux en raison d'une augmentation du taux respiratoire. Les limites d'avancement en montagne sont à peu près les mêmes plantes supérieures. Les arthropodes (colloboles, acariens, araignées) sont un peu plus rustiques, que l'on trouve sur les glaciers au-dessus de la ligne de végétation.
En général, tous les organismes terrestres sont beaucoup plus sténobatiques que les organismes aquatiques.
Les animaux sont répartis sur presque toute la surface de la Terre. En raison de leur mobilité, de leur capacité à s'adapter au cours de l'évolution à des conditions de vie plus froides, en raison de leur manque de dépendance directe à la lumière du soleil, les animaux occupaient plus d'habitats que les plantes. Cependant, il ne faut pas oublier que les animaux dépendent des plantes, puisque les plantes leur servent de source de nourriture (pour les herbivores, et les prédateurs mangent les herbivores).
Ici, dans le contexte des habitats animaux, nous comprendrons milieu de vie des animaux.
Au total, quatre habitats animaux peuvent être distingués. Il s’agit 1) de l’air souterrain, 2) de l’eau, 3) du sol et 4) des autres organismes vivants. Lorsqu’on parle de l’environnement sol-air de la vie, il est parfois divisé en sol et, séparément, en air. Cependant, même les animaux volants atterrissent tôt ou tard sur le sol. De plus, en se déplaçant au sol, l’animal est également dans les airs. Par conséquent, les environnements terrestre et aérien sont combinés en un seul environnement sol-air.
Il existe des animaux qui vivent dans deux environnements à la fois. Par exemple, de nombreux amphibiens (grenouilles) vivent à la fois dans l'eau et sur terre, un certain nombre de rongeurs vivent dans le sol et à la surface de la terre.
Habitat sol-air
L'environnement terre-air contient le plus d'espèces animales. La terre s’est avérée être, en un sens, l’environnement le plus propice à leur vie. Bien qu’au cours de l’évolution, les animaux (et les plantes) sont apparus dans l’eau et n’ont remonté à la surface que plus tard.
La plupart des vers, insectes, amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères vivent sur terre. De nombreuses espèces d’animaux sont capables de voler et passent donc une partie de leur vie exclusivement dans les airs.
Les animaux de l'environnement terre-air se caractérisent généralement par une grande mobilité et une bonne vision.
Le milieu terre-air est caractérisé par une grande variété de conditions de vie ( forêts tropicales et les forêts climat tempéré, prairies et steppes, déserts, toundras et bien plus encore). Les animaux de ce milieu de vie se caractérisent donc par une grande diversité et peuvent être très différents les uns des autres.
Habitat aquatique
L'habitat aquatique diffère de l'habitat aérien par sa plus grande densité. Ici, les animaux peuvent se permettre d'avoir des corps très massifs (baleines, requins), car l'eau les soutient et allège leur corps. Cependant, il est plus difficile de se déplacer dans un environnement dense, c'est pourquoi les animaux aquatiques ont le plus souvent une forme corporelle profilée.
DANS les profondeurs de la mer ne pénètre presque pas lumière du soleil Par conséquent, les animaux des grands fonds peuvent avoir des organes visuels peu développés.
Les animaux aquatiques sont divisés en plancton, necton et benthos. Plancton flotte passivement dans la colonne d'eau (par exemple, les organismes unicellulaires), necton- ce sont des animaux nageant activement (poissons, baleines, etc.), benthos vit sur le fond (coraux, éponges, etc.).
Habitat du sol
Le sol en tant qu'habitat est très différent haute densité et le manque de soleil. Ici, les animaux n'ont pas besoin d'organes de vision. Par conséquent, ils sont soit non développés (vers), soit réduits (taupes). En revanche, les changements de température dans le sol ne sont pas aussi importants qu’en surface. Le sol abrite de nombreux vers, larves d’insectes et fourmis. Il existe également des habitants du sol parmi les mammifères : taupes, rats-taupes et animaux fouisseurs.
Habitat sol-air
MILIEUX DE VIE DE BASE
ENVIRONNEMENT AQUATIQUE
Le milieu aquatique de la vie (hydrosphère) occupe 71 % de la superficie du globe. Plus de 98 % de l'eau est concentrée dans les mers et les océans, 1,24 % sont la glace des régions polaires, 0,45 % sont l'eau douce des rivières, des lacs et des marécages.
Il existe deux zones écologiques dans les océans du monde :
colonne d'eau - pélagique, et le bas - benthal.
Environ 150 000 espèces d'animaux vivent dans le milieu aquatique, soit environ 7 % d'entre elles. nombre total et 10 000 espèces végétales – 8 %. On distingue : groupes écologiques d’organismes aquatiques. Pélagial - habité par des organismes divisés en necton et plancton.
Nekton (nektos - flottant) - Il s'agit d'un ensemble d'animaux pélagiques en mouvement actif qui n'ont pas de lien direct avec le fond. Il s’agit principalement de grands animaux capables de parcourir de longues distances et de forts courants d’eau. Ils se caractérisent par une forme corporelle profilée et des organes de mouvement bien développés (poissons, calmars, pinnipèdes, baleines). Dans les eaux douces, outre les poissons, le necton comprend des amphibiens et des insectes en mouvement actif.
Plancton (errant, flottant) - Il s'agit d'un ensemble d'organismes pélagiques qui n'ont pas la capacité d'effectuer des mouvements actifs rapides. Ils sont divisés en phyto- et zooplancton (petits crustacés, protozoaires - foraminifères, radiolaires ; méduses, ptéropodes). Phytoplancton – diatomées et algues vertes.
Neuston– un ensemble d’organismes qui habitent le film superficiel de l’eau à la frontière avec l’air. Ce sont les larves de décapodes, de balanes, de copépodes, de gastéropodes et de bivalves, d'échinodermes et de poissons. En passant par le stade larvaire, elles quittent la couche superficielle qui leur servait de refuge et se déplacent pour vivre sur le fond ou dans la zone pélagique.
Plaiston – il s'agit d'un ensemble d'organismes dont une partie du corps se trouve au-dessus de la surface de l'eau et l'autre dans l'eau - lentilles d'eau, siphonophores.
Benthos (profondeur) - un ensemble d’organismes qui vivent au fond des plans d’eau. Il est divisé en phytobenthos et zoobenthos. Phytobenthos - algues - diatomées, vertes, brunes, rouges et bactéries ; le long des côtes, on trouve des plantes à fleurs - zona, ruppie. Zoobenthos – foraminifères, éponges, coelentérés, vers, mollusques, poissons.
Dans la vie les organismes aquatiques un rôle majeur est joué par le mouvement vertical de l'eau, la densité, la température, la lumière, le sel, les régimes de gaz (teneur en oxygène et en dioxyde de carbone) et la concentration en ions hydrogène (pH).
Température: Il se distingue dans l'eau, d'une part, par un apport de chaleur moindre, et d'autre part, par une plus grande stabilité que sur terre. Une partie de l'énergie thermique arrivant à la surface de l'eau est réfléchie, tandis qu'une partie est dépensée en évaporation. L'évaporation de l'eau de la surface des réservoirs, qui consomme environ 2263,8 J/g, évite la surchauffe des couches inférieures, et la formation de glace, qui libère la chaleur de fusion (333,48 J/g), ralentit leur refroidissement. Les changements de température dans les eaux courantes suivent les changements dans l'air ambiant, avec une amplitude plus petite.
Dans les lacs et étangs des latitudes tempérées, le régime thermique est déterminé par un phénomène physique bien connu : l'eau a densité maximaleà 4°C. L'eau qu'ils contiennent est clairement divisée en trois couches :
1. épilimnion- la couche supérieure dont la température connaît de fortes fluctuations saisonnières ;
2. métalimnion– couche transitoire de saut de température, il y a une forte différence de température ;
3. hypolimnion- une couche marine profonde allant jusqu'au fond, où la température évolue légèrement tout au long de l'année.
En été, les couches d’eau les plus chaudes se trouvent à la surface et les plus froides au fond. Ce type de répartition de la température couche par couche dans un réservoir est appelé stratification directe. En hiver, avec une baisse de température, il y a stratification inversée: la couche superficielle a une température proche de 0 C, au fond la température est d'environ 4 C, ce qui correspond à sa densité maximale. Ainsi, la température augmente avec la profondeur. Ce phénomène est appelé dichotomie de température, observé dans la plupart des lacs de la zone tempérée en été et en hiver. En raison de la dichotomie des températures, la circulation verticale est perturbée - une période de stagnation temporaire commence - stagnation.
Au printemps, l'eau de surface, en raison du réchauffement jusqu'à 4°C, devient plus dense et s'enfonce plus profondément, et de l'eau plus chaude monte des profondeurs pour prendre sa place. À la suite d'une telle circulation verticale, une homothermie se produit dans le réservoir, c'est-à-dire pendant un certain temps, la température de toute la masse d'eau s'égalise. Avec une nouvelle augmentation de la température, les couches supérieures deviennent de moins en moins denses et ne s'enfoncent plus - stagnation estivale. En automne, la couche superficielle se refroidit, devient plus dense et s'enfonce plus profondément, déplaçant davantage eau chaude. Cela se produit avant le début de l’homothermie automnale. Lorsque les eaux de surface refroidissent en dessous de 4 °C, elles deviennent moins denses et restent à nouveau en surface. En conséquence, la circulation de l'eau s'arrête et une stagnation hivernale se produit.
L'eau est caractérisée par des densité(800 fois) supérieure à l'air) et viscosité. DANS En moyenne, dans la colonne d'eau, tous les 10 m de profondeur, la pression augmente de 1 atm. Ces caractéristiques affectent les plantes dans le fait que leur tissu mécanique se développe très faiblement ou pas du tout, de sorte que leurs tiges sont très élastiques et se plient facilement. La plupart des plantes aquatiques se caractérisent par leur flottabilité et leur capacité à rester en suspension dans la colonne d'eau ; chez de nombreux animaux aquatiques, le tégument est lubrifié avec du mucus, ce qui réduit la friction lors du mouvement, et le corps prend une forme profilée. De nombreux habitants sont relativement sténobatiques et confinés à certaines profondeurs.
Transparence et mode lumière. Cela affecte particulièrement la répartition des plantes : dans les plans d'eau boueux, elles ne vivent que dans la couche superficielle. Le régime lumineux est également déterminé par la diminution naturelle de la lumière avec la profondeur, due au fait que l'eau absorbe la lumière du soleil. En même temps, les rayons de différentes longueurs les ondes sont absorbées différemment : les rouges sont absorbées le plus rapidement, tandis que les bleues-vertes pénètrent à des profondeurs importantes. La couleur de l'environnement change, passant progressivement du verdâtre au vert, bleu, indigo, bleu-violet, remplacés par une obscurité constante. Ainsi, avec la profondeur, les algues vertes sont remplacées par des algues brunes et rouges, dont les pigments sont adaptés pour capter les rayons solaires de différentes longueurs d'onde. La couleur des animaux change aussi naturellement avec la profondeur. Des animaux aux couleurs vives et variées vivent dans les couches superficielles de l’eau, tandis que les espèces des grands fonds sont dépourvues de pigments. L'habitat crépusculaire est habité par des animaux peints dans des couleurs avec une teinte rougeâtre, ce qui les aide à se cacher des ennemis, car la couleur rouge des rayons bleu-violet est perçue comme noire.
L'absorption de la lumière dans l'eau est d'autant plus forte que sa transparence est faible. La transparence se caractérise par une profondeur extrême, où un disque de Secchi spécialement abaissé (un disque blanc d'un diamètre de 20 cm) est encore visible. Par conséquent, les limites des zones de photosynthèse varient considérablement selon les plans d’eau. Dans la plupart eaux propres la zone de photosynthèse atteint une profondeur de 200 m.
Salinité de l'eau. L'eau est un excellent solvant pour de nombreux composés minéraux. En conséquence, les réservoirs naturels ont une certaine composition chimique. Valeur la plus élevée contiennent des sulfates, des carbonates, des chlorures. La quantité de sels dissous pour 1 litre d'eau dans les plans d'eau douce ne dépasse pas 0,5 g, dans les mers et les océans - 35 g. Les plantes et les animaux d'eau douce vivent dans un environnement hypotonique, c'est-à-dire un environnement dans lequel la concentration de substances dissoutes est inférieure à celle des fluides et tissus corporels. En raison de la différence de pression osmotique à l'extérieur et à l'intérieur du corps, l'eau pénètre constamment dans le corps et les hydrobiontes d'eau douce sont obligés de l'éliminer intensément. À cet égard, leurs processus d'osmorégulation sont bien exprimés. Chez les protozoaires, cela est réalisé grâce au travail des vacuoles excrétrices, chez les organismes multicellulaires, en éliminant l'eau par le système excréteur. Les espèces généralement marines et généralement d'eau douce ne tolèrent pas de changements significatifs dans la salinité de l'eau - les organismes sténohalins. Eurygalline - sandre d'eau douce, brème, brochet, de la mer - la famille des mulets.
Mode gaz Les principaux gaz présents dans le milieu aquatique sont l'oxygène et le dioxyde de carbone.
Oxygène- le facteur environnemental le plus important. Il pénètre dans l'eau par l'air et est libéré par les plantes lors de la photosynthèse. Sa teneur dans l'eau est inversement proportionnelle à la température ; à mesure que la température diminue, la solubilité de l'oxygène dans l'eau (ainsi que dans d'autres gaz) augmente. Dans les couches fortement peuplées d'animaux et de bactéries, un manque d'oxygène peut survenir en raison d'une consommation accrue d'oxygène. Ainsi, dans les océans du monde, les profondeurs riches en vie de 50 à 1 000 m se caractérisent par une forte détérioration de l’aération. Il est 7 à 10 fois inférieur à celui des eaux de surface habitées par du phytoplancton. Près du fond des réservoirs, les conditions peuvent être proches de l’anaérobie.
Gaz carbonique - se dissout dans l’eau environ 35 fois mieux que l’oxygène et sa concentration dans l’eau est 700 fois supérieure à celle de l’atmosphère. Assure la photosynthèse des plantes aquatiques et participe à la formation des formations squelettiques calcaires des animaux invertébrés.
Concentration en ions hydrogène (pH)– les piscines d'eau douce avec un pH = 3,7-4,7 sont considérées comme acides, 6,95-7,3 – neutres, avec un pH 7,8 – alcalines. Dans les plans d’eau douce, le pH connaît même des fluctuations quotidiennes. Eau de mer plus alcaline et son pH change beaucoup moins que dans l’eau douce. Le pH diminue avec la profondeur. La concentration en ions hydrogène joue un rôle important dans la répartition des organismes aquatiques.
Habitat sol-air
Une caractéristique de l'environnement terrestre et aérien de la vie est que les organismes qui y vivent sont entourés d'un environnement gazeux caractérisé par une faible humidité, une faible densité et une faible pression, ainsi qu'une teneur élevée en oxygène. Généralement, les animaux de cet environnement se déplacent sur le sol (substrat dur) et les plantes y prennent racine.
Dans l'environnement sol-air, les facteurs environnementaux opérationnels ont un certain nombre de traits caractéristiques: intensité lumineuse plus élevée par rapport aux autres environnements, fluctuations de température importantes, variations d'humidité en fonction de localisation géographique, la saison et l'heure de la journée. L'impact des facteurs énumérés ci-dessus est inextricablement lié au mouvement masses d'air- vent.
Au cours du processus d'évolution, les organismes vivants de l'environnement terre-air ont développé des adaptations anatomiques, morphologiques et physiologiques caractéristiques.
Considérons les caractéristiques de l'impact des principaux facteurs environnementaux sur les plantes et les animaux dans l’environnement sol-air.
Air. L'air en tant que facteur environnemental est caractérisé par une composition constante - l'oxygène qu'il contient est généralement d'environ 21 %, le dioxyde de carbone de 0,03 %.
Faible densité de l'air détermine sa faible force de levage et son support insignifiant. Tous les habitants de l’air sont étroitement liés à la surface de la terre, qui leur sert d’attachement et de soutien. La densité de l'air ambiant n'offre pas une grande résistance aux organismes lorsqu'ils se déplacent à la surface de la terre, mais elle rend difficile leur déplacement vertical. Pour la plupart des organismes, rester dans les airs est uniquement associé à l’installation ou à la recherche de proies.
La faible force de levage de l'air détermine la masse et la taille maximales des organismes terrestres. Les plus gros animaux vivant à la surface de la terre sont plus petits que les géants du milieu aquatique. Les grands mammifères (de la taille et de la masse d’une baleine moderne) ne pourraient pas vivre sur terre, car ils seraient écrasés par leur propre poids.
La faible densité de l’air crée peu de résistance au mouvement. Les avantages écologiques de cette propriété de l'environnement aérien ont été utilisés par de nombreux animaux terrestres au cours de l'évolution, acquérant la capacité de voler. 75 % des espèces de tous les animaux terrestres sont capables de voler activement, principalement les insectes et les oiseaux, mais on trouve également des volants parmi les mammifères et les reptiles.
Grâce à la mobilité de l'air et aux mouvements verticaux et horizontaux des masses d'air existant dans les basses couches de l'atmosphère, le vol passif de nombreux organismes est possible. De nombreuses espèces ont développé une anémochorie - dispersion à l'aide de flux d'air. L'anémochorie est caractéristique des spores, des graines et des fruits des plantes, des kystes de protozoaires, des petits insectes, des araignées, etc. Les organismes transportés passivement par les courants aériens sont collectivement appelés aéroplancton par analogie avec les habitants planctoniques du milieu aquatique.
Le principal rôle écologique des mouvements d'air horizontaux (vents) est indirect, dans l'amélioration et l'affaiblissement de l'impact sur les organismes terrestres de facteurs environnementaux aussi importants que la température et l'humidité. Les vents augmentent la libération d’humidité et de chaleur par les animaux et les plantes.
Composition gazeuse de l'air dans la couche terrestre, l'air est assez homogène (oxygène - 20,9%, azote - 78,1%, gaz inertes - 1%, dioxyde de carbone - 0,03% en volume) en raison de sa diffusivité élevée et de son mélange constant par convection et flux de vent. Cependant, diverses impuretés de particules gazeuses, liquides et solides (poussières) pénétrant dans l'atmosphère à partir de sources locales peuvent avoir une importance environnementale significative.
La teneur élevée en oxygène a contribué à une augmentation du métabolisme dans les organismes terrestres et l'homéothermie animale est née de la haute efficacité des processus oxydatifs. L'oxygène, du fait de sa teneur constamment élevée dans l'air, n'est pas un facteur limitant la vie dans le milieu terrestre. Ce n'est qu'à certains endroits, dans des conditions spécifiques, qu'une carence temporaire se crée, par exemple dans les accumulations de résidus végétaux en décomposition, les réserves de céréales, de farine, etc.
Facteurs édaphiques. Les propriétés du sol et le relief affectent également les conditions de vie des organismes terrestres, principalement les plantes. Propriétés la surface de la terre, fournissant impact environnemental sur ses habitants sont appelés facteurs environnementaux édaphiques.
La nature du système racinaire des plantes dépend du régime hydrothermal, de l'aération, de la composition, de la composition et de la structure du sol. Par exemple, les systèmes racinaires des espèces d'arbres (bouleau, mélèze) dans les zones de pergélisol sont situés sur faible profondeur et s'est largement répandu. Là où il n’y a pas de pergélisol, les systèmes racinaires de ces mêmes plantes sont moins répandus et pénètrent plus profondément. Chez de nombreuses plantes des steppes, les racines peuvent atteindre l'eau à de grandes profondeurs ; en même temps, elles possèdent également de nombreuses racines superficielles dans l'horizon du sol riche en humus, d'où les plantes absorbent des éléments de nutrition minérale.
Le relief et la nature du sol affectent les déplacements spécifiques des animaux. Par exemple, les ongulés, les autruches et les outardes vivant dans des espaces ouverts ont besoin d’un sol dur pour renforcer leur répulsion lorsqu’ils courent vite. Chez les lézards qui vivent sur des sables mouvants, les orteils sont bordés d'une frange d'écailles cornées, ce qui augmente la surface de support. Pour les habitants terrestres qui creusent des trous, les sols denses sont défavorables. La nature du sol influence dans certains cas la répartition des animaux terrestres qui creusent des terriers, s'enfouissent dans le sol pour échapper à la chaleur ou aux prédateurs, ou pondent des œufs dans le sol, etc.
Caractéristiques météorologiques et climatiques. Les conditions de vie dans l’environnement sol-air sont également compliquées par les changements météorologiques. Le temps est l'état en constante évolution de l'atmosphère à la surface de la Terre, jusqu'à une altitude d'environ 20 km (la limite de la troposphère). La variabilité météorologique se manifeste par une variation constante de la combinaison de facteurs environnementaux tels que la température et l'humidité de l'air, la nébulosité, les précipitations, la force et la direction du vent, etc. Les changements climatiques, ainsi que leur alternance régulière au cours du cycle annuel, sont caractérisés par des fluctuations non périodiques, ce qui complique considérablement les conditions d'existence des organismes terrestres. La météo affecte beaucoup moins la vie des habitants aquatiques et uniquement sur la population des couches superficielles.
Climat de la région. Le régime météorologique à long terme caractérise le climat de la région. Le concept de climat n'inclut pas seulement des valeurs moyennes phénomènes météorologiques, mais aussi leur cycle annuel et journalier, leurs écarts et leur récurrence. Le climat est déterminé par les conditions géographiques de la région.
La diversité zonale des climats est compliquée par l'action vents de mousson, la répartition des cyclones et des anticyclones, l'influence des chaînes de montagnes sur le mouvement des masses d'air, le degré d'éloignement de l'océan et bien d'autres facteurs locaux.
Pour la plupart des organismes terrestres, surtout les plus petits, ce n'est pas tant le climat de la région qui est important que les conditions de leur habitat immédiat. Très souvent, les éléments environnementaux locaux (relief, végétation, etc.) modifient le régime de température, d'humidité, de lumière, de mouvement de l'air dans une zone particulière de telle sorte qu'il diffère sensiblement de conditions climatiques terrain. De telles modifications climatiques locales qui se développent dans la couche d’air superficielle sont appelées microclimats. Chaque zone possède des microclimats très divers. Des microclimats de zones arbitrairement petites peuvent être identifiés. Par exemple, un régime spécial est créé pour les corolles de fleurs, qui sont utilisées par les habitants qui y vivent. Un microclimat stable spécial se produit dans les terriers, nids, creux, grottes et autres lieux fermés.
Précipitation. En plus de fournir de l’eau et de créer des réserves d’humidité, ils peuvent jouer d’autres rôles écologiques. Ainsi, les fortes pluies ou la grêle ont parfois un effet mécanique sur les plantes ou les animaux.
Le rôle écologique de la couverture neigeuse est particulièrement diversifié. Les fluctuations quotidiennes de température ne pénètrent dans la profondeur de la neige que jusqu'à 25 cm plus profondément, la température reste presque inchangée. Avec des gelées de -20-30 C sous une couche de neige de 30-40 cm, la température n'est que légèrement en dessous de zéro. Une épaisse couche de neige protège les bourgeons de renouvellement et protège les parties vertes des plantes du gel ; de nombreuses espèces passent sous la neige sans perdre leur feuillage, par exemple l'herbe velue, Veronica officinalis, etc.
Les petits animaux terrestres mènent une vie active en hiver, creusant des galeries entières de tunnels sous la neige et dans son épaisseur. Un certain nombre d'espèces qui se nourrissent de végétation enneigée se caractérisent même par une reproduction hivernale, que l'on constate par exemple chez les lemmings, les souris des bois et à gorge jaune, un certain nombre de campagnols, de rats d'eau, etc. , tétras-lyre, perdrix de la toundra - s'enfouissent dans la neige pour la nuit.
La couverture neigeuse hivernale rend difficile l’obtention de nourriture pour les grands animaux. De nombreux ongulés ( renne, sangliers, bœufs musqués) se nourrissent exclusivement de végétation enneigée en hiver, et l'épaisseur de la couverture neigeuse, et surtout la croûte dure à sa surface qui se forme lors de conditions glaciales, les condamne à la famine. Profondeur la couverture de neige peut limiter la répartition géographique des espèces. Par exemple, les vrais cerfs ne pénètrent pas vers le nord dans les zones où l'épaisseur de la neige en hiver dépasse 40 à 50 cm.
Mode lumière. La quantité de rayonnement atteignant la surface de la Terre est déterminée par latitude géographique terrain, durée du jour, transparence de l'atmosphère et angle d'incidence de la lumière solaire. À différents conditions météorologiques 42 à 70 % de la constante solaire atteint la surface de la Terre. L'éclairage à la surface de la Terre varie considérablement. Tout dépend de la hauteur du Soleil au-dessus de l'horizon ou de l'angle d'incidence des rayons solaires, de la durée du jour et des conditions météorologiques, ainsi que de la transparence de l'atmosphère. L'intensité lumineuse varie également en fonction de la saison et de l'heure de la journée. Dans certaines régions de la Terre, la qualité de la lumière est également inégale, par exemple le rapport entre les rayons à ondes longues (rouges) et les rayons à ondes courtes (bleus et ultraviolets). On sait que les rayons à ondes courtes sont davantage absorbés et diffusés par l’atmosphère que les rayons à ondes longues.
En vous promenant dans une forêt ou une prairie, vous pensez à peine que vous êtes... environnement sol-air. Mais c'est exactement ce que les scientifiques appellent la maison des êtres vivants, formée par la surface de la terre et de l'air. En nageant dans une rivière, un lac ou une mer, vous vous retrouvez Environnement aquatique- une autre demeure naturelle richement peuplée. Et lorsque vous aidez les adultes à creuser la terre dans le jardin, vous voyez l'environnement du sol sous vos pieds. Il y a aussi de très nombreux résidents diversifiés ici. Oui, il y a trois magnifiques maisons autour de nous - trois habitat, avec lequel le sort de la majorité des organismes habitant notre planète est inextricablement lié.
La vie dans chaque environnement a ses propres caractéristiques. DANS environnement sol-air Il y a suffisamment d’oxygène, mais souvent pas assez d’humidité. Il y en a surtout peu dans les steppes et les déserts. Par conséquent, les plantes et les animaux des zones arides disposent d’adaptations particulières pour obtenir, stocker et utiliser l’eau de manière économique. Souvenez-vous simplement d'un cactus qui stocke l'humidité dans son corps. Il existe des changements de température importants dans l’environnement terre-air, en particulier dans les régions aux hivers froids. Dans ces zones, toute la vie des organismes change sensiblement tout au long de l'année. La chute des feuilles d'automne, le départ des oiseaux migrateurs vers des régions plus chaudes, le changement de fourrure des animaux en des fourrures plus épaisses et plus chaudes - tout cela sont des adaptations des êtres vivants aux changements saisonniers de la nature.
Pour les animaux vivant dans n’importe quel environnement, le mouvement est un problème important. Dans l'environnement sol-air, vous pouvez vous déplacer au sol et dans les airs. Et les animaux en profitent. Les pattes de certains sont adaptées pour courir (autruche, guépard, zèbre), d'autres pour sauter (kangourou, gerboise). Sur cent espèces animales vivant dans cet environnement, 75 peuvent voler. Il s'agit de la plupart des insectes, des oiseaux et de certains animaux ( les chauves-souris).
DANS Environnement aquatique quelque chose, et il y a toujours assez d'eau. La température ici varie moins que la température de l'air. Mais l’oxygène ne suffit souvent pas. Certains organismes, comme la truite, ne peuvent vivre que dans des eaux riches en oxygène. D'autres (carpes, carassins, tanches) résistent au manque d'oxygène. En hiver, lorsque de nombreux réservoirs sont recouverts de glace, les poissons peuvent mourir - une mort massive par suffocation. Pour permettre à l'oxygène de pénétrer dans l'eau, des trous sont pratiqués dans la glace.
En milieu aquatique moins de lumière que dans le sol-air. Dans les océans et les mers à une profondeur inférieure à 200 m - le royaume du crépuscule, et encore plus bas - les ténèbres éternelles. Il est clair que les plantes aquatiques ne se trouvent que là où il y a suffisamment de lumière. Seuls les animaux peuvent vivre plus profondément. Ils se nourrissent des restes morts de divers habitants marins qui « tombent » des couches supérieures.
La caractéristique la plus remarquable de nombreux animaux aquatiques est leur capacité à nager. Les poissons, les dauphins et les baleines ont des nageoires. Les morses et les phoques ont des nageoires. Les castors, les loutres, les oiseaux aquatiques et les grenouilles ont des membranes entre les orteils. Les coléoptères nageurs ont des pattes nageuses qui ressemblent à des rames.
Environnement du sol- abrite de nombreuses bactéries et protozoaires. Des mycéliums de champignons et des racines de plantes se trouvent également ici. Le sol était également habité par une variété d'animaux - vers, insectes, animaux adaptés pour creuser, comme les taupes. Les habitants du sol trouvent dans cet environnement les conditions dont ils ont besoin : air, eau, sels minéraux. Certes, il y a moins d'oxygène et plus de dioxyde de carbone ici qu'à l'étranger. air frais. Et parfois il y a trop d'eau. Mais la température est plus uniforme qu’en surface. Mais la lumière ne pénètre pas profondément dans le sol. Par conséquent, les animaux qui y vivent ont généralement de très petits yeux, voire aucun organe visuel. Leur odorat et leur toucher les aident.
Environnement sol-air
Des représentants de différents habitats se sont « rencontrés » dans ces dessins. Dans la nature, ils ne pourraient pas se rassembler, car beaucoup d'entre eux vivent loin les uns des autres, sur différents continents, dans les mers, en eau douce...
Le champion de la vitesse de vol parmi les oiseaux est le martinet. 120 km/h est sa vitesse habituelle.
Les colibris battent des ailes jusqu'à 70 fois par seconde, les moustiques jusqu'à 600 fois par seconde.
La vitesse de vol des différents insectes est la suivante : pour la chrysope - 2 km par heure, pour la mouche domestique - 7, pour le hanneton - 11, pour le bourdon - 18 et pour le sphinx - 54 km par heure. Les grandes libellules, selon certaines observations, atteignent des vitesses allant jusqu'à 90 km par heure.
Nos chauves-souris sont de petite taille. Mais leurs cousines, les roussettes, vivent dans les pays chauds. Ils atteignent une envergure de 170 cm !
Les grands kangourous font des sauts allant jusqu’à 9 et parfois jusqu’à 12 m (Mesurez cette distance au sol en classe et imaginez un saut de kangourou. C’est tout simplement époustouflant !)
Le guépard est l’animal au pied le plus rapide. Il atteint des vitesses allant jusqu'à 110 km/h. Une autruche peut courir à une vitesse allant jusqu'à 70 km/h, en faisant des pas de 4 à 5 m.
Environnement aquatique
Les poissons et les écrevisses respirent par des branchies. Ce corps spéciaux, qui extraient l’oxygène dissous de l’eau. Une grenouille, sous l’eau, respire par sa peau. Mais les animaux qui maîtrisent le milieu aquatique respirent avec leurs poumons, remontant à la surface de l’eau pour inhaler. Les coléoptères aquatiques se comportent de la même manière. Seulement, comme les autres insectes, ils n'ont pas de poumons, mais des tubes respiratoires spéciaux - les trachées.
Environnement du sol
La structure corporelle de la taupe, du zokor et du rat-taupe suggère qu'ils sont tous des habitants du sol. Les pattes avant de la taupe et du zokor sont le principal outil pour creuser. Ils sont plats, comme des pelles, avec de très grandes griffes. Mais le rat-taupe a des pattes ordinaires ; il mord dans la terre avec ses puissantes dents de devant (pour empêcher la terre de pénétrer dans la bouche, les lèvres la ferment derrière les dents !). Le corps de tous ces animaux est ovale et compact. Avec un tel corps, il est pratique de se déplacer dans des passages souterrains.
Testez vos connaissances
- Énumérez les habitats que vous avez découverts en classe.
- Quelles sont les conditions de vie des organismes dans l’environnement sol-air ?
- Décrire les conditions de vie en milieu aquatique.
- Quelles sont les caractéristiques du sol en tant qu’habitat ?
- Donnez des exemples d'adaptation des organismes à la vie dans différents environnements.
Pense!
- Expliquez ce qui est montré sur l'image. À votre avis, dans quels environnements vivent les animaux dont les parties du corps sont représentées sur l’image ? Pouvez-vous nommer ces animaux ?
- Pourquoi seuls les animaux vivent-ils dans les océans à de grandes profondeurs ?
Il existe des habitats sol-air, eau et sol. Chaque organisme est adapté à la vie dans un certain environnement.
La vie sur terre nécessitait des adaptations qui se sont avérées possibles uniquement dans des organismes vivants hautement organisés. L'environnement terrestre-air est plus difficile pour la vie ; il se caractérise par une teneur élevée en oxygène, une faible quantité de vapeur d'eau, une faible densité, etc. Cela a grandement modifié les conditions de respiration, d'échange d'eau et de mouvement des êtres vivants.
La faible densité de l'air détermine sa faible force de levage et son support insignifiant. Les organismes du milieu aérien doivent avoir leur propre système de support qui soutient le corps : les plantes - divers tissus mécaniques, les animaux - un squelette solide ou hydrostatique. De plus, tous les habitants de l'air sont étroitement liés à la surface de la terre, qui leur sert d'attachement et de support.
La faible densité de l'air offre une faible résistance au mouvement. Ainsi, de nombreux animaux terrestres ont acquis la capacité de voler. 75 % de tous les animaux terrestres, principalement les insectes et les oiseaux, se sont adaptés au vol actif.
Grâce à la mobilité de l'air et aux flux verticaux et horizontaux des masses d'air existant dans les couches inférieures de l'atmosphère, le vol passif des organismes est possible. À cet égard, de nombreuses espèces ont développé une anémochorie - dispersion à l'aide des courants d'air. L'anémochorie est caractéristique des spores, des graines et des fruits des plantes, des kystes de protozoaires, des petits insectes, des araignées, etc. Les organismes transportés passivement par les courants atmosphériques sont collectivement appelés aéroplancton.
Les organismes terrestres existent dans des conditions de pression relativement basse en raison de la faible densité de l'air. Normalement, c'est 760 mmHg. À mesure que l’altitude augmente, la pression diminue. Les basses pressions pourraient limiter la répartition des espèces en montagne. Pour les vertébrés, la limite supérieure de vie est d'environ 60 mm. Une diminution de la pression entraîne une diminution de l'apport d'oxygène et une déshydratation des animaux en raison d'une augmentation de la fréquence respiratoire. Les plantes supérieures ont à peu près les mêmes limites d'avancement en montagne. Les arthropodes, que l'on trouve sur les glaciers au-dessus de la ligne de végétation, sont un peu plus rustiques.
Composition gazeuse de l'air. Outre les propriétés physiques de l'environnement aérien, ses propriétés sont très importantes pour l'existence des organismes terrestres. Propriétés chimiques. La composition gazeuse de l'air dans la couche superficielle de l'atmosphère est assez uniforme en termes de teneur en composants principaux (azote - 78,1 %, oxygène - 21,0 %, argon - 0,9 %, dioxyde de carbone - 0,003 % en volume).
La teneur élevée en oxygène a contribué à une augmentation du métabolisme des organismes terrestres par rapport aux organismes aquatiques primaires. C'est dans le milieu terrestre, sur la base de la haute efficacité des processus oxydatifs dans l'organisme, qu'est née l'homéothermie animale. L'oxygène, en raison de sa teneur élevée et constante dans l'air, n'est pas un facteur limitant pour la vie dans l'environnement terrestre.
La teneur en dioxyde de carbone peut varier dans certaines zones de la couche superficielle de l'air dans des limites assez importantes. Augmentation de la saturation de l’air en CO ? se produit dans les zones d'activité volcanique, à proximité des sources thermales et d'autres exutoires souterrains de ce gaz. À des concentrations élevées, le dioxyde de carbone est toxique. Dans la nature, de telles concentrations sont rares. Une faible teneur en CO 2 inhibe le processus de photosynthèse. Dans des conditions de sol fermé, vous pouvez augmenter le taux de photosynthèse en augmentant la concentration de dioxyde de carbone. Ceci est utilisé dans la pratique de l’agriculture en serre et en serre.
L'azote de l'air est un gaz inerte pour la plupart des habitants du milieu terrestre, mais certains micro-organismes (bactéries nodulaires, bactéries azotées, algues bleu-vert, etc.) ont la capacité de le lier et de l'impliquer dans le cycle biologique des substances.
Le manque d’humidité est l’une des caractéristiques essentielles de l’environnement terre-air de la vie. Toute l'évolution des organismes terrestres a été sous le signe de l'adaptation à l'obtention et à la conservation de l'humidité. Les régimes d'humidité sur terre sont très divers - de la saturation complète et constante de l'air en vapeur d'eau dans certaines zones tropicales jusqu'à leur absence presque totale dans l'air sec des déserts. Il existe également une variabilité journalière et saisonnière importante dans la teneur en vapeur d'eau de l'atmosphère. L'approvisionnement en eau des organismes terrestres dépend également du régime des précipitations, de la présence de réservoirs, des réserves d'humidité du sol, de la proximité des eaux de mare, etc.
Cela a conduit au développement d’une adaptation à divers régimes d’approvisionnement en eau chez les organismes terrestres.
Régime de température. Une autre caractéristique distinctive de l’environnement air-sol réside dans les fluctuations importantes de température. Dans la plupart des régions terrestres, les écarts de température quotidiens et annuels sont de plusieurs dizaines de degrés. La résistance aux changements de température de l'environnement chez les habitants terrestres est très différente, selon l'habitat spécifique dans lequel se déroule leur vie. Cependant, en général, les organismes terrestres sont beaucoup plus eurythermiques que les organismes aquatiques.
Les conditions de vie dans l'environnement sol-air sont encore compliquées par l'existence de changements météorologiques. Météo - conditions changeantes de l'atmosphère à la surface, jusqu'à une altitude d'environ 20 km (la limite de la troposphère). La variabilité météorologique se manifeste par des variations constantes de la combinaison de facteurs environnementaux tels que la température, l’humidité de l’air, la nébulosité, les précipitations, la force et la direction du vent, etc. Le régime météorologique à long terme caractérise le climat de la région. La notion de « Climat » comprend non seulement les valeurs moyennes des phénomènes météorologiques, mais aussi leur cycle annuel et journalier, leur écart par rapport à celui-ci et leur fréquence. Le climat est déterminé par les conditions géographiques de la région. Les principaux facteurs climatiques - température et humidité - sont mesurés par la quantité de précipitations et la saturation de l'air en vapeur d'eau.
Pour la plupart des organismes terrestres, en particulier les plus petits, le climat de la région n'est pas aussi important que les conditions de leur habitat immédiat. Très souvent, les éléments environnementaux locaux (relief, exposition, végétation, etc.) modifient le régime de température, d'humidité, de lumière, de mouvement de l'air dans une zone particulière de telle sorte qu'il diffère sensiblement des conditions climatiques de la zone. De telles modifications climatiques qui se développent dans la couche superficielle de l’air sont appelées microclimats. Dans chaque zone, le microclimat est très diversifié. Des microclimats de très petites zones peuvent être identifiés.
Le régime lumineux de l'environnement sol-air présente également quelques particularités. L'intensité et la quantité de lumière ici sont les plus importantes et ne limitent pratiquement pas la vie des plantes vertes, comme dans l'eau ou le sol. Sur terre, des espèces extrêmement aimant la lumière peuvent exister. Pour la grande majorité des animaux terrestres ayant une activité diurne et même nocturne, la vision est l'une des principales méthodes d'orientation. Chez les animaux terrestres, la vision est importante pour la recherche de proies ; de nombreuses espèces ont même une vision des couleurs. À cet égard, les victimes développent des caractéristiques adaptatives telles qu'une réaction défensive, une coloration de camouflage et d'avertissement, un mimétisme, etc. Chez les habitants aquatiques, ces adaptations sont beaucoup moins développées. L'apparition de fleurs aux couleurs vives des plantes supérieures est également associée aux caractéristiques de l'appareil pollinisateur et, finalement, au régime lumineux de l'environnement.
Les propriétés du terrain et du sol constituent également les conditions de vie des organismes terrestres et, en premier lieu, des plantes. Les propriétés de la surface terrestre qui ont un impact écologique sur ses habitants sont unies par des « facteurs environnementaux édaphiques » (du grec « edaphos » - « sol »).
En fonction des différentes propriétés du sol, on peut distinguer un certain nombre de groupes écologiques de plantes. Ainsi, selon la réaction à l'acidité du sol, on distingue :
1) espèces acidophiles - poussent sur des sols acides avec un pH d'au moins 6,7 (plantes de tourbières à sphaignes) ;
2) neutrophile – a tendance à pousser sur des sols avec un pH de 6,7 à 7,0 (la plupart des plantes cultivées) ;
3) basophile - pousse à un pH supérieur à 7,0 (Echinops, anémone des bois) ;
4) indifférent - peut pousser sur des sols avec des valeurs de pH différentes (muguet).
Les plantes diffèrent également en fonction de l'humidité du sol. Certaines espèces sont confinées à des substrats différents, par exemple les pétrophytes poussent sur des sols rocheux, les pasmophytes peuplent le sable meuble.
Le relief et la nature du sol influencent les déplacements spécifiques des animaux : par exemple les ongulés, les autruches, les outardes vivant dans les espaces ouverts, les sols durs, pour renforcer la répulsion lors de la course. Chez les lézards qui vivent dans les sables mouvants, les orteils sont bordés d'une frange d'écailles cornées qui augmentent le soutien. Pour les habitants terrestres qui creusent des trous, un sol dense est défavorable. La nature du sol affecte dans certains cas la répartition des animaux terrestres qui creusent des trous ou s'enfouissent dans le sol, ou y pondent des œufs, etc.