Environnement sol-air - un milieu constitué d'air, ce qui explique son nom. Elle se caractérise généralement par les éléments suivants :
- L'air n'offre presque aucune résistance, de sorte que la coquille des organismes ne circule généralement pas.
- Teneur élevée en oxygène dans l'air.
- Il y a des climats et des saisons.
- Plus près du sol, la température de l'air est plus élevée, la plupart des espèces vivent donc dans les plaines.
- Il n'y a pas d'eau nécessaire à la vie dans l'atmosphère, c'est pourquoi les organismes s'installent plus près des rivières et autres plans d'eau.
- Les plantes qui ont des racines profitent des minéraux présents dans le sol et, en partie, se trouvent dans l’environnement du sol.
- La température minimale a été enregistrée en Antarctique, qui était de - 89°C, et la température maximale était de + 59°C.
- L'environnement biologique s'étend de 2 km sous le niveau de la mer à 10 km au-dessus du niveau de la mer.
Au cours de l'évolution, ce milieu s'est développé plus tard que le milieu aquatique. Sa particularité est qu'il gazeux, donc caractérisé par de faibles :
- humidité,
- densité et pression,
- teneur élevée en oxygène.
Au cours de l'évolution, les organismes vivants ont développé les adaptations anatomiques, morphologiques, physiologiques, comportementales et autres nécessaires. Les animaux du milieu sol-air se déplacent sur le sol ou dans les airs (oiseaux, insectes). À cet égard, les animaux se sont développés poumons et trachée, c'est-à-dire les organes avec lesquels les habitants terrestres de la planète absorbent l'oxygène directement de l'air. A reçu un fort développement organes squelettiques, offrant une autonomie de mouvement sur terre et soutenant le corps avec tous ses organes dans des conditions de faible densité de l'environnement, des milliers de fois inférieure à celle de l'eau.
Facteurs environnementaux dans l'environnement sol-air diffèrent des autres habitats :
- une intensité lumineuse élevée,
- fluctuations importantes de la température et de l'humidité de l'air,
- corrélation de tous les facteurs avec localisation géographique,
- changer les saisons de l'année et l'heure de la journée.
Leurs effets sur les organismes sont inextricablement liés au mouvement de l'air et à la position par rapport aux mers et aux océans et sont très différents des effets sur l'environnement aquatique. Dans l'environnement sol-air, il y a suffisamment de lumière et d'air. Cependant, l'humidité et la température sont très variables. Les zones marécageuses ont un excès d'humidité, tandis que dans les steppes, c'est beaucoup moins. Des fluctuations de température quotidiennes et saisonnières sont perceptibles.
Adaptations des organismes à la vie dans des conditions différentes températures et l'humidité. Un plus grand nombre d'adaptations des organismes dans l'environnement terre-air sont associées à température et humidité de l'air. Les animaux de la steppe (scorpions, tarentules et araignées karakurt, gaufres, campagnols) se cachent de la chaleur dans des visons. Les animaux supportent la chaleur en sécrétant de la sueur.
Avec l'arrivée du froid, les oiseaux s'envolent vers des régions plus chaudes pour revenir au printemps à l'endroit où ils sont nés et où ils mettront bas.
Une caractéristique de l'environnement sol-air dans les régions du sud est une quantité d'humidité insuffisante. Les animaux du désert doivent avoir la capacité de conserver leur eau pour survivre pendant de longues périodes de pénurie de nourriture. Les herbivores y parviennent généralement en stockant toute l’humidité disponible dans les tiges et les graines qu’ils consomment. Les carnivores obtiennent de l'eau de la chair humide de leurs proies. Les deux types d’animaux ont des reins très efficaces qui conservent chaque goutte d’humidité et ont rarement besoin de boire. De plus, les animaux du désert doivent être capables de se protéger de la chaleur brutale du jour et du froid perçant la nuit. Les petits animaux peuvent le faire en se cachant dans les fissures des roches ou en s'enfouissant dans le sable. De nombreux animaux ont développé une enveloppe extérieure impénétrable au cours du processus d’évolution, non pas pour se protéger, mais pour réduire la perte d’humidité de leur corps.
Adaptation des organismes au mouvement dans l'environnement terre-air. Pour de nombreux animaux dans l'environnement terre-air, le déplacement à travers la surface de la terre ou dans les airs. Pour ce faire, ils ont développé certaines adaptations et leurs membres ont des structures différentes. Certains se sont adaptés à la course (loup, cheval), d'autres au saut (kangourou, gerboise, cheval), d'autres encore au vol (oiseaux, les chauves-souris, insectes). Les serpents et les vipères n’ont aucun membre, ils se déplacent donc en cambrant leur corps.
Beaucoup moins d'organismes se sont adaptés à la vie en haute montagne, car il y a peu de sol, d'humidité et d'air et des difficultés de déplacement surviennent. Cependant, certains animaux, comme les chèvres de montagne mouflons, sont capables de se déplacer presque verticalement de haut en bas s'il y a même de légères irrégularités. Ils peuvent donc vivre en haute montagne.
Adaptation des animaux au facteur d'éclairage de l'environnement sol-air de la vie structure et taille des yeux. La plupart des animaux de cet environnement possèdent des organes visuels bien développés. Ainsi, du haut de son vol, un faucon aperçoit une souris qui traverse le champ en courant.
MILIEU AQUATIQUE
Le milieu de la vie aquatique (hydrosphère) occupe 71% de la superficie 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.
Le milieu aquatique abrite environ 150 000 espèces d'animaux, soit environ 7 % de leur effectif total, et 10 000 espèces de plantes, soit 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 des organismes aquatiques, le mouvement vertical de l'eau, la densité, la température, la lumière, le sel, les régimes de gaz (teneur en oxygène et dioxyde de carbone) et la concentration en ions hydrogène (pH) jouent un rôle important.
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, quand la température baisse, 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 s'ensuit - stagnation.
Au printemps, l'eau de surface, en raison du chauffage jusqu'à 4 °C, devient plus dense et s'enfonce plus profondément, et à sa place, davantage d'eau monte des profondeurs. eau chaude. 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 l’eau plus chaude vers la surface. 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 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. DANS couches superficielles Les eaux sont habitées par des animaux aux couleurs vives et variées, 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 par le travail des vacuoles excrétrices, chez les organismes multicellulaires - en éliminant l'eau par système excréteur. Typiquement maritime et typiquement espèces d'eau douce Les organismes sténohalins ne tolèrent pas de changements significatifs dans la salinité de l'eau. 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. L’eau de mer est plus alcaline et son pH change beaucoup moins que 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 à d'autres environnements, fluctuations de température importantes, variations d'humidité selon la situation 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'environnement aérien 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 souterraine, 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 de la surface terrestre qui ont 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 d'appui. Pour habitants terrestres Lors du creusement de 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 climatiques. 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 des conditions climatiques de la zone. De telles modifications climatiques locales qui se développent dans la couche d’air superficielle sont appelées microclimats. Chaque zone présente 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. L'épaisseur de la 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. Dans différentes 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.
Le sol comme habitat
Le sol est une fine couche superficielle meuble en contact avec l’air. Le sol n'est pas seulement solide, comme la plupart des roches de la lithosphère, mais un système complexe triphasé dans lequel les particules solides sont entourées d'air et d'eau. Il est imprégné de cavités remplies d'un mélange de gaz et de solutions aqueuses, et c'est pourquoi des conditions extrêmement diverses s'y développent, favorables à la vie de nombreux micro- et macro-organismes. Les fluctuations de température du sol sont atténuées par rapport à la couche d'air superficielle, et la présence d'eaux souterraines et la pénétration des précipitations créent des réserves d'humidité et fournissent un régime d'humidité intermédiaire entre l'eau et le milieu souterrain. Le sol concentre des réserves de substances organiques et minérales fournies par la végétation mourante et les cadavres d'animaux. Tout cela détermine la plus grande saturation du sol en vie.
L’hétérogénéité des conditions du sol est plus prononcée dans le sens vertical. Avec la profondeur, un certain nombre de facteurs environnementaux les plus importants affectant la vie des habitants du sol changent radicalement. Cela concerne tout d’abord la structure du sol. Il distingue trois horizons principaux, différant par leurs caractéristiques morphologiques et propriétés chimiques: 1) horizon supérieur d'accumulation d'humus, dans lequel la matière organique s'accumule et se transforme et dont une partie des composés est entraînée par les eaux de lavage ; 2) l'horizon d'afflux, ou illuvial, où les substances évacuées d'en haut se déposent et se transforment, et 3) la roche mère, ou horizon, dont la matière est transformée en sol.
La taille des cavités entre les particules du sol, propices à la vie des animaux, diminue généralement rapidement avec la profondeur. Par exemple, dans les sols de prairies, le diamètre moyen des cavités à une profondeur de 0 à 1 mm est de 3 mm ; 1-2 cm 2 mm et à une profondeur de 2-3 cm - seulement 1 mm; plus profondément, les pores du sol sont encore plus petits.
L'humidité du sol est présente dans divers états : 1) liée (hygroscopique et film) fermement retenue par la surface des particules du sol ; 2) le capillaire occupe de petits pores et peut se déplacer le long d'eux dans différentes directions ; 3) la gravitation remplit des vides plus grands et s'infiltre lentement sous l'influence de la gravité ; 4) les vapeurs sont contenues dans l'air du sol.
La composition de l'air du sol est variable. Avec la profondeur, la teneur en oxygène diminue considérablement et la concentration de dioxyde de carbone augmente. En raison de la présence de substances organiques en décomposition dans le sol, l'air du sol peut contenir une forte concentration de gaz toxiques tels que l'ammoniac, le sulfure d'hydrogène, le méthane, etc. Lorsque le sol est inondé ou pourriture intensive des résidus végétaux, des conditions complètement anaérobies peuvent surviennent à certains endroits.
Fluctuations de la température de coupe uniquement à la surface du sol. Ici, ils peuvent être encore plus forts que dans la couche d’air superficielle. Cependant, à mesure que chaque centimètre de profondeur s'enfonce, les changements de température quotidiens et saisonniers deviennent de moins en moins nombreux et à une profondeur de 1 à 1,5 m, ils ne sont pratiquement plus traçables.
Toutes ces caractéristiques conduisent au fait que, malgré la grande hétérogénéité des conditions environnementales du sol, celui-ci constitue un environnement assez stable, notamment pour les organismes du sol. Le fort gradient d'humidité dans le profil du sol permet aux organismes du sol de se doter d'un environnement écologique approprié grâce à des mouvements mineurs.
Les habitants du sol, selon leur taille et leur degré de mobilité, peuvent être divisés en plusieurs groupes :
1. Microbiote– ce sont des micro-organismes du sol qui constituent le maillon principal de la chaîne alimentaire détritique ; ils représentent en quelque sorte un maillon intermédiaire entre les résidus végétaux et les animaux du sol ; Ce sont des algues vertes et bleu-vert, des bactéries, des champignons et des protozoaires. Ce les organismes aquatiques, et le sol pour eux est un système de micro-réservoirs. Ils vivent dans les pores du sol remplis d'humidité gravitationnelle ou capillaire, et une partie de leur vie peut, comme les micro-organismes, être adsorbée à la surface des particules dans de fines couches d'humidité en film.
2. Mésobiote est une collection d'animaux mobiles relativement petits et faciles à extraire du sol (nématodes du sol, petites larves d'insectes, acariens, etc.). Les tailles des représentants du mésobiote du sol vont du dixième à 2-3 mm. Pour ce groupe d’animaux, le sol apparaît comme un système de petites grottes. Ils ont des adaptations spéciales pour creuser. Ils rampent le long des parois des cavités du sol en utilisant leurs membres ou en se tortillant comme un ver. L'air du sol saturé de vapeur d'eau leur permet de respirer à travers les téguments du corps. Les animaux connaissent généralement des périodes d’inondation du sol avec de l’eau contenue dans des bulles d’air. L'air est retenu autour de leur corps en raison du non-mouillage du tégument, qui chez la plupart d'entre eux est équipé de poils et d'écailles.
Les animaux de méso et microbiotypes sont capables de tolérer le gel hivernal du sol, ce qui est particulièrement important, car la plupart d'entre eux ne peuvent pas descendre des couches exposées à des températures négatives.
3) Macrobiote– ce sont de gros animaux du sol, dont la taille varie de 2 à 20 mm (larves d’insectes, mille-pattes, vers de terre, etc.). Ils se déplacent dans le sol, élargissant les puits naturels en écartant les particules du sol ou en creusant de nouveaux passages. Les deux méthodes de mouvement laissent une empreinte sur la structure externe des animaux. Les échanges gazeux de la plupart des espèces de ce groupe s'effectuent à l'aide d'organes respiratoires spécialisés, mais en même temps ils sont complétés par des échanges gazeux à travers le tégument.
Les animaux fouisseurs peuvent laisser des couches là où des conditions défavorables se présentent. En hiver et en période de sécheresse, ils se concentrent dans des couches plus profondes, généralement à quelques dizaines de centimètres de la surface.
4) Mégabiote- Ce sont de grosses musaraignes, principalement des mammifères. Beaucoup d'entre eux passent toute leur vie dans le sol (taupes dorées en Afrique, taupes en Eurasie, taupes marsupiales en Australie). Elles créent des systèmes entiers de passages et de terriers dans le sol. L'adaptation à un mode de vie fouisseur se reflète dans l'apparence et les caractéristiques anatomiques de ces animaux : ils ont des yeux sous-développés, un corps compact et strié avec cou court, fourrure courte et épaisse, membres solides et compacts avec de fortes griffes.
En plus des habitants permanents du sol, on distingue souvent un groupe écologique distinct parmi les grands animaux habitants des terriers(blaireaux, marmottes, gaufres, gerboises, etc.). Ils se nourrissent en surface, mais se reproduisent, hibernent, se reposent et échappent aux dangers du sol.
Conférence 2. HABITAT ET LEURS CARACTÉRISTIQUES
En cours 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 les eaux douces des rivières, des lacs et des marécages.
Environ 150 000 espèces d’animaux et 10 000 plantes vivent dans les milieux aquatiques, représentant respectivement seulement 7 et 8 % du nombre total d’espèces sur 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 des terres 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. Les mers et océans chauds (40 000 espèces d'animaux) de l'équateur et des tropiques se caractérisent par la plus grande diversité de vie ; 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 les couches superficielles (épipélagiques) 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 sur différentes profondeurs, mais incapable 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 dans lesquels la partie supérieure Le corps pousse au-dessus de l'eau et celui du bas pousse 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, etc.), 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 des différents degrés de réchauffement des couches supérieures et inférieures tout au long de l'année, des flux et reflux, des courants et des tempêtes, un mélange constant des couches d'eau se produit. Le rôle du mélange d'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.
Durant 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). Pour les algues des grands fonds, les feuilles fortement disséquées sont typiques, les limbes des feuilles sont 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 façons locomotion : flexion du corps, à l'aide de flagelles, de cils, mode de locomotion réactif (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 plans d’eau naturels ont une certaine 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 ‰ (dont 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.
Les espèces typiquement marines et typiquement 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 à mesure 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 sert à la formation des structures squelettiques calcaires des animaux (coquilles de mollusques, téguments de crustacés, cadres radiolaires, 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. En règle générale, les hautes pressions, caractéristiques des grandes profondeurs, inhibent 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 réservoirs en nutriments organiques sous l'influence de facteurs anthropiques (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. L'orientation sonore est généralement mieux développée chez les organismes aquatiques 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 gazeuse de l'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. Sens spécial car le biote a une teneur relative en oxygène et en dioxyde de carbone.
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, 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.
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.
Azote atmosphérique pour la plupart des habitants environnement terrestre représente un gaz inerte, mais un certain nombre de micro-organismes (bactéries nodulaires, Azotobacter, clostridies, algues bleu-vert, etc.) ont la capacité de se lier à lui 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 : travaux de diverses entreprises industrielles et de transports, érosion des sols, etc. L'oxyde de soufre (SO 2), par exemple, est toxique pour les plantes même à des concentrations allant de un cinquante à millième à un millionième du volume d'air Certaines espèces végétales sont particulièrement sensibles au S0 2 et servent d'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. Les habitants du milieu aérien doivent disposer de leur propre système de support qui soutient le corps : des plantes - avec divers tissus mécaniques, des animaux - avec 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 changer apparence 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.
Par « environnement », nous entendons tout ce qui entoure le corps et l’influence d’une manière ou d’une autre. En d’autres termes, le cadre de vie est caractérisé par un certain ensemble de facteurs environnementaux. Mercredi- milieu de vie - milieu aquatique - milieu sol-air - milieu du sol - l'organisme comme milieu de vie - concepts clés.
Définition généralement acceptée environnement C'est la définition de Nikolai Pavlovich Naumov : " Mercredi- tout ce qui entoure les organismes affecte directement ou indirectement leur état, leur développement, leur survie et leur reproduction. » Sur Terre, il existe quatre milieux de vie qualitativement différents qui présentent un ensemble de facteurs environnementaux spécifiques : -sol-aquatique (terre); - eau; - le sol; - d'autres organismes.
Sol-air L'environnement est caractérisé par une grande variété de conditions de vie, de niches écologiques et d'organismes qui les habitent. Les organismes jouent un rôle primordial dans la détermination des conditions de l’environnement terrestre et aérien de la vie, et surtout dans la composition des gaz de l’atmosphère. Presque tout l'oxygène l'atmosphère terrestre est d'origine biogénique. Les principales caractéristiques de l’environnement sol-air sont
Changements importants dans les facteurs environnementaux,
Hétérogénéité du milieu,
L'action des forces de gravité,
Faible densité de l'air.
Un complexe de facteurs physico-géographiques et climatiques liés à une certaine zone naturelle conduit à l'adaptation des organismes à la vie dans ces conditions et à la diversité des formes de vie. La teneur élevée en oxygène dans l'atmosphère (environ 21 %) détermine la possibilité de former un niveau métabolique (énergétique) élevé. Air atmosphérique caractérisé par une humidité faible et variable. Cette circonstance a largement limité les possibilités de développement de l'environnement sol-air.
Atmosphère(du grec atmos - vapeur et sphaira - boule), la coque gazeuse de la terre. Il est impossible d'indiquer la limite supérieure exacte de l'atmosphère terrestre. L'atmosphère a une structure en couches prononcée. Principales couches de l’atmosphère :
1)Troposphère- hauteur 8 - 17 km. toute la vapeur d'eau et les 4/5 de la masse de l'atmosphère y sont concentrés et tous les phénomènes météorologiques s'y développent.
2)Stratosphère- couche au-dessus de la troposphère jusqu'à 40 km. Il se caractérise par une température presque totalement constante avec l'altitude. Dans la partie supérieure de la stratosphère se trouve une concentration maximale d'ozone, qui absorbe grand nombre rayonnement ultraviolet du soleil.
3) Mésosphère- couche comprise entre 40 et 80 km ; dans sa moitié inférieure, la température monte de +20 à +30 degrés, dans la moitié supérieure elle descend à près de -100 degrés.
4) Thermosphère(ionosphère) - une couche comprise entre 80 et 1 000 km, qui présente une ionisation accrue des molécules de gaz (sous l'influence d'un rayonnement cosmique pénétrant sans entrave).
5) Exosphère(sphère de diffusion) - une couche supérieure à 800 - 1 000 km, à partir de laquelle les molécules de gaz sont dispersées espace. L'atmosphère transmet les 3/4 du rayonnement solaire, augmentant ainsi la quantité totale de chaleur utilisée pour le développement des processus naturels sur Terre.
Milieu de vie aquatique. Hydrosphère (de hydro... et sphère), la coquille d'eau discontinue de la Terre, située entre l'atmosphère et la croûte solide (lithosphère). Représente l'ensemble des océans, mers, lacs, rivières, marécages, ainsi que eaux souterraines. L'hydrosphère couvre environ 71 % de la surface terrestre. Composition chimique L'hydrosphère se rapproche de la composition moyenne de l'eau de mer.
Quantité eau fraiche représente 2,5 % de toute l’eau de la planète ; 85% - eau de mer. Les réserves d'eau douce sont réparties de manière extrêmement inégale : 72,2 % - glace ; 22,4 % - eaux souterraines ; 0,35 % - atmosphère ; 5,05% - débit fluvial et eau de lac stables. L’eau que nous pouvons utiliser ne représente que 10 à 12 % de toute l’eau douce sur Terre.
Environnement principal la vie était précisément le milieu aquatique. Tout d’abord, la plupart des organismes ne sont pas capables de mener une vie active sans que de l’eau ne pénètre dans le corps ou sans maintenir une certaine quantité de liquide à l’intérieur du corps. La principale caractéristique du milieu aquatique réside dans les fluctuations de température quotidiennes et saisonnières. Énorme importance écologique, ont une densité et une viscosité d'eau élevées. La densité de l'eau est comparable à celle du corps des organismes vivants. La densité de l’eau est environ 1 000 fois supérieure à celle de l’air. Par conséquent, les organismes aquatiques (en particulier ceux qui se déplacent activement) rencontrent une plus grande force de résistance hydrodynamique. La forte densité de l'eau est la raison pour laquelle les vibrations mécaniques (vibrations) se propagent bien dans le milieu aquatique. Ceci est très important pour les sens, l'orientation dans l'espace et entre les habitants aquatiques. La vitesse du son dans le milieu aquatique a une fréquence de signaux d'écholocation plus élevée. Quatre fois plus grand que dans l'air. Il existe donc tout un groupe d'organismes aquatiques (plantes et animaux) qui existent sans lien obligatoire avec le fond ou un autre substrat, « flottant » dans la colonne d'eau.
Au cours de l'évolution, ce milieu s'est développé plus tard que le milieu aquatique. Sa particularité est qu'il est gazeux, il se caractérise donc par une faible humidité, densité et pression, et une teneur élevée en oxygène. Au cours de l'évolution, les organismes vivants ont développé les adaptations anatomiques, morphologiques, physiologiques, comportementales et autres nécessaires. Les animaux de l'environnement sol-air se déplacent sur le sol ou dans les airs (oiseaux, insectes), et les plantes s'enracinent dans le sol. À cet égard, les animaux ont développé des poumons et une trachée, et les plantes ont développé un appareil stomatique, c'est-à-dire des organes avec lesquels les habitants terrestres de la planète absorbent l'oxygène directement de l'air. Les organes squelettiques se sont fortement développés, assurant l'autonomie de mouvement sur terre et soutenant le corps avec tous ses organes dans des conditions de densité environnementale insignifiante, des milliers de fois inférieure à celle de l'eau. 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. Leurs effets sur les organismes sont inextricablement liés au mouvement de l'air et à la position par rapport aux mers et aux océans et sont très différents des effets sur le milieu aquatique (tableau 1).
Tableau 1. Conditions de vie des organismes dans l'environnement aérien et aquatique (d'après D. F. Mordukhai-Boltovsky, 1974)
Conditions de vie (facteurs) | L'importance des conditions pour les organismes | |||
environnement aérien | Environnement aquatique | |||
Humidité | Très important (souvent en pénurie) | N'a pas (toujours en excès) | ||
Densité | Mineur (sauf pour le sol) | Grand par rapport à son rôle pour les habitants de l'air | ||
Pression | Presque aucun | Grand (peut atteindre 1000 atmosphères) | ||
Température | Significatif (varie dans des limites très larges - de -80 à +1ОО°С et plus) | Inférieure à la valeur pour les habitants de l'air (varie beaucoup moins, généralement de -2 à +40°C) | ||
Oxygène | Non essentiel (principalement en excès) | Essentiel (souvent en pénurie) | ||
Matières solides en suspension | Sans importance; non utilisé pour l'alimentation (principalement des minéraux) | Important (source de nourriture, notamment matière organique) | ||
Substances dissoutes dans environnement | Dans une certaine mesure (uniquement pertinent dans les solutions de sol) | Important (certaines quantités requises) |
Les animaux terrestres et les plantes ont développé leurs propres adaptations, non moins originales, à des facteurs environnementaux défavorables : la structure complexe du corps et de son tégument, sa périodicité et son rythme. Les cycles de la vie, mécanismes de thermorégulation, etc. La mobilité ciblée des animaux à la recherche de nourriture s'est développée, des spores, des graines et du pollen transportés par le vent sont apparus, ainsi que des plantes et des animaux dont la vie est entièrement liée à l'air. Une relation fonctionnelle, ressource et mécanique exceptionnellement étroite s’est nouée avec le sol. De nombreuses adaptations ont été discutées ci-dessus à titre d’exemples pour caractériser les facteurs environnementaux abiotiques. Il ne sert donc à rien de se répéter maintenant, puisque nous y reviendrons lors des cours pratiques.
Le sol comme habitat
La Terre est la seule planète qui possède un sol (édasphère, pédosphère) - une coquille supérieure spéciale de terre. Cette coquille s'est formée à une époque historiquement prévisible - elle correspond au même âge que la vie terrestre sur la planète. Pour la première fois, M.V. Lomonossov a répondu à la question sur l'origine du sol (« Sur les couches de la terre ») : « … le sol est né de la décomposition des corps animaux et végétaux… au fil du temps …” Et vous, le grand scientifique russe. Toi. Dokuchaev (1899 : 16) fut le premier à appeler le sol un corps naturel indépendant et à prouver que le sol est « ... le même corps historique naturel indépendant que n'importe quelle plante, n'importe quel animal, n'importe quel minéral... c'est le résultat, une fonction. de l'activité totale et mutuelle du climat d'une zone donnée, de ses organismes végétaux et animaux, de la topographie et de l'âge du pays..., enfin, du sous-sol, c'est-à-dire des roches mères du sol... Tous ces agents formant le sol, en substance , sont des quantités tout à fait équivalentes et participent à parts égales à la formation du sol normal... » Et le célèbre pédologue moderne N.A. Kachinsky (« Le sol, ses propriétés et sa vie », 1975) donne la définition suivante du sol : « Le sol doit être compris comme toutes les couches superficielles de roches, transformées et modifiées par l'influence combinée du climat. (lumière, chaleur, air, eau), organismes végétaux et animaux."
Les principaux éléments structurels du sol sont : la base minérale, la matière organique, l'air et l'eau.
Base minérale (squelette)(50 à 60 % de tout le sol) est une substance inorganique formée à la suite de l'altération de la roche de montagne sous-jacente (mère, formant le sol). La taille des particules squelettiques va des rochers et des pierres aux minuscules grains de sable et aux particules de boue. Les propriétés physicochimiques des sols sont déterminées principalement par la composition des roches formant le sol.
La perméabilité et la porosité du sol, qui assurent la circulation de l'eau et de l'air, dépendent de la proportion d'argile et de sable dans le sol et de la taille des fragments. Dans un climat tempéré, l’idéal est que le sol soit constitué de quantités égales d’argile et de sable, c’est-à-dire qu’il soit limoneux. Dans ce cas, les sols ne risquent ni d’être engorgés ni de se dessécher. Les deux sont également destructeurs pour les plantes et les animaux.
matière organique– jusqu'à 10 % du sol, est formé de biomasse morte (masse végétale - litière de feuilles, branches et racines, troncs morts, chiffons d'herbe, organismes d'animaux morts), broyée et transformée en humus du sol par des micro-organismes et certains groupes de Animaux et plantes. Les éléments plus simples formés à la suite de la décomposition de la matière organique sont à nouveau absorbés par les plantes et participent au cycle biologique.
Air(15-25%) dans le sol est contenu dans des cavités - pores, entre les particules organiques et minérales. En l'absence (sols argileux lourds) ou en remplissage des pores par l'eau (lors d'inondations, dégel du pergélisol), l'aération du sol se détériore et des conditions anaérobies se développent. Dans de telles conditions, les processus physiologiques des organismes consommateurs d'oxygène - les aérobies - sont inhibés et la décomposition de la matière organique est lente. En s'accumulant progressivement, ils forment de la tourbe. Les grandes réserves de tourbe sont typiques des marécages, des forêts marécageuses et des communautés de la toundra. L'accumulation de tourbe est particulièrement prononcée dans les régions du nord, où le froid et l'engorgement des sols sont interdépendants et se complètent.
Eau(25-30%) dans le sol est représenté par 4 types : gravitationnel, hygroscopique (lié), capillaire et vapeur.
gravitationnel- l'eau mobile, occupant de larges espaces entre les particules du sol, s'infiltre sous son propre poids jusqu'au niveau de la nappe phréatique. Facilement absorbé par les plantes.
Hygroscopique ou apparenté– s’adsorbe autour des particules colloïdales (argile, quartz) du sol et est retenu sous forme d’un film mince grâce aux liaisons hydrogène. Il en est libéré à des températures élevées (102-105°C). Il est inaccessible aux plantes et ne s'évapore pas. Dans les sols argileux, il y a jusqu'à 15 % de cette eau, dans les sols sableux – 5 %.
Capillaire– retenu autour des particules de sol par tension superficielle. À travers des pores et des canaux étroits - capillaires, il s'élève du niveau de la nappe phréatique ou s'écarte des cavités contenant de l'eau gravitationnelle. Il est mieux retenu par les sols argileux et s'évapore facilement. Les plantes l'absorbent facilement.
Vaporeux– occupe tous les pores sans eau. Il s'évapore d'abord.
Il y a un échange constant entre les sols de surface et les eaux souterraines, qui constituent un maillon du cycle général de l'eau dans la nature, changeant de vitesse et de direction en fonction de la saison et des conditions météorologiques.
Structure du profil du sol
La structure des sols est hétérogène tant horizontalement que verticalement. L'hétérogénéité horizontale des sols reflète l'hétérogénéité de la répartition des roches formatrices du sol, de la position dans le relief, des caractéristiques climatiques et est cohérente avec la répartition du couvert végétal sur le territoire. Chacune de ces hétérogénéités (type de sol) est caractérisée par sa propre hétérogénéité verticale, ou profil de sol, formée à la suite de la migration verticale de l'eau, des substances organiques et minérales. Ce profil est un ensemble de couches, ou horizons. Tous les processus de formation du sol se produisent dans le profil avec une prise en compte obligatoire de sa division en horizons.
Quel que soit le type de sol, on distingue dans son profil trois horizons principaux, différant par leurs propriétés morphologiques et chimiques entre eux et entre horizons similaires dans d'autres sols :
1. Horizon accumulé d’humus A. La matière organique s'y accumule et s'y transforme. Après transformation, certains éléments de cet horizon sont transportés avec de l'eau vers ceux sous-jacents.
Cet horizon est le plus complexe et le plus important de l’ensemble du profil pédologique en termes de son rôle biologique. Il s'agit de litière forestière - A0, formée de litière au sol (matière organique morte faiblement décomposée à la surface du sol). Sur la base de la composition et de l'épaisseur de la litière, on peut juger des fonctions écologiques de la communauté végétale, de son origine et de son stade de développement. Sous la litière se trouve un horizon d'humus de couleur foncée - A1, formé de restes broyés de masse végétale et de masse animale plus ou moins dégradés. Les vertébrés (phytophages, saprophages, coprophages, prédateurs, nécrophages) participent à la destruction des restes. Au fur et à mesure qu'elles sont broyées, les particules organiques pénètrent dans l'horizon inférieur suivant - l'éluvial (A2). La décomposition chimique de l'humus en éléments simples s'y produit.
2. Horizon illuvial ou inwash B. Dans celui-ci, les composés extraits de l'horizon A se déposent et sont transformés en solutions du sol. Il s'agit d'acides humiques et de leurs sels, qui réagissent avec la croûte d'altération et sont absorbés par les racines des plantes.
3. Roche mère (sous-jacente) (croûte d'altération) ou horizon C. De cet horizon - également après transformation - les substances minérales passent dans le sol.
En fonction du degré de mobilité et de la taille, toute la faune du sol est regroupée dans les trois groupes écologiques suivants :
Microbiotype ou microbiote(à ne pas confondre avec l'endémique de Primorye - la plante à microbiote croisé !) : organismes qui représentent un lien intermédiaire entre les organismes végétaux et animaux (bactéries, algues vertes et bleu-vert, champignons, protozoaires unicellulaires). Ce sont des organismes aquatiques, mais plus petits que ceux vivant dans l’eau. Ils vivent dans les pores du sol remplis d’eau – des microréservoirs. Le maillon principal de la chaîne alimentaire des détritus. Ils peuvent se dessécher et, avec le rétablissement d'une humidité suffisante, ils reprennent vie.
Mésobiotype, ou mésobiote– une collection de petits insectes mobiles, faciles à enlever du sol (nématodes, acariens (Oribatei), petites larves, collemboles (Collembola), etc. Très nombreux - jusqu'à des millions d'individus pour 1 m 2. Ils se nourrissent de détritus, bactéries. Ils utilisent les cavités naturelles du sol, ne creusent pas eux-mêmes de tunnels. Lorsque l'humidité diminue, ils s'adaptent plus profondément : des écailles protectrices, une coquille solide et épaisse, le mésobiote attend les « inondations » dans les bulles d'air du sol.
Macrobiotype, ou macrobiote– les gros insectes, les vers de terre, les arthropodes mobiles vivant entre la litière et le sol, d'autres animaux, voire les mammifères fouisseurs (taupes, musaraignes). Les vers de terre prédominent (jusqu'à 300 pcs/m2).
Chaque type de sol et chaque horizon possède son propre complexe d'organismes vivants impliqués dans l'utilisation de la matière organique - l'edafon. Les couches-horizons organogènes supérieurs ont la composition d'organismes vivants la plus nombreuse et la plus complexe (Fig. 4). L'illuvial est habité uniquement par des bactéries (bactéries soufrées, bactéries fixatrices d'azote) qui n'ont pas besoin d'oxygène.
Selon le degré de connexion avec l'environnement de l'édaphone, on distingue trois groupes :
Géobiontes– les habitants permanents du sol (vers de terre (Lymbricidae), de nombreux insectes primaires aptères (Apterigota)), parmi les mammifères : taupes, rats-taupes.
Géophiles– les animaux dont une partie du cycle de développement se déroule dans un autre environnement, et une partie dans le sol. Ce sont la plupart des insectes volants (criquets, coléoptères, moustiques à longues pattes, courtilières, de nombreux papillons). Certains passent par la phase larvaire dans le sol, tandis que d’autres passent par la phase nymphale.
Géoxènes- des animaux qui visitent parfois le sol comme abri ou refuge. Il s'agit notamment de tous les mammifères vivant dans des terriers, de nombreux insectes (blattes (Blattodea), hémiptères (Hemiptera), certains types de coléoptères).
Groupe spécial - psammophytes et psammophiles(coléoptères du marbre, fourmilions) ; adapté aux sables mouvants des déserts. Adaptations à la vie en milieu mobile et sec des plantes (saxaul, acacia des sables, fétuque sableuse...) : racines adventives, bourgeons dormants sur les racines. Les premiers commencent à croître lorsqu’ils sont recouverts de sable, les seconds lorsque le sable est emporté par le vent. Ils sont sauvés de la dérive du sable grâce à une croissance rapide et à la réduction des feuilles. Les fruits se caractérisent par leur volatilité et leur élasticité. Des couvertures sableuses sur les racines, une subérisation de l'écorce et des racines très développées protègent de la sécheresse. Adaptations à la vie en milieu mouvant et sec chez les animaux (indiquées ci-dessus, où ont été considérés les régimes thermiques et humides) : ils exploitent les sables - ils les écartent avec leur corps. Les animaux qui creusent ont des pattes de ski avec des excroissances et des poils.
Le sol est un milieu intermédiaire entre l'eau (conditions de température, faible teneur en oxygène, saturation en vapeur d'eau, présence d'eau et de sels) et l'air (cavités d'air, changements brusques d'humidité et de température dans les couches supérieures). Pour de nombreux arthropodes, le sol était le milieu par lequel ils pouvaient passer d’un mode de vie aquatique à un mode de vie terrestre. Les principaux indicateurs des propriétés du sol, reflétant sa capacité à servir d'habitat aux organismes vivants, sont le régime hydrothermal et l'aération. Ou l'humidité, la température et la structure du sol. Les trois indicateurs sont étroitement liés les uns aux autres. À mesure que l’humidité augmente, la conductivité thermique augmente et l’aération du sol se détériore. Plus la température est élevée, plus l’évaporation se produit. Les notions de sécheresse physique et physiologique des sols sont directement liées à ces indicateurs.
La sécheresse physique est un phénomène courant lors des sécheresses atmosphériques, en raison d'une forte réduction de l'approvisionnement en eau due à une longue absence de précipitations.
À Primorye, de telles périodes sont typiques de la fin du printemps et sont particulièrement prononcées sur les pentes exposées au sud. De plus, étant donné la même position dans le relief et d'autres conditions de croissance similaires, plus la couverture végétale est développée, plus l'état de sécheresse physique se produit rapidement. La sécheresse physiologique est un phénomène plus complexe ; elle est provoquée par des conditions environnementales défavorables. Il s’agit de l’inaccessibilité physiologique de l’eau lorsqu’il y en a une quantité suffisante, voire excédentaire, dans le sol. En règle générale, l'eau devient physiologiquement inaccessible à basse température, en cas de salinité ou d'acidité élevée des sols, de présence de substances toxiques et de manque d'oxygène. Dans le même temps, les nutriments solubles dans l'eau deviennent également indisponibles : phosphore, soufre, calcium, potassium, etc. En raison du froid du sol, de l'engorgement et de l'acidité élevée qui en résultent, de grandes réserves d'eau et de sels minéraux dans de nombreux écosystèmes de la toundra et le nord sont physiologiquement inaccessibles aux plantes enracinées - les forêts de la taïga. Ceci explique la forte suppression des plantes supérieures et la large répartition des lichens et des mousses, notamment des sphaignes. L'une des adaptations importantes aux conditions difficiles de l'édasphère est nutrition mycorhizienne. Presque tous les arbres sont associés à des champignons mycorhizes. Chaque type d’arbre possède ses propres espèces de champignons mycorhizes. En raison des mycorhizes, la surface active du système racinaire augmente et les sécrétions fongiques sont facilement absorbées par les racines des plantes supérieures.
Comme l'a dit V.V. Dokuchaev : « ... Les zones de sol sont également des zones naturelles et historiques : le lien le plus étroit entre le climat, le sol, les organismes animaux et végétaux est ici évident... ». Cela apparaît clairement dans l’exemple de la couverture du sol dans les zones forestières du nord et du sud. Extrême Orient
Un trait caractéristique des sols d'Extrême-Orient, qui se forment dans des conditions de mousson, c'est-à-dire un climat très humide, est le fort lessivage des éléments de l'horizon éluvial. Mais dans les régions nord et sud de la région, ce processus n'est pas le même en raison de l'apport thermique différent des habitats. La formation des sols dans l'Extrême-Nord se produit dans des conditions de courte saison de croissance (pas plus de 120 jours) et de pergélisol largement répandu. Le manque de chaleur s'accompagne souvent d'un engorgement des sols, d'une faible activité chimique d'altération des roches formant le sol et d'une lente décomposition de la matière organique. L'activité vitale des micro-organismes du sol est fortement inhibée et l'absorption des nutriments par les racines des plantes est inhibée. En conséquence, les cénoses du nord se caractérisent par une faible productivité - les réserves de bois dans les principaux types de mélèzes ne dépassent pas 150 m 2 /ha. Dans le même temps, l'accumulation de matière organique morte l'emporte sur sa décomposition, ce qui entraîne la formation d'épais horizons tourbeux et humifères, avec une teneur élevée en humus dans le profil. Ainsi, dans les forêts de mélèzes du nord, l'épaisseur de la litière forestière atteint 10 à 12 cm, et les réserves de masse indifférenciée dans le sol atteignent 53 % de la réserve totale de biomasse de la plantation. Dans le même temps, les éléments sont transportés au-delà du profil, et lorsque le pergélisol apparaît à proximité d'eux, ils s'accumulent dans l'horizon illuvial. Dans la formation des sols, comme dans toutes les régions froides de l’hémisphère nord, le processus principal est la formation du podzol. Les sols zonaux sur la côte nord de la mer d'Okhotsk sont des podzols Al-Fe-humus et dans les zones continentales - des podburs. Les sols tourbeux avec du pergélisol dans le profil sont courants dans toutes les régions du Nord-Est. Les sols zonaux se caractérisent par une forte différenciation des horizons par couleur. Dans les régions du sud, le climat présente des caractéristiques similaires à celles des régions subtropicales humides. Les principaux facteurs de formation du sol à Primorye, dans un contexte d'humidité de l'air élevée, sont une humidité temporairement excessive (pulsée) et une saison de croissance longue (200 jours) et très chaude. Ils provoquent l'accélération des processus déluvials (altération des minéraux primaires) et la décomposition très rapide de la matière organique morte en éléments chimiques simples. Ces derniers ne sont pas transportés hors du système, mais sont interceptés par les plantes et la faune du sol. Dans les forêts mixtes de feuillus du sud de Primorye, jusqu'à 70 % de la litière annuelle est « traitée » au cours de l'été et l'épaisseur de la litière ne dépasse pas 1,5 à 3 cm. Le profil des sols bruns zonaux est mal défini. Avec assez de chaleur Le rôle principal Le régime hydrologique joue un rôle dans la formation des sols. Le célèbre pédologue d'Extrême-Orient G.I. Ivanov a divisé tous les paysages du territoire de Primorsky en paysages d'échange d'eau rapide, faiblement retenu et difficile. Dans les paysages à échange d'eau rapide, le principal est processus de formation de sol brun. Les sols de ces paysages, également zonaux, sont des forêts brunes sous des conifères-feuillus et forêts de feuillus et taïga brune - sous les conifères, ils se caractérisent par une productivité très élevée. Ainsi, les réserves de peuplements forestiers des forêts de sapin noir à feuillus occupant les parties basses et moyennes des versants nord sur des limons faiblement squelettiques atteignent 1000 m 3 /ha. Les sols bruns se caractérisent par une différenciation faiblement exprimée du profil génétique.
Dans les paysages aux échanges d'eau faiblement restreints, la formation de sols bruns s'accompagne d'une podzolisation. Dans le profil du sol, en plus des horizons humifères et illuvials, on distingue un horizon éluvial clarifié et des signes de différenciation du profil apparaissent. Ils se caractérisent par une réaction légèrement acide du milieu et une forte teneur en humus dans la partie supérieure du profil. La productivité de ces sols est moindre : le stock de peuplements forestiers y est réduit à 500 m 3 /ha.
Dans les paysages avec un échange d'eau difficile, en raison d'un fort engorgement systématique, des conditions anaérobies sont créées dans les sols, des processus de gleyisation et de développement tourbeux de la couche d'humus se développent. Les plus typiques pour eux sont la taïga brune gley-podzolisée, tourbeuse et tourbeuse. sols gley sous forêts de sapins-épicéas, tourbeux de taïga brune et tourbeux-podzolisés - sous forêts de mélèzes. En raison d'une faible aération, l'activité biologique diminue et l'épaisseur des horizons organogènes augmente. Le profil est nettement délimité en horizons humifères, éluviales et illuviales. Puisque chaque type de sol, chaque zone de sol ayant ses propres caractéristiques, les organismes sont également sélectifs par rapport à ces conditions. Par l'apparence du couvert végétal, on peut juger de l'humidité, de l'acidité, de l'apport de chaleur, de la salinité, de la composition de la roche mère et d'autres caractéristiques de la couverture du sol.
Non seulement la flore et la structure de la végétation, mais aussi la faune, à l'exception de la micro et de la mésofaune, sont spécifiques aux différents sols. Par exemple, environ 20 espèces de coléoptères sont halophiles et vivent uniquement dans des sols à forte salinité. Même les vers de terre atteignent leur plus grand nombre dans les sols humides et chauds avec une épaisse couche organique.