Наземно-повітряне середовище характеризується більшою розмаїтістю умов існування, екологічних ніш і заселяють їх організмів. Треба відзначити, що організми відіграють першорядну роль у формуванні умов наземно-повітряного середовища життя, і перш за все - газового складу атмосфери. Практично весь кисень земної атмосфери має биогенное происхожения.
Основними особливостями наземно-повітряного середовища є велика амплітуда зміни екологічних факторів, неоднорідність середовища, дія сил земного тяжіння, низька щільність повітря. Комплекс фізико-географічних і кліматичних факторів, властивих певній природній зоні, призводить до еволюційному становленню морфофизиологических адаптацій організмів до життя в цих умовах, різноманіттю форм життя.
Атмосферне повітря повітря відрізняється низькою і мінливої вологістю. Ця обставина багато в чому лімітувало (обмежувало) можливості освоєння наземно-повітряного середовища, а також направляло еволюцію водно-сольового обміну і структури органів дихання.
Склад повітря. Один з головних абіотичних факторів наземної (повітряної) середовища проживання - склад повітря, природною суміші газів, що склалася в ході еволюції Землі. Склад повітря в сучасній атмосфері знаходиться в стані динамічної рівноваги, залежить від життєдіяльності живих організмів і геохімічних явищ глобального масштабу.
Азот, присутній в атмосферному повітрі в найбільшій кількості, в газоподібному стані для абсолютної більшості організмів, особливо для тварин, є нейтральним. Тільки для ряду мікроорганізмів (бульбочкових бактерій, азотобактерів, синьо-зелених водоростей і ін.) Азот повітря служить фактором життєдіяльності. Ці мікроорганізми засвоюють молекулярний азот, а після відмирання і мінералізації постачають вищі рослини доступними формами цього хімічного елемента.
Присутність в повітрі інших газоподібних речовин або аерозолів (твердих або рідких частинок, що знаходяться в повітрі в підвішеному стані) в будь-яких помітних кількостях змінює звичні умови довкілля, впливає на живі організми.
2.2. Адаптації наземних організмів до середовища
Рослин: ветроопиленію, будова стебла, форми листових пластин, види суцвіть, забарвлення, розміри.
Освіта прапорів форм дерев. Коренева система.
Тварин: дихання, форма тіла, покриви, поведінкові реакції.
Грунт є результатом діяльності живих організмів. Заселяли наземно-повітряне середовище організми приводили до вознікнвенію грунту як унікальної середовища проживання. Грунт являє собою складну систему, що включає тверду фазу (мінерали), рідку фазу (ґрунтова волога) і газоподібну фазу. Співвідношення цих трьох фаз і визначає особливості ґрунту як середовища життя.
Важливою особливістю ґрунту є також наявність певної кількості органічної речовини. Воно утворюється в результаті відмирання організмів і входить до складу їх екськретов (виділень).
Умови грунтової середовища проживання визначають такі властивості грунту як її аерація (тобто насиченість повітрям), вологість (присутність вологи), теплоємність і термічний режим (добовий, сезонний, разногодічний хід температур). Термічний режим, в порівнянні з наземно-повітряним середовищем, більш консервативний, особливо на великій глибині. В цілому, грунт відрізняється досить стійкими умовами життя.
Вертикальні відмінності характерні і для інших властивостей грунту, наприклад, проникнення світла, природно, залежить від глибини.
Для грунтових організмів характерні специфічні органи і типи руху (риє кінцівки у ссавців; здатність до зміни товщини тіла; наявність спеціалізованих головних капсул у деяких видів); форми тіла (округла, вольковатая, червоподібна); міцні і гнучкі покриви; редукція очей і зникнення пігментів. Серед ґрунтових мешканців широко розвинена сапрофагов - поїдання трупів інших тварин, гниючих залишків і т.д.
Склад грунтів. Грунт - шар речовин, які лежать на поверх-ності земної кори. Вона являє собою продукт фізич-ського, хімічного і біологічного перетворення гірських порід (рис. 3.8) і є трифазної середовищем, що включає тверді, рідкі та газоподібні компоненти, що знаходяться в таких пропорціях (у%):
мінеральна основа зазвичай 50-60% від загального складу
органічна речовина. до 10
В даному випадку грунт розглядається серед інших аби-отіческіх факторів, хоча насправді вона є важнейігам ланкою, що пов'язує абіотичні і біотичні фак-тори середовища проживання.
Мінеральний неорганічний склад п про год-в и. Гірська порода під дією хімічних і фізичних факторів природного середовища поступово руйнується. Утворюють-щіеся частини різні за розміром - від валунів і каменів до великих піщинок і найдрібніших частинок глини. Механічні і хімічні властивості грунту в основному залежать від дрібного грунту (частки менше 2 мм), який прийнято поділяти в залежності від розміру 8 (в мкм) на наступні системи:
алеврит (іноді званий «пилом») 5 = 2-60
глину. '. 8 менше 2
Структура грунту визначається відносним утриманні третьому в ній піску, алевриту, глини і зазвичай ілюструється ді-аграммой - «трикутником грунтової структури» (рис. 3.9).
Значення ґрунтової структури стає зрозумілим при порівнянні властивостей чистого піску і глини. «Ідеальною» поч-виття вважається склад, що містить рівні кількості глини і піску в поєднанні з частинками проміжних розмірів. У та-кому разі утворюється пориста, крупчасті структура. Соот-ветствующие грунту називають суглинками. Вони мають досто-інства двох крайніх типів ґрунтів без їх недоліків. Велика частина мінеральних компонентів представлена в грунті крис-металевими структурами. Пісок і алеврит складаються в основному з інертного мінералу - кварцу (SiO2), званого кремнеземом.
Глинисті мінерали в більшості зустрічаються у вигляді дрібних плоских кристалів, часто шестигранної форми, що складаються з шарів гідроксиду алюмінію або глинозему (А12 О3) і шарів силікатів (з'єднань силікат-іонів SiO ^ "з катіонами, наприклад, алюмінію А1 3+ або заліза Fe 3 +. Fe 2+). Питома поверхня кристалів дуже велика і со-ставлять 5-800 м 2 на 1 г глини, що сприяє утриманню води і поживних речовин в грунті.
В цілому вважається, що понад 50% мінерального складу ґрунту складає кремнезем (SiO2), 1-25% - глинозем (А12 О3), 1-10% - оксиди заліза (Fe3 O4), 0,1-5% - оксиди магнію, калію, фосфору, кальцію (MgO, K2 O, Р2 О3. СаО). У сільському господарстві грунту ділять на важкі (глини) і легкі (піски), ніж відображають величину зусиль, необхідних для обробки грунту сільськогосподарськими знаряддями. Ряд додаткових характеристик мінерального складу ґрунту буде викладено в розд. 7.2.4.
Загальна кількість води, яке може бути утримано грунтом, складається з гравітаційної, фізично пов'язаної, капілярної, хімічно пов'язаної і парообразной води (рис. 3.10).
Гравітаційна вода може вільно просочуватися вниз через грунт, досягаючи рівня грунтових вод, що веде до ви-миванію різних поживних речовин.
Фізично пов'язана (гігроскопічна) вода адсорбує-ється на частинках грунту у вигляді тонкої міцно пов'язаної полон-ки. Її кількість залежить від вмісту твердих частинок. У глинистих ґрунтах такої води значно більше (близько 15% ваги ґрунту), ніж в піщаних (близько 0,5%). Гігроскопічний-ська вода найменш доступна рослинам. Капілярна вода утримується навколо ґрунтових годину-тиц за рахунок сил поверхневого натягу. При наявності уз-ких пір або канальців капілярна вода може підніматися від рівня грунтових вод вгору, граючи центральну роль в ре-гулярном постачанні рослин вологою. Глини утримують більше капілярної води, ніж піски.
Хімічно зв'язана вода і пароподібна практично недоступні кореневій системі рослин.
Заболочування грунту обумовлює витіснення повітря водою, і умови стають анаеробними. Так як мікроор-організми і коріння рослин продовжують виділяти СО2. обра-зующий з водою Н2 СО3. то сповільнюється оновлення гумусу і накопичуються гумінові кислоти. Все це підвищує киць-лотность грунту, яка, поряд з виснаженням запасів кисло-роду, несприятливо відбивається на ґрунтових мікроорга-нізм. Тривалі анаеробні умови ведуть до відмирання рослин.
Характерний для заболочених грунтів сірий відтінок при-дає відновлена форма заліза (Fe 2+), окислена форма (Fe 3+) забарвлює грунт в жовтий, червоний і коричневий кольори.
По степових зв'язку з грунтом як середовищем існування тварин об'єднують в екологічні групи:
Геобіонти - мешканці грунту, які поділяються на:
різобіонти - тварини, пов'язані з корінням;
сапробіонти - мешканці розкладаються органічних речовин;
копробіонти - безхребетні - мешканці гною;
ботробіонти - мешканці нір;
планофіли - тварини, яким властиво часте переміщення.
Геофіли - тварини, частина циклу розвитку обов'язково проходить в грунті. (Саранові, комарі-довгунця, ряд жуків, перепончетокрилих)
ГЕОКС - Тварини відвідують грунт для тимчасового укриття, притулку.
Тварини, що живуть у ґрунті, по-різному використовують її. Дрібні - найпростіші, коловертки, брюхореснічних - мешкають в плівці води, що обволікає грунтові частинки. Це геогідробіонти. Вони дрібні, уплощенной або подовженої форми. Дихають киснем, розчиненим у воді, при нестачі вологи їм характерно заціпеніння, инцистирование, освіту коконів. Решта мешканців дихають киснем повітря - це геоатмобіонти.
Ґрунтових тварин поділяють за розмірами на групи:
наннофауна - тварини розміром до 0,2 мм; мікрофауна - тварини розміром 0,1-1,0 мм грунтові мікроорганізм, бактерії, гриби, найпростіші (мікроводоеми)
мезофауна - розміром понад 1,0 мм; ; нематоди, дрібні личинки комах, кліщі, ногохвостки.
Макрофауни - від 2 до 20 мм личинки комах, багатоніжки, енхітреід, дощові черв'яки.
мегафауна - хребетні тварини: землерои.
За характером харчування грунтові тварини поділяються на такі групи: хижаки, паразити, некрофаги, сапрофагі, фітофаги.
Найбільш типовими мешканцями грунту є: найпростіші, нематоди, дощові черв'яки, енхітреід, голі слимаки і інші черевоногі молюски, кліщі і павуки, багатоніжки (двупарноногие і губоногих), комахи - дорослі і їх личинки (загони коллемболи, двухвостки, щетинохвістки, двокрилі, жорсткокрилі , перетинчастокрилі і ін.). Педобіонтов виробили різноманітні пристосування до проживання в грунті як в зовнішньому будову, так і у внутрішньому.
Пересування. Геогідробіонти мають ті ж пристосування для пересування, що і водні мешканці. Геоатмобіонти пересуваються по природним свердловинах, і самі прокладають ходи. Рух дрібних тварин в свердловинах не відрізняється від руху по поверхні субстрату. Недоліком способу життя скважніков є їх висока чутливість до висихання субстрату, залежність від фізичних властивостей грунту. У щільних і кам'янистих грунтах їх чисельність невелика. Подібний спосіб пересування характерний для дрібних членистоногих. Ходи прокладаються тваринами або шляхом розсовування грунтових частинок (хробаками, личинками двокрилих) або шляхом подрібнення грунту (характерно для личинок багатьох видів комах). Тварини другої групи часто мають пристосування для відгортання ґрунту.
Морфофизиологическими пристосуваннями до проживання в грунті є: втрата пігменту і зору у глубокопочвенних мешканців; відсутність епікутікули або присутність її на окремих ділянках тіла; для багатьох (дощові черв'яки, енхітреід) неекономна система виведення продуктів обміну з організму; різноманітні варіанти зовнішньо-внутрішнього запліднення у ряду мешканців; для хробаків - дихання всією поверхнею тіла.
Екологічні пристосування проявляються у виборі найбільш відповідних умов для проживання. Вибір місць проживання здійснюється за допомогою вертикальних міграцій по грунтовому профілю, зміни стацій проживання.