Тема 3. Наземно-воздушная среда обитания
Выход организмов на сушу сопровождался грандиозной адаптивной радиацией, охва-тившей все таксоны живых существ. В наземно-воздушной среде, на фоне колоссального разнообразия условий для жизни, происходили крупнейшие ароморфные преобразования и возникали специфические идиоадаптации у животных, растений, грибов. На суше особенно сильно выражено влияние сил гравитации. В сочетании с низкой плотностью воздуха эти факторы предопределили наибольшую концентрацию жизни именно вблизи поверхности Земли, т.е. в тесной связи с определенным субстратом даже у видов, способных к полету (а их более 75%). Поэтому, говоря об обитателях воздушной среды, мы всегда имеем в виду наземные формы животных и растений, подразумевая в их составе представителей разно-образных экологических групп (например, если говорить о животных, – типично наземные, древесные, полудревесные, наземно-водные и т.д.).
Задание 1. Качество наземно-воздушной среды определяется, прежде всего, свойствами газовой оболочки Земли – атмосферы. Обратите внимание на рис. 21 и укажите современ-ный газовый состав атмосферы (в %).
Азот:
____________
Кислород:
____________
Аргон:
____________
Углекислый
газ:
____________
Неон, гелий, метан:
____________
Рис. 21. Изменение газового состава атмосферы в геологической истории Земли
Задание 2. Температура, влажность (режим выпадения осадков), освещенность, дав-ление и некоторые другие абиотические факторы, действуя совместно, в значительной мере определяют условия существования организмов на суше. Как изменяется интенсивность этих факторов?
Световой режим ________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Амплитуда температурных колебаний ____________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Изменение величины давления в зависимости от высоты над уровнем моря (по верти-кали)___________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Изменение величины давления в зависимости от температурных процессов (по гори-зонтали)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Климат местности является результирующей, с одной стороны, общих географических условий данного района (географическая широта, высота над уровнем моря, взаимное распо-ложение морей и суши, влияние морских течений, орография Земли, высота снежного покро-ва зимой и др.), с другой – осуществления трех климатообразующих циклов: теплообмена, круговорота воды и общей атмосферной циркуляции.
Задание 3 (для самостоятельной работы). Водный баланс Земли основан на предполо-жении о равенстве количества воды, поступающей с осадками и испаряющейся с поверх-ности воды и суши. Большая часть оборота воды происходит на просторах океанов. Годовой приход воды в виде осадков здесь меньше, чем потери за счет испарения. Обратная ситуация наблюдается на суше, где выравнивание водного баланса достигается поверхностным стоком (таблица 4).
Таблица 4
Водный баланс Земли, км3 воды (по П. Трояну, 1988)
Составляющие баланса |
Океаны |
Суша |
Итого |
Годовые осадки |
+403,0 |
+108,0 |
+511,0 |
Испарение |
–449,4 |
–61,6 |
–511,0 |
Поверхностный сток |
+46,4 |
–46,4 |
0,0 |
Поверхность суши делят на влажные и сухие зоны, в которых составляющие баланса имеют разные значения. Водный баланс, установленный для океанских просторов, влажных и сухих участков суши, содержит все элементы, составляющие суммарный баланс данной местности (рис. 22). Необходимо всегда иметь в виду, что круговорот воды в гидроло-гическом цикле в первую очередь связан с условиями испарения и конденсации водяных паров. На водных пространствах физическое испарение с поверхности является одновре-менно полным испарением, а на суше полное испарение слагается из испарения почвы и эвапотранспирации растений.
Внимательно рассмотрите рис. 22 и поместите в предложенный ниже текст соответст-вующие цифровые величины в процентном исчислении.
Рис. 22. Гидрологический цикл воды (по A. Schmuck, 1969)
Гидросфера дает ________ водяных паров, находящихся в атмосферной циркуляции. Большая часть этих паров (76%) выпадает в виде дождевых осадков над океаном, а осталь-ные ______ переносятся к поверхности суши. Около 2% водяных паров, образующихся над сушей, достигают океана. Половина этих водяных паров входит в состав дождевых туч, образующихся над океаном. Над поверхностью океана осадков выпадает ________, то есть меньше количества образующихся паров.
Влажные зоны суши отдают в атмосферу лишь ________ всего объема парообразования на Земле, из них 8% входит в состав локальных дождевых туч и ________ поступает в зоны сухих регионов. Дождевые тучи, образующиеся во влажных зонах, содержат, кроме того, 9% влаги, поступившей с океанов. Полное количество осадков во влажных зонах составляет ______.
В засушливых зонах с испарением поступает в атмосферу лишь ____ воды, из них ____ приходится на локальные дождевые тучи, усиленные 2% воды, приходящей в эти районы извне. На засушливые районы суши приходится ______ осадков Земного шара.
Задание 4 (для самостоятельной работы). Продукты атмосферной конденсации, достав-ляемые в виде осадков на поверхность грунта, составляют основу климатической харак-теристики данного региона. В качестве климатических характеристик могут использоваться разные показатели: 1) среднее количество (годовая сумма) осадков по многолетним данным (в мм); 2) количество дней с осадками; 3) количество часов с осадками; 4) плотность выпадения осадков – количество осадков (мм), приходящихся в среднем на 1 день с осадками; 5) интенсивность выпадения осадков – количество осадков (в мм), приходящихся на 1 час (или 1 минуту) в период выпадения осадков. Режим выпадения и характер осадков оказывают существенное влияние на живые организмы. Дайте краткую характеристику некоторым типам осадков и укажите их роль в жизни растений и животных.
Дождь__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Снег____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Град____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 5 (для самостоятельной работы). Механизм, управляющий атмосферной циркуляцией, опирается на неоднородность нагревания отдельных частей поверхности Земли солнечными лучами в сочетании с действием силы Кориолиса (сила Кориолиса обусловлена вращением Земли и модифицирует направление ветра; на экваторе она равна нулю, а на полюсах – максимальна). Самое интенсивное нагревание поверхности грунта в тропической зоне обусловливает образование восходящих конвекционных потоков воздуха и их движение в сторону полюсов. На северной и южной широте порядка 30 градусов сила Кориолиса приводит к тому, что направление воздушных потоков уже в верхних слоях тропосферы становится почти широтное. На этих широтах потоки воздуха опускаются к поверхности Земли и в приземном слое устремляются в направлении экватора, образуя ветры – пассаты. В северном полушарии пассаты дуют с северо-востока, в южном – с юго-востока. Часть опускающегося воздуха, однако, не возвращается в направлении экватора, а отклоняется в северном полушарии на север в направлении полосы циклонов зоны умеренного климата, где формирует теплые фронты. В полосе полярных антициклонов воздух, поднимаясь в области полюсов, опускается на более низких географических широтах и вновь возвращается в направлении полюсов в рамках цикла арктического атмосферного круговорота; некоторая часть воздуха при этом переносится в виде полярных воздушных масс на территорию умеренной полосы.
В локальных условиях географической среды возникают местные ветры. Дайте крат-кую характеристику некоторых основных типов местных ветров и установите значение ветра в жизни растений и животных.
Муссоны________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Бризы__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Фены___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Мистрали (бора)_________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Шквалы________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Локальные вихри (торнадо, смерчи)________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Влияние ветра на растения_______________________________________________________
Процессы транспирации________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Анемогамия___________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Формообразующее действие_____________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Влияние ветра на животных _____________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Бескрылость островных насекомых______________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Информационное значение ______________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Анемохория___________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Задание 6 (для самостоятельной работы). В 1925 году советский ученый Л. С. Берг, используя для классификации климатов биологические критерии (в особенности, характер растительного покрова), выделил 12 климатических поясов, соответствующих ландшафт-ным поясам. В этой классификации наблюдается хорошее соответствие между климатом и остальными компонентами биогеографической среды (тип почвы, растительный покров и др.). Дайте краткую характеристику основных климатических зон, указав для них такие пара-метры, как температурный режим, режим выпадения осадков, преобладающий тип почв, общий характер растительности (см. также рис. 10).
Зона вечного холода______________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Тундра__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Тайга___________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Зона широколиственных лесов____________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Зона муссонного климата_________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Средиземноморская зона__________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Степь__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Саванна________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Пустыня_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Зона влажных субтропических лесов_______________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Зона влажных тропических лесов _________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
При подъеме в горах происходит изменение климата. Особенно сильно изменяется температура воздуха – в среднем с увеличением высоты на 165 м температура понижается на 1 градус. Температура влияет на содержание в атмосфере влаги: холодный воздух не может удерживать столько влаги, сколько теплый. Поднимающийся вдоль склонов воздух теряет часть влаги в виде дождя или снега, в зависимости от высоты. Высоким областям достается, таким образом, больше осадков. На высоких горных вершинах осадки откладываются в виде снега. Если низкие температуры препятствуют таянию снегов, происходит их постепенное смерзание в лед, и образуется ледник. С подветренных сторон гор, где воздух опускается, осадки выпадают значительно реже – здесь создается дождевая тень (например, для расположенной в Азии пустыни Гоби такую тень создают Гималаи). Таким образом, в горах создается высотная поясность (рис. 23), которая в меньшем масштабе повторяет расположе-ние биомов в направлении от экватора к высоким широтам, однако полной аналогии между высотными и широтными поясами нет. Так, если типичной равнинной тундре присущи смены полярных дня и ночи, то в горах на более низких широтах их нет.
Рис. 23. Обобщенная схема высотной поясности
Задание 7 (для самостоятельной работы). Разница в высотной протяженности зон быва-ет очень существенна. Так, в Альпах пояс хвойных лесов заканчивается на уровне 2000 м, в то время как в Гималаях его граница проходит на высоте 3400 м. В горах Сьерра-Невада (штат Калифорния) зону смешанных лесов представляют не лиственные породы, а хвойное мамонтово дерево. Выше этого пояса находится зона северных лесов, где растут дугласова пихта, скрученная широкохвойная сосна и гемлок. Гора Кения расположена на экваторе, и поясность здесь иная. Вместо поясов северных и смешанных лесов, характерных для гор более высоких широт, ниже альпийских лугов и зоны кустарников, здесь растут бамбуковые и горные леса. В чем основная причина таких различий?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________