Главная

Контакты

Случайная статья

• Автоматизация
• Антропология
• Археология
• Архитектура
• Биология
• Ботаника
• Бухгалтерия
• Военная наука
• Генетика
• География
• Геология
• Демография
• Деревообработка
• Журналистика
• Зоология
• Изобретательство
• Информатика
• Искусство
• История
• Кинематография
• Компьютеризация
• Косметика
• Кулинария
• Культура
• Лексикология
• Лингвистика
• Литература
• Логика
• Маркетинг
• Математика
• Материаловедение
• Медицина
• Менеджмент
• Металлургия
• Метрология
• Механика
• Музыка
• Науковедение
• Образование
• Охрана Труда
• Педагогика
• Полиграфия
• Политология
• Право
• Предпринимательство
• Приборостроение
• Программирование
• Производство
• Промышленность
• Психология
• Радиосвязь
• Религия
• Риторика
• Социология
• Спорт
• Стандартизация
• Статистика
• Строительство
• Технологии
• Торговля
• Транспорт
• Фармакология
• Физика
• Физиология
• Философия
• Финансы
• Химия
• Хозяйство
• Черчение
• Экология
• Экономика
• Электроника
• Электротехника
• Энергетика

СРЕДА ОБИТАНИЯ

СРЕДА ОБИТАНИЯ

На Земле существуют четыре основные среды обитания, освоенные и заселенные организмами: водная, наземно-воздушная, почвенная и среда, образуемая самими живыми организмами.

Водная среда

Водная среда (гидросфера) занимает 71% поверхности Земного шара. Из них 98% приходится на моря и океаны и лишь 0,46% - на пресные водоемы (озера, реки, болота). В водной среде обитает около 150 000 видов животных (что составляет примерно 7% от общего их числа) и 10000 видов растений (что составляет около 8% от общего их числа). Организмы, обитающие в воде, называютсягидробионтами.

В Мировом океане различают две экологические области:

пелагиаль - толща воды ибенталь - дно. В зависимости от глубины бенталь делится на следующие зоны:

- литораль - кромка берега, которая заливается во время приливов;

- сублитораль - область плавного понижения суши до глубины приблизительно 200 м;

- батиаль - область крутого склона;

- абиссаль - область океанического ложа со средней глубиной 3-6 км;

- ультраабиссаль - впадина океанического ложа. В пелагиали выделяются вертикальные зоны: эпипелагиаль, батипелагиаль, абиссопелагиаль (рис. 3).

Вода - это особая среда обитания, имеющая ряд специфических свойств. Характерной чертой водной среды является высокаяплотность - она в 800 раз больше плотности воздушной среды. В дистиллированной воде, например, она равна 1 г/см³. С повышением солености плотность возрастает и может достигать 1,35 г/см³. В связи с этим все водные организмы испытывают высокое давление, увеличивающееся на 1 атмосферу на каждые 10 м глубины. Некоторые из них, например, рыбы-удильщики, головоногие моллюски, ракообразные, погонофоры, морские звезды и другие, обитают на больших глубинах при давлении 400-500 атм.

Рис. 3. Экологические зоны Мирового океана

Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что важно для бесскелетных форм водных организмов. Взвешенные, парящие в воде организмы объединяют в эко­логическую группу гидробионтов -планктон. В состав планктона входят одноклеточные водоросли (фитопланктон), простейшие, медузы, сифонофоры, гребневики, крылоногие и киленогие моллюски, мелкие рачки, личинки донных животных, икра и мальки рыб и другие. Особую разновидность планктона составляет экологическая группа - нейстон - обитатели поверхностной пленки воды на границе с воздушной средой (например, водомерки, клопы, «португальские кораблики» и другие). Активное плавание гидробионтов, объединенных в экологическую группунектон,напрямую зависит от плотности воды. Быстрое движение в водной толще возможно лишь при наличии обтекаемой формы тела и сильно развитой мускулатуры.

Специфиченкислородный режим водной среды. В воде кислорода в 21 раз меньше, чем в атмосфере. Содержание кислорода в воде уменьшается с увеличением температуры, солености, глубины, но возрастает с повышением скорости течения. Среди гидробионтов много видов, относящихся к эвриоксибионтам, т. е. организмам, способным переносить низкое содержание кислорода в воде (например, олигохеты, брюхоногие моллюски, сазан, карась, линь и другие).

Стеноксибионты, например форель, личинки поденок и другие, могут существовать только при достаточно высоком насыщении воды кислородом (7-11 см³/л), и потому являютсябиоиндикаторами этого фактора.

Недостаток кислорода в воде приводит к катастрофическим явлениям - заморам (зимним и летним), сопровождающимся гибелью гидробионтов.

Температурный режим водной среды характеризуется относительной стабильностью по сравнению с другими средами. В пресных водоемах умеренных широт температура поверхностных слоев колеблется от 0,9°С до 25°С, т.е. амплитуда изменений температуры находится в пределах 26°С (если не считать термических источников, где температура может достигать 100°С). На глубине в пресных водоемах температура постоянно равна 4-5°С.

Световой режим водной среды существенно отличается от среды наземно-воздушной. В воде света мало, так как он частично отражается от поверхности и частично поглощается при прохождении через толщу воды. Прохождению света препятствуют и взвешенные в воде частицы. В глубоких водоемах в связи с этим выделяют три зоны: световую, сумеречную и зону вечного мрака (рис. 4).

Рис. 4. Освещенность в водной среде

В темных глубинах океана в качестве источника зрительной информации гидробионты используют свет, испускаемый живыми организмами. Такое явление называетсябиолюминесценцией. Например, у хищных глубоководных рыб из отряда удильщиков первый луч спинного плавника сдвинут к верхней челюсти и превращен в гибкое «удилище», несущее на конце червеобразную «приманку» - железу, заполненную слизью со светящимися бактериями. Регулируя приток крови к железе и, следовательно, снабжая бактерии кислородом, рыба может произвольно вызывать свечение «приманки», имитируя движение червя и подманивая добычу. У некоторых донных червей - полихет - светящиеся органы развиваются к периоду созревания половых продуктов; причем светятся ярче самки, а глаза лучше развиты у самцов. Глубоководные каракатицы выпускают облако светящегося секрета для защиты от хищников.

Вода обладает также следующими качествами: подвижностью (движение водных масс рек и ручьев, перемещение воды под влиянием ветра и температуры, приливно-отливная деятельность морей и прочее) и соленостью, что сказывается на жизнедеятельности гидробионтов.

Наземно-воздушная среда

Наземно-воздушная среда, освоенная в ходе эволюции позже водной, более сложна и требует более высокого уровня организации живого. Важнейшими факторами этой среды являются: свет, температура, влажность, состав воздуха.

Свет является важным экологическим фактором для живых организмов. Практически вся энергия поступает на Землю в виде солнечного излучения, состоящего из видимого света, ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Биологическое действие солнечного света обусловлено спектральным составом, интенсивностью излучения, суточной и сезонной периодичностью освещения.

Особое значение в жизни всех организмов имеет видимый свет. На свету происходит образование хлорофилла и осуществляется важнейший в биосфере процесс фотосинтеза. Поступление солнечной энергии на Землю соответствует сезону года и длине суток. Реакция организмов на суточный ритм освещения, т. е. на соотношение светового (длина дня) и темного (длина ночи) периодов суток, называетсяфотопериодизмом (от греч. photos - свет, periodos - круговращение). В умеренных и полярных широтах распространены длиннодневные растения (рожь, лен, пшеница); ближе к субтропикам - короткодневные (хризантемы, рис, табак, просо).

Фотопериодизм, чередование света и темноты, растения воспринимают листьями. Под влиянием продолжительности дня в растениях образуются гормоны, влияющие на цветение, образование клубней, луковиц и плодов. Фотопериодизм наблюдается и у животных: наступление и прекращение брачного периода, линька, наступление зимней спячки, миграция - все зависит от длины дня.

Световой режим на Земле многообразен. Наряду с ярко освещаемыми территориями есть места, куда дневной свет проникает в минимальных дозах. Поэтому у растений в процессе естественного отбора возникли многочисленные приспособления, позволяющие им жить в разных условиях освещения. По отношению к свету растения делят на три экологические группы: гелиофиты - светолюбивые, сцио-фиты - тенелюбивые и факультативные гелиофиты - теневыносливые растения.

Гелиофиты - это растения открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний. Примером их служат растения степей и пустынь; из лесных растений - высокоствольные деревья, образующие первый ярус.

Сциофиты - это растения, которые развиваются в условиях слабого освещения. К ним относятся растения, произрастающие в нижних ярусах фитоценозов, например кислица (Oxalis acetosella), вороний глаз (Paris quadrilolia), копытень (Asarum europaeum), зеленые мхи, плауны.

Таблица 3 - Характерные признаки светолюбивых и теневыносливых растений

Факультативные гелиофиты - это большая группа растений, которые способны расти как при очень большом, так и при малом количестве света. К этой группе относятся, например, ежа сборная (Dactylis glomerata), земляника (Fragaria vesca), липа (Tilia cordata), черемуха (Padus racemosa) и другие.

Сравнивая особенности светолюбивых и тенелюбивых растений, можно обнаружить существенные различия в их анатомии, морфологии и физиологии. В таблице 3 представлены отдельные характерные черты этих растений.

Температура - важный экологический фактор, зависящий как от солнечного, так и от теплового (длинноволнового) излучения. Температура действует везде и постоянно. Живые организмы получают и теряют тепловую энергию различными путями. Большинство живых организмов может существовать только в интервале температур от 0°С до 50°С, так как именно при этих температурах происходит нормальный обмен веществ.

Температура среды, наиболее благоприятная для жизнедеятельности и роста, называется оптимальной, она колеблется в пределах от -10°С до +30°С. Но некоторые организмы приспособлены к жизни при высоких температурах. Например, бактерии горячих источников выдерживают температуру до +88°С, цианобактерии (сине-зеленые водоросли) - около +80°С; рачок Thermosbaena mirabilis живет при температуре +45 - +48°С и погибает, если температура опускается ниже +30°С.

В зависимости от механизмов поддержания температуры тела организмы делятся на пойкилотермные и гомойотермные.

Пойкилотермные (от греч. poikilos - различный, и therme - тепло), или холоднокровные, - это организмы, имеющие непостоянную температуру. К ним относится абсолютное большинство животных, за исключением птиц и млекопитающих. Температура тела у пойкилотермных животных мало отличается, или не отличается вообще от температуры окружающей среды и изменяется вместе с ней.

Для многих холоднокровных животных характерен анабиоз - временное состояние организма, при котором жизненные процессы существенно замедляются, а видимые признаки жизни отсутствуют. Анабиоз может наступать у животных как при понижении температуры окружающей среды, так и при ее повышении. Например, у змей, ящериц наступает оцепенение при повышении температуры воздуха выше +45°С.

Гомойотермные (от греч. homoios - одинаковый и therme - тепло), или теплокровные - это животные с постоянной температурой тела, обладающие более совершенной терморегуляцией и в меньшей степени зависящие от температуры среды. К ним относятся птицы и млекопитающие. У млекопитающих температура тела составляет +35°С - +38°С, а у большинства птиц - +41°С - +43°С. Птицы тратят на поддержание температуры тела 80% энер­гии, поступающей с пищей. Температура тела сохраняется на постоянном уровне вне зависимости от колебаний температуры воздуха. Например, при морозе в -40°С температура тела песца +38°С, а белой куропатки +43°С.

Промежуточное положение между пойкилотермными и гомойотермными занимаютгетеротермные животные. В активном состоянии у них поддерживается высокая температура тела, а в неактивном - температура понижается, что также сопровождается замедлением обмена веществ. К таким животным относятся яйцекладущие, суслики, ежи, сурки, летучие мыши, стрижи, колибри и другие.

Температурный режим имеет большое значение и для растений. Наиболее интенсивно процесс фотосинтеза идет в диапазоне температур +15°С - +25°С. У растений одно из важнейших приспособлений к температуре - форма роста. Там, где тепла мало (в Арктике, на высокогорье), много подушковидных растений, стелющиеся и карликовые формы, растения с прикорневыми розетками листьев.

Температура, как и световой режим, закономерно изменяется в течение суток, сезона года и зависит от географической широты местности.

Вода является важным экологическим фактором в жизни наземных организмов. Это один из основных компонентов живых организмов, без которого невозможно протекание биохимических процессов, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность.

Наличие воды - один из основных экологических факторов, лимитирующих рост и развитие растений. В отсутствие воды растение увядает и может погибнуть. Поэтому у растений существуют специальные приспособления, позволяющие им переносить недостаток влаги.

По отношению к водному режиму наземные организмы подразделяют на три основные экологические группы: гигрофильные (влаголюбивые), ксерофильные (сухолюбивые) и мезофильные (предпочитающие умеренную влажность).

Гигрофиты (от греч. hygros - влажный, phyton - растения) - растения, обитающие во влажных местах, не переносящие водного дефицита и обладающие невысокой засухоустойчивостью. К ним относятся тропические растения, живущие при высокой температуре и влажности воздуха. В умеренном и холодном климате типичными гигрофитами являются теневые травянистые растения, а также растения заливных лугов, болот (гелофиты).Гидрофиты - водные растения, целиком, или большей частью погруженные в воду.

Мезофиты (от греч. mesos - средний, промежуточный и phyton - растения) - это растения умеренно увлажненных местообитаний. К типичным мезофитам относится значительное число луговых трав, многие лесные травы, лиственные деревья, большинство сельскохозяйственных культур и сорняков.

Ксерофиты (от греч. xeros - сухой и phyton - растения) - растения сухих местообитаний. Ксерофиты разделяются на две основные группы: суккуленты и склерофиты.

Суккуленты (от лат. succulentus - сочный, толстый, жирный) - это сочные растения, обитающие в засушливых районах и переносящие неблагоприятный период за счет накапливаемых запасов влаги в стеблях (кактусы, молочаи) или в листьях (алоэ, агавы). Некоторые кактусы способны концентрировать в стеблях 1000-3000 кг воды и экономно расходовать ее благодаря толстой кутинизированной эпидерме, волоскам, малому числу устьиц.

Склерофиты (от греч. skleros - твердый, жесткий) - это засухоустойчивые растения с жесткими листьями и стеблями. В отличие от суккулентов они не накапливают в себе влагу, а наоборот, интенсивно ее испаряют. К склерофитам относятся пустынные, полупустынные и степные растения, такие как саксаул, верблюжья колючка, полынь, астрагал, ковыль. Обычно склерофиты низкорослы, но обладают хорошо развитой корневой системой. Листья у многих из них мелкие, сухие, часто в виде игл, колючек, чешуи, либо сильно рассечены и покрыты восковым налетом, жесткими волосками. Все эти приспособления обеспечивают регуляцию водного обмена.

В северных широтах или высокогорьях многие растения в холодный период также испытывают недостаток влаги из-за физиологической недоступности почвенной воды при низких температурах. Растения, обитающие в холодных и влажных местах, называютсяпсихрофитами (от греч. psychros - холодный), а в холодных и сухих -криофитами (от греч. kryos - мороз, лед).

Особенностью жизни в наземно-воздушной среде является то, что организмы, обитающие в ней, окружены воздухом. Эта газовая среда характеризуется, по сравнению с водной, очень низкими плотностью, влажностью и давлением, а также высоким содержанием кислорода (21%). У обитателей наземно-воздушной среды в процессе эволюции выработались специфические анатомо-морфологические, физиологические, поведенческие и другие адаптации. Например, у них появились органы, обеспечивающие непосредственное усвоение атмосферного кислорода в процессе дыхания (устьица растений, легкие и трахеи животных). Сильное развитие получили скелетные и опорные образования (скелет животных, механические ткани растений), поскольку воздух обладает низкой плотностью и не может служить опорой.

Обитатели наземно-воздушной среды тесно связаны с поверхностью земли, почвой (корни растений, конечности животных). Необходимость поиска пищи выработала у животных большую подвижность, появились летающие животные. У некоторых организмов развитаанемохория (от греч. anemos - ветер) - расселение с помощью воздушных потоков (споры, семена, пыльца, микроорганизмы, цисты простейших, пауки).

Малая плотность воздуха обуславливает сравнительно низкое давление на суше. В норме оно равно 760 мм рт. ст. С увеличением высоты над уровнем моря, давление уменьшается, и это оказывает влияние на распространение видов в горах.

Кроме рассмотренных основных экологических факторов, влияющих на живые организмы наземно-воздушной среды, существуют и другие, имеющие большое значение. К ним относятся почва, рельеф, погодные и климатические особенности (например, ветер, осадки, снеговой покров) и т.д.

Почва как среда обитания

Почва - это поверхностный слой литосферы, твердой оболочки Земли, контактирующий с воздушной средой. Почва - плотная среда, состоящая из отдельных твердых частиц разной величины. Твердые частицы окружены тонкой пленкой воздуха и воды. Поэтому почву рассматривают как трехфазную систему.

Поверхностный слой почвы достаточно рыхлый. Он пронизан системой полостей и ходов и содержит большое количество мертвой органики (растительный опал, гумус и пр.). Это горизонт А - перегнойно-аккумулятивный. Глубже расположен очень плотный горизонт вмывания (иллювиальный) - В. Его твердые частицы цементируются коллоидами из горизонта А. Под ним расположен горизонт С - материнская (почвообразующая) порода.

Механическая неоднородность почвенных горизонтов определяет специфику абиотических факторов. Так, с глубиной в почве ухудшается аэрация. Количество кислорода снижается, увеличивается содержание углекислого газа, а также других газов, образующихся при разложении органических веществ. В верхних горизонтах почвы концентрируются вещества, необходимые для питания растений - фосфор, азот, кальций, калий и многие другие. Свет в почву практически не проникает.

Колебания температуры, (сезонные и суточные) выражены только в поверхностном слое почвы. На глубине1-1,5метров температура практически стабильна (4-5°С). Режим влажности в почве более благоприятен для животных, чем в наземно-воздушной среде, особенно для микроскопических организмов, обитающих в воздушно-водной пленке между твердых частиц почвы. Даже в сухой почве сохраняется пленочная вода, находящаяся в почвенном воздухе, а испаряется прежде всего вода, заполняющая почвенные поры (капиллярная) и пустоты (гравитационная).

Почва обладает также своеобразными биологическими особенностями, поскольку тесно связана с жизнедеятельностью организмов. Верхние ее слои содержат массу корней растений. В процессе роста, отмирания и разложения они разрыхляют почву, чем создают определенную ее структуру, а вместе с тем и условия для жизни других организмов. Роющие животные перемешивают почвенную массу, а после смерти становятся источником органического вещества для микроорганизмов.

Организмы, заселяющие почву, называютсяэдафобионтами, илипедобионтами. Количество организмов в почве огромно. На 1 кв. метре почвы в лесах умеренной зоны можно обнаружить около 1000 видов животных; при этом численность нематод и простейших превышает 10 млн, ногохвосток и почвенных клещей - 100 тысяч и т.д.

Свойства почвы влияют на условия жизни почвенных организмов. Выделяют целый ряд экологических групп растений по отношению к разным свойствам почв, например, в зависимости от кислотности, засоления, влажности. Так, на кислых почвах (рН менее 6,7) произрастают ацидофильные виды растений (растения сфагновых болот, белоус); на нейтральных (рН 6,7-7,0) - нейтрофильные (культурные растения); на щелочных (рН более 7,0) - базофильные растения (кальцефилы) - ветреница, белая акация.

Живые организмы как среда обитания

Многие организмы в течение всей жизни, или части жизненного цикла, обитают в других живых организмах, которые являются для них средой. Живые организмы являются особой средой, которая по своим свойствам резко отличается от внешней.

Паразитизм - очень древнее и широко распространенное в природе явление. Практически нет ни одного вида многоклеточных организмов, не имеющего внутренних обитателей. Паразитов больше всего среди микроорганизмов и примитивных многоклеточных, а хозяевами чаще являются позвоночные животные и цветковые растения.

Существуя в специфических условиях внутренней среды хозяина, паразиты имеют, с одной стороны, экологические преимущества, с другой - экологические трудности. К экологическим преимуществам паразитов относятся: питание за счет хозяина, высокий потенциал размножения, защита от внешней среды (нет резких изменений температуры, давления, влажности). Эти условия привели многих паразитов к вторичному упрощению строения организма.

У некоторых растений-паразитов (повилика, заразиха) исчезают отдельные хлорофиллоносные органы. А у цветкового растения раффлезии (Rafflesia arnoldii), паразита лианы циссус (Cissuc) сохранился лишь цветок, а все остальные органы превратились в нити, которые внедряются в лиану и напоминают мицелий гриба.

Среди экологических трудностей, с которыми сталкиваются паразиты, выделяют: ограниченность жизненного пространства; анаэробные условия, отсутствие света, защитные реакции организма хозяина против паразитов. Например, у животных вырабатываются в крови антитела, подавляющие паразитов; некоторые деревья выделяют смолу против вредителей и т.д.