Самая древняя среда жизни


Твитнуть

Основные среды жизни

Условия обитания различных видов удивительно разнообразны. Одни из них, например некоторые мелкие клещики или насекомые, всю жизнь проводят внутри листа растения, который для них – целый мир, другие осваивают огромные и разнообразные пространства, как, например, северные олени, киты в океане, перелетные птицы.

В зависимости от того, где живут представители разных видов, на них действуют разные комплексы экологических факторов. На нашей планете можно выделить несколько основных сред обитания (сред жизни), сильно различающихся по условиям существования: водную, наземно-воздушную, почвенную. Средой обитания служат также сами организмы, в которых живут другие.

Водная среда жизни


Все водные обитатели должны быть приспособлены к главным особенностям своей среды. Эти особенности определяются физическими свойствами воды: ее плотностью, теплопроводностью, способностью растворять соли и газы.

В водной среде условия жизни ее обитателей сильно различаются в разных частях водоема. В глубине океанов царит вечный мрак. Здесь огромное давление. В глубоких впадинах оно в тысячу раз больше, чем на поверхности Земли. У дна постоянная низкая температура около –2 °С, низкое содержание кислорода. Живут здесь только микроорганизмы и некоторые животные. В верхних слоях морей и океанов вода пронизана светом, аэрирована, температура ее меняется в течение года, в ней обитают водоросли и идет фотосинтез.

Самая древняя среда жизниПлотность воды определяет ее значительную выталкивающую силу. Это значит, что в воде облегчается вес организмов и появляется возможность вести постоянную жизнь в водной толще, не опускаясь на дно. Множество видов, преимущественно мелких, неспособных к быстрому активному плаванию, как бы парят в воде, находясь в ней во взвешенном состоянии.


Разнообразные организмы, составляющие морской планктон: водоросли, ночесветки, мелкие ракообразные, медузы, гребневики, сагитты

Совокупность таких мелких водных обитателей получила название планктон. В состав планктона входят микроскопические водоросли, мелкие рачки, икра и личинки рыб, медузы и многие другие виды. Планктонные организмы переносятся течениями и не в силах противостоять им. Наличие в воде планктона делает возможным фильтрационный тип питания, т. е. отцеживание при помощи разных приспособлений взвешенных в воде мелких организмов и пищевых частиц. Оно развито и у плавающих, и у сидячих донных животных, таких, как морские лилии, мидии, устрицы и другие. Сидячий образ жизни водных обитателей возможен только при наличии планктона и только в среде с достаточной плотностью.

Самая древняя среда жизниПлотность воды затрудняет активное передвижение в ней, поэтому быстро плавающие животные, такие, как рыбы, дельфины, кальмары, должны иметь сильную мускулатуру и обтекаемую форму тела.


Быстро плавающие рыбы (скумбрия, меч-рыба, акула, тунец)

В связи с высокой плотностью воды давление с глубиной сильно растет. Глубоководные обитатели способны переносить давление, которое в тысячи раз выше, чем на поверхности суши.

Свет проникает в воду лишь на небольшую глубину, поэтому растительные организмы могут существовать только в верхних горизонтах водной толщи. Даже в самых чистых морях фотосинтез возможен лишь до глубин в 100–200 м. На больших глубинах растений нет, а глубоководные животные обитают в полном мраке.

Температурный режим в водоемах более мягок, чем на суше. Из-за высокой теплоемкости воды колебания температуры в ней сглажены, и водные обитатели не сталкиваются с необходимостью приспосабливаться к сильным морозам или сорокаградусной жаре. Только в горячих источниках температура воды может приближаться к точке кипения.

Одна из сложностей жизни водных обитателей – ограниченное количество кислорода. Его растворимость не очень велика и к тому же сильно уменьшается при загрязнении или нагревании воды. Поэтому в водоемах иногда бывают заморы – массовая гибель обитателей из-за нехватки кислорода, которая наступает по разным причинам.


Заморы – это массовая гибель водных обитателей от удушья, когда по каким-либо причинам сильно снижается аэрация воды. Летние заморы могут быть в прудах, озерах и даже морях из-за нагревания воды, при котором падает растворимость кислорода. Гибнут в первую очередь рыбы, моллюски и планктонные организмы. Летние заморы часто бывают в Азовском и Балтийском морях.

Зимние заморы возникают даже в реках из-за ледового покрова, который мешает проникновению кислорода из воздуха в воду. Обширные заморные явления каждую зиму возникают на реке Оби, в которую стекают бедные кислородом болотные воды.

Солевой состав среды также очень важен для водных организмов. Морские виды не могут жить в пресных водах, а пресноводные – в морях из-за нарушения работы клеток.

Наземно-воздушная среда жизни

Эта среда отличается другим набором особенностей. Она в целом более сложна и разнообразна, чем водная. В ней много кислорода, много света, более резкие изменения температуры во времени и в пространстве, значительно слабее перепады давления и часто возникает дефицит влаги. Хотя многие виды могут летать, а мелкие насекомые, пауки, микроорганизмы, семена и споры растений переносятся воздушными течениями, питание и размножение организмов происходит на поверхности земли или растений.


такой малоплотной среде, как воздух, организмам необходима опора. Поэтому у наземных растений развиты механические ткани, а у наземных животных сильнее, чем у водных, выражен внутренний или наружный скелет. Низкая плотность воздуха облегчает передвижение в нем. Активный и пассивный полет освоили около двух третей обитателей суши. Большинство из них – насекомые и птицы.

Воздух – плохой проводник тепла. Этим облегчается возможность сохранения тепла, вырабатываемого внутри организмов, и поддержание постоянной температуры у теплокровных животных. Само развитие теплокровности стало возможным в наземной среде. Предки современных водных млекопитающих – китов, дельфинов, моржей, тюленей – когда-то жили на суше.

Самая древняя среда жизниУ наземных обитателей очень разнообразны приспособления, связанные с обеспечением себя водой, особенно в засушливых условиях. У растений это мощная корневая система, водонепроницаемый слой на поверхности листьев и стеблей, способность к регуляции испарения воды через устьица. У животных это также различные особенности строения тела и покровов, но, кроме того, поддержанию водного баланса способствует и соответствующее поведение. Они могут, например, совершать миграции к водопоям или активно избегать особо иссушающих условий. Некоторые животные могут жить всю жизнь вообще на сухом корме, как, например, тушканчики или всем известная платяная моль. В этом случае вода, необходимая организму, возникает за счет окисления составных частей пищи.


Пустынные животные обладают удивительными приспособлениями для экономии влаги. Например, у жуков-чернотелок обнаружен замкнутый цикл в использовании воды. Подлежащие выделению продукты обмена веществ поступают из выделительных органов в кишечник в виде растворов, но в задней части кишки вода отсасывается вновь и используется для нового цикла. Дышат насекомые через трахеи, и в сухом воздухе это грозит большой потерей влаги. У жуков-чернотелок надкрылья срослись в прочную непроницаемую для воды "крышу" над телом, полость под которой насыщена водяными парами. Сюда и открываются дыхальца, поэтому иссушение через трахеи жукам не грозит.

В жизни наземных организмов большую роль играют и многие другие экологические факторы, например состав воздуха, ветры, рельеф земной поверхности. Особо важны погода и климат. Обитатели наземно-воздушной среды должны быть приспособлены к климату той части Земли, где они живут, и переносить изменчивость погодных условий.

Почва как среда жизни


Самая древняя среда жизниПочва представляет собой тонкий слой поверхности суши, переработанный деятельностью живых существ. Твердые частицы пронизаны в почве порами и полостями, заполненными частично водой, а частично воздухом, поэтому почву способны населять и мелкие водные организмы. Объем мелких полостей в почве – очень важная ее характеристика. В рыхлых почвах он может составлять до 70%, а в плотной – около 20%. В этих порах и полостях или на поверхности твердых частиц обитает огромное множество микроскопических существ: бактерий, грибов, простейших, круглых червей, членистоногих. Более крупные животные прокладывают в почве ходы сами. Вся почва пронизана корнями растений. Глубина почвы определяется глубиной проникновения корней и деятельностью роющих животных. Она составляет не более 1,5–2 м.

Самая древняя среда жизниВоздух в почвенных полостях всегда насыщен водяными парами, а состав его обогащен углекислым газом и обеднен кислородом. С другой стороны, соотношение воды и воздуха в почвах постоянно меняется в зависимости от погодных условий. Температурные колебания очень резки у поверхности, но быстро сглаживаются с глубиной.


Мелкие почвенные членистоногие: колемболы и клещи

Главная особенность почвенной среды – постоянное поступление органического вещества в основном за счет отмирающих корней растений и опадающей листвы. Это ценный источник энергии для бактерий, грибов и многих животных, поэтому почва – самая насыщенная жизнью среда. Ее скрытый от глаз мир очень богат и разнообразен.

Живые организмы как среда жизни

Самая древняя среда жизниСамая древняя среда жизниПаразитизм – широко распространенное в природе явление. Нет ни одного вида многоклеточных животных или растений, которые не имели бы своих паразитов. Они обнаруживаются даже у бактерий. Паразиты могут населять полости тела хозяина, проникать в ткани или внутрь отдельных клеток. Сложный организм хозяина для них – целый мир. Кроме паразитов, виды-хозяева могут иметь полезных сожителей.

Инфузории из пищеварительного тракта копытных

Например, жвачные животные не смогли бы переваривать пищу без разнообразных бактерий и инфузорий, населяющих их желудок. Пищеварение человека также осуществляется с помощью полезной микрофлоры.


Самая древняя среда жизниПаразиты и другие обитатели органов и тканей хозяев живут в условиях практически неограниченного запаса пищи. Организм хозяина служит им также защитой от внешних воздействий. Им не грозит высыхание, а колебания температуры или смягчены, или (в телах теплокровных) почти отсутствуют.

Жизненный цикл широкого лентеца: внешний круг – основные стадии развития паразита; внутренний круг – хозяева этих стадий

Основные экологические трудности в жизненном цикле паразитов – их перенос от одного хозяина к другому, поэтому на той стадии, когда они попадают во внешнюю среду, у них развиваются сложные защитные оболочки. Например, яйца аскарид защищены толстыми многослойными покровами. В период смены хозяев основная масса паразитов погибает. Высокая плодовитость, которая обеспечивается обилием пищи, компенсирует эту гибель. Поэтому говорят, что для паразитов характерен закон большого числа яиц.


Паразиты, использующие хозяина и в качестве местообитания, и в качестве источника пищи, сами могут служить хозяевами для других паразитов. Например, наездник апантелес, поражающий гусениц известного вредителя капусты – капустной белянки, сам, в свою очередь, страдает примерно от 20 видов паразитов. Поскольку апантелесов пытаются разводить для борьбы с гусеницами, деятельность их паразитов сильно снижает эффективность таких мер. Иногда на вторичных паразитах поселяются третичные, а в некоторых случаях доходит и до паразитизма в четвертой стадии. Так, в кишечнике головастиков и лягушек паразитируют ресничные простейшие – опалины, на них поселяются амебы, которые, в свою очередь, поражаются микроскопическими грибками.

Паразиты должны также преодолевать защитные реакции организма хозяина. Поэтому чаще всего они поражают ослабленных особей. Например, жуки-короеды, которые с экологической точки зрения являются паразитами деревьев, заселяют стволы хвойных лишь в том случае, если дерево не в состоянии защищаться от них выделением смолы.

< Предыдущая страница "Основные пути приспособления организмов к среде"

Следующая страница "Пути воздействия организмов на среду обитания" >

Источник: biolicey2vrn.ru

Глава 4. ЭКОЛОГИЯ ОРГАНИЗМОВ (АУТЭКОЛОГИЯ)

Часть II. ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ

Среда обитания (жизни) это часть природы, окружаю­щая живые организмы и оказывающая на них определенное воздействие. На нашей планете живые организмы освоили 4 среды обитания:водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную. Водная среда была первой, в которой возникла и рас­пространилась жизнь. В последующем живые организмы овла­дели наземно-воздушной средой, создали и заселили почву. Четвертой специфической средой жизни стали сами живые ор­ганизмы, каждый из которых представляет собой целый мир для населяющих его паразитов или симбионтов.

Сравнительная характеристика сред обитания и адаптации к ним живых организмов

Среда Характеристика Адаптации организма к среде
Водная   Самая древняя. Освещенность убывает с глубиной. При по­гружении на каждые 10 м дав­ление возрастает на 1 атмосфе­ру. Дефицит кислорода. Сте­пень солености возрастает от пресных вод к морским и океаническим. Относительно однородная (гомогенная) в про­странстве и стабильная во вре­мени Обтекаемая форма тела, плаву­честь, слизистые покровы, разви­тие воздухоносных полостей, осморегуляции  
Почвенная   Создана живыми организмами. Осваивалась одновременно с наземно-воздушной средой. Дефицит или полное отсутствие света. Высокая плотность. Че­тырехфазная (фазы: твердая, жидкая, газообразная, живые организмы). Неоднородная (ге­терогенная) в пространстве. Во времени условия более посто­янны, чем в наземно-воздушной среде обитания, но более дина­мичны, чем в водной и организменной. Самая богатая живыми организмами среда обитания Форма тела вальковатая, слизи­стые покровы или гладкая по­верхность, у некоторых имеется копательный аппарат, развитая мускулатура. Для многих групп характерны микроскопические или мелкие размеры как приспо­собление к жизни в пленочной воде или в воздухоносных порах
Наземно-воздушная   Разреженная. Обилие света и кислорода. Гетерогенная в про­странстве. Очень динамичная во времени   Выработка опорного скелета, механизмов регуляции гидротер­мического режима. Освобожде­ние полового процесса от жидкой среды
Организменная   Очень древняя. Жидкая (кровь, лимфа) или твердая (плотные ткани). Наибольшее постоянст­во среды во времени из всех сред обитания   Коадаптация паразита и хозяина, симбионтов друг к другу, синхро­низация биоритмов, выработка у паразита защиты от переварива­ния хозяином и системы «заякоривания» в среде, усиление поло­вого размножения, редукция зре­ния, пищеварительной системы
       

4.2. Экологические факторы и их классификация

Экологические факторы это отдельные элементы среды обитания, которые воздействуют на организмы. Каждая из сред обитания отличается особенностями воздействия экологичес­ких факторов. По природе экологические факторы делят на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы компоненты неживой природы, прямо или косвенно воздействующие на организм. Их делят на следующие группы:

климатические факторы (свет, температура, влажность, ветер, атмосферное давление и др.);

геологические факторы (землетрясения, извержения вул­канов, движение ледников, радиоактивное излучение и др.);

орографические факторы, или факторы рельефа (высота местности над уровнем моря, крутизна местности – угол наклона местности к горизонту, экспозиция местности – положение местности по отношению к сторонам света и др.);

эдафические, или почвенно-грунтовые, факторы (грану­лометрический состав, химический состав, плотность, структура, рН и др.);

гидрологические факторы (течение, соленость, давление и др.).

Иначе абиотические факторы делят на физические и хими­ческие.

Биотические факторы воздействие на организм других живых организмов.

В зависимости от вида воздействующего организма их раз­деляют на две группы:

– внутривидовые, или гомотипические, факторы – это вли­яние на организм особей этого же вида (зайца на зайца, сосны на сосну и т.д.);

– межвидовые, или гетеротипические, факторы – это вли­яние на организм особей других видов (волка на зайца, сосны на березу и т.д.).

В зависимости от принадлежности к определенному цар­ству биотические факторы подразделяют на четыре основные группы:

фитогенные факторы – это влияние на организм;

зоогенные факторы – влияние животных;

микогенные факторы – влияние грибов;

микробогенные факторы – влияние микроорганизмов (ви­русов, бактерий, простейших).

По типу взаимодействия различают протокооперацию, муту­ализм, комменсализм, внутривидовую и межвидовую конку­ренции, паразитизм, хищничество, аменсализм, нейтрализм.

Антропогенные факторы деятельность человека, приво­дящая либо к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их обитания (охота, промысел, сведение лесов, загрязнение, эрозия почв и др.).

При этом различают воздействие человека как биологичес­кого организма (потребление пищи, дыхание, выделение и т.д.) и его хозяйственную деятельность (сельское хозяйство, про­мышленность, энергетика, транспорт, бытовая деятельность и т. д.). Факторы, связанные с хозяйственной деятельностью человека, называются техногенными.

В зависимости от характера воздействий антропогенные факторы делят на две группы:

факторы прямого влияния – это непосредственное (пря­мое) воздействие человека на организм (скашивание тра­вы, вырубка леса, отстрел животных, отлов рыбы и т. д.);

факторы косвенного влияния – это опосредованное (кос­венное) воздействие на организм (загрязнение окружаю­щей среды, разрушение местообитаний, беспокойство и т.д.).

В зависимости от последствий воздействия антропогенные факторы делят на следующие группы:

положительные факторы – факторы, которые улучшают жизнь организмов или увеличивают их численность (раз­ведение и охрана животных, посадка и подкормка расте­ний, охрана окружающей среды и т. д.);

отрицательные факторы – факторы, которые ухудшают жизнь организмов или снижают их численность (выруб­ка деревьев, отстрел животных, разрушение местообита­ний и т.д.).

Экологические факторы могут оказывать на организм пря­мое действие и косвенное. Косвенное воздействие осуществля­ется через другие экологические факторы. Например, высо­кая температура может вызвать ожог (прямое действие), а мо­жет привести к обезвоживанию организма (косвенное воздей­ствие).

Разные экологические факторы обладают различной измен­чивостью в пространстве и во времени. Одни из них относи­тельно постоянны (например, сила тяготения, солнечная радиация, соленость океана), другие очень изменчивы (например, температура и влажность воздуха, сила ветра). По характеру изменения во времени экологические факто­ры подразделяют на три группы.

Регулярно-периодические факторы – это факторы, меняю­щие свою силу в зависимости от времени суток, сезона года, ритма приливов и отливов (освещенность, температура, длина светового дня и т.д.).

Нерегулярные (непериодические) факторы – это факторы, не имеющие четко выраженной периодичности (наводнение, ураган, землетрясение, извержение вулкана, нападение хищ­ника и т.д.).

Направленные факторы – это факторы, действующие на протяжении длительного промежутка времени в одном направ­лении (похолодание или потепление климата, зарастание водоема, эрозия почвы и т.д.).

По характеру ответной реакции организма на воздействие экологического фактора различают следующие группы эколо­гических факторов.

Раздражители – факторы, вызывающие биохимические и физиологические изменения (адаптации).

Модификаторы – факторы, вызывающие морфологические и анатомические изменения (адаптации).

Ограничители – факторы, обусловливающие невозможность существования организма в данных условиях и ограничиваю­щие ареал его распространения.

Сигнализаторы – факторы, информирующие об измене­нии других факторов.

По принципу возможности потребления при взаимодействии с организмом экологические факторы подразделяют на ресур­сы и условия.

Ресурсы – это экологические факторы среды обитания, ко­торые организм потребляет, то есть их количество в результа­те взаимодействия с организмом может уменьшаться (пища, вода, солнечная энергия, кислород, углекислый газ и т.д.).

Условия – это экологические факторы среды обитания, ко­торые организм не потребляет, то есть их количество не умень­шается, но они могут оказывать влияние на организм (температура, влажность, атмосферное давление, гравитационное поле и т.д.). Существуют и другие классификации экологических фак­торов, в зависимости от положенных в их основу критериев.

Источник: studopedia.ru

Среды жизни организмов на Земле

Природа нашей планеты прекрасна и очень разнообразна. Это многочисленные озера, моря, реки, горы, равнины, болота, пустыни, леса, степи — и всюду протекает жизнь. Все огромное разнообразие природных условий, которое встречается в биосфере, называют средой обитания живых организмов.

Среда — это совокупность факторов, окружающих живые организмы и оказывающих на них прямое или косвенное воздействие.

Из среды организмы получают все необходимые ресурсы для жизни и в нее же выделяют продукты своего обмена веществ. Среда, обеспечивающая возможность жизни организмов в биосфере, очень разнообразна. По качественно отличным комплексам условий в биосфере различают четыре среды жизни: водную, наземно-воздушную (сушу), почвенную и живой организм (для паразитов и симбионтов).
Четыре среды жизни на Земле: 1 — водная; 2 — наземно-воздушная; 3 — почвенная; 4 — организменная

В них различают конкретные местообитания, или биотопы, которые представляют собой более «узкие» комплексы условий, качественно различающиеся между собой. Например, в водной среде имеются местообитания (биотопы) в толще воды, на дне, у поверхностной пленки, среди водорослей и трав и пр.

Своеобразие условий каждой среды жизни обусловило своеобразие свойств живых организмов, обитающих в них. У всех организмов в процессе эволюции выработались специфические морфофизиологические, поведенческие и другие приспособления к обитанию в своей среде жизни и к разнообразным частным условиям, свойственным этой среде.

Водная среда жизни

Водная среда характеризуется своеобразием физико-химических свойств, благоприятных для жизни организмов. Это прозрачность воды, ее высокая теплоемкость, большая скрытая теплота плавления, высокая теплопроводность, плотность (примерно в 800 раз превышающая плотность воздуха) и вязкость, расширение при замерзании. Так, наибольшей плотностью вода обладает при 4 ºC и при этом опускается на дно, а при замерзании расширяется, и лед в больших водоемах образуется лишь вверху, создавая защитный слой. Основная же толща воды при этом не замерзает.

Вода обладает большой подвижностью — текучестью и вертикальным перемещением, сглаженными колебаниями температуры (суточной и сезонной). Благодаря свой выталкивающей силе вода одинаково легко поддерживает как тонкие структуры, так и массивные организмы.

Вода — прекрасный растворитель минеральных и многих органических соединений. Поэтому в естественных водах всегда содержатся различные соли, карбонаты, сульфиды, хлориды, весьма важные для живых организмов водной среды. В то же время в водной среде очень слабая аэрация (кислорода примерно в 20 раз меньше, чем в атмосфере), сильные перепады давления и мало света, особенно в глубине водоемов. Убывание света с глубиной объясняется тем, что вода сильно отражает и поглощает свет. При этом разные лучи солнечного света поглощаются неодинаково: быстрее поглощаются красные и оранжевые, хуже — зеленые, синие и фиолетовые. Поэтому до больших глубин проникают лишь сине-зеленые, голубые и сине-фиолетовые лучи. Но и они проникают лишь до глубины 180-200 м.

Обитатели водной среды жизни — гидробионты (от греч. hydor — «вода» и biontos — «живущий»). Они населяют Мировой океан, континентальные водоемы и подземные воды.
Растения и животные водной среды жизни

Наземно-воздушная среда жизни

Эта среда характеризуется обилием воздуха. Поэтому организмы этой среды жизни часто называются аэробионтами (от греч. aer — «воздух» и biontos — «живущий»). Аэробионты фактически окружены газообразной средой, имеющей низкую плотность и давление. В воздухе достаточно высокое содержание кислорода, много солнечного света. Действие света и тепла (температуры) проявляется здесь интенсивно, но с большими амплитудами колебаний. Колебания находятся в зависимости от сезона, времени суток и от географического положения региона. Такой же зависимостью характеризуется влажность. Притом особенностью данной среды является постоянный дефицит влаги и присутствие ее в виде пара, в капельно-жидком или кристаллическом состоянии (в форме снега или льда).

Существенными факторами среды являются также ветер, смена времен года, рельеф местности и др.

Характерной особенностью наземно-воздушной среды является и то, что сами живущие здесь организмы существенным образом влияют на среду и во много сами создают ее.

Например, древесные растения и травы задерживают порывы ветра, затеняют почву, нагнетают влагу из ее глубины, создают особый микроклимат. Животные распространяют плоды и семена, обогащают почву пометом, строят гнезда и норы, поедают побеги и листья.

Наземно-воздушная среда жизни — самая сложная по экологическим условиям и отличается огромным разнообразием местообитаний: пустыни, степи, леса, пещеры, болота, равнины и горные местности. Это обусловило величайшее разнообразие сухопутных живых организмов и их комплексов на нашей планете. Абсолютное большинство животных в этой среде передвигаются по твердой поверхности Земли — почве, потому животное население суши иногда называют террабионтами (от лат. terra — «земля» и biontos — «живущий»).

Наземно-воздушная среда по своим физико-химическим условиям считается достаточно суровой по отношению ко всему живому. И все же, несмотря на суровость наземно-воздушной среды, жизнь здесь достигла очень высокого уровня как по общей массе органического вещества, разнообразию форм живой материи, так и по степени эволюционного развития организмов.
Обитатели наземно-воздушной среды жизни

Почва как среда жизни

Почва — это рыхлый поверхностный слой суши, контактирующий с литосферой (земной корой) и атмосферой (воздушной средой). Она состоит из смеси минеральных веществ, образующихся при распаде горных пород, и особых органических веществ, возникших в результате разложения растительных и животных остатков. В поверхностных слоях почвы обитает множество организмов-редуцентов — бактерий, грибов, червей, мельчайших членистоногих и др. В среднем в 1 см3 почвы содержатся сотни миллионов бактерий, микроскопических грибов, актиномицетов, водорослей и других микроорганизмов. Все это население взаимодействует между собой, образуя своеобразный комплекс, активно участвующий в плодородии почвы и в создании самой почвенной среды жизни. Его активность обеспечивает развитие почвы сверху, ф физическое и химическое разрушение коренной породы способствует образованию почвы снизу.

Как среда жизни почва отличается рядом особенностей: большой плотностью, отсутствием в ней света, пониженной амплитудой колебания температуры, недостаточностью кислорода и сравнительно высоким содержанием углекислого газа.
Виды, населяющие почвенную среду жизни, называют педобионтами (от лат. pedis — «нога» и греч. biontos — «живущий»), или эдафобионтами (от греч. edaphos — «почва» и biontos — «живущий»).
Живой мир почвенной среды

Как приспособление к обитанию в почве у эдафобионтов в процессе эволюции выработались своеобразные свойства. Например, у животных — вальковатая форма тела, малые размеры, сравнительно прочные покровы, кожное дыхание, дедукция глаз, бесцветность покровов, сапрофагия (способность питаться остатками других организмов). Наряду с аэробностью широко представлена анаэробность (способность существовать при отсутствии свободного кислорода).

Организмы как среда жизни

Появление данной среды жизни на Земле проходило почти одновременно с появлением живых организмов. Использование одних живых организмов другими в качестве среды обитания не только очень древнее, но и широко распространенное явление. Фактически нет ни одного вида, не имеющего паразитов. Организм, в котором поселяются другие организмы, называют хозяином.

Как среда жизни живой организм хозяина характеризуется рядом специфических особенностей: наличием для его обитателей обилия лекгоусвояемой пищи, постоянством температурного, солевого и осмотического режимов, отсутствием угрозы высыхания, защищенностью от врагов. Однако проблематичными для сожителей живых организмов выступают такие факторы, как нехватка кислорода и света, ограниченность жизненного пространства, преодоление защитных реакций хозяина, то есть его активного иммунитета, и перемещение от одной особи к другим хозяевам. Кроме того, данная среда всегда ограничена во времени сроком жизни хозяина, так как организм служит средой жизни, лишь будучи живым. Организмы, населяющие пищеварительный тракт хозяина, его внутренние органы и ткани, называются эндобионтами (от греч. endon — «внутри» и biontos — «живущий»). Среди них есть паразиты, симбионты (сожители на равных), комменсалы (нахлебники и квартиранты, не причиняющие вреда хозяину) и другие сожители, обитающие внутри организма хозяина.

Например, обнаружено, что в кишечнике кулана обитают четыре трофических (пищевых) группы эндобионтных инфузорий:

  1. Растительноядные — питаются растительными частицами, но не конкурирующие с хозяином при потреблении пищи, так как они обитают в конце кишечника хозяина, где уже почти не происходит всасывания питательных веществ. Поэтому обитающие здесь 11 видов инфузорий — нахлебники (комменсалы).
  2. Крахмалоядные (5 видов) — питаются зернами крахмала (как конкуренты в питании являются паразитами хозяина). Даже при очень бедном пищевом рационе хозяина они выискивают и поедают крахмальные зерна.
  3. Бактериядные (14 видов) — питающиеся бактериями, населяющими кишечник травоядного животного (следовательно, они не конкурируют с хозяином при потреблении пищи, а являются комменсалами, то есть, получая для себя пользу, они не наносят вреда хозяину). Поедая бактерии, эти инфузории поддерживают равновесие в биоценозе толстой кишки лошадиных.
  4. Хищные — питающиеся другими инфузориями, следовательно, выполняющие защитную, полезную для хозяина роль; это не паразиты, а симбионты. Нападают главным образом на крупных растительноядных инфузорий. Некоторые инфузории в кишечнике кулана прибегают к хищничеству, чтобы пополнить основной рацион, состоящий из крахмала или бактерий. Группу хищных составляют четыре вида инфузорий.

Инфузории-эндобонты кишечника кулана (Equus hemionus):
1, 2 — инфузории, питающиеся растительным кормом хозяина (в их теле видны растительные клетки и крахмальные зерна); 3 — инфузории, поедающие бактерий; 4 — инфузории, паразитирующие на других инфузориях

Относительная стабильность благоприятных экологических условий этой среды жизни дает ряд преимуществ эндобионтам, но вместе с тем ограничивает возможности их расселения, затрудняет прохождение жизненных циклов по сравнению со свободноживущими видами.

Все виды, существующие на Земле, обладают сложной системой приспособлений к жизни в своей среде. Их свойства отражают особенности их среды жизни. Причем у представителей разных групп живых организмов, в том числе и очень далеких друг от друга по родству, но населяющих одну и ту же среду обитания, развиваются похожие свойства, сходные типы приспособлений, в том числе и приспособленность к совместному проживанию в природных сообществах.

Источник: blgy.ru

Тема Аутэкология

Аутэкология, изучающая отношения организмов к условиям среды, — наиболее старый раздел общей экологии. По существу как аутэкологию понимал экологию Э. Геккель. Аутэкологом был и Ч. Дарвин — автор теории приспособления организмов к условиям среды путем естественного отбора.

В состав этого раздела экологии входят характеристика факторов среды (факториальная экология) и способов приспособления (адаптации) организмов к различным ее условиям. В XX в. аутэкология пополнилась новыми разделами о функциональной роли организмов в экосистеме и их жизненных стратегиях.

Аутэкология исследует отношения организмов к условиям среды на уровне видов, что необходимо как для изучения популяций (это позволяет вынести «за скобки» те признаки, которые характерны для всех популяций одного вида), так и для изучения экосистем, элементами которых являются виды.

Среда — одно из основных экологических понятий; под ним подразумевается комплекс природных тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. Широко употребляется термин внешняя среда, определяемая как совокупность сил и явлений природы, ее вещество и пространство, любая деятельность человека, находящиеся вне рассматриваемого объекта или субъекта и необязательно непосредственно контактирующие с ним. Понятие окружающая средаидентично предыдущему, но подразумевает непосредственный контакт с объектами или субъектами.

Различают также, природную среду — (совокупность естественных и измененных деятельностью человека факторов живой и неживой природы, проявляющих эффект воздействия на организмы), среду абиотическую — (все силы и явления природы, происхождение которых прямо не связано с жизнедеятельностью ныне живущих организмов) и среду биотическую — (силы и явления природы, обязанные своим происхождением жизнедеятельности ныне живущих организмов).

Существует и более конкретное пространственное понимание среды как непосредственного окружения организма — это среда обитания.Она включает в себя совокупность абиотических и биотических факторов отдельного организма или биоценоза в целом, влияющих на их рост и развитие, т. е. это часть природы, непосредственно окружающая данные живые организмы, все то, среди чего они живут. На нашей планете живые организмы освоили 4 среды обитания: водную, на-земно-воздушную, почвенную и организменную(табл. 1). Водная среда была первой. Затем живые организмы освоили наземно-воздушную среду, создали и заселили почву. Под почвенной средой обитания подразумевают не только собственно почву, но и горные породы поверхностной части литосферы. Организменную среду освоили паразиты и симбионты.



Водная среда жизни.Это самая древняя среда, в которой жизнь возникла и долго эволюционировала еще до того мо­мента, как первые организмы появились на суше. По составу водной среды жизни различаются два ее основных варианта: пресноводная и морская среды.

Водой покрыто более 70% поверхности планеты. Тем не менее, за счет сравнительной выравненности условий этой среды («вода всегда мокрая») разнообразие организмов в водной среде намного меньше, чем на суше. Лишь каждый десятый вид царства растений связан с водной средой, разнообразие водных животных несколько выше. Общее соотношение числа видов «суша/вода» — около 1:5.

Плотность воды выше плотности воздуха в 800 раз. И давление на населяющие ее организмы также много выше, чем в наземных условиях: на каждый 10 м глубины оно возрастает на 1 атм. Одно из основных направлений приспособления организ­мов к жизни в водной среде — повышение плавучести за счет увеличения поверхности тела и формирования тканей и органов, содержащих воздух. Организмы могут парить в воде (как представители планктона — водоросли, простейшие, бактерии) или активно перемещаться, как рыбы, формирующие нектон. Значительная часть организмов прикреплена к поверхности дна или перемещается по ней. Как уже отмечалось, важным фактором водной среды является течение.

 

Таблица 1 — Сравнительная характеристика сред обитания и адаптации к ним живых организмов

Среда Характеристика Адаптации организма к среде
Водная Самая древняя. Освещенность убывает с глубиной. При погружении на каждые 10 м давление возрастает на 1 атмосферу. Дефицит кислорода. Степень солености возрастает при переходе от пресных вод к морским и океаническим. Относительно однородная (гомогенная) в пространстве и стабильная во времени Обтекаемая форма тела, плавучесть, слизистые покровы, развитие воздухоносных полостей, осморегуляции
Почвенная Создана живыми организмами. Осваивалась одновременно с наземно-воздушной средой. Дефицит или полное отсутствие света. Высокая плотность. Четырехфазная (фазы: твердая, жидкая, газообразная, живые организмы). Неоднородная (гетерогенная) в пространстве. Во времени условия более постоянны, чем в наземно-воздушной среде обитания, но более динамичны, чем в водной и организменной Форма тела вальковатая, слизистые покровы или гладкая поверхность, у некоторых имеется копательный аппарат, развитая мускулатура. Для многих групп характерны микроскопические или мелкие размеры как приспособление к жизни в пленочной воде или в воздухоносных порах
Наземно-воздушная Разреженная. Обилие света и кислорода. Гетерогенная в пространстве. Очень динамичная во времени Выработка опорного скелета, механизмов регуляции гидротермического режима. Освобождение полового процесса от жидкой среды
Организменная Очень древняя. Жидкая (кровь, лимфа) или твердая, плотная (ткани). Наибольшее постоянство среды во времени из всех сред обитания Коадаптация паразита и хозяина, симбионтов друг к другу, выработка у паразита защиты от переваривания хозяином и системы заякоривания в среде, усиление полового размножения, редукция зрения, пищеварительной системы, синхронизация биоритмов

 

Основу продукции большинства водных экосистем составляют автотрофы, использующие солнечный свет, пробивающийся через толщу воды. Возможность «пробивания» этой толщи определяется прозрачностью воды. В прозрачной воде океана в зависимости от угла падения солнечного света автотрофная жизнь возможна до глубины 200 м в тропиках и 50 м в высоких широтах (например, в морях Северного Ледовитого океана). В сильно взмученных пресноводных водоемах слой, заселенный автотрофами (его называют фотическим), может составлять всего несколько десятков сантиметров.

Наиболее активно поглощается водой красная часть спектра света, поэтому, как отмечалось, глубоководья морей заселены красными водорослями, способными за счет дополнительных пигментов усваивать зеленый свет. Прозрачность воды определяется несложным прибором — диском Секки, который представляет собой окрашенный в белый цвет круг диаметром 20 см. О степени прозрачности воды судят по глубине, на которой диск становится неразличимым.

Важнейшей характеристикой воды является ее химический состав — содержание солей (в том числе биогенов), газов, ионов водорода (рН). По концентрации биогенов, особенно фосфора и азота, водоемы разделяются на олиготрофные, мезотрофные и эвтрофные. При повышении содержания биогенов, скажем, при загрязнении водоема стоками, происходит процесс эвтрофикации водных экосистем.

Содержание кислорода в воде примерно в 20 раз ниже, чем в атмосфере, и составляет 6-8 мл/л. Оно снижается при повышении температуры, а также в стоячих водоемах в зимнее время, когда вода изолирована от атмосферы слоем льда. Снижение концентрации кислорода может стать причиной гибели многих обитателей водных экосистем, исключая особо устойчивые к дефициту кислорода виды, подобные карасю или линю, которые могут жить даже при снижении содержания кис­лорода до 0,5 мл/л. Содержание углекислого газа в воде, напротив, выше, чем в атмосфере. В морской воде его может содержаться до 40—50 мл/л, что примерно в 150 раз выше, чем в атмосфере. Потребление углекислого газа фитопланктоном при интенсивном фотосинтезе не превышает 0,5 мл/л в сутки.

Концентрация ионов водорода в воде (рН) может меняться в пределах 3,7—7,8. Нейтральными считаются воды с рН от 6,45 до 7,3. Как уже отмечалось, с понижением рН биоразнообразие организмов, населяющих водную среду, быстро убы­вает. Речной рак, многие виды моллюсков гибнут при рН ниже 6, окунь и щука могут выдержать рН до 5, угорь и голец выживают при понижении рН до 5-4,4. В более кислых водах сохраняются лишь некоторые виды зоопланктона и фитопланктона. Кислотные дожди, связанные с выбросами в атмосферу больших количеств оксидов серы и азота промышленными предприятиями, стали причиной подкисления вод озер Европы и США и резкого обеднения их биологического разнообразия.

Наземно-воздушая среда жизни.Воздух отличается значительно более низкой плотностью по сравнению с водой. По этой причине освоение воздушной среды, которое произошло много позже, чем зарождение жизни и ее развитие в вод­ной среде, сопровождалось усилением развития механических тканей, позволившим организмам противостоять действию закона всемирного тяготения и ветра (скелет у позвоночных животных, хитиновые панцири у насекомых, склеренхима у растений). В условиях только воздушной среды ни один организм постоянно жить не может, и потому даже лучшие «летуны» (птицы и насекомые) должны периодически опускаться на землю. Перемещение организмов по воздуху возможно за счет специальных приспособлений — крыльев у птиц, насекомых, некоторых видов млекопитающих и даже рыб, парашутики и крылышки у семян, воздушные мешки у пыльцы хвойных пород и т.д.

Воздух — плохой проводник тепла, и потому именно в воздушной среде на суше возникли эндотермные (теплокровные) животные, которым легче сохранить тепло, чем эктотермным обитателям водной среды. Для теплокровных водных животных, включая гигантов-китов, водная среда вторична, предки этих животных когда-то жили на суше.

Для жизни в воздушной среде потребовались более сложные механизмы размножения, которые исключали бы риск высыхания половых клеток (многоклеточные антеридии и архегонии, а затем семязачатки и завязи у растений, внутреннее оплодотворение у животных, яйца с плотной оболочкой у птиц, пресмыкающихся, земноводных и др.).

В целом возможностей для формирования разнообразных сочетаний факторов в условиях наземно-воздушной среды много больше, чем водной. Именно в этой среде особенно ярко проявляются различия климата разных районов (и на разных высотах над уровнем моря в пределах одного района). Поэтому разнообразие наземных организмов много выше, чем водных.

Почвенная среда жизни.Большая часть суши покрыта тонким слоем (по сравнению с толщей земной коры) почвы, названной В.И. Вернадским биокосным телом. Почва представляет собой сложный многослойный «пирог» из горизонтов с разными свойствами, причем состав и толщина «пирога» в разных зонах различны. Общеизвестны зональный (от подзолов и серых лесных до черноземов, каштановых и бурых почв) и гидрогенный (от влажно-луговых до болотно-торфянистых) ряды почв. В южных районах почвы могут быть, кроме того, засолены на поверхности (солончаковатые почвы и солончаки) или в глубине (солонцы).

Любая почва представляет собой многофазную систему, в состав которой входят:

1) минеральные частицы — от тончайшего ила до песка и гравия;

2) органическое вещество — от тел только что умерших животных и отмерших корней растений до гумуса, в котором это органическое вещество подверглось сложной химической обработке;

3) газовая (воздушная) фаза, характер которой во многом определяется физическими свойствами почвы — ее структурой и соответственно плотностью и порозностью. Газовая фаза почвы всегда обогащена углекислым газом и парами воды и может быть обеднена кислородом, что сближает условия жизни в почве с условиями водной среды;

4) водная фаза. Вода в почве также может содержаться в разных количествах (от избытка до крайнего дефицита) и в разных качествах, быть гравитационной — свободно перемещающейся по капиллярам и наиболее доступной для корней растений и животных организмов, гигроскопической, входящей в состав коллоидных частиц, и газовой, т. е. в форме пара.

Эта многофазность почв делает их среду наиболее насыщенной жизнью. В почвах сконцентрирована основная биомасса животных, бактерий, грибов, в ней расположены корни растений, живущих в наземно-воздушной среде, но извлекающих из почвы воду с элементами питания и поставляющие в «темный мир» почвы органическое вещество, накопленное в процессе фотосинтеза на свету. Почва — это главный «цех по переработке» органического вещества, через нее протекает до 90% углерода, возвращаемого в атмосферу.

Гигантское разнообразие жизни в почве включает не только те организмы, которые живут в ней постоянно — позвоночные (кроты), членистоногие, бактерии, водоросли, дождевые черви и др., но и те организмы, которые связаны с ней лишь в начале своей «биографии» (саранчовые, многие жуки и т. д.).

Адаптация растений к некоторым вариантам экстремальных почвенных условий (засуха, засоление) будет рассмотрена в следующей лекции.

Организмы как среда жизни.Нет ни одного вида многоклеточных организмов, который не был бы заселен другими организмами, и в первую очередь паразитами. Различные организмы и их органы, ткани и клетки имеют свою специфику как жизненные среды и свое паразитарное население, которое в разной степени опасно для хозяина, предоставившего им «жилплощадь со столом». Тем не менее, есть общие особенности этой среды жизни: в ней смягчены колебания внешних условий и практически не ограничены ресурсы пищи.

Далеко не всегда хозяин, который заселен паразитами, оказывается беспомощным перед «назойливыми квартирантами». В этом случае паразитам приходится преодолевать не благоприятные условия, формируемые в результате защитных реакций хозяина. По этой причине лучшая среда жизни для многих паразитов — это старые ослабленные особи.

Организмы как среду жизни, кроме паразитов, могут использовать многие виды, которые полезны организму-хозяину, т. е. находятся с ним в отношениях взаимовыгодного сотрудничества — мутуализма.

Для животных и растений, ведущих паразитический образ жизни, организм, на котором или в котором они поселяются (хозяин), является специфической средой обитания. Большая часть паразитов практически полностью утратила связь с внешним миром, и все стадии их развития происходят в организме хозяев, например малярийный плазмодий и др.

Нередко более мелкий организм поселяется в жилище более крупного или вблизи него и со временем переходит на тело хозяина, а затем и внутрь, переключаясь на питание за счет его жизни или соков и таким образом причиняя ему вред. Квартирант может превратиться в конечном итоге в паразита, а тело хозяина становится для него средой обитания.

Второй путь перехода к паразитизму — через хищничество. Так, хищник при нападении на крупную добычу, которую не мо­жет уничтожить и съесть сразу, при определенных условиях про­никнув внутрь тела хозяина и найдя там благоприятную среду — обилие пищи, может превратиться в паразита. Организм хозяина для паразита становится средой обитания.

Третий путь — случайное проникновение будущего паразита в организм хозяина. Например, крупные животные могут заглатывать с пищей мелкие формы, некоторые из них не погибают, а, приспосабливаясь к новым условиям, превращаются в парази­тов. В природе сохранилось немало примеров перехода этих трех путей от квартирантства, хищничества и случайного паразитирования к подлинному паразитизму. Вместе с тем сегодня трудно сказать, когда на Земле появился первый паразит, от какой группы животных или растений он произошел.

Паразитов обычно делят на две группы: эктопаразитов и эн­допаразитов. Эктопаразиты — это наружные паразиты, обита­ющие на поверхности тела хозяина (клещи, пиявки, блохи). У растений-эктопаразитов большая часть тела находится вне хозяина, а в него внедряются и вступают в контакт с живыми клетками лишь органы чужеядного питания — присоски или гаустории (повилика европейская — Cuscuta europaea и др.). Эндопаразиты — внутренние паразиты, живущие внутри тела хозяина. Это большинство гельминтов, бактерии, вирусы, паразитические простейшие. У растений-эндопаразитов почти все тело помещается внутри тка­ней хозяина, наружу выходят лишь органы размножения (виды рода Rafflesia, см. рис. 5.48). У многих паразитических грибов тело находится в межклетниках высшего растения, а в клетки вне­дряются гаустории. Паразитические низшие грибы и бактерии живут внутри клеток растения-хозяина.

Отличают и стационарный паразитизм, когда паразит на длительное время, часто на всю жизнь, связывает себя с хозяином. Стационарные паразиты могут быть приурочены к одному хозяину (постоянные)— вши, пухоеды, чесоточные зудни, или развитие их протекает со сменой хозяев (периодические) — многие ленточные черви, сосальщики. Так, малярийный плазмодий определенную часть жизни проводит в малярийном комаре — окончательный хозяин. Промежуточным хозяином является человек. Окончательным хозяином служит тот организм, в котором обитает половозрелая форма паразита, а промежуточным — в котором паразит проходит личиночную, неполовозрелую стадию.

Клещевой энцефалит—заболевание, поражающее центральную нервную систему человека. Оно вызывается вирусом, переносчики и хранители вируса — иксодовые клещи. Излюбленные места обитания клещей — южная часть таежных лесов на всем протяжении европейской и азиатской частей России.

Имеются и временные паразиты. Они не всю свою жизнь свя­зывают с хозяином, а часть ее проводят свободно. К ним относят кровососущих двукрылых и многих клопов.

Таким образом, еще раз обращаем внимание, что паразитов больше всего среди микроорганизмов и сравнительно примитивных многоклеточных, а подверженность паразитизму наибо­лее развита у позвоночных животных и цветковых растений.

Паразиты обитают в специфических условиях внутренней среды хозяина. С одной стороны, это дает им ряд экологических пре­имуществ, а с другой — затрудняет осуществление их жизненно­го цикла по сравнению со свободноживущими видами.

Одним из важных преимуществ паразитов является обильное их снабжение пищей за счет содержимого клеток, соков и тканей тела хозяина или содержимого кишечника. Обильная и легкодоступная пища служит условием быстрого роста паразитов. Так, в кишечном тракте позвоночных паразиты достигают больших размеров по сравнению с их свободноживущими родственниками.

Современная систематика живых организмов строится на основе степени родства организмов. В основу экологических классификаций могут быть положены самые разнообразные критерии: способы питания, передвижения, отношения к температуре, влажности, свободному кислороду и т.п. Разнообразие адаптации к среде создает необходимость множественных классификаций.

Среди приспособлений живых организмов к среде особую роль играют морфологические адаптации. Изменения в наибольшей степени затрагивают органы, находящиеся в непосредственном соприкосновении с внешней средой. В результате наблюдается конвергенция (сближение) морфологических (внешних) признаков у разных видов, в то время как анатомические и другие признаки изменяются в меньшей степени, отражая родство и происхождение видов.

Морфологический (морфофизиологический) тип приспособления животного или растения к определенным условиям обитания и определенному образу жизни называют жизненной формой организма.Существует большое количество классификаций жизненных форм растений и животных, основанных на разных признаках. Первые классификации основывались на внешнем виде растений, определяющем ландшафт местности. Ниже приводится одна из таких классификаций.

— Деревья — многолетние растения с деревенеющими надземными частями, ярко выраженным одним стволом, не ниже 2 м высоты.

— Кустарники — многолетние растения с деревенеющими надземными частями. В отличие от деревьев, не имеют ясно выраженного одного ствола; ветвление начинается от самой земли, поэтому образуется несколько равноценных стволов.

— Кустарнички сходны с кустарниками, но низкорослы, не выше 50 см.

Полукустарники отличаются от кустарничков тем, что у них одревесневают только нижние части побегов, верхние часто отмирают.

— Лианы — растения с лазающими, цепляющимися и вьющимися стеблями.

— Суккуленты — многолетние растения с сочными стеблями и листьями, содержащими запас воды.

— Травяные растения — многолетние и однолетние растения, у которых отмирают на зиму надземные части (многолетники, двулетники) или отмирает все растение (однолетники).

Более поздние классификации основывались на приспособительных признаках растений к условиям существования. Среди специалистов-ботаников популярна классификация К. Раункиера (1905) по положению почек или верхушек побегов в течение неблагоприятного времени года по отношению к поверхности почвы и снегового покрова (рис 1). Этот признак имеет глубокий биологический смысл: защита меристем, предназначенных для продолжения роста, обеспечивает непрерывное существование особи в условиях резко изменяющейся среды. Согласно этой системе растения делятся на пять групп:

 

Фанерофиты (P) — деревья, кустарники, лианы, эпифитные растения, почки, возобновления которых находятся высоко над поверхностью почвы (не ниже 30 см) и благодаря чешуйкам, смолистым выделениям хорошо защищены от вымерзания и зимнего иссушения;

Хамефиты (Сh) — невысокие растения — кустарнички и полукустарнички; у них почки возобновления на зимующих побегах расположены на высоте 20—30 см над уровнем почвы, что обеспечивает их зимовку под защитой снежного покрова. К ним относятся брусника (Vaccinium vitisidaea), черника (Vaccinium myrtillus), барвинок (Vinca minor);

Самая древняя среда жизни

Рис. 1 — Жизненные формы растений по Раункиеру:

1 — 3 — фанерофиты, 4,5 — хамефиты, 6,7 — гемикриптофиты, 8 — 11 — криптофиты, 12 — терофит, 13 — семя с зародышем.

Гемикриптофиты (Н) — травянистые многолетники, у которых основная часть надземных органов отмирает, прикрывая почки возобновления, находящиеся на уровне почвы. Это крапива двудомная (Urtica dioica), одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale) и др.

Криптофиты (К) — обширная группа растений, у которых почки возобновления и верхушки видоизмененных побегов находятся под землей или в другом субстрате. Группа подразделяется на три подгруппы:

а) геофиты, у которых зимующие почки расположены на подземных органах (луковицах, корневищах, корнях);

б) гелофиты — растения прибрежных и болотистых местообитаний, зимующие почки которых находятся ниже дна водоема. Сюда относятся: стрелолист (Saggitaria saggitifolia), частуха (Alisma plantagoaquatica), сусак зонтичный (Butonus umbellatus);

в) гидрофиты — водные растения с плавающими или погруженными листьями. Почки возобновления у них зимуют на дне водоема на многолетних корневищах как, например, у кувшинки белой (Nymphaea alba) или в виде специализированных почек — турионов, как это наблюдается у ряски малой (Lemna minor), рдеста пронзеннолистого (Potamogeton perfoliatus).

Терофиты (Тh) — однолетние растения, переживающие сухой или холодный период в виде семян или спор, снабженных морфологическими и физиологическими приспособлениями эффективного противодействия неблагоприятным условиям.

Распределение перечисленных групп растений по климатическим зонам (в процентном соотношении) образует их биологический спектр [83]:

Зона Р Ch H К Th

Тропическая 69(8)* 6 12 5 16

Пустынная 4 8 1 5 82

Средиземноморье 12 6 29 11 42

Умеренная 8 6 52 25 9

Арктическая 1 22 60 15 2

* Цифра в скобках показывает распределение эпифитных растений.

Д.Н. Кашкаров (1945) классифицировал жизненные формы животных по характеру передвижения в разных средах.

I. Плавающие формы.

1 Чисто водные:

а) нектон;

б) планктон;

в) бентос.

2 Полуводные:

а) ныряющие;

б) неныряющие;

в) лишь добывающие из воды пищу.

II. Роющие формы.

1 Абсолютные землерои (всю жизнь проводящие под землей).

2 Относительные землерои (выходящие на поверхность).

III. Наземные формы.

1 Не делающие нор:

а) бегающие;

б) прыгающие;

в) ползающие.

2 Делающие норы:

а) бегающие;

б) прыгающие;

в) ползающие.

3 Животные скал.

IV. Древесные лазающие формы:

а) не сходящие с деревьев;

б) лишь лазающие по деревьям.

V. Воздушные формы:

а) добывающие пищу в воздухе;

б) высматривающие пищу с воздуха.

Биологические ритмы — это периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений. Они в той или иной форме присущи всем живым организмам и отмечаются на всех уровнях организации: от внутриклеточных процессов до биосферных. Биологические ритмы наследственно закреплены и являются следствием естественного отбора и адаптации организмов. Ритмы бывают внутрисуточные, суточные, сезонные, годичные, многолетние и многовековые.

Примерами биологических ритмов являются: ритмичность в делении клеток, синтезе ДНК и РНК, секреции гормонов, суточное движение листьев и лепестков в сторону Солнца, осенние листопады, сезонное одревеснение зимующих побегов, сезонные миграции птиц и млекопитающих и т.д. Биологические ритмы делят на экзогенные и эндогенные.

Экзогенные (внешние) ритмы возникают как реакция на периодические изменения среды (смену дня и ночи, сезонов, солнечной активности).

Эндогенные (внутренние) ритмыгенерируются самим организмом. Ритмичность имеют процессы синтеза ДНК, РНК и белков, работа ферментов, деление клеток, биение сердца, дыхание и т.д. Внешние воздействия могут сдвигать фазы этих ритмов и менять их амплитуду. Среди эндогенных различают физиологические и экологические ритмы.

Физиологические ритмы(биение сердца, дыхание, работа желез внутренней секреции и др.) поддерживают непрерывную жизнедеятельность организмов.

Экологические ритмы(суточные, годичные, приливные, лунные и др.) возникли как приспособление живых существ к периодическим изменениям среды.

Физиологические ритмы существенно варьируют в зависимости от состояния организма, экологические — более стабильны и соответствуют внешним ритмам.

Экологические ритмы способны подстраиваться к изменениям цикличности внешних условий, но лишь в определенных пределах. Такая подстройка возможна благодаря тому, что в течение каждого периода имеются определенные интервалы времени (время потенциальной готовности), когда организм готов к восприятию сигнала извне, например яркого света или темноты. Если сигнал несколько запаздывает или приходит преждевременно, соответственно сдвигается фаза ритма. В экспериментальных условиях при постоянном освещении и температуре этот же механизм обеспечивает регулярный сдвиг фазы в течение каждого периода. Поэтому период ритма в этих условиях обычно не соответствует природному циклу и постепенно расходится по фазе с местным временем.

Эндогенный компонент ритма дает организму возможность ориентироваться во времени и заранее готовиться к предстоящим изменениям среды. Это так называемые биологические часы организма. Многим живым организмам свойственны циркадные и цирканные ритмы. Циркадные (околосуточные) ритмы повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений с периодом от 20 до 28 ч. Цирканные (окологодичные) ритмыповторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений с периодом от 10 до 13 месяцев. Циркадные и цирканные ритмы регистрируются в экспериментальных условиях при постоянной температуре, освещенности и т.д.

Ритмический характер имеют физическое и психологическое состояния человека. Нарушение установившихся ритмов жизнедеятельности может снижать работоспособность, оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека. Изучение биоритмов имеет большое значение при организации труда и отдыха человека, особенно в экстремальных условиях (в полярных условиях, в космосе, при быстром перемещении в др. часовые пояса и т.д.).

Несовпадение во времени между природными и антропогенными явлениями часто приводит к разрушению природных систем. Например, при проведении слишком частых рубок леса.

ВЫВОДЫ

1. Таким образом, среда обитания это непосредственное окружение организма, включающее в себя совокупность абиотических и биотических факторов отдельного организма или биоценоза в целом, влияющих на их рост и развитие, т. е. это часть природы, непосредственно окружающая данные живые организмы, все то, среди чего они живут.

2. В процессе эволюции организмы освоили 4 среды обитания: водную, почвенную, наземно-воздушную, организменную, а также выработали определенные приспособления (адаптации) к каждой среде обитания.

3. Среди приспособлений живых организмов к среде особую роль играют морфологические адаптации. Изменения в наибольшей степени затрагивают органы, находящиеся в непосредственном соприкосновении с внешней средой. Морфологический тип приспособления животного или растения к определенным условиям обитания и определенному образу жизни называют жизненной формой организма.

4. Периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явленийэтобиологические ритмы. Они в той или иной форме присущи всем живым организмам и отмечаются на всех уровнях организации: от внутриклеточных процессов до биосферных. Биологические ритмы наследственно закреплены и являются следствием естественного отбора и адаптации организмов. Ритмы бывают внутри суточные, суточные, сезонные, годичные, многолетние и многовековые.

 

Источник: studopedia.su


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.