Тема 2 Среды жизни

2.1 Среда как экологическое понятие.

2.2 Факторы среды.

2.3 Соответствие между организмом и средой их обитания.

Поверхность Земли — ее суша, воды и окружающее все это воздушное пространство, населенные живыми организма­ми, называется биосферой, то есть областью жизни.

Биосферу можно сравнить с огромной машиной, состоя­щей из миллионов составных частей (углерод, азот, минера­лы, растворы, воды, растения, животные и многие другие). Работа биосферы зависит от одного решающего фактора — энергии. В биосфере роль основной источник энергии -сол­нечное излучение, который обес­печивает не только климатические особенности, но и состав и распределение живых организмов в биосфере.

Живые организмы выступают как гигантский аккумулятор (накопитель) и уникальный трансформатор (преобразова­тель) этой энергии.

Биосфера характеризуется высоким разнообразием при­родных условий, зависящих от широты и рельефа местно­сти, от сезонных изменений климата. Но основной источ­ник разнообразия биосферы — это деятельность самих жи­вых организмов.

Между организмами и окружающей их неживой приро­дой происходит непрерывный обмен веществ. Поэтому в ка­ждый данный момент различные участки суши и моря от­личаются друг от друга по физическим и химическим пока­зателям. Деятель­ность живых организмов создает удивительное разнообразие окружающей нас природы. Это разнообразие служит гаран­тией сохранения жизни на Земле.

В биосферу выделяют четыре основные среды обитания — водная, наземно-воздушная среды, почва и организм.

Вода служит средой обитания многих организмов. Из воды же они получают все необходимые для жизни веще­ства, следовательно, все они должны быть приспо­соблены к особенностям жизни в водной среде.

Эти особенности определяются физическими и химическими свойствами воды. В толще воды постоянно находится большое число мел­ких представителей растений и животных, ведущих жизнь во взвешенном состоянии. Способность их к парению обеспе­чивается не только физическими свойствами воды, обладаю­щей выталкивающей силой, но и специальными приспособ­лениями самих организмов. Например, многочисленными выростами и придатками, значительно увеличивающими по­верхность тела относительно массы и, следовательно, повы­шающими трение об окружающую жидкость. Другой пример — медузы. Их способность удерживать­ся в толще воды определяется не только характерной фор­мой тела, напоминающей парашют, но и его сильной об­водненностью. Плотность тела медуз очень близка к плот­ности воды.

К передвижению в водной среде животные приспособле­ны по-разному. Активные пловцы (рыбы, дельфины и др.) имеют характерную обтекаемую форму тела и конечности в виде плавников. Их быстрое плавание облегчается также особенностями строения внешних покровов и наличием спе­циальной смазки — слизи, снижающей трение о воду. У некоторых водных жуков выпущенный из дыхалец отработанный воздух задерживается между телом и над­крыльями благодаря не смачиваемым водой волоскам. С по­мощью такого приспособления водное насекомое быстро под­нимается на поверхность воды, где выпускает воздух в атмо­сферу. ( Многие простейшие передвигаются при помощи ко­леблющихся ресничек (инфузории) или жгутиков (эвглена).)

Вода обладает очень высокой теплоемкостью, то есть свойством накапливать и удерживать тепло. По этой при­чине в воде не бывает резких колебаний температуры, ко­торые часто случаются на суше. Воды полярных морей мо­гут быть очень холодными — близкими к замерзанию. Од­нако постоянство температуры позволило развиться ряду приспособлений, обеспечивающих жизнь даже в этих ус­ловиях. В то время как животные приспособились жить на огром­ных океанских глубинах, растения выживают только в верхнем слое воды, куда попадает свет — лучистая энергия, необходимая для фотосинтеза. Так как поверхность воды отражает большую часть света, даже наиболее прозрачные океанские воды имеют зону, в которой обитают растения не более 100 м. Большинство животных, обитающих ниже этой зоны, питаются либо живыми организмами, либо ос­танками животных и растений, постоянно опускающимися из верхнего слоя.

Одним из наиболее важных свойств воды является спо­собность растворять в себе другие вещества, которые могут использоваться водными организмами для дыхания и пита­ния. Для дыхания необходим кислород. Поэтому насыщен­ность им воды имеет очень большое значение. Количество растворенного в воде кислорода уменьшается с увеличением температуры. Причем в морской воде кисло­род растворяется хуже, чем в пресной. По этой причине во­ды открытого моря тропического пояса бедны живыми ор­ганизмами. И наоборот, в полярных водах, где больше ки­слорода, наблюдается обилие планктона — мелких рачков, которыми кормятся представители богатой фауны, вклю­чая рыб и крупных китообразных. Дыхание водных организмов может совершаться всей по­верхностью тела или специальными органами — жабрами. Для успешности дыхания необходимо, чтобы вблизи тела происходило постоянное обновление воды. Это достигается различного рода движениями. Взвешенное состояние мелких частичек и их перенос движущейся водой определяют способы питания многих животных, органы принятия пищи которых устроены по принципу сита. Для того чтобы отцедить достаточное коли­чество пищевых частиц, приходится пропускать через это сито большое количество воды. Для многих организмов не­обходимо поддержание постоянного тока воды. Это может обеспечиваться движением самого животного или особыми приспособлениями, например колеблющимися ресничками или щупальцами, которые производят возле рта водоворот, загоняющий в него пищевые частицы.

Очень важным для жизни является солевой состав воды, особенное значение для организмов имеют ионы Са. Мол­люскам и ракообразным кальций совершенно необходим для построения раковины или панциря. Концентрация со­лей в воде может сильно изменяться. Вода считается пре­сной, если в ней содержится менее 0,5 г на литр растворен­ных солей. Морская вода отличается постоянством солено­сти и содержит в среднем 35 г солей в одном литре.

Наземно-воздушная среда, более сложна и разнообразна. Ей свойствен более высокий уровень организации живого.

Наиболее важным фактором жизни пребывающих здесь организмов являются свойства и состав окружающих их воздушных масс. Плотность воздуха гораздо ниже плотно­сти воды, поэтому у наземных организмов сильно развиты опорные ткани — внутренний и наружный скелет. Формы движения крайне разнообразны: бегание, прыгание, полза­ние, полет и др. По воздуху передвигаются птицы и многие насекомые. Потоки воздуха разносят семена растений, спо­ры, микроорганизмы.

Воздушные массы характеризуются огромным объемом и постоянно находятся в движении. Температура воздуха мо­жет меняться очень быстро и на больших пространствах. Поэтому живущие на суше организмы имеют многочислен­ные приспособления, позволяющие выдерживать резкие изменения температуры или избегать их. Наиболее замеча­тельным приспособлением является развитие теплокровно­сти, возникшее именно в наземно-воздушной среде.

Условия жизни здесь сильно меняются во вре­мени и в пространстве, это заметно даже на рас­стоянии в несколько десятков метров, например на границе леса и поля, на разной высоте в горах, даже на разных скло­нах небольших холмов. Вместе с тем здесь слабее выражены перепады давления, но часто возникает недостаток влаги. Поэтому у наземных обитателей развиты приспособления, связанные с обеспечением организма 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, помимо особенностей строения внеш­них покровов, это и особенности поведения, способствую­щие поддержанию водного баланса, например миграции к водопоям или избегание иссушающих условий.

Большое значение для жизни наземных организмов име­ет состав воздуха (79% азота, 21% кислорода и 0,03% угле­кислого газа). Снижение удельного количества кислорода в воздухе в зависимости от повышения высоты местности оп­ределяет верхнюю границу жизни животных. Люди, напри­мер, никогда не образовывали постоянных поселений на высоте свыше 6000 м над уровнем моря. Углекислый газ (диоксид углерода) является важней­шим сырьевым источником для фотосинтеза. Азот воздуха необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот.

Почва как среда обитания — верхний слой суши, образо­ванный минеральными частицами, переработанными дея­тельностью почвенных обитателей. Жизнь почвы необычайно богата. Некоторые орга­низмы проводят в почве всю жизнь, другие — часть жизни. Между частицами почвы имеются многочисленные полости, которые могут быть заполнены водой или воздухом. Поэтому почву населяют как водные, так и воздуходышащие организ­мы. Огромную роль играет почва в жизни растений.

Условия жизни в почве во многом определяются клима­тическими факторами, важнейшим из которых является температура. Однако по мере погружения в почву колеба­ния температуры становятся все менее заметными; быстро затухают суточные колебания, а по мере увеличения глуби­ны сглаживаются и сезонные различия температур.

Другая особенность почвы - полная темнота. Содержание кислорода, по мере погружения в почву - уменьшается, а углекислого газа увеличивается. Поэтому на значительной глубине могут обитать лишь анаэробные бактерии, в то время как в верхних слоях почвы помимо бактерий в обилии встречаются грибы, простейшие, черви, членистоногие и даже крупные животные, прокладываю­щие ходы и строящие убежища.

Организм как среда обитания для других организмов. Жизнь внутри другого организма характеризуется большим постоянством по сравнению с жизнью в открытой среде. Поэтому организмы, находящие се­бе место в теле растений или животных, часто полностью утра­чивают органы и даже системы, необходимые свободноживущим видам. У поселившихся внутри других организмов не развиты органы чувств или органы движения, взамен которых возникают различные приспособления для удержания себя в теле хозяина и эффективного размножения.

Живые организмы не только испытывают влияние со сторо­ны окружающей их среды, но сами активно влияют на сре­ду своего обитания. В результате их жизнедеятельности фи­зические и химические свойства среды (газовый состав воз­духа и воды, структура и свойства почвы, даже климат ме­стности) могут заметно меняться. Наиболее простым влиянием жизни на среду является ме­ханическое воздействие. Строя норы, прокладывая ходы, жи­вотные сильно изменяют свойства грунта. Почва изменяется и под действием корней растений: она укрепляется, становясь менее подверженной разрушению потоками воды или ветром. Всем хорошо известна строительная деятельность бобров, вы­зывающая серьезные изменения водного режима тех рек, на которых эти звери строят свои плотины, и связанные с этим изменения фауны и флоры. Способность растительноядных рыб (таких как толстолобики или амуры) очищать водотоки от зарослей водной растительности, которой они активно питают­ся, используется человеком в борьбе с зарастаниями ирригаци­онных каналов и других водных сооружений.

Живущие в толще воды мелкие рачки, личинки насеко­мых, моллюски, многие рыбы имеют своеобразный тип пи­тания, который называется фильтрацией. Постоянно про­пуская воду через ротовой аппарат, эти животные непре­рывно отцеживают из нее пищевые частицы, содержащиеся в твердых взвесях. Такая деятельность значительно влияет на качество природных вод: животные осуществляют их по­стоянную очистку, как гигантские фильтры.

Однако механическое воздействие организмов на среду гораздо слабее, чем физико-химическое. Наибольшая роль здесь принадлежит зеленым растениям, благодаря которым формируется химический состав атмосферы. Фотосинтез является главным поставщиком кислорода в атмосферу.

Поглощая и испаряя воду, растения оказывают влияние и на водный режим их местообитаний. Наличие раститель­ности способствует постоянному увлажнению воздуха. Кро­ме того, растительный покров смягчает суточные колебания температуры вблизи поверхности земли (под пологом леса или в траве), а также колебания влажности и ветра, оказы­вает воздействие на структуру и химический состав почв. Все это создает определенный микроклимат, оказывающий благотворное воздействие на другие организмы.

Деятельностью обитателей нашей планеты во многом контролируется образование таких газов, как азот, диоксид углерода, аммиак. Живое вещество изменяет и физические свойства среды: ее термические, электрические и механи­ческие показатели.

Живые организмы способны перемещать огромные мас­сы различных веществ. По законам физики неживое веще­ство перемещается на Земле только сверху вниз. Это опреде­ляется силой земного притяжения. Сверху вниз движутся реки, ледники, лавины, осыпи. Живые организмы могут осуществлять и обратные перемещения — снизу вверх. Стаи морских рыб мигрируют на нерест вверх по рекам, пе­ремещая большие количества живого органического вещества. Птицы, питающиеся морскими животными, возвра­щают на сушу то количество химических элементов, кото­рое реки в водном растворе уносят с суши в море.

Растения перемещают огромные массы воды и растворен­ные в ней вещества снизу вверх: из почвенного раствора в корни, стебли, листья. Живые организмы оказываются важнейшим звеном в глобальном переносе химических эле­ментов — постоянно происходящем в биосфере круговороте веществ. Организмы оказывают решающее влияние на состав и плодородие почв. Благодаря их деятельности, в частности переработке организмами мертвых корней, опавших листь­ев, иных омертвевших тканей, в почве образуется особое ве­щество — гумус. Гумус напоминает появляющееся в сердцевине гниюще­го бревна легкое пористое вещество бурого или коричневого цвета. В его образовании участвует огромное число организ­мов: бактерий, грибов, простейших, клещей, многоножек, дождевых червей, насекомых и их личинок, пауков, мол­люсков, кротов и других землероев. Питаясь, они не только преобразуют мертвое органическое вещество в гумус, но и перемешивают его, соединяют его с минеральными части­цами, формируя, тем самым, почвенную структуру.

Дата добавления: 2014-11-18