Понятие среды обитания живых организмов.

ТЕМА 2. АУТЭКОЛОГИЯ (ОРГАНИЗМ И СРЕДА)

 

Понятие среды обитания живых организмов.

Среда – это все, что окружает организм и прямо или косвенно влияет на его состояние, развитие, рост, выживаемость, размножение и т. д.

Среда каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком, его деятельностью. При этом одни элементы могут быть необходимы организму, другие почти или полностью безразличны для него, третьи оказывают вредное воздействие. То есть организм всегда существует не в каком-то изолированном пространстве, а всегда в каких-то конкретных условиях среды. Этих условий огромное количество, они постоянно оказывают на организм воздействие, а сам этот организм может существовать не где угодно, а только там, где условия среды дают ему возможность существовать. Например, вы сидите в данной аудитории и на вас сейчас воздействут множество факторов среды: содержание кислорода, температура, влажность воздуха, магнитное поле Земли. В других средах значение этих фактороы было бы другим и вы либо вообще не смогли бы там выжить (под водой, высоко в горах – воздух, Антарктида - температура), либо чувствовали бы себя значительно хуже (тропический лес – влажность воздуха, множество всяких паразитов). Точно так же и растения с дивотными – для одних комфортными условиями среды является условия, созданные в болотах, для других – в пустынях, для третьих – в лесах умеренного пояса и так далее.

Главная и важная закономерность в системе «среда-организм» – это неразрывная связь и взаимное влияние среды и организма. Как организм испытывает воздействие среды (действие комплекса экологических факторов), так и среда претерпевает изменения в результате воздействия живых организмов. Облик нашей планеты был бы совсем иным, если бы на планете не было жизни (в атмосфере не было бы кислорода, не было бы такого явления как почва и др.). Указанная закономерность системы «среда-организм» была сформулирована В. И. Вернадским и получила название закона единства организма и среды его обитания: жизнь развивается в результате постоянного обмена веществом и информацией на базе потока энергии в совокупном единстве среды и населяющих ее организмов. Из данного закона следует эволюционно-экологический принцип, согласно которому вид организмов может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям.

Воздействие вида на среду эволюционно возрастает, что является важной экологической закономерностью. Согласно ей, любая биологическая система, находясь в подвижном равновесии с окружающей ее природной средой и эволюционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду. Давление на среду растет до тех пор, пока не будет строго ограничено внешними факторами.

Условия жизни на земле очень разнообразны. Поэтому выделяется несколько сред жизни (слайд) наземно-воздушную, водную, почвенную и живые организмы. Каждая из этих сред представляет собой очень сложную систему с многочисленными взаимодействующими друг с другом элементами, комплексно влияющими на обитающие в этой среде организмы. Поэтому при наиболее общем подходе в каждой из сред можно выделить следующие компоненты: абиотический компонент (неживой) – вода, воздух, температура и пр., биотический компонент (живые организмы) и антропогенный компонент, то есть та часть среды, которая создана или изменена в результате деятельности человека. Поскольку деятельность человека давно уже сопоставима или превосходит по силе природные процессы, то целессообразно, результаты этой деятельности выделять в отдельный компонент среды.

 

В процессе длительного исторического развития живой материи и формирования все более совершенных форм живых существ организмы, осваивая новые места обитания, распределились на Земле соответственно ее минеральным оболочкам – гидросфере, литосфере, атмосфере и приспособились к существованию в строго определенных условиях. Первой средой жизни стала вода. Именно в ней возникла жизнь. По мере исторического развития организмы начали заселять наземно-воздушную среду. В результате появились наземные растения и животные, которые эволюционировали, адаптируясь к новым условиям существования. В процессе функционирования живого вещества на суше поверхностный слой литосферы постепенно преобразовался в почву. Ее стали заселять водные и наземные организмы, создавая специфический комплекс обитателей. Некоторые низкоорганизованные животные и все растения попадают в свою среду обитания пассивно и выживают, если они к ней приспособлены. Большинство же животных активно выбирают подходящую им среду или даже иногда сами ее создают (например, бобры строят плотины для повышения уровня воды).

Рассмотрим среды подробнее:

1. Водная среда. Вода покрывает 71% площади земного шара. В водной среде обитает около 150 000 видов животных и 10 000 растений, что составляет соответственно всего 7 и 8 % от общего числа видов Земли. На основании этого был сделан вывод о том, что на суше эволюция шла намного интенсивнее, чем в воде.

Характерной чертой ее является подвижность – она ясно выражена в проточных, быстро текущих реках, ручьях и даже в стоячих водоемах это имеет место. В морях и океанах наблюдаются приливы и отливы, мощные течения, штормы; в озерах вода перемещается по вертикали и по горизонтали под действием ветра и температуры. Движение воды обеспечивает снабжение водных организмов кислородом и питательными веществами. Так как наибольшей плотностью вода обладает при 4° С, а при замерзании расширяется, то зимой лед образуется лишь сверху, основная же толща воды не промерзает, что обеспечивает сохранение жизни в водоемах подо льдом. Воде свойственны значительная плотность (в 800 раз больше, чем воздушной среды), вязкость. На растениях эти особенности сказываются в том, что у них слабо или совсем не развивается механическая ткань, поэтому стебли их очень эластичны и легко изгибаются. Очень большое значение для водных организмов имеют химический состав растворённых элементов, кислотность, температура, содержание кислорода (в отличие от температуры, колебания которой гораздо меньше, чем на суше, колебания содержания кислорода значительны). Приспособления животных к существовани. В условиях водной среды на слайде.

2. Наземно-воздушная среда. Главной особенностью является то, что организмы, обитающие здесь, окружены воздухом, который представляет собой смесь газов. Воздух как экологический фактор характеризуется постоянством состава – азота в нем содержится 78,08%, кислорода – около 20,9%, аргона – около 1%, углекислого газа – 0,03%. Постоянно идут два процессы – дыхание (в рузельтате которого поглощается кислород и выделяется углекислый газ) и фотосинтез – наоборот. Кислород появился на Земле примерно 2 млрд. лет назад, когда происходило формообразование поверхности нашей планеты при активной вулканической деятельности. Постепенное увеличение содержания кислорода происходило в течение последних 20 млн. лет. Главную роль в этом играло развитие растительного мира суши и океана. Действующие в наземно-воздушной среде экологические факторы отличаются рядом специфических особенностей: свет здесь по сравнению с другими средами интенсивнее, температура претерпевает более сильные колебания, влажность значительно изменяется в зависимости от географического положения, сезона и времени суток. Воздействие почти всех этих факторов тесно связано с движением воздушных масс – ветра. Значение воздуха:

1. Участвует в формровании температурного режима и режима влажности.

2. Оказывает механическое воздействие на организмы (сильные ветры искривляют кроны).

3. Ветер изменяет интенсивность транспирации у растений (Это особенно сильно проявляется при суховеях, иссушающих воздух и часто вызывающих гибель растений)

4. Опыляет ветроопыляемые растений

5. Участвует в расселении растений и животных

6. Атмосфера способствует сохранению на планете тепла, которое в противном случае рассеивалось бы в холоде космического пространства.

7. Формирует озоновый слой, предохраняющий поверхность Земли от жёсткого УФ-излучения, что обеспечивает сохранение жизни на суше.

3. Почвенная среда обитания. Представляет собой совокупность выветренной материнской породы, живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Для почвенный организмов значительную роль играет почвенная влага, температура почв, которая может следать почвенную влагу недоступной (например, Растения даже на влажных почвах могут испытывать дефицит воды, когда низкая температура почвенного покрова, другие неблагоприятные условия препятствуют нормальному функционированию корневой системы. Так, на сфагновых болотах, несмотря на большое количество влаги, вода оказывается недоступной для многих растений из-за высокой кислотности почвы, плохой аэрации ее и наличия токсических веществ, нарушающих нормальную физиологическую функцию корневой системы), солёность почв (то же самое, высокая солёность делает воду недоступной и почва считается, как в в предыдущем примере, физиологически сухой), минеральные вещества почв (из которых растений формируют свои ткани), органическое вещество почв (пища для животных)

4. Живые организмы как среда жизни. Для растений и животных, ведущих симбиотический или паразитический образ жизни, организм, на котором или в котором они поселяются, является специфической средой жизни

Термин «симбиоз» означает «совместная жизнь». Различают несколько типов симбиоза, которые будут рассмотрены далее. При паразитизме многие паразиты почти полностью утратили связь с внешним миром – все их стадии проходят в организме хозяина (малярийный плазмодий, трихина спиральная). В процессе эволюции между паразитами и их хозяевами возникли сложные взаимоотношения. Паразит не только зависит от хозяина, но и влияет на него. У хозяина в результате вырабатываются самые различные защитные реакции. Паразиты, в свою очередь, приспосабливаются к этим реакциям, и, таким образом, процесс взаимного приспособления паразита к хозяину и, наоборот, хозяина к паразиту, осуществляется постоянно. Паразитизм как форма межвидовых отношений, которые сформировались на основе пищевых и пространственных связей организмов, не представляют собой резко обособленного явления в природе. С паразитизмом тесно переплетены другие формы биотических отношений: различные формы симбиоза животных с животными, растений с растениями и животных с растениями.

 

4 названные среды, разумеется, также чрезвычайно разнообразны. Например, назмно-воздушная среда включает и высокогорья, и степи и леса, тропические и умеренного пояса, и пустыни, и муссонные леса, и болота, и тайгу, и тундру, и тропические коралловые острова и т.д., водная среда включает многочисленные реки и озёра, имеющие совершенно разные характеристики в разных широтах и природных зонах, почвы опять же весьма разнообразны. Но каждый вид живых организмов приспособлен к существований только в определённом диапзоне условий среды. В связи с этим введено понятие «местообитание».

Местообитание – это среда жизни организмов, сравнительно однородная, пространственно ограниченная совокупность абиотических и биотических факторов среды. То есть местообитание – это территория, относительно однородная, где наблюдается определённая совокупность условий среды. Например, отдельно болото представляет собой местообитание: там сложилась определённая совокупность условий среды. И пока продолжается болото, условия среды принципиально не меняются, соотвественно, продолжается данное местообитание. К этому местообитанию приспособлены определённые виды растений и животных (болотные виды). Когда болото заканчивается, и начинается лес, условия среды меняются значительно, одна совокупность условий, характерная для болот (влажность, температура, тип почв и т. д.), сменяется другой совокупностью условий, характерной для лесов. Соотвественно, одно местообитание сменяется другим, в котором будут уже обитать лесные виды.