Лекция 2 Экологические факторы среды

1. Среды жизни на планете Земля

Понятие о среде и средах жизни. Среда — это совокупность факторов прямо или косвенно воздействующих на организмы. Среда является частью природы, окружающей живые организмы и оказывающей на них прямое или косвенное влияние. Из среды организмы получают все необходимое для жизни и в нее же выделяют продукты своего обмена веществ.

Различают «среды жизни», которые отличаются комплексами условий, обеспечивающих возможность для жизни. На нашей планете их четыре - водная среда жизни, наземно-воздушная, или суша, почвенная и организменная.

Организмы существуют в одной или нескольких средах жизни. Например, человек, большинство видов птиц, млекопитающих и покрытосеменных растений и другие представители живого мира являются обитателями только наземно-воздушной среды жизни, рыбы – только водной, а многие насекомые, земноводные обитают в водной и воздушной среде.

Особенности водной среды жизни. Водная среда характеризуется такими физико-химическими свойствами:

1. физические - прозрачность, высокая удельная теплота, высокая теплопроводность, плотность (примерно в 800 раз превышает плотность воздуха) и вязкость, расширение при замерзании, текучесть, сглаженность колебаний температуры (суточной и сезонной).

2. химические - растворитель многих минеральных и органических соединений (в пресных водах - не более 0,5 г на литр, в морских — до 35-40 г на литр). По составу это, в основном, карбонаты, сульфиды, хлориды, весьма важные для живых организмов водной среды.

Водная среда имеет особенности, не способствующие жизни: сильные перепады давления и очень слабая аэрация. Даже в насыщенной кислородом водной среде его содержание в 20-21 раз меньше, чем в атмосфере. Также здесь гораздо меньше света. Разные лучи солнечного света поглощаются неодинаково: быстрее поглощаются красные и оранжевые лучи, хуже — зеленые, синие и фиолетовые. Поэтому до больших глубин проникают лишь сине-зеленые, голубые и сине-фиолетовые лучи.

Морская вода близка к физиологически уравновешенному раствору. Поэтому ее обитатели обычно являются осмотически открытыми (т.е. не защищенными от проникновения растворенных в воде веществ), без сложных осморегуляционных систем, тогда как в континентальных (пресных) водах процессы осморегуляции у организмов хорошо выражены.

В водоемах всегда различают два экологически особых местообитания: толща воды и дно. Соответственно организмы, обитающие в них, получили название: пелагос и бентос. В зависимости от глубины в бентали выделены особые экологические зоны: шельф — зона плавного понижения суши до глубины 200- 2200 м, зона крутого материкового склона, океаническое ложе со средней глубиной 2800-6000 м, впадины океанического ложа до 10 000 м и кромка берега, заливаемая приливами (литораль). Если обитатели литорали живут в условиях достаточного дневного солнечного освещения при невысоком давлении, но с частыми и значительными колебаниями температурного и приливно-отливного режима, то обитатели зоны океанического ложа существуют в полной темноте, при постоянной низкой температуре, при дефиците кислорода и при огромном давлении, достигающем почти тысячи атмосфер.

В толще воды выделяют две вертикальные зоны соответственно глубине проникновения солнечных лучей, достаточных для фотосинтеза: эвфотическую (фотическую) до 200 м и афотическую — все что глубже 200 м. Самый верхний слой эвфотической зоны (до 70-90 м глубины) называют световым, а более глубокий (от 90 до 200 м) — сумеречным. В прибрежных водах эвфотическая зона не превышает 30-40 м, но в холодных чистых водах далеко от берега эвфотическая зона может охватывать толщу воды до 210 м.

Среди пелагоса выделяют характерные формы живых организмов — планктон — пассивно плавающие мелкие представители (фитопланктон и зоопланктон), нектон — активно плавающие крупные формы (рыбы, черепахи,

Наземно-воздушная среда жизни. Наземно-воздушная среда характеризуется обилием воздуха. Поэтому организмы этой среды жизни часто называются аэробионтами. Свет проявляется здесь очень интенсивно и с большой амплитудой колебания. Так же сильно здесь проявляется температура. В наземно-воздушной среде сказываются очень резкие колебания температуры в зависимости от сезона, от времени суток и от географического положения. Такой же зависимостью характеризуется влажность.

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 многом сами создают ее. Например, древесные растения и травы затеняют почву, задерживают порывы ветра, нагнетают влагу из глубины почвы, 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 с огромным разнообразием местообитаний: в пустынях, степях, лесах, пещерах, болотах, на равнине и в горных местностях. Это обусловило разнообразие сухопутных живых организмов и их комплексов. Для всех организмов наземно-воздушной среды жизни характерно: системы экономного расходования воды, механизмы терморегуляции и высокая эффективность окислительных процессов в организме.

В процессе эволюции у организмов появились особые органы усвоения атмосферного кислорода, выработались мощные скелетные образования, поддерживающие тело в условиях низкой плотности среды — механические ткани и опорные органы у растений, скелеты и панцири — у животных. В связи с регулярной сменой дня и ночи сформировались разные типы активности у организмов — дневная, ночная и сумеречная.

Почва как среда жизни. Почва — это рыхлый поверхностный слой суши, контактирующий с литосферой (земной корой) и атмосферой (воздушной средой). Почва представляет собой смесь минеральных веществ, полученных при распаде горных пород под воздействием физических и химических агентов, и особых органических веществ, возникших в результате разложения растительных и животных остатков биологическими агентами.

Как среда жизни почва имеет особенности: большая плотность, отсутствие света, незначительные колебания температуры, недостаточность кислорода и высокое содержание углекислого газа. Она характеризуется достаточно рыхлой структурой, полости в ней заполнены смесью газов и водными растворами, что определяет большое разнообразие условий для жизни живых организмов.

Как приспособление к обитанию в почве у живых существ выработались своеобразные свойства: малые размеры, прочные покровы, кожное дыхание, редукция глаз, бесцветность покровов.

По целому ряду свойств почва как среда жизни является промежуточной между водной и наземно-воздушной. Температурный режим, отсутствие света, пониженное содержание кислорода, насыщенность влагой, присутствие значительного количества солей и органических веществ в почвенных растворах сближают почву с водной средой. Тогда как обычно наблюдаемые, например в поверхностных слоях почвы, резкие изменения температурного режима, регулярное и часто значительное иссушение, хорошее насыщение воздухом, в том числе кислородом, сближает ее с наземно-воздушной средой жизни.

Организм как среда жизни. Появление организменной среды жизни проходило почти одновременно с появлением живых организмов. Использование одних живых организмов другими в качестве среды обитания древнее и распространенное явление. Фактически нет ни одного вида, не имеющего паразитов. Организм, в котором поселяются другие организмы, называют хозяином. При этом, чем выше организация хозяина, чем сложнее и более дифференцированы его органы и ткани, тем более разнообразны условия, в которых могут поселяться сожители и паразиты.

Как среда жизни живой организм хозяина характеризуется особенностями: наличием легкоусвояемой пищи, постоянством температурного, солевого и осмотического режимов, отсутствием угрозы высыхания, защищенностью от врагов, а также нехватка кислорода и света, ограниченность жизненного пространства, преодоление защитных реакций хозяина, срок жизни хозяина.

Таким образом, все виды, существующие на Земле, обладают сложной системой приспособлений к жизни в своей среде. Их свойства отражают особенности той или иной 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 соприспособленность к совместному проживанию в одной среде.