Вопросы для обсуждения

1. Дайте определение экологии и назовите причины,определившие междисциплинарный характер этой науки.

2. Что понимается под экологическим фактором?

3. Что такое абиотическая структура экосистемы?

4. Что такое оптимум, стрессовые зоны и пределыустойчивости?

5. Лимитирующий фактор. Дайте определение и приведитепримеры

6. Что называют шумовым загрязнением? Его влияние на здоро-вье человека и животных.

Темы докладов

1. Окружающая среда и экология.

2. Экология и человек.

3. Принципы и законы природы.

4. Абиотические факторы среды.

5. Воздействие физических факторов на живые организмы.

6. Развитие современной экологии.

Семинар 2 основные среды жизни

Цель - изучить основные среды жизни, их разнообразие флоры

и фауны, а также особенности адаптации живых организмов копределенной среде жизни.

На кашей планете живые организмы в ходе длительногоисторического развития освоили четыре среды жизни, которыераспределились соответственно минеральным оболочкам (гидросфера,литосфера, атмосфера).

Водная среда была первой, в которой возникла и распространиласьжизнь. В дальнейшем в ходе исторического развития организмы начализаселять наземно-воздушную среду. Появились наземные растения иживотные, которые бурно эволюционируя, адаптировались к новымусловиям жизни. Функционирование живого вещества на суше привело кпостепенному преобразованию поверхностного слоя литосферы в почву,по выражению В.И.Вернадского, в своеобразное биокосное тело планеты.Почву заселили как водные, так и наземные организмы, создавспецифический комплекс ее обитателей.

Четвертой средой жизни стали сами живые организмы, каждый изкоторых является целым миром для населяющих его паразитов исимбионтов

1. Водная среда жизни

Гидросфера как водная среда жизни занимает около 71 % площади и1/800 часть объема земного шара. Основное количество воды (более 94 %)сосредоточено в морях и океанах.

В водной среде обитает примерно 150000 видов животных, илиоколо 7 % от общего их количества и 10000 видов растений (8 %).

Следует обратить внимание и на то, что число видов большинствагрупп растений и животных оставшись в водной среде,значительно меньше, чем наземных. Отсюда вывод - эволюция на сушепроходила значительно быстрее.

Экологические группы гидробионтов. Толща воды, или пелагиальзаселена пелагическими организмами, которые обладают способностьюплавать или удерживаться в определенных слоях.

В связи с этим данные организмы подразделяются на две группы:нектон и планктон. Третью экологическую группу - бентос - образуютобитатели дна.

Нектон - это совокупность пелагических активно передвигающихсяживотных, не имеющих непосредственной связи с дном. Нектонпредставлен главным образом крупными животными, которые способныпреодолевать большие расстояния и сильные течения воды. Они имеютобтекаемую форму тела и хорошо развитые органы движения. К типичнымнектонным организмам относятся рыбы, кальмары, киты, ластоногие. Кнектону в пресных водах кроме рыб относятся земноводные и активноперемешающиеся водные насекомые. Многие морские рыбы могут

передвигаться в толще воды с огромной скоростью, до 45-50 км/час -кальмары, 100-150 км/час - парусники и 130 км/час - меч-рыба.

Планктон - это совокупность пелагических организмов, которые необладают способностью к быстрым активным передвижениям. Какправило, это мелкие животные - зоопланктон и растения - фитопланктон,которые не могут противостоять течениям. В состав планктона включаюти "парящие" в толще воды личинки многих животных. Планктонныеорганизмы располагаются как на поверхности воды, на глубине, так им впридонном слое.

Разнообразием и богатством растительного и животного мираотличаются моря и океаны экваториальных и тропических областей, впервую очередь Тихого и Атлантического океанов. На север и юг от этихпоясов качественный состав постепенно обедняется. Например, в районеОст-Индского архипелага распространено не менее 40000 видов животных,тогда как в море Лаптевых всего 400. Основная масса организмовМирового океана сосредоточена на относительно небольшой по площадизоне морских побережий умеренного пояса и среди мангровых зарослей

тропических стран.

Удельный вес рек, озер и болот по сравнению с морями и океанаминезначителен. Однако они создают необходимый для растений, животныхи человека запас пресной воды.

Основной продуцент органического вещества в жизни водоемов -фитопланктон. К фитопланктону относятся в первую очередь диатомовыеи зеленые водоросли, растительные жгутиконосцы. В пресных водахшироко распространены не только зеленые, но и сине-зеленые водоросли.

Зоопланктон и бактерии можно встретить на различных глубинах. Впресных водах распространены большей частью плохо плавающиеотносительно крупные ракообразные, много коловраток и простейших.

В морском зоопланктоне доминируют мелкие ракообразные,простейшие. Из крупных представителей - это крылоногие моллюски,медузы и плавающие гребневики, сатьпы, некоторые черви.

Планктонные организмы служат важным пищевым компонентом длямногих водных животных, включая и таких гигантов, как усатые киты.

Бентос - это совокупность организмов, обитающих на дне (на грунтеи в грунте) водоемов. Он подразделяется на зообентос и фитобентос.Большей частью представлен прикрепленными или медленнопередвигающимися или роющими в грунте животными. На мелководье онсостоит из организмов, синтезирующих органическое вещество(продуценты), потребляющих (консументы) и разрушающих его(редуценты). На глубине, где нет света, фитобентос (продуценты)отсутствуют. В морском зообентосе доминируют фораминиферы, губки,кишечнополостные, черви, плеченогие, моллюски, асцидии, рыбы и др.

Более многочисленные бентосные формы на мелководье. Их общаябиомасса здесь может достигать десятков килограммов на 1 кв.м.

Фитобентос морей в основном включает водоросли (диатомовые,зеленые, бурые, красные) и бактерии. У побережья встречаются цветковыерастения. Наиболее богаты фитобентосом скалистые и каменистые участкидна.

В озерах, как и морях, различают планктон, нектон и бентос. Однаков озерах и других пресных водоемах зообентоса меньше, чем в морях иокеанах, а видовой их состав однообразен. Главным образом этопростейшие, губки, ресничные и малощетинковые черви, пиявки,моллюски, личинки насекомых и др.

Особенности адаптации растений и животных к водной среде.Водные растения имеют значительные отличия от наземных растительныхорганизмов. Так, способность водных растений поглощать влагу иминеральные соли непосредственно из окружающей среды отражается наих морфологической и физиологической организации. Характерным дляводных растений является слабое развитие проводящей ткани и корневойсистемы. Корневая система служит, главным образом, для прикрепления кподводному субстрату и не выполняет функции минерального питания иводоснабжения, как у наземных растений. Минеральное питание водныхрастений осуществляется всей поверхностью их тела.

Значительная плотность воды дает возможность растениям обитатьво всей ее толще. У низших растения, заселяющих различные слон воды иведущих плавающий образ жизни, имеются специальные придатки,которые увеличивают их плавучесть и позволяют им удерживаться вовзвешенном состоянии. Высшие гидрофиты имеют слабо развитуюмеханическую ткань. В их листьях, стеблях, корнях располагаютсявоздухоносные межклеточные полости, увеличивающие легкость иплавучесть взвешенных в воде и плавающих на поверхности органов, чтотакже способствует омыванию внутренних клеток водой с раствореннымив нем солями и газами. Гидрофиты отличаются большой поверхностьюлистьев при малом общем объеме растения, что обеспечивает иминтенсивный газообмен при недостатке растворенного в воде кислорода идругих газов.

У ряда водных организмов развита разнолистность, илигетерофилия. Так. у сальвинии погруженные листья обеспечиваютминеральное питание, а плавающие - органическое.

Важной особенностью адаптации растений к обитанию в воднойсреде является и то, что листья, погруженные в воду, как правило, оченьтонкие. Часто хлорофилл в них располагается в клетках эпидермиса, чтоспособствует усилению интенсивности фотосинтеза при слабомосвещении.

Защитой от вымывания или выщелачивания минеральных солей изклеток водных растений является выделение специальными клеткамислизи и образование эндодермы из более толстостенных клеток в видекольца.

Относительно низкая температура водной среды обусловливаетотмирание вегетирующих частей у погруженных в воду растений послеобразования зимних почек и замену летних, тонких нежных листьев болеежесткими и короткими зимними. Низкая температура воды отрицательносказывается на генеративных органах водных растений, а высокая ееплотность затрудняет перенос пыльцы. В связи с этим водные растенийинтенсивно размножаются вегетативным путем. Большинство плавающихна поверхности и погруженных растений выносят цветоносные стебли ввоздушную среду и размножаются половым путем. Пыльца, а такжеобразующиеся плоды и семена распространяются поверхностнымитечениями.

Особенности адаптации животных к водной среде.

У животных, обитающих в водной среде, по сравнению срастениями, адаптивные особенности более многообразны, к нимотносятся такие, как анатомо-морфологические, поведенческие,физиологические и др.

Животные, обитающие в толще воды, обладают в первую очередьприспособлениями, которые увеличивают их плавучесть и позволяютпротивостоять движению воды, течениям. Донные же организмывырабатывают приспособления, которые препятствуют поднятию их втолщу воды или уменьшают плавучесть, что позволяет удержаться на дне,включая и быстро текущие воды.

У мелких форм, живущих в толще воды, отмечается редукцияскелетных образований. Так, у простейших раковины обладаютпористостью, кремневые иглы скелета внутри полые. Удельная плотностьгребневиков, медуз уменьшается благодаря наличию воды в тканях.Скопление капелек жира в теле (ночесветки, радиолярии) способствуетувеличению плавучести. Крупные скопления жира наблюдаются унекоторых ракообразных, рыб и китообразных. Удельную плотность теласнижают и тем самым повышают плавучесть, плавательные пузыри,наполненные газом, которые имеют многие рыбы. У сифонофор развитымощные воздухоносные полости.

Для животных, пассивно плавающих в толще воды, характерно нетолько уменьшение массы, но и увеличение удельной поверхности тела.Это связано с тем, что чем больше вязкость среды и выше удельнаяповерхность тела организма, тем он медленнее погружается в воду. Уживотных уплощается тело, на нем образуются шипы, выросты, придатки,например, у жгутиковых, радиолярий и др.

У крупных животных нередко имеются специализированныеконечности (плавники, ласты), тело имеет обтекаемую форму и покрытослизью, что позволяет этим животным развивать достаточно высокуюскорость передвижение, преодолевая сопротивление воды.

Только в водной среде встречаются неподвижные, ведущиеприкрепленный образ жизни животные: гидроиды, коралловые полипы,морские лилии, двустворчатые моллюски и др. Для них характернысвоеобразная форма тела, незначительная плавучесть (плотность телабольше плотности воды) и специальные приспособления для прикрепленияк субстрату.

Водные животные большей частью пойкилотермны. Угомойотермных животных, например, у китообразных, ластоногихобразуется значительный слой подкожного жира, который выполняеттеплоизоляционную функцию.

Глубоководные животные отличаются специфическими чертамиорганизации: исчезновение или слабое развитие известкового скелета,увеличение размеров тела, нередко - редукция органов зрения, усилениеразвития осязательных рецепторов и т.д.

Осмотическое давление и ионное состояние растворов в тележивотных обеспечивается сложными механизмами водно-солевого обмена.Наиболее распространенным способом поддержания постоянногоосмотического давления является регулярное удаление поступающей ворганизм воды с помощью пульсирующих вакуолей и органов выделения.Так, пресноводные рыбы избыток воды удаляют усиленной работойвыделительной системы, а соли поглощают через жаберные лепестки.Морские же рыбы вынуждены пополнять запасы воды и поэтому пьютморскую воду, а излишки поступающих с водой солей выводят изорганизма через жаберные лепестки.

Целый ряд гидробионтов обладают особым характером питания - этоотцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органическогопроисхождения, многочисленных мелких организмов. Такой способпитания не требует больших затрат энергии на поиски добычи ихарактерен для пластинчатожаберных моллюсков, сидячих иглокожих,асцидий, планктонных рачков и др. Животные - фильтраторы выполняютважную роль в биологической очистке водоемов.

Всем без исключения водным организмам свойственен наиболеедревний способ ориентации - восприятие химизма среды. Хеморецепторымногих гидробионтов (лососей, угрей и др.) обладают чрезвычайнойчувствительностью. В тысячекилометровых миграциях они споразительной точностью находят места нерестилищ и нагула.

Смена условий в водной среде вызывает и определенныеповеденческие реакции организмов. С изменением освещенности,температуры, солености, газового режима и других факторов связаны

вертикальные (опускание вглубь, поднятие к поверхности) игоризонтальные (нерестовые, зимовальные и нагульные) миграцииживотных. В морях и океанах в вертикальных миграциях принимаютучастие миллионы тонн гидробионтов, а при горизонтальных миграцияхводные животные могут преодолевать сотни и тысячи километров.