Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Экология шп.docx
Скачиваний:
7
Добавлен:
12.03.2016
Размер:
112.85 Кб
Скачать

Наземно-воздушная среда жизни организмов

2014-06-05

Разнообразие сред жизни. Организмы живут в разных средах: наземно-воздушной, водной и почвенном (рис. 150). Каждое из них имеет свои особенности условий существования: освещенность, температуру, увлажненность, наличие воздуха.

Жизнь организмов в наземно — воздушной среде связано с земной поверхностью и воздухом.

Непрерывное пребывание организмов в воздухе невозможно. Насекомые и птицы некоторое время используют воздушные течения для перемещения и ищут опору на земной поверхности.

Жизнь организмов в водной среде — это жизнь в различных водоемах планеты от маленьких ручьев к океанам. Грунтовой средой является грунт — верхний плодородный слой Земли.

Различают наземно — воздушную, водную и грунтовую среды жизни.

Особенности наземно — воздушной среды. В наземно — воздушной среде достаточно света и воздуха. Однако увлажненность и температура очень разнообразны. Болотистые территории имеют избыточное количество влаги, в степях ее значительно меньше. Ощутимы суточные и сезонные колебания температуры.

Приспособления организмов к жизни в условиях различной температуры и увлажненности. Больше приспособлений организмов наземно — воздушной среды связано с температурой и влажностью воздуха. Животные степи (скорпион, пауки тарантул и каракурт, суслики, мыши полевки) прячутся от жары в норках. От жарких лучей Солнца растений защищает усиленное испарение воды листьями. У животных таким приспособлением является выделение пота.

С наступлением холодов птицы улетают теплые края, чтобы весной снова вернулся на место, где родились и где дадут потомство.

Особенностью наземно — воздушной среды в южных областях Украины или в Крыму является недостаточное количество влаги. Ознакомьтесь с рис. 151 с примерами растений, которые приспособились к таким условиям.

Приспособление организмов к передвижению в наземно — воздушной среде. Для многих животных наземно — воздушной среды важно передвижения по земной поверхности или в воздухе. Для этого у них выработались определенные приспособления, а их конечности имеют различное строение. Одни приспособились к бегу (волк, лошадь), вторые — к прыжкам (кенгуру, тушканчик, конек), третьи — к полетам (птицы, летучие мыши, насекомые) (рис. 152). Ужи, гадюки вообще не имеют конечностей, поэтому двигаются, выгибая тело.

Семена и плоды некоторых наземных растений перемещаются на значительные расстояния с помощью ветра или животных (рис. 153).

К жизни высоко в горах приспособилось значительно меньше организмов, так как для растений там мало почвы, влаги и воздуха, а для животных возникают еще и трудности с перемещением. Однако некоторые животные, например горные козлы муфлоны (рис. 154), способны двигаться почти вертикально вверх и вниз, если есть хоть небольшие неровности. Поэтому они могут жить высоко в горах.

Приспособления организмов к различного освещения. Одним из приспособлений растений к различного освещения является направление листьев к свету. В тени листья располагаются горизонтально: так на них попадает больше световых лучей. Светолюбивые подснежник и ряст развиваются и цветут рано весной. В это время им хватает света, потому листья на деревьях леса еще не распустились.

Приспособлением животных к этому фактору наземно — воздушной среды жизни строение и размеры глаз. Большинство животных этой среды имеют хорошо развитые органы зрения. Так, ястреб с высоты своего полета видит мышь, которая бежит по полю.

На протяжении многих веков организмы наземно — воздушной среды приспособились к воздействию его факторов.

Станьте естествоиспытателями

Проведите наблюдения за прекрасными птицами Украины аистами. Вы увидите, как плавно и красиво перемещается эта птица, крупные у него крылья. Обратите внимание на длинные ноги этих птиц. Попробуйте найти ответ на вопрос: «К чему приспособились аисты, имея такие ноги ?»

Проведите наблюдение за несколькими растениями наземно — воздушной среды, а также животными, ведут лишь наземный образ жизни. Какие из рассмотренных в параграфе, а также новые приспособления организмов к жизни в этой среде вам удалось обнаружить ?

Почва как среда обитания (литосфера, или педосфера)

[ Back ]

Почва, или педосфера – это рыхлый поверхностный слой суши, обладающий плодородием. Почва представляет собой трехфазную систему, в которой твердые частицы окружены воздухом и водой. В состав почвы входят разнообразные типы вещества: живое вещество (живые организмы), биогенное вещество (органические и неорганические вещества, происхождение которых связано с деятельностью живых организмов), косное вещество (горные породы) и другие. Поэтому почва представляет собой особый тип вещества в биосфере – биокосное вещество. Почва является экологическим фактором наземно-воздушной среды обитания и, в то же время, представляет собой самостоятельную среду обитания. Постоянные обитатели почвы называются эдафобионты. Особенности действия экологических факторов в почве:  достаточно высокое и стабильное содержание воды и разнообразных газов (промежуточное между водной и наземно-воздушной средой);  высокая концентрация органических и неорганических веществ;  стабильный температурный режим;  низкая освещенность (за исключением самых поверхностных слоев) – лимитирующий фактор для фотосинтезирующих организмов.  неоднородность почвы по вертикали и горизонтали создает условия для формирования множества экологических ниш. Почва является средой обитания, промежуточной между водной и наземно-воздушной. С водной средой почву сближает: неоднородность по вертикали, насыщенность почвенного воздуха водяными парами и наличие других форм воды, присутствие минеральных и органических веществ в почвенных растворах, возможность передвигаться в трех измерениях. С наземно-воздушной средой почву сближает: наличие почвенного воздуха, возможность пересыхания верхних горизонтов, резкие изменения температуры в верхних слоях. Экологические группы прокариот. Неоднородность почвы в физико-химическом отношении создает благоприятные условия для разнообразных типов обмена веществ. По характеру обмена веществ у прокариот выделяются следующие группы:  Анаэробные гетеротрофы, не способные использовать неорганические окислители. В результате происходит анаэробное дыхание – брожение углеводов и гниение белков.  Анаэробные гетеротрофы, использующие неорганические окислители. Эти организмы полностью окисляют органические вещества с помощью сульфатов, нитратов, трехвалентного железа.   Аэробные гетеротрофы. К аэробному дыханию способно большинство обитателей почвы.  Факультативные анаэробы в присутствии кислорода осуществляют аэробное дыхание, а при недостатке кислорода переходят на анаэробное брожение или анаэробное дыхание с использованием неорганических окислителей. В то же время, существуют и облигатные анаэробы, для которых кислород является ядом.  Хемоавтотрофы (хемосинтезирующие прокариоты). Используют для восстановления углекислого газа энергию окисления неорганических веществ с помощью кислорода (аэробные хемоавтотрофы) или нитратов (анаэробные хемоавтотрофы). Экологические группы грибов. Высокая концентрация органических веществ в верхних слоях почвы создает благоприятные условия для гетеротрофных организмов. Например, в почве широко распространены различные группы грибов. Грибы-сапротрофы питаются мертвым органическим веществом. Существует несколько групп грибов–сапротрофов: подстилочные, гумусовые, ксилотрофы, копротрофы. При взаимодействии с корнями высших растений микоризные грибы образуют микоризу. Между растением и грибом возникают сложные отношения, и в итоге происходит развитие высшего растения. Экологические группы животных. Экологические группы животных выделяют по размерам тела. В состав почвенной фауны входят: микрофауна, мезофауна, макрофауна и мегафауна. Микрофауна включает мельчайших животных, населяющих водную фазу почвы. В сущности, это водные организмы. Представители микрофауны способны переносить промерзание зимой и высыхание летом в состоянии анабиоза.  Мезофауна включает более крупных беспозвоночных. Лимитирующим фактором для этих организмов является содержание влаги: при недостатке влаги им угрожает пересыхание, а при избытке влаги – гибель от недостатка воздуха.  К макрофауне относятся еще более крупные беспозвоночные (размеры тела до нескольких сантиметров): дождевые черви, мокрицы, многоножки, личинки крупных насекомых (жуков), медведки. Для них почва является плотной средой. Часть из них передвигается, раздвигая почвенные частицы, а часть – роет новые ходы. В последнем случае развиваются разнообразные приспособления для рытья ходов. Неблагоприятные условия эти животные переносят на глубине в десятки сантиметров. К мегафауне относятся относительно крупные млекопитающие–землерои (кроты, слепыши, цокоры). Эти организмы характеризуются компактным телом с короткой шеей и сильными копательными конечностями; глаза недоразвиты.  Кроме постоянных обитателей почвы выделяются группа обитателей нор: кролики, суслики, барсуки. Они кормятся на поверхности, но размножаются, зимуют, отдыхают и спасаются от опасности в норах.

Живые организмы как особая среда обитания. Типы взаимосвязей между организмами Организм как среда обитания по своим свойствам существенно отличается от других. Так, если на организмы, живущие на поверхности других существ, влияют различные факторы внешней среды, то на те, которые живут внутри организма хозяина, эти факторы действуют лишь опосредованно. В роли хозяев могут быть любые организмы - от бактерий до цветковых растений и млекопитающих.  Симбиоз. Все формы сосуществования разных видов называют симбиозом (от греч. Сим - вместе и биос-жизнь). Симбиоз может основываться на трофических взаимосвязях (когда организм хозяина или остатки его пищи или продукты жизнедеятельности служат для питания симбионта) или на пространственных (поселение одного организма внутри или на поверхности другого или совместное использование определенных местосуществований: нор, ракушек и т.д.).   Симбиоз может быть обязательным (облигатным), когда существование обоих организмов или одного из них невозможно без другого (грибы, входящие в состав лишайников, ленточные черви - паразиты кишечника позвоночных животных и т.п.). За необязательного (факультативного) симбиоза организмы могут существовать вместе или отдельно друг от друга (например, раки-отшельники и актинии). В зависимости от характера взаимосвязей между партнерами различают разные типы симбиоза: паразитизм, Комменсализм и мутуализм.  Паразитизм - это такой тип взаимосвязей между различными видами, при котором один из них (паразит) более или менее продолжительное время использует другого (хозяина) как источник питания и среду обитания, частично или полностью возлагая на него регуляцию своих взаимоотношений с окружающей средой. Паразитизм встречается среди различных групп организмов: животных (простейшие, плоские, круглые, кольчатые черви, моллюски, членистоногие и др.), бактерий, грибов (мучнисто-росистые, трутовики, рожки, головни и др.) и даже цветочных растений (повилика). Все вирусы - внутриклеточные паразиты.  Паразитизм является примером антагонистических взаимосвязей между организмами: хозяин с помощью иммунных и других защитных реакций пытается избавиться от паразитов, а те, в свою очередь, - их ослабить или полностью нейтрализовать. В некоторых случаях паразиты влияют на иммунную систему хозяина таким образом, что она не распознает их как инородные объекты (антигены) и не вырабатывает к ним антитела.  В течение сопряженной эволюции (коэволюции) паразита и хозяина происходит их взаимное приспособление, а острота антагонистических взаимосвязей уменьшается. Это объясняется тем, что преждевременная гибель хозяина может привести и к гибели паразита. Поэтому паразиты, у которых связи с организмом хозяина возникли исторически недавно или же несвойственные для него, как правило, наносят его организму больше вреда (например, вирус иммунодефицита человека), чем те, что прошли с определенным видом хозяина длительную коэволюции (например, цепни).  Среди паразитов различают обязательных (облигатных) и необязательных (факультативных). К первой категории относятся, например, бычий и свиной цепни, которые могут существовать лишь в тонком кишечнике человека. Примером необязательных паразитов может служить круглый червь - стронгилоидес, который может полностью осуществлять свой жизненный цикл в почве, но способен паразитировать и в кишечнике человека, иногда приводя к ее гибели.  Есть паразиты, обитающие как на поверхности организма хозяина (эктопаразиты вши, перьевые клещи и др.), так и внутри (эндопаразиты: ленточные и круглые черви, сосальщики, личинки желудочных оводов и др.)..  Существование в таком специфической среде, каким является организм хозяина, приводит в паразитов формирование определенных адаптаций. Поскольку факторы внешней среды действуют на внутренних паразитов не напрямую, а через организм хозяина, у них наблюдается упрощение или полная редукция определенных органов или систем органов (например, пищеварительной системы, органов чувств). Зато в паразитов, как правило, хорошо развиты органы прикрепления (присоски, крючки и т.п.) и половая система (например, у некоторых видов ленточных червей в каждом из члеников может закладываться до 14 наборов мужских и женских половых желез). Для большинства паразитов свойственна значительная плодовитость («закон большого числа яиц»), например, самка человеческой аскариды продуцирует до 240 000 яиц в сутки, а бычий цепень течение своей жизни (до 18 лет) - более 10 000 000 000. Это объясняется гибелью значительного количества паразитов к завершению жизненного цикла.  Для многих паразитов характерны сложные жизненные циклы, которые могут сопровождаться сменой поколений, хозяев и мест обитания, что способствует их распространению. Если жизненный цикл паразита протекает со сменой различных видов хозяев, то те организмы, в которых паразиты размножаются половым путем, называют окончательным хозяевами (например, человек для бычьего цепня), а те, в которых паразиты развиваются или размножаются неполовое или партеногенетически, имеют название промежуточных (например, крупный рогатый скот для бычьего цепня).  Паразиты, которые могут проникать в любые органы и ткани организма хозяина, обеспечены значительными запасами пищи. Поэтому они значительно больше по размерам, чем близкие группы, живущие свободно в природе (так некоторые паразитические круглые черви могут достигать 8 м в длину, тогда как свободноживущие их виды не превышают нескольких миллиметров). Многие эндопаразитов живет в условиях недостатка или отсутствия свободного кислорода, вследствие чего в них преобладают процессы анаэробного расщепления запасных питательных веществ (главным образом, гликогена).  Паразиты играют определенную роль в биоценозах. Одни из них, мало вредных для местных видов, вызывающих тяжелые заболевания особей видов, несвойственных данному биоценоза (например, трипаносома, проживающего в крови антилоп, не вызывая у них значительных отрицательных последствий, попав в организм человека, вызывает смертельную сонную болезнь), таким образом будто защищая биоценоз от вторжений чуждых ему видов. Другие виды паразитов высоко патогенные для членов определенного биоценоза и регулирующие избыточный рост плотности их популяций (например, чумная бацилла в поселениях сурков, сурков и других грызунов). 

Биологические ритмы

Биологические ритмы представляют собой 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 эндогенныеЭкзогенные (внешние) ритмы возникают как реакция на периодические изменения среды (смену дня и ночи, сезонов, солнечной активности).Эндогенные (внутренние) ритмы генерируются 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) ритмы – повторяющиеся 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 другие 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.

 

СУТОЧНЫЕ РИТМЫ — периодические изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений, обусловленные сменой дня и ночи. С суточными ритмами связана суточнаяритмичность активности животных, положение листьев и лепестков у растений и др.

ГОДИЧНЫЕ. РИТМЫ

сезонные ритмы, изменения интенсивности и характера биол. процессов и явлений, повторяющиеся сгодичной периодичностью; наблюдаются у всех организмов от полярной до тропич. зоны. В значит, степениГ. р. определяются изменениями внеш. условий, среди к-рых осн. сигналом является длина светового дня(см. ФОТОПЕРИОДИЗМ). В низких широтах они часто связаны с сезонной неравномерностью выпаденияосадков. Годичные колебания биол. процессов охватывают важные и характерные для вида совокупностиреакций. Они проявляются, напр., в явлениях миграций и кочевок, зимней и летней спячки, в разнообразнойдеятельности по постройке гнёзд, нор и убежищ. Сезонные изменения биохимич. и физиол. функцийсвязаны с явлениями роста, развития и размножения, терморегуляции, двигаг. активности и т. д. У мн.растений и животных Г. р. при постоянных условиях стабильны, однако часто устойчивые повторениявидоспе-цифич. явлений и пропессов могут отклоняться от годичного периода

Популяцией  в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.

Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» – народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.

Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов. В популяциях проявляются в той или иной степени все формы связей, характерные для межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические (взаимно полезные) и конкурентные. Специфические внутривидовые взаимосвязи – это отношения, связанные с воспроизводством: между особями разных полов и между родительским и дочерним поколениями.

При половом размножении обмен генами превращает популяцию в относительно целостную генетическую систему. Если перекрестное оплодотворение отсутствует и преобладает вегетативное, партеногенетическое или другие способы размножения, генетические связи слабее и популяция представляет собой систему клонов, или чистых линий, совместно использующих среду. Такие популяции объединены в основном экологическими связями. Во всех случаях в популяциях действуют законы, позволяющие таким образом использовать ограниченные ресурсы среды, чтобы обеспечить оставление потомства. Достигается это в основном через количественные изменения населения. Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.

Поддержание оптимальной в данных условиях численности называют гомеостазом популяции.  Гомеостатические возможности популяций по‑разному выражены у различных видов. Осуществляются они также через взаимоотношения особей.

Таким образом, популяции, как групповые объединения, обладают рядом специфических свойств, которые не присущи каждой отдельно взятой особи.

Основные характеристики популяций:

1) численность – общее количество особей на выделяемой территории;

2) плотность популяции – среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства; плотность популяции можно выражать также через массу членов популяции в единице пространства;

3) рождаемость – число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения;

4) смертность – показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени;

5) прирост популяции – разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть как положительным, так и отрицательным;

6) темп роста – средний прирост за единицу времени.

Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают структуру популяции.  Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, а с другой – под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяций имеет, следовательно, приспособительный характер. Разные популяции одного вида обладают как сходными особенностями структуры, так и отличительными, характеризующими специфику экологических условий в местах их обитания.

Таким образом, кроме адаптивных возможностей отдельных особей, население вида на определенной территории характеризуется еще и приспособительными чертами групповой организации, которые являются свойствами популяции как надиндивидуальной системы. Адаптивные возможности вида в целом как системы популяций значительно шире приспособительных особенностей каждой конкретной особи.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.