Организм и условия его обитания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Водная среда жизни

1.1 Общая характеристика

1.2 Экологические группы гидробионтов

1.3 Плотность воды

1.4 Солевой режим

1.5 Газовый режим

1.6 Экологическая пластичность организмов водной среды

1.7 Особенности адаптации животных к водной среде

2. Наземно-воздушная среда жизни

2.1 Общая характеристика наземно-воздушной среды

2.2 Газовый состав воздуха и световой режим

2.3 Физиологические адаптации растений

2.4 Водный режим

2.5 Температурный режим

2.6 Географическая поясность и зональность

3. Почва как среда жизни

3.1 Общая характеристика

3.2 Экологические группы почвенных организмов

3.3 Отношение растений к почве

3.4 Роль эдафических факторов в распределении растений и животных

4. Живые организмы как среда обитания

4.1 Животные, как среда обитания для других организмов

4.2 Растения, как среда обитания для других организмов

Заключение

Cписок использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

На нашей планете живые организмы в ходе длительного исторического развития освоили четыре среды жизни, которые распределились соответственно минеральным оболочкам (гидросфера, литосфера, атмосфера).

Водная среда была первой, в которой возникла и распространилась жизнь. В дальнейшем в ходе исторического развития организмы начали заселять наземно-воздушную среду. Появились наземные растения и животные, которые бурно эволюционируя, адаптировались к новым условиям жизни. Функционирование живого вещества на суше привело к постепенному преобразованию поверхностного слоя литосферы в почву, по выражению В. И. Вернадского, в своеобразное биокосное тело планеты. Почву заселили как водные, так и наземные организмы, создав специфический комплекс ее обитателей.

Четвертой средой жизни стали сами живые организмы, каждый из которых является целым миром для населяющих его паразитов и симбионтов.

1. Водная среда жизни

1.1 Общая характеристика

Гидросфера как водная среда жизни занимает около 71 % площади и 1/800 часть объема земного шара. Основное количество воды (более 94%) сосредоточено в морях и океанах.

В пресных водах рек, озер количество воды не превышает 0,016% общего объема пресной воды.

В океане с входящими в него морями прежде всего различают две экологические области: толщу воды -- пелагиаль и дно -- бенталъ. В зависимости от глубины бенталь делится на суд- 142 читоральную зону -- область плавного понижения суши до глубины 200 м, батиальную -- область крутого склона и абиссальную зону -- океанического ложа со средней глубиной 3--6 км.

Ьолее глубокие области бентали, соответствующие впадинам океанического ложа (6--10 км), называют ультраабиссалью. Кромка берега, заливаемая во время приливов, называется литоралью. Часть берега выше уровня приливов, увлажняемая брызгами прибоя, получила название супралиторали.[1]

Открытые воды Мирового океана также делятся на зоны по иертикали соответственно зонам бентали: эпипелигиалъ, батипелигиаль, абиссопелигиаль.

В водной среде обитает примерно 150000 видов животных, или около 7% от общего их количества и 10000 видов растений (8%). Разнообразием и богатством растительного и животного мира отличаются моря и океаны экваториальных и тропических областей, в первую очередь Тихого и Атлантического океанов. Па север и юг от этих поясов качественный состав постепенно обедняется.

Основная масса организмов Мирового океана сосредоточена на относительно небольшой по площади зоне морских побережий умеренного пояса и среди мангровых зарослей тропических стран.

Удельный вес рек, озер и болот, как уже было отмечено ранее, по сравнению с морями и океанами незначителен. Однако они создают необходимый для растений, животных и человека запас пресной воды. Известно, что не только водная среда оказывает сильное влияние на ее обитателей, но и живое вещество гидросферы, воздействуя на среду обитания, перерабатывает ее и вовлекает в круговорот веществ.

Современная гидросфера представляет собой продукт жизнедеятельности живого вещества не только современной, но и прошлых геологических эпох.

Характерной чертой водной среды является ее подвижность, особенно в проточных, быстро текущих ручьях и реках. [2]

1.2 Экологические группы гидробионтов

Толща воды, или пелагиаль (pelages -- море) заселена пелагическими организмами, которые обладают способностью плавать или удерживаться в определенных слоях. В связи с этим данные организмы подразделяются на две группы: нектон и планктон. Экологическая группа -- бентос -- образуют обитатели дна. Нектон (nektos -- плавающий) -- это совокупность пелагических активно передвигающихся животных, не имеющих непосредственной связи с дном. Нектон представлен главным образом крупными животными, которые способны преодолевать большие расстояния и сильные течения воды. Планктон (planktos -- блуждающий, парящий) -- это совокупность пелагических организмов, которые не обладают способностью к быстрым активным передвижениям. Как правило, это мелкие животные -- зоопланктон и растения -- фитопланктон, которые не могут противостоять течениям. Организмы, населяющие поверхностную пленку воды на границе с воздушной средой, составляют особую группу -- нейстон. Состав нейстона зависит от стадии развития ряда организмов. Те же организмы, часть тела которых находится над поверхностью воды, а другая -- в воде, получили название плейстон. К ним относят ряску, сифонофоры и др.

Фитопланктон играет важную роль в жизни водоемов, так как его основной продуцент органического вещества. Зоопланктон и бактерии можно встретить на различных глубинах. Планктонные организмы служат важным пищевым компонентом для многих водных животных, включая и таких гигантов, как усатые киты. Бентос (benthos -- глубина) -- это совокупность организмов, обитающих на дне (на грунте и в грунте) водоемов. Он подразделяется на зообентос и фитобентос. [3]

В озерах, как и морях, различают планктон, нектон и бентос.

Однако в озерах и других пресных водоемах зообентоса меньше, чем в морях и океанах, а видовой их состав однообразен. Фитобентос пресных вод представлен бактериями, диатомовыми и зелеными водорослями.

По образу жизни водные растения подразделяют на две основные экологические группы: гидрофиты -- растения, погруженные в воду только нижней частью и обычно укореняющиеся в грунте, гидатофиты -- растения, которые полностью погружены в воду, а иногда и плавающие на поверхности или имеющие плавающие листья,

В жизни водных организмов большую роль играют вертикальное перемещение воды, плотность, температурный, световой, солевой, газовый (содержание кислорода и углекислого газа) режимы, концентрация водородных ионов (рН).

Температурный режим отличается в воде, во-первых, меньшим притоком тепла, во-вторых, большей стабильностью, чем на суше, Часть тепловой энергии, поступающей на поверхность воды, отражается, часть расходуется на испарение. Испарение воды с поверхности водоемов препятствует перегреванию нижних слоев, а образование льда, при котором выделяется теплота плавления (333,48 Дж/г), замедляет их охлаждение. Изменение температуры в текущих водах следует за ее изменениями в окружающем воздухе, отличаясь меньшей амплитудой. Амплитуда годовых колебаний температуры в верхних слоях океана не более 10--15°С, в континентальных водах --30--35°С. Глубокие слои воды отличаются постоянством температуры.

Организмы в водоемах умеренных широт хорошо приспособлены к сезонным вертикальным перемещениям слоев воды, к весенней и осенней гомотермии, к летней и зимней стагнации. Поскольку температурный режим водоемов характеризуется большой стабильностью, среди гидробионтов в большей мере, чем среди организмов суши, распространена стенотермность. Эвритермные виды встречаются главным образом в мелких континентальных водоемах и на литорали морей высоких и умеренных широт, где значительны суточные и сезонные колебания. [4]

1.3 Плотность воды

водный наземный среда жизнь

Вода отличается от воздуха большей плотностью. В этом отношении она в 800 раз превосходит воздушную среду. Плотность дистиллированной воды при температуре 4°С равна 1 г/см3. Плотность же природных вод, содержащих растворенные соли, может быть больше и доходит до 1,35 г/см3. В среднем н водной толще на каждые 10 м глубины давление возрастает на 1 атмосферу. Высокая плотность воды отражается на строении тела гидрофитов. Так, если у наземных растений хорошо развиты механические ткани, обеспечивающие прочность стволов и стеблей; расположение механических и проводящих тканей по периферии стебля создает конструкцию «трубы», хорошо противостоящую изломам и изгибам, то у гидрофитов механические ткани сильно редуцированы, так как растения поддерживаются самой водой. Механические элементы и проводящие пучки довольно часто сосредоточены в центре стебля или листового черешка, что придает способность изгибаться при движениях воды.

Погруженные гидрофиты обладают хорошей плавучестью, создаваемой специальными приспособлениями (воздушные мешки, вздутия). Вместе с тем следует отметить, что многие обитатели морей и океанов относительно стенобионты и приурочены к определенным глубинам. Это относится в первую очередь к мелководным и глубоководным видам.

Плотность воды обеспечивает возможность животным организмам опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм. Опорность среды служит условием парения в воде. Именно к этому образу жизни приспособлены многие гидробионты.

На водные организмы большое влияние оказывают световой режим и прозрачность воды. Интенсивность света в воде сильно ослаблена, так как часть падающей радиации отражается от поверности воды, другая поглощается ее толщей. Поглощение света связано с прозрачностью воды. В связи с тем, что лучи разных участков солнечного спектра неодинаково поглощаются водой, с глубиной изменяется и спектральный состав света, ослабляются красные лучи. Погруженные и особенно глубоководные относят к «теневой флоре». В мелководных зонах преобладают зеленые водоросли. В более глубоких зонах встречаются бурые водоросли, имеющие кроме хлорофилла бурые пигменты фикофеин, фукоксантин и др. Еще глубже обитают красные водоросли, содержащие пигмент фикоэритрин. Здесь четко прослеживается способность к улавливанию солнечных лучей с разной длиной волны. Данное явление получило название хроматической адаптации. У частично погруженных в воду растений хорошо выражена гетерофилия, т. е. различие строения надводных и подводных листьев у одного и того же растения.

Глубина водной среды оказывает влияние и на животных, их окраску, видовой состав и т. д. В светлых, поверхностных слоях воды обитают ярко и разнообразно окрашенные животные, глубоководные же виды обычно лишены пигментов. В сумеречной зоне океана обитают животные, окрашенные в цвета с красноватым оттенком, что помогает им скрываться от врагов, так как красный цвет в сине-фиолетовых лучах воспринимается как черный. Красная окраска характерна для таких животных сумеречной зоны, как морской окунь, красный коралл, различные ракообразные и др. Световой день в воде значительно короче (особенно в глубоких слоях), чем на суше. [5]

1.4 Солевой режим

В жизни водных организмов важную роль играет соленость воды, или солевой режим. Химический состав вод формируется под влиянием естественно-исторических и геологических условий, а также при антропогенном воздействии. Содержание химических соединений (солей) в воде определяет ее соленость и выражается в граммах на литр или в промилле (0/w). По общей минерализации ~~ воды можно разделить на пресные с содержанием солей до 1 г/л, солоноватые (1-25 г/л), морской солености (26-50 г/л) и рассолы (более 50 г/л). Наиболее важными из растворенных веществ в воде являются карбонаты, сульфаты и хлориды.

Важным элементом в пресных водах является содержание кальция. Кальций может выступать в роли ограничивающего фактора. Различают воды «мягкие», бедные кальцием (менее 9 мг на 1 литр), и воды «жесткие», содержание его в большом количестве (более 25 мг на литр).

В морской воде среднее содержание растворенных солей составляет 35 г/л, в окраинных морях значительно ниже. По степени значимости первое место занимает поваренная соль, затем хлористый барий, сернокислый магний и хлористый калий.

Большинство водных обитателей полиосмотичны. Осмотическое давление в их теле зависит от солености окружающей среды. Концентрация солей в жидкостях тела и тканей многих морских организмов изотонична концентрации растворенных солей и окружающей воде. Типично морские и типично пресноводные организмы не переносят значительных изменений солености и являются стеногалинными. Эвригалинных организмов, в частности животных, пресноводного и морского происхождения не так много.

Обитание растений в водной среде, помимо перечисленных выше особенностей, накладывает отпечаток и на другие стороны жизнедеятельности, особенно на водный режим у растений, в прямом смысле окруженных водой. У таких растений транспирации нет, а следовательно, и нет «верхнего двигателя», поддерживающего ток воды в растении. Активная роль движения воды по водному растению происходит за счет корневого давления и деятельности специальных клеток, выделяющих воду, -- водяных устьиц или гидатод. [6]

В пресных водах распространены растения, укрепленные на дне водоема.

1.5 Газовый режим

Основными газами в водной среде являются кислород и углекислый газ. Другие газы, такие, как сероводород или метан, имеют второстепенное значение.

Кислород для водной среды -- важнейший экологический фактор. Он поступает в воду из воздуха и выделяется растениями при фотосинтезе. Коэффициент диффузии кислорода в воде примерно в 320 тыс. раз ниже, чем в воздухе, а общее его содержание в верхних слоях воды составляет 6--8 мл/л, или в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Содержание кислорода в воде обратно пропорционально температуре. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается. Среди водных обитателей значительно количество видов, способных переносить широкие колебания содержания кислорода в воде, вплоть до почти полного его отсутствия, -- так называемые эвриоксибионты. Однако целый ряд видов является стеноксибионтными. Многие виды живых организмов способны при недостатке кислорода впадать в аноксибиоз. [7]

Дыхание гидробионтов осуществляется как через поверхность тела, так и через специализированные органы -- жабры, легкие, трахеи. Нередко покровы тела могут служить дополнительным органом дыхания. У отдельных видов встречается комбинирование водного и воздушного дыхания.

Углекислый газ. В водной среде живые организмы кроме недостатка. света, кислорода могут испытывать недостаток доступной углекислоты, например, растениям для фотосинтеза. Углекислота поступает в воду в результате растворения углекислого газа, содержащегося в воздухе, дыхания водных организмов, разложения органических остатков и высвобождения из карбонатов. Содержание углекислого газа в воде колеблется в пределах 0,2-0,5 мл/л, или в 700 раз больше, чем в атмосфере. Углекислый газ, содержащийся в воде, принимает участие в формировании известковых скелетных образований беспозвоночных животных и обеспечивает фотосинтез водных растений. Дополнительным источником С02 для фотосинтеза водных растений является также углекислота, которая выделяется при разложении двууглекислых кислых солей и их переходе в углекислые. Малорастворимые карбонаты оседают на поверхность листьев в виде известкового налета или корочки. Пресноводные бассейны с рН 3,7-- 4,7 считаются кислыми, 6,95-7,3 нейтральными, с рН более 7,8 -- щелочными. В пресных водоемах рН испытывает значительные колебания, нередко в течение суток. Морская вода более щелочная, и рН ее меньше изменяется, чем пресной. С глубиной рН уменьшается. [8]

1.6 Экологическая пластичность организмов водной среды

Вода является стабильной средой, и абиотические факторы претерпевают сравнительно незначительные колебания, поэтому водные организмы обладают по сравнению с наземными меньшей экологической пластичностью. Пресноводные растения и животные более пластичны, чем морские, так как пресная вода как среда жизни более изменчива. Оценивают широту экологической пластичности гидробионтов не только в целом к комплексу факторов (эври- и стенобионтность), но и по отдельности.

Установлено, что прибрежные растения и животные в отличие от обитателей открытых зон главным образом эвритермные и эвригалинные организмы, вследствие того, что температурные условия и солевой режим вблизи берега довольно изменчивы. Обитатели поверхностных слоев по сравнению с глубоководными формами оказываются более эвритермными и эвригалинными.

Экологическая пластичность является важным регулятором расселения организмов. Доказано, что гидробионты с высокой экологической пластичностью распространены широко и наоборот. Экологическая пластичность зависит от возраста и фазы развития организма. [9]

Водные растения имеют значительные отличия от наземных растительных организмов. Характерным для водных растений является слабое развитие проводящей ткани и корневой системы. Корневая система служит, главным образом, для прикрепления к подводному субстрату и не выполняет функции минерального питания и водоснабжения, как у наземных растений. Минеральное питание водных растений осуществляется всей поверхностью их тела. Значительная плотность воды дает возможность растениям обитать во всей ее толще. У низших растений, заселяющих различные слои и ведущих плавающий образ жизни, для этого имеются специальные придатки, которые увеличивают их плавучесть и позволяют им удерживаться во взвешенном состоянии. Высшие гидрофиты имеют слабо развитую механическую ткань. В их листьях, стеблях, корнях располагаются воздухоносные межклеточные полости, увеличивающие легкость и плавучесть взвешенных в воде и плавающих на поверхности органов, что также способствует омыванию внутренних клеток водой с растворенными в ней солями и газами. Гидрофиты отличаются большой поверхностью листьев при малом общем объеме растения, что обеспечивает им интенсивный газообмен при недостатке растворенного в воде кислорода и других газов.

У ряда водных организмов развита разнолистность, или гетерофилия и то, что листья, погруженные в воду, как правило, очень тонкие. Часто хлорофилл в них располагается в клетках эпидермиса, что способствует усилению интенсивности фотосинтеза при слабом освещении.

Защитой от вымывания или выщелачивания минеральных солей из клеток водных растений является выделение специальными клетками слизи и образование эндодермы из более толстостенных клеток в виде кольца.

Относительно низкая температура водной среды обусловливает отмирание вегетирующих частей у погруженных в воду растений после образования зимних почек и замену летних тонких нежных листьев более жесткими и короткими зимними. Низкая температура воды отрицательно сказывается на генеративных органах водных растений, а высокая ее плотность затрудняет перенос пыльцы. В связи с этим водные растения интенсивно размножаются вегетативным путем. Большинство плавающих на поверхности и погруженных растений выносят цветоносные стебли в воздушную среду и размножаются половым путем. Пыльца, а также образующиеся плоды и семена распространяются поверхностными течениями. Это явление носит название гидрохории. К гидрохорным относятся не только водные, а также многие прибрежные растения. [10]

1.7 Особенности адаптации животных к водной среде

У животных, обитающих в водной среде, по сравнению с растениями, адаптивные особенности более многообразны, к ним относятся такие, как анатомо-морфологические, поведенческие, физиологические и другие.

Животные, обитающие в толще воды, обладают в первую очередь приспособлениями, которые увеличивают их плавучесть и позволяют противостоять движению воды, течениям. Донные же организмы вырабатывают приспособления, которые препятствуют поднятию их в толщу воды или уменьшают плавучесть, что позволяет удержаться на дне, включая и быстро текущие воды.

У мелких форм, живущих в толще воды, отмечается редукция скелетных образований. Удельная плотность гребневиков, медуз уменьшается благодаря наличию воды в тканях. Скопление капелек жира в теле радиолярии способствует увеличению плавучести. Крупные скопления жира наблюдаются у некоторых ракообразных, рыб и китообразных. У сифонофор развиты мощные воздухоносные полости. Для животных, пассивно плавающих в толще воды, характерно не только уменьшение массы, но и увеличение удельной поверхности тела. У животных уплощается тело, на нем образуются шипы, выросты, придатки, например, у жгутиковых, радиолярий и др.

Большая группа животных, обитающих в пресной воде, при передвижении использует поверхностное натяжение воды. По поверхности воды свободно бегают клопы водомерки, жуки вертячки и др. Членистоногое, касающееся воды, окончанием своих придатков, покрытых водоотталкивающими волосками, вызывает деформацию ее поверхности с образованием вогнутого мениска. [5]

Таким образом, жизнь на поверхности воды возможна для сравнительно мелких животных, так как масса растет пропорционально объему, а поверхностное натяжение увеличивается, как линейная величина. Активное плавание у животных осуществляется с помощью ресничек, жгутиков, изгибания тела, реактивным способом за счет энергии выбрасываемой струи воды. Наибольшего совершенства реактивный способ передвижения достиг у головоногих моллюсков.

У крупных животных нередко имеются специализированные конечности (плавники, ласты), тело имеет обтекаемую форму и покрыто слизью, что позволяет этим животным (развивать достаточно высокую скорость передвижения, преодолевая сопротивление воды.

Только в водной среде встречаются неподвижные, ведущие прикрепленный образ жизни животные: гидроиды, коралловые полипы, морские лилии, двустворчатые моллюски и др. Целый ряд гидробионтов обладают особым характером питания -- это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического происхождения и мелких организмов.

Ориентация на звук у гидробионтов развита лучше зрительной. Отдельные виды улавливают даже инфразвуки. Звуковая сигнализация служит чаще всего для внутривидовых взаимоотношений: ориентации в стае, привлечения особей другого пола и т. д. Известно около 300 видов рыб, которые способны генерировать электричество и использовать его для ориентации и сигнализации. Всем без исключения водным организмам свойственен наиболее древний способ ориентации -- хеморецепция.

Смена условий в водной среде вызывает и определенные поведенческие реакции организмов. С изменением освещенности, температуры, солености, газового режима и других факторов связаны вертикальные (опускание вглубь, поднятие к поверхности) и горизонтальные (нерестовые, зимовальные и нагульные) миграции животных. В морях и океанах в вертикальных миграциях принимают участие миллионы тонн гидробионтов, а при горизонтальных миграциях водные животные могут преодолевать сотни и тысячи километров.

Общими особенностями обитателей пересыхающих водоемов является способность давать за короткие сроки многочисленное потомство и переносить длительные периоды без воды, переходя в состояние пониженной жизнедеятельности -- гипобиоза. [3]

2. Наземно-воздушная среда жизни

2.1 Общая характеристика наземно-воздушной среды

В наземно-воздушной среде действующие экологические факторы имеют ряд характерных особенностей: более высокая интенсивность света в сравнении с другими средами, значительные колебания температуры, изменение влажности в зависимости от географического положения, сезона и времени суток. Воздействие факторов, перечисленных выше, неразрывно связано с движением воздушных масс -- ветра.

В процессе эволюции у живых организмов наземно-воздушной среды выработались характерные анатомоморфологические, физиологические, поведенческие и другие адаптации. Рассмотрим особенности воздействия основных экологических факторов на растения и животных в наземно-воздушной среде жизни.

Низкая плотность воздуха определяет его малую подъемную силу и незначительную опорность. Все обитатели воздушной среды тесно связаны с поверхностью земли, служащей им для прикрепления и опоры. Для большинства организмов пребывание в воздухе связано только с расселением или поиском добычи. Малая подъемная сила воздуха определяет предельную массу и размеры наземных организмов. Самые крупные животные, обитающие на поверхности земли, меньше, чем гиганты водной среды.

Малая плотность воздуха создает незначительную сопротивляемость передвижению. Экологические выгоды этого свойства воздушной среды использовали многие наземные животные в ходе эволюции, приобретя способность к полету: 75% всех видов наземных животных способны к активному полету. [11]

Вследствие подвижности воздуха, которое существует в нижних слоях атмосферы, вертикального и горизонтального передвижения воздушных масс, возможен пассивный полет отдельных видов организмов, развита анемохория -- расселение с помощью воздушных потоков. Ветроопыляемые растения обладают целым рядом приспособлений, которые улучшают аэродинамические свойства пыльцы.

Цветочные покровы у них обычно редуцированы и пыльники ничем не защищены от ветра. В расселении растений, животных и микроорганизмов главную роль играют вертикальные конвекционные потоки воздуха и слабые ветры. Бури, ураганы оказывают существенное экологическое воздействие на наземные организмы.

В районах, где постоянно дует сильный ветер, как правило, беден видовой состав мелких летающих животных, так как они не способны сопротивляться мощным воздушным потокам. Ветер вызывает изменение интенсивности транспирации у растений, что особенно сильно проявляется при суховеях, иссушающих воздух, и может приводить к гибели растений Основная же экологическая роль горизонтальных воздушных передвижений (ветров) -- косвенная и заключается в усилении или ослаблении воздействия на наземные организмы таких важных экологических факторов, как температура и влажность. [12]

2.2 Газовый состав воздуха и световой режим

В приземном слое атмосферы довольно однороден (кислород -- 20,9% азот--78,1%, инертные газы -- 1 %, углекислый газ--0,03%) благодаря его высокой диффузионной способности и постояму перемешиванию конвекционным и ветровым потоками.

Кислород из-за постоянно высокого его содержания в в духе не является фактором, лимитирующим жизнь в наземной среде. Высокое содержание кислорода способствовало повышению обмена веществ у наземных организмов, и на базе высокой эффективности окислительных процессов возникла гомойотермия животных. Только местами, в специфических условиях, создается временный дефицит кислорода, например, в разлагающихся растительных остатках, запасах зерна, муки и т. д.

Содержание углекислого газа в атмосфере может меняться в результате сжигания ископаемого топлива, обмена с биосферой и океаном.

В отдельных участках приземного воздуха содержание углекислого может изменяться в довольно значительных пределах. Так, при отсутствии ветра в крупных промышленных центрах, концентрация его может возрастать в десятки раз.

Закономерны суточные изменения содержания углекислоты в приземных слоях, обусловленные ритмом фотосинтеза растений. [7]

Световой режим. Количество достигающей поверхности Земли радиации обусловлено географической широтой местности, продолжительностью дня, прозрачностью атмосферы и углом падения солнечных лучей. При разных погодных условиях к поверхности Земли доходит 42 -- 70% солнечной постоянной. Проходя через атмосферу, солнечная радиация претерпевает ряд изменений не только в количественном отношении, но и по составу. Коротковолновая радиация поглощаете озоновым экраном и кислородом воздуха. Инфракрасные лучи поглощаются в атмосфере водяными парами и диоксидом углерода.

Остальная часть в виде прямой или рассеянной радиации достигает поверхности Земли. Совокупность прямой и рассеянной солнечной радиации составляет от '/3 до '/8 суммарной радиации, тогда как в облачные дни рассеянная радиация составляет 100%. В высоких широтах преобладает рассеянная радиация, в тропиках -- прямая. На радиационный режим значительное влияние оказывает запыленность атмосферы. Вследствие ее загрязненности в некоторых городах освещенность может составлять 15% и менее освещенности за городом. Деревья, кустарники, посевы растений затеняют местность, создают особый микроклимат, ослабляя радиацию.

Таким образом, в разных местообитаниях различаются не только интенсивность радиации, но и ее спектральный состав, продолжительность освещения растений, пространственное и временное распределение света разной интенсивности и т. д. По отношению к свету различают три основных группы растений: светолюбивые (гелиофиты), тенелюбивые (сциофиты) и теневыносливые.

У растений наземно-воздушной среды выработались анатомо-морфологические, физиологические и др. приспособления к различным условиям светового режима. В условиях избытка и недостатка света расположение листовых пластинок у растений в пространстве значительно варьирует.

У растений-гелиофитов листья ориентированы на уменьшение прихода радиации в самые «опасные» дневные часы. Листовые пластинки расположены вертикально или под большим углом горизонтальной плоскости, поэтому днем листья получают менььшей частью скользящие лучи. У теневыносливых же растений листья расположены так, чтобы получить максимальное количество падающей радиации. [8]

2.3 Физиологические адаптации растений

Физиологические адаптации растений к световым условиям наземно-воздушной среды охватывают различные жизненные функции. Установлено - у светолюбивых растений ростовые процессы более чутко реагируют на недостаток света по сравнению с теневыми. В результате наблюдается усиленное вытягивание стеблей, которое помогает растениям пробиться к свету, в верхние ярусы растительных сообществ.

Основные физиологические адаптации к свету лежат в сфере фотосинтеза. У растений отмечается сезонная реакции на свет. Своеобразной формой физиологической адаптации при резком недостатке света служит переход к гетеротрофному питанию готовыми органическими веществами.

Для подавляющего большинства наземных животных с дневной и ночной активностью зрение представляет один из способов ориентации, имеет важное значение для поисков добычи. Многие виды животных обладают и цветным видением. В связи с этим у животных, особенно жертв, возникли приспособительные особенности. К ним относятся защитная, маскирующая и предупреждающая окраска, покровительственное сходство, мимикрия и т. п. Возникновение ярко окрашенных цветков высших растений так- же связано с особенностями зрительного аппарата опылителей и в конечном счете со световым режимом среды. [13]

2.4 Водный режим

Дефицит влаги -- одна из наиболее существенных особенностей наземно-воздушной среды жизни. Режимы влажности среды на суше разнообразны: от полного и постоянного насыщения воздуха водяными нарами, до практически полного их отсутствия в сухом воздухе пустынь. Водообеспечение наземных организмов зависит от режима выпадения осадков, наличия водоемов, запасов почвенной влаги, близости грунтовых вод и т. д. Это способствовало развитию у наземных организмов адаптаций к различным режимам водообеспечения.

Большинтво листостебельных растений гомойогидричны благодаря наличию у них кутикулярной защиты от транспирации и сильной вакуолизации их клеток. Следует отметить, что ксерофильность животных и растений свойственна только наземно-воздушной среде.

Осадки (дождь, град, снег) часто играют и другую экологическую роль. Например, при ливневых дождях почва не успевает впитывать влагу, вода сильными потоками быстро стекает и зачастую сносит в озера и реки слабо укоренившиеся растения, мелких животных и плодородный слой почвы. В поймах рек дожди вызывая паводки и оказывают неблагоприятное воздействие на обитающих здесь растения и животных.

Многообразна экологическая роль снежного покрова. Для растений, почки возобновления которых находятся в почве или у ее поверхности, многих мелких животных снег играет роль теплоизолирующего покрова, защищая от низких зимних температур.

Такие растения, как вешенка лекарственная, копытень и др., уходят под снег, не сбрасывают листвы. Мелкие наземные животные ведут зимой активный жизни. Крупным животным зимний снежный покров нередко мешает добывать корм, передвигаться, особенно при образовании на поверхности ледяной корки.

От низких температур при сильных ветрах в малоснежные зимы страдают растения и животные. Белизна снежного покрова демаскирует темно окрашенных животных. [14]

Осадки помимо непосредственного воздействия на организмы обусловливают ту или иную влажность воздуха, которая, как уже отмечалось, играет важную роль в жизни растений и животных, так как влияет на интенсивность их водного обмена. Испарение с поверхности тела животных и транспирация у растений идут тем интенсивнее, чем меньше воздух насыщен парами воды. Избыточная влага удаляется путем гуттации -- выделения воды через выделительные клетки, расположенные по краю или на острие листа.

На влажность оказывает влияние и конденсация водяных паров, часто происходящая в приземном слое воздуха при смене температуры. При количественной характеристике среды обитания растений по водному фактору используют показатели, отражающие содержание, распределение влаги не только в воздухе, но и почве. Почвенная вода, или влажность почвы, является одним из основных источников влаги для растений. В почве содержится и парообразная влага, занимающая все свободные от воды поры.

Общее количество воды, которое может быть удержано почвой (его определяют, добавляя избыток воды и затем ожидая, пока она не перестанет выходить каплями), называется полевой влагоемкостью. Содержание влаги в почве, при котором растение не удовлетворяет свою потребность в воде, называется коэффициентом завядания. [15]

2.5 Температурный режим

Для достижения определенной стадии развития, например у насекомых, -- от яйца до имагинальной стадии всегда требуется определенная сумма температур. Произведение эффективной температуры на длительность развития дает специфическую для данного вида термальную постоянную развития.

Растения как пойкилотермные организмы не имеют собственной стабильной температуры тела. Их температура определяется тепловым балансом, т. е. соотношением поглощения и отдачи энергии. Первостепенную роль играет охлаждающее действие транспирации, которая препятствует сильным перегревам растений в жарких местообитаниях.

Наземные организмы по сравнению с водными отличаются большей эвритермностью. В наземно-воздушной среде осложняются условия жизни существованием погодных изменений. [9]

Свет, температура и влажность воздуха обусловливают у растений обычно не максимальную, а среднюю степень открытия устьиц, так как совпадение всех условий, способствующих их открытию, случается редко. Многолетний режим погоды характеризует климат местности. Каждое местообитание характеризуется определенным экологическим климатом, т. е. климатом приземного слоя воздуха, или экоклиматом. Большое влияние на климатические факторы оказывает растительность. В разных растительных ассоциациях формируется свой режим света, температуры, влажности, т. е. своеобразный фитоклимат. Локальные модификации климата, складывающиеся в приземном слое воздуха, называют микроклиматом. Четких же различий между экоклиматом и микроклиматом не существует. Считается, что экоклимат -- это климат больших территорий, а микроклимат -- климат отдельных небольших участков. Микроклимат оказывает влияние на живые организмы той или иной территории, местности. Наличие в одной местности многих микроклиматов обеспечивает сосуществование видов, обладающих неодинаковыми требованиями к внешней среде. [8]

2.6 Географическая поясность и зональность

Распространение живых организмов на Земле тесно связано с географическими поясами и зонами. На поверхности земного шара выделяют 13 географических поясов, закономерно сменяющихся от экватора к полюсам и от океанов в глубь континентов: арктический, антарктический, субарктический, субантарктический, северный и южный умеренные, северный и южный субарктические, северный и южный тропические, северный и южный субэкваториальные и экваториальный.

Внутри поясов выделяют географические зоны, где наравне с радиационными условиями принимаются во внимание увлажнение земной поверхности и соотношение тепла и влаги, свойственные данной зоне. Различают широтные и меридиальные, или долготные природные зоны. Первые тянутся с запада на восток, вторые -- с севера на юг. В долготном направлении широтные зоны подразделяются на подзоны, а в широтном -- на провинции. [16]

Каждая зона приурочена к определенному интервалу значений-показателей: особый характер геоморфологических процессов, особый тип климата, растительности, почв и животного мира. На территории бывшего СССР выделяли следующие географические зоны: ледяную, тундры, лесотундры, тайги, смешанных лесов, Русской равнины, муссонных смешанных лесов Дальнего Востока, лесостепей, степей, полупустынь, пустынь умеренного пояса, пустынь субтропического пояса, средиземноморского и влажных субтропиков.

Одним из важных условий изменчивости организмов и их зонального размещения на земле служит изменчивость химического состава среды. Биогеохимические провинции, которые определяются зональностью химического состава почв, а также климатической, фитогеографической и геохимической зональностью биосферы. [17]

Биогеохимические провинции -- это области на поверхности Земли, различающиеся по содержанию (в почвах, водах и т. д.) химических соединений, с которыми связаны oпределенные биологические реакции со стороны местной флоры и фауны. Наряду с горизонтальной зональностью в наземной среде чета) проявляется высотная, или вертикальная поясность.

Растительность горных стран более богата, чем на прилегающих равнинах, и характеризуется повышенным распространением эндемических форм. Флора гор Средней Азии оценивается в 5500 видов, из них 25--30% эндемики, в то время как на прилегающих равнинах южных пустынь насчитывается всего 200 видов растений. [18]

При подъеме в горы повторяется та же смена зон, что и от экватора к полюсам. У подножия обычно располагаются пустыни, затем степи, широколиственные леса, хвойные леса, тундра и, наконец, льды. Однако полной аналогии все же нет. При подъеме в горы растения приспосабливаться к сухой или влажной среде. Своеобразен животный мир высокогорных районов. Пониженное давление воздуха, значительная солнечная радиация, резкие колебания дневных и ночных температур, изменение влажности воздуха с высотой способствовали выработке специфических физиологических адаптаций у горных животных. Каменистый грунт осложняет или почти исключает норовую деятельность животных. Многие мелкие животные (мелкие грызуны, пищухи, щерицы и др.) находят убежища в расщелинах скал, в пещерах. II) птиц для горных районов характерны горные индейки (улары), горные вьюрки, жаворонки, из крупных птиц -- бородачи, грифы, кондоры. [19]

3. Почва как среда жизни

3.1 Общая характеристика

Почва--основа природы суши. Можно до бесконечности поражаться самому факту, что наша планета Земля единственная из известных планет, которая имеет удивительную плодородную пленку -- почву. В. В. Докучаев (1846--1903) впервые стал рассматривать почву как динамическую, а не инертную среду. Он доказал, что почва живой, населенный многочисленными организмами, она сложна по своему составу. Им было выявлено пять главных почвообразующих факторов, к которым относятся климат, материнская порода (геологическая основа), топография (рельеф), живые организмы и время.

Очень сложные химические, физические, физико-химические и биологические процессы протекают в поверхностном слое горных пород на пути их превращения в почву. Под почвой надо понимать все поверхностные слои горных пород, переработанные и измененные под воздейсвием климата (свет, тепло, воздух, вода), растительных и животных организмов, а на окультуренных территориях и деятельностью человека, способные давать урожай. Та минеральная порода, на которой почва образовалась и которая как бы родила почву, называется материнской породой. [20]

В состав почвы входят четыре важных структурных компонента: минеральная основа (обычно 50--- 60% общего состава почвы), органическое вещество (до 10%), воздух (15 -- 25%) и вода (25 -- 35%).

Минеральная основа (минеральный скелет) почвы -- это неорганический компонент. Структура почвы определяется содержанием в ней песка и глины.

В почве, как правило, выделяют три основных горизонта, различающиеся по морфологическим и химическим свойствам: верхний перегнойно-аккумулятивный горизонт, горизонт вымывания, или иллювиальный, материнскую породу, или горизонт. Химизм почв частично определяется минеральным скелетом, частично органическим веществом. Большая часть минеральных компонентов представлена в почве кристаллическими структурами. Песок и алеврит состоят главным образом из кварца (кремнеземом). Кремнезем служит источником силикат-ионов и образуют электронейтральные кристаллы. Силикаты являются преобладающими почвенными минералами.

Большую роль в удержании воды и питательных веществ играет особенно многочисленная и важная группа илистых минералов. Большинство их встречается в виде мельчайших плоских кристаллов, образующих в воде коллоидную суспензию. В связи с очень малыми размерами частиц почвенные коллоиды имеют огромную суммарную поверхность -- на 1 см3 почвы около 6 тыс. м2, или более половины гектара, Этим объясняется их большая способность к физической адсорбции. Физическая адсорбция определяет поглотительную способность почвы. Для почвы характерна биогенная аккумуляция химических элементов под влиянием растительности, которая отсутствует в коре выветривания. Химизм почвенного раствора является для почвенных организмов экологическим фактором первостепенной важности. На рост растений оказывает влияние реакция почвенного раствора (рН), связанная с содержанием в почве кислот (угольной кислоты, фульвокислот в глеево-подзолистых почвах) или щелочей (сода в солонцах), которая сильно зависят и от состава ионов, входящих в почвенный поглощающий комплекс. Обилие ионов водорода или алюминия вызывает кислую реакцию, ионов натрия -- щелочную. Высокой кислотностью отличаются подзолистые и болотные почвы, щелочностью -- солонцы. Черноземы имеют реакцию, близкую к нейтральной.

Для почвенного питания растений важен солевой режим почвы, характеризующийся содержанием и доступностью в почвенном растворе солей элементов, необходимых для жизнедеятельности растений (азота, калия, фосфора, кальция, серы, железа и др.). Среди разных типов засоленных почв основные -- солончаки и солонцы, имеющие неодинаковый солевой и водный режимы. Нижние горизонты уплотнены и насыщены ионами натрия, при высыхании растрескиваются на столбы, глыбы и т. д. Животные и растения, обитающие на почве и в почве, постоянно воздействуют на субстрат, забирая у него питательные вещества. Из отмерших растений образовавшаяся органическая субстанция попадает в виде опада листвы и хвои в почву, перерабатывается микроорганизмами и превращается непосредственно или через животные организмы в почвенный гумус. [21]

Каждому типу почв соответствует определенный животный мир и определенная растительность. Отмирающие или уже отмершие организмы или их части накапливаются на поверхности н внутри почвы, образуя органическое вещество. Совокупность живущих в почве организмов называют эдафоном.

Органическое вещество почвы, состоящее из отмерших остатков растений и животных, называют гумусом. К таким животным относятся фитофаги, питающиеся тканями живых растений; сапрфаги - потребляющие мертвые вещества растений, некрофаги - питающиеся трупами животных; хищники - поедающие живых животных, копрофаги - уничтожающие экскременты животных. Все они составляют сложную систему, получившую название сапрофилъного комплекса животных. В круговороте ееществ в почве растении синтезируют органиченкое вещество. Животные производят механическое и биохимическое разрушение его и тем самым подготавливает его для гумусообразования. Микроорганизмы синтезируют почвенный гумус и затем разлагают его. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие. Мощность гумусового слоя и содержание гумуса в почве являются одним из важнейших показателей уровня плодородия почв. [3]

При изучении наземно-воздушной среды жизни, по физическому состоянию, подвижности, доступности и значению для растений почвенная вода подразделяется на гравитационную, гигроскопическую и капиллярную.

Гравитационная вода -- подвижная вода. Вода в почве удерживается также вокруг отдельных коллоидных частиц в виде тонкой прочной связанной пленки. Это гигроскопическая вода. Гигроскопическая вода постепенно переходит в капиллярную, удерживающуюся вокруг почвенных частиц силами поверхностного натяжения. Помимо перечисленных форм воды в почве содержится парообразная влага, занимающая все свободные от воды поры.

Различают физическую и физиологическую сухость почвы. При физической сухости почва испытывает недостаток влаги. Физиологическая сухость почвы -- явление более сложное.

Большую роль в формировании почвы играет рельеф. На одинаковых и одновозрастных формах рельефа образуются близкие и однотипные почвы. На местности с расчлененным рельефом, неодинаковым уровнем грунтовых вод наблюдаются различия в климате, режиме тепла, скорости испарения поверхностной влаги и в распределении атмосферных осадков. [5]

3.2 Экологические группы почвенных организмов

Неоднородность почвы приводит к тому, что для организмов разных размеров она выступает как разная среда. По степени связи с почвой как средой обитания животных объединяют в три экологические группы: геобионты, геофилы и геоксены. Геобионты -- животные, постоянно обитающие в почве. Геофилы -- животные, часть цикла развития которых (чаще одна из фаз) обязательно проходит в почве. Геоксены -- животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища.

Почвенных обитателей в зависимости от их размеров и степени подвижности можно разделить на несколько групп. Микробиотип, микробиота -- это почвенные микроорганизмы, составляющие основное звено детритной пищевой цепи. Мезобиотип, мезобиота -- это совокупность сравнительно мелких, легко извлекающихся из почвы, подвижных животных.

Помимо постоянных обитателей почвы среди крупных животных нередко выделяют отдельную экологическую группу обитателей нор. К особой группе псаммофилов относят животных, заселяющих сыпучие подвижные пески. Животных, приспособившихся к жизни на засоренных почвах, называют галофилами. Обычно в засоленных почвах фауна в количественном и качественном отношении сильно обедняется. [7]

3.3 Отношение растений к почве

Нами было отмечено ранее, что важнейшим свойством почвы является ее плодородие, которое определяется в первую очередь содержанием гумуса, макро- и микроэлементов, таких, как азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо, медь, бор, цинк, молибден и др. Каждый из этих элементов играет свою роль в структуре и обмене веществ растения и не может быть заменен полностью другим. Различают растения, распространенные преимущественно на плодородных почвах, -- эутрофные, или эвтрофные, и довольствующиеся небольшим количеством питательных веществ, -- олиготрофные. Между ними выделяют промежуточную группу мезотрофных видов. Растения требовательные к повышенному содержанию азота в почве - нитрофилами.

Кальций -- важнейший элемент входящий в число необходимых для минерального питания растений и важая составная часть почвы. Растения карбонатных почв, содержащих более 3% карбонатов и вскипающих с поверхности, называют кальциефилами (венерин башмачок). Растения, избегающие почв с большим содержанием извести, называют кальциефобами.

Растения неодинаково относятся к кислотности почвы. Растения, предпочитающие кислые почвы с небольшим значением рН =3,5--4,5, называют ацидофилами, растения же щелочных почв с рН =7,0- 7,5 относят к базифилам, а растения почв с нейтральной реакцией -- нейтрофилам.

Растения, приспособившиеся к произрастанию на почвах с высоким содержанием солей, называют галофитами. Растения, произрастающие не на засоленных почвах, называют гликофитами.

Особую группу представляют растения, адаптированные к сыпучим подвижным пескам, -- псаммофиты. Растения, произрастающие на торфяных болотах называются оксилофитами. Растения, обитающие на камнях, скалах, каменистых осыпях, в жизни которых преобладающую роль играют физические свойства субстрата, относятся к литофитам. Под моховым покровом образуется примитивный слой почвы, на которой поселяются литофиты из высших растений. Их называют растениями щелей, или хасмофитами. Хасмофитами являются виды рода камнеломка. [7]

3.4 Роль эдафических факторов в распределении растений и животных

На наземных животных эдафические факторы оказывают меньшее влияние. Вместе с тем животные тесно связаны с растительностью, и она играет решающую роль в их распределении. Среди крупных позвоночных легко обнаружить формы, которые приспособлены к конкретным почвам. Это особенно характерно для фауны глинистых почв с твердой поверхностью, сыпучих песков, заболоченных почв и торфяников. В тесной связи с почвенными условиями находятся роющие формы животных.

С водной средой почву сближают ее температурный режим, пониженное содержание кислорода в почвенном воздухе, насыщенность его водяными парами и наличие воды в других формах, присутствие в почвенных растворах солей и органических веществ, возможность двигаться в трех измерениях. Как и в воде, в почве сильно развиты химические взаимозависимости и взаимовлияния организмов.

Промежуточные экологические свойства почвы как среды обитания животных дают возможность сделать заключение, что почва играла особую роль в эволюции животного мира. [22]

4. Живые организмы как среда обитания

4.1 Животные, как среда обитания для других организмов

Установлено, что прокариотические организмы (бактерии, актиномицеты, сине-зеленые водоросли) имеют сожителей. У большого числа одноклеточных эукариотических форм (красные, зеленые и диатомовые водоросли, амебы, радиолярии и др.) обнаружены внутриклеточные паразиты и симбионты. Практически нет ни одного вида многоклеочных организмов, не имеющих внутренних обитателей.

Практически в любых органах птицы можно обнаружить разнообразных паразитических червей. Джонатан Свифт также обратил внимание на огромную распространенность явления паразитизма. Паразитизм -- явление столь всеобщее, что единственные живые существа, не подверженные нападению паразитов, это те паразиты, которые представляют собой последнее звено длинной цепи питания. Некоторые группы низших животных, особенно это касается плоских червей, нематод и некоторых членистоногих, состоят исключительно из паразитических форм.