Какие выделяют основные среды обитания живых организмов

Лимитирующие факторы

Всевозможное влияние, оказываемое на организмы со всех сторон, проявляется в разной степени. Иногда ключевыми оказываются вещества, которые требуются в минимальном количестве. Соответственно этому был разработан закон минимума. Он предполагает, что самым слабым звеном в цепи потребностей организма считается его выносливость в целом. Таким образом, если в почве есть все элементы, кроме одного, необходимого для роста – урожай будет плохим. Если добавить лишь недостающий, оставив все прочие в прежнем количестве – он станет лучше. Если же добавлять все остальные, не исправляя нехватку, никаких изменений не произойдет. Недостающий элемент в такой ситуации и будет лимитирующим фактором. Впрочем, стоит учитывать и максимум воздействия. Его описывает закон толерантности Шелфорда, предполагающий, что есть лишь определенный диапазон, в котором фактор может оставаться благотворным для организма, в избытке же он становится вредоносным. Идеальные условия называются зоной оптимума, а отклонения от нормы – угнетения. Максимумы и минимумы воздействий носят наименование критических точек, за которыми существование организма попросту невозможно. Степени толерантности к тем или иным условиям различны для каждого живого существа и позволяют относить их к более или менее выносливым разновидностям.

Наземная среда

Наиболее заселенный живыми организмами участок биосферы, который характеризуется легким доступом к жизненно важному кислороду и источникам питания. Лучше всего в процессе эволюции к этой сфере существования приспособились позвоночные животные и членистоногие, многоклеточные.

Наземная среда характеризуется большой зависимостью от водных источников и в некоторых местах сталкивается с опасностью высыхания. Здесь постоянно меняется уровень влажности, температура воздуха, наблюдается изменение времени суток, месяцев и лет. Биология наземных существ очень сильно зависит от фактора их территориального нахождения.

Наземно-воздушная среда

Этим термином обозначается среда обитания, находящаяся на поверхности грунта, а также в нижних слоях атмосферы планеты. Растения, животные, бактерии, грибки – все это существует по большей части именно здесь. 

Основные характеристики:

• в воздухе содержится большое количество кислорода, важнейшего элемента для жизни;

• здесь бывают времена года, меняется климат, поэтому почти все типы существ развивают приспособление к окружающему миру;

• минимальная замеченная температура, которой характеризуется эта зона — -89 градусов по Цельсию (в Антарктиде), а максимальная — +59.

Наземно-воздушная область обитания жизни неразрывно связана с другими сферами.

Почвенная среда

Дождевой черьвь

Эту среду обитания создали сами организмы в процессе своей жизнедеятельности. Она расположена в верхнем плодородном слое земной коры и состоит из твердых, жидких и газообразных масс. Также ее неотъемлемой частью являются многочисленные живые организмы.

Для стабильной, малоизменчивой почвенной среды характерна очень высокая плотность, существенно затрудняющая передвижение живых существ. Перепады температур в ней несущественны, в отличии, например, от наземно-воздушной среды. Ещё один признак почвенной среды – недостаток или полное отсутствие солнечного света. В таких условиях млекопитающие (кроты, слепыши и т.д.) приспособились ориентироваться в пространстве с помощью обоняния и осязания, а вот органы зрения у них оказались недоразвиты.

Вода в почве присутствует в умеренных количествах, и основным её источником являются атмосферные осадки. При этом воздуха здесь недостаточно. Он занимает все свободные поры, в которых отсутствует вода, поэтому при увлажнении почвы воздух из неё вытесняется. Количество углекислого газа в почвенном воздухе обычно превышает количество кислорода, что обусловлено дыханием многочисленных микроорганизмов и корней растений.

Почвенная среда и адаптации к ней

Почва представляет собой результат взаимодействия живой и неживой природы. Толщина слоя почвы может составлять от нескольких сантиметров до 2 км. По современным представлениям, почва есть не только на поверхности суши, но и дне водоемов.

Поскольку почва непрозрачна для света, в этой среде жизни не важен фактор освещенности. Температура изменяется незначительно (в этом почвенная среда похожа на водную). Зато решающую роль играет механический состав, то есть размер частиц, образующих почву. Самые крупные частицы характерны для каменистых почв, более мелкие – для песчаных, самые мелкие – для глинистых.

Размер частицы влияет на возможность организмов перемещаться в слое почвы, количество влаги и доступ кислорода. Как правило, последние два фактора больше влияют на растения, однако в некоторых ситуациях и для животных они могут стать ограничивающими. Например, часто после дождя можно увидеть, как на поверхность выползают дождевые черви. Это результат того, что в почве увеличивается количество воды, и черви начинают задыхаться – они дышат атмосферным кислородом.

По закону Шелфорда, оптимальны для живых организмов почвы со средним размером частицы: в глинистых слишком много жидкости и практически нет кислорода, в каменистых – слишком большие промежутки между частицами и практически нет жидкости, так что растениям сложно укорениться.

Плодородие почвы – фактор, обусловленный наличием гумуса. Это особые органические вещества, результат жизнедеятельности бактерий и дождевых червей. Чем плодороднее почва, тем больше растений могут на ней произрастать.

Химический состав почвы (особенно содержание солей, щелочей и кислот) существенно влияет на растения. По закону Либиха, даже нехватка одного микроэлемента может негативно сказываться на них. Однако избыток минеральных веществ (засоление почвы) вызывает гибель растений, нарушая процессы всасывания воды.

Почва является самой бедной по видовому составу средой жизни. Многие организмы проживают тут лишь временно, используя в качестве укрытия норы или отверстия в земле (мыши, зайцы, лисы). Такие организмы называются геоксены. Они относятся скорее к наземно-воздушной среде обитания. Другие организмы обитают в почве только на стадии личинки. К этой группе относятся большинство насекомых, и их называют геофилами. Их количество достаточно велико, поскольку почва предоставляет хорошую защиту и практически лишена хищников. Третья группа почвенных обитателей – геобионты (те организмы, которые живут только в почве, практически не поднимаясь на поверхность). Сюда относят дождевых червей и кротов. У них в большей степени выражены адаптации к жизни в толще земли: конечности копательного типа или мощные мышцы, позволяющие двигаться червеобразно.

Водная среда

Коралловый риф

Именно здесь, по мнению учёных, зародилась жизнь. Сейчас в воде обитают около 7% всех известных животных и около 8% растений. Данной среде принадлежит 71% площади всей нашей планеты, при этом свыше 98% воды приходится на океаны и моря.

Практически однородная в пространстве и стабильная во времени водная среда обладает рядом свойств, имеющих важное значение для населяющих её организмов. Для неё характерна относительно высокая плотность и вязкость, благодаря которым многие живые существа могут опираться на воду и парить в ней. Другое значимое свойство — изменение давления, увеличивающееся по мере погружения, поэтому организмы в зависимости от степени приспособленности к перепадам давления распределились в воде на разные глубины

Есть те, кто встречается только у поверхности воды, но существуют и глубоководные обитатели, которые справляются не только с повышенным давлением, но и с минимальным содержанием кислорода и отсутствием солнечного света. На глубину свыше 1500 м свет не проходит вообще, однако, некоторые организмы, обладающие свойством биолюминесценции, сами светятся в темноте

Другое значимое свойство — изменение давления, увеличивающееся по мере погружения, поэтому организмы в зависимости от степени приспособленности к перепадам давления распределились в воде на разные глубины. Есть те, кто встречается только у поверхности воды, но существуют и глубоководные обитатели, которые справляются не только с повышенным давлением, но и с минимальным содержанием кислорода и отсутствием солнечного света. На глубину свыше 1500 м свет не проходит вообще, однако, некоторые организмы, обладающие свойством биолюминесценции, сами светятся в темноте.

Также для водной среды характерна стабильность температурного режима, что объясняется высокой удельной тёплоемкостью воды (нижний предел составляет -2°C). Кроме того, важную роль для водных обитателей играет солёность, которая возрастает от пресных вод к океаническим и морским. Примечательно, что даже в самом солёном в мире Мёртвом море есть постоянные обитатели — это некоторые виды архей и плесневых грибов.

Местообитание человека

Человечество обосновалось в наземной среде обитания. Но с развитием технического прогресса возникли различные пути воздействия на окружающий мир, которые имеют как плюсы, так и минусы. К примеру, самолеты, космические корабли, лодки открыли человеку доступ до других сфер существования, но в то же время массовая промышленность и неразумная деятельность ведет к гибели и переформатированию всей природы.

Сегодня природная среда обитания человека стремительно разрушается – существует масса проблем, которые этому способствуют. Выбросы автомобильных отработанных газов, огромные свалки, выработанные карьеры и шахты, пластиковые отходы, огромное океанское пятно мусора, размером с Австралию, ядерное оружие – это лишь мизерная часть проблем, которые угрожают существованию человечества.

БиологияМетоды селекции — понятие, виды и основные характеристики
Следующая
БиологияПриспособленность организмов к среде обитания — виды, черты характера и условия

Предыдущая
БиологияМетоды селекции — понятие, виды и основные характеристики
Следующая
БиологияПриспособленность организмов к среде обитания — виды, черты характера и условия

Предыдущая
БиологияМетоды селекции — понятие, виды и основные характеристики
Следующая
БиологияПриспособленность организмов к среде обитания — виды, черты характера и условия

Водная среда

Для этого элемента обитания характерны огромное разнообразие живого, которое здесь присутствует, наличие множества бактерий, микроорганизмов, витаминов и минералов, которые питают рыб, лягушек, выдр, китов и прочее.

Главными свойствами здесь являются:

• температура воды, уровень ее кислотности и плотности на разных глубинах;

• приливы и отливы, обусловленные действием Луны;

• материально-вещественная характеристика: содержание тех или иных веществ, газов, минералов и т. д.;

• световой режим в толще воды.

Совокупность всего этого создает условия для успешного существования огромного количества организмов.

Классификация сред жизни

Среда жизни – совокупность всех факторов, действующих на организм. Как самих факторов среды, так и их комбинаций достаточно много. Однако в разных условиях на организм будут оказывать значимое влияние разные факторы

Если в пустыне наличие воды будет ключевым в жизнедеятельности организмов, то в море это уже не так важно. Для организмов, населяющих озеро и лес, освещенность важна, но для обитателей почвы – нет

По наиболее значимым факторам были выделены четыре среды жизни.

Типы сред жизни:

• Водная;
• Наземно-воздушная;
• Почвенная;
• Другой организм как среда обитания.

В процессе развития Земли сначала возникла водная среда. Организмы приспосабливались к ней в течение нескольких сотен тысяч лет. Поверхность суши тогда была небольшой и полностью непригодной для жизни из-за интенсивной радиации и отсутствия почвы. После появления озонового слоя (а возник он в результате накопления в атмосфере кислорода) на сушу вышли бактерии. Под их воздействием на поверхности постепенно сформировалась почва. После этого стал возможен выход организмов на сушу – сначала растений, потом животных.

В то время правильно было бы говорить о наземной среде – воздух еще не был заселен живыми существами. Такая потребность возникла, когда количество организмов на поверхности Земли сильно увеличилось, и стал нужен поиск нового жизненного пространства. Первыми в воздух поднялись насекомые, затем – рептилии.

Почему воздух не выделяют как отдельную среду жизни, хотя ее условия сильно отличаются? Дело в том, что все организмы – обитатели поверхности нуждаются в кислороде (то есть без атмосферы их существование невозможно), а все обитатели воздушной среды используют поверхность суши (хотя бы только для откладывания яиц, как это делает стриж). В качестве исключения можно привести аэробактерии, которые обитают в атмосфере недалеко от озонового слоя. Они образуют особые колонии, для которых не нужна поверхность Земли.

Организм не может существовать без своей среды обитания. Есть такие живые существа, для которых характерна только одна среда жизни. Например, исключительно водными являются кораллы, иглокожие и многие рыбы, исключительно наземными – мокрицы и большинство насекомых. Иногда он может обитать сразу в двух средах жизни, и такие организмы называются амфибийными (лягушки, саламандры). В некоторых ситуациях смена среды жизни происходит на разных стадиях жизненного цикла. Личинка стрекозы живет в воде, взрослое насекомое – в наземно-воздушной среде. Паразит – печеночный сосальщик в процессе жизненного цикла обитает внутри организмов-хозяев, в воде и на поверхности травы (то есть в наземно-воздушной среде). У разных стадий жизненного цикла разные источники питания, значит, еды гарантированно хватит на всех и за нее не возникнет конкуренции.

Среды жизни подразделяются на среды обитания. Так, водная среда делится на пресную, морскую и солоноватоводную (эстуарную). В ней можно выделить также поверхность, дно и толщу воды различной глубины. Водоемы бывают стоячие и текучие. Все это – среды обитания. В свою очередь, они подразделяются на биотопы (места обитания биоценозов) и местообитания (места обитания отдельных видов).

Если сравнить среду жизни с многоквартирным домом, то среда обитания – это этаж, биотоп – квартира, местообитание – комната.

Окружающая среда постоянно воздействует на организм, и он вынужден адаптироваться к ней. Поскольку экологические факторы внутри среды обитания одинаковы, то у организмов разных групп возникают схожие адаптации к одинаковым условиям. Это называется конвергентная эволюция. Так, для полета нужны крылья, и они есть и у насекомых, и у птиц. Для того, чтобы быстро передвигаться в толще воды, нужны плавники и обтекаемая форма тела, — именно поэтому дельфин так похож на рыбу. Совокупность адаптаций к одной и той же среде обитания называется жизненной формой.

Охрана среды обитания

Защита мест обитания является необходимым шагом в поддержании биоразнообразия, поскольку, если происходит разрушение местообитаний, страдают животные и растения, зависящие от них. Многие страны приняли законодательство для защиты своей дикой природы. Это может иметь форму создания национальных парков, заповедников и заказников, или ограничивается деятельностью людей с целью получения выгоды от дикой природы. Законы могут быть разработаны для защиты определенного вида или группы видов.

Законодательством может запрещать такие виды деятельности, как сбор птичьих яиц, охота на животных или уничтожение растений. Общий закон об охране мест обитания иногда сложнее реализовать, чем защиту конкретного места. Концепция, введенная в Соединенных Штатах в 1973 году, предусматривает защиту среды обитания видов, находящихся под угрозой исчезновения, и аналогичная концепция была включена в некоторые австралийские законы.

Международные договоры могут быть необходимы для таких целей, как создание морских резервов. Другое международное соглашение, Конвенция по сохранению мигрирующих видов диких животных, защищает представителей фауны, которые мигрируют по всему миру и нуждаются в защите, в более, чем одной страны.

Однако для защиты мест обитания необходимо учитывать потребности местных жителей в продовольственных, топливных и других ресурсах. Столкнувшись с нехваткой продовольствия, фермер, вероятно, будет пахать ровный участок земли, несмотря на то, что он является последним подходящим местом обитания для исчезающих видов, таких как гигантский кенгуровый прыгун, и даже может убить животное как вредителя. Исходя из этого, желательно просвещать сообщество об уникальности их флоры и фауны и преимуществах экотуризма.

Мне нравитсяНе нравится

Общая характеристика продуктивности организмов, круговорота веществ и энергии в пищевых цепях

В пищевых сетях и цепях происходит перенос веществ и энергии от одного звена к другому и через полные пищевые цепи (от продуцента через консументы разных порядков к редуцентам) осуществляется круговорот веществ в природе. Пищевая цепь не может существовать без поступления энергии извне. Основным природным источником является энергия Солнца, усваиваемая продуцентами (фотосинтетиками); эта энергия в форме энергии химической связи сложных органических веществ передается от одного звена к другому, постоянно уменьшаясь за счет того, что часть ее затрачивается на реализацию процессов жизнедеятельности и у завершающего звена практически не остается в форме химических связей сложных органических веществ, так как редуценты практически полностью превращают органические вещества в неорганические.

Продуценты, начинающие пищевую цепь, включают в круговорот веществ неорганические вещества, превращая их в органические. Далее органические вещества во все уменьшающемся количестве передаются от звена к звену и у редуцентов (завершают пищевую цепь) их количество становится минимальным. Образующиеся в процессе обмена веществ неорганические вещества у всех членов пищевой цепи возвращаются в круговорот веществ. Это делает возможным существование жизни как таковой, ибо если органические вещества только образовывались бы, а не превращались в неорганические, то наступило бы время, когда неорганические вещества, способные превращаться в органические, исчезли.

Важнейшим свойством любых организмов является их продуктивность — биомасса, производимая всеми особями данной популяции на единице площади данной территории.

Продуктивность организмов в пищевой цепи от одного звена к другому закономерно убывает и подчиняется правилу пирамиды. Основание пирамиды составляют продуценты, а завершают пирамиду — редуценты, которые производят наименьшее количество биомассы (в идеале близкое к нулю). Организмы каждого звена цепи образуют трофический уровень, который из-за больших энергетических потерь, необходимых для реализации физиологических и других процессов жизнедеятельности, не может быть больше пяти. Различают пирамиды по биомассе и по энергии, которую накапливают организмы за счет наращивания массы своего тела. Правило пирамиды косвенно показывает механизм регуляции численности видов в биогеоценозе — число особей данного вида не может превышать такого количества, которое соответствует массе (энергии), накапливаемой на основе количества усваиваемой энергии продуцентов в соответствии с правилом пирамиды.

1.1. Понятие среды обитания

Среда обитания – окружающий человека внешний мир, существующая совокупность факторов (физических, химических, биологических, социальных), способных оказывать прямое или косвенное, немедленное или отдалённое воздействие на существование и деятельность человека, его здоровье и потомство.

Среда обитания человека представляет из себя совокупность различных систем (сред обитания): социальной, производственной, природной, местной (городской, сельской), бытовой и т.д. Таким образом, система «человек – среда обитания» состоит из множества взаимодействующих элементов, имеет упорядоченность в определённых границах и обладает специфическими свойствами. Взаимодействие внутри системы определяется множеством факторов и оказывает влияние как на самого человека, так и на составляющие среды обитания.

В системе «человек – среда обитания» происходит непрерывный обмен потоками вещества, энергии и информации. Величина потоков вещества, энергии и информации во многом зависят от масштабов преобразующей деятельности человека и от состояния среды обитания. Человек и его среда обитания гармонично взаимодействуют лишь в условиях, когда потоки вещества, энергии и информации находятся в пределах, благоприятно воспринимаемых и человеком, и природной средой. Любое отклонение уровней потоков от оптимальных значений сопровождается негативными воздействиями на человека и (или) окружающую среду.

Существуя в этой системе, человек – с помощью среды обитания – непрерывно решает как минимум две основные задачи:

1. Обеспечивает свои потребности в пище, воде и воздухе.
2. Создаёт защиту от негативных воздействий со стороны среды обитания и со стороны себе подобных.

Среда обитания неразрывно связана с биосферой.

Биосфера – область распространения жизни на Земле, включающая нижний слой атмосферы, гидросферу и верхний слой литосферы.

Среда обитания человека подвержена постоянным изменениям в результате действия как космических факторов, так и в результате развития человеческой цивилизации. К настоящему времени система «человек – среда обитания» потеряла устойчивость в таких процессах, как рост населения Земли и его урбанизация. Это в свою очередь вызвало крупномасштабное развитие энергетики, промышленности, сельского хозяйства, транспорта, военного дела и обусловило значительный рост антропогенного воздействия на среду обитания. Кроме того, с середины XX века человек стал обладать способностью инициировать крупные аварии и катастрофы и тем самым вызывать необратимые экологические изменения, соизмеримые с последствиями стихийных бедствий.

В результате активной техногенной деятельности человека во многих регионах нашей планеты разрушена биосфера и создан новый тип среды обитания – техносфера.

Техносфера – регион бывшей биосферы, преобразованный людьми с помощью прямого или косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия своим материальным и социально-экономическим потребностям.

Техносферными областями являются, например, города, промышленные зоны, производственная или бытовая среда.

Создавая техносферу, человек стремился к повышению комфортности среды обитания, к росту коммуникабельности, к обеспечению защиты от естественных негативных воздействий. Однако созданная руками и разумом человека техносфера, призванная максимально удовлетворять его потребности в комфорте и безопасности, во многом не оправдала надежды людей. Техносферные условия обитания в городах и промышленных центрах, транспортные и бытовые условия жизнедеятельности оказались далеки по уровню безопасности от допустимых требований, а зачастую – и враждебными людям.