Дыхание, выделение, рост, размножение и другие формы

активности. Суммарные результаты этого воздействия огромны и проявляются в масштабах всей планеты.

Средообразующая деятельность организмов.

Фильтрационное питание.

Самоочищение

Водоемов.

Через 5 суток субстрат полностью перерабатывается личинками в рыхлый стерильный перегной, очень ценный как органическое

удобрение. Выросших личинок извлекают из субстрата автоматизированными методами и используют как белковый корм на птицефермах и в рыбных хозяйствах. Таким образом, вид, который ранее считался только вредным, превращен в хозяйственно ценный.

2. Для очистки промышленных и городских сточных вод от органических веществ используют деятельность бактерий и мелких фильтраторов (инфузорий, коловраток и др.). Один из видов очистных сооружений - аэротенки. Это длинные емкости глубиной 5 м и шириной 10 м, через которые протекает сточная жидкость. Со дна аэротенка подается

воздух в виде мелких пузырьков, поднимающихся кверху. Ток воздуха создает благоприятные кислородные условия для микроорганизмов и простейших, которые размножаются в огромном количестве. Они очищают воду, образуя хлопья так называемого «активного ила». Из аэротенков вода поступает в отстойники, где «активный ил» оседает на дно, а затем вновь используется для зарядки аэротенка.

3. Зеленые насаждения в городе намного улучшают микроклимат. В городских парках в жаркий день температура на 6-8“ ниже, чем на улицах. Даже возле газонов на 2-3° прохладнее, чем на тротуаре, за счет испарения растениями влаги. Заметно изменяется и состав городского воздуха. Одно дерево выделяет столько кислорода, сколько нужно для дыхания 4 человек. Кроме того, растения поглощают примеси некоторых ядовитых газов и выделяют летучие вещества - фитонциды, которые губительны для бактерий, содержащихся в

воздухе. Один гектар парка из лиственных деревьев задерживает за год до 100 т пыли. В городах с интенсивной промышленностью

4. Подсчитано, что в Волгоградском водохранилище мелкие двуствор- чатые моллюски дрейссены с апреля по ноябрь отфильтровывают 840 млрд м3 воды, что в 24 раза превышает полный объем водохранилища. При этом ими осаждается на грунт 29 млн т несъедобной взвеси, в среднем более 8 кг на каждый квадратный метр.

5. Среднее число нор млекопитающих на 1 га составляет в лиственных лесах около 1000, в лесостепи - 7500, в степи - 5000, в пустынях - 1500. Ежегодно норы подновляются или роются на новом месте. Перерытые участки заселяются сорными растениями, которые способны прорастать только на нарушенных местах. Эти растения, которые широко распространены в настоящее время на пахотных почвах, существовали задолго до появления земледелия и обязаны своим происхождением деятельности роющих животных.

□ Вопросы. 1. Известно, что бобовые растения улучшают условия для последующего урожая зерновых. Что же меняют они в окружающей среде? 2. Приведите примеры диких

животных и растений, для которых человеческая деятельность явно улучшила среду их обитания. 3. Приведите свои примеры преобразования организмами окружающей их среды.

4. Загрязнены ли водоемы там, где вы живете? Много ли в них водных обитателей? Есть ли

среди них фильтраторы? 5. В почву часто вносят ядохимикаты для борьбы с вредителями растений. Как это может отразиться на процессах разложения растительных остатков? 6.

Какое влияние оказывают лесополосы вокруг полей на условия произрастания сель- скохозяйственных культур? 7. Возможности самоочищения водоемов сильно снижаются при сбросе в них теплых промышленных вод. Почему? Почему это явление называют тепловым загрязнением водоемов?

Q Темы ДЛЯ дискуссий. 1. Растения можно выращивать без почвы, на гидропонике, т. е. в

растворах питательных веществ, и получать большие урожаи. Значит ли это, что нарушения почвообразующей деятельности живых организмов уже не являются предметом беспокойства для людей? 2. Г нус (комары и мошки) в некоторых районах сильно досаждает человеку. Обсудите, что произойдет с окружающей средой, если полностью уничтожить этих насекомых, применив ядохимикаты. 3. Если в природе так много фильтрующих организмов и

так велики возможности самоочищения водоемов, то почему же возникла проблема загрязнения вод? 4. Правильно ли используют роль зеленых насаждений для улучшения среды в том районе, где вы живете?

§6. Приспособительные формы организмов

ВСПОМНИТЕ

Почва Плотность воды,

реакции

По внешнему облику разных видов животных и растений можно понять, не только в какой среде они обитают, но и какой образ жизни в ней ведут.

Если перед нами четвероногое животное с сильно развитой мускулатурой бедер на задних конечностях и гораздо более слабой - на передних, которые к тому же и укорочены, с относительно короткой шеей и длинным хвостом, то мы с уверенностью можем сказать, что это - наземный прыгун, способный к быстрым и маневренным движениям,

обитатель открытых пространств. Так выглядят и зна-

Египетский тушканчик Сумчатый тушканчик

Прыгунчик

Рис. 28.

Конвергентное сходство прыгающих животных разных континентов

Рис. 29.

Медведка и крот

менитые австралийские кенгуру, и пустынные азиатские тушканчики, и африканские прыгунчики, и многие другие прыгающие млекопитающие - представители различных отрядов, живущие на разных континентах (рис. 28). Они обитают в степях, прериях, саваннах - там, где быстрое передвижение по земле - главное средство спасения от хищников.

Длинный хвост служит балансиром при быстрых поворотах, иначе

животные теряли бы равновесие.

Бедра сильно развиты на задних конечностях и у прыгающих насе- комых - саранчи, кузнечиков, блох, жуков-листоблошек.

Компактное тело с коротким хвостом и короткими конечностями, из которых передние очень мощные и выглядят похожими на лопату или грабли, подслеповатые глаза, короткая шея и короткий, как бы подстри- женный, мех говорят нам о том, что перед нами подземный зверек, роющий норы и галереи (рис. 29). Это может быть и лесной крот, и степной слепыш, и австралийский сумчатый крот, и многие другие млекопитающие, ведущие сходный образ жизни.

Роющие насекомые - медведки также отличаются компактным, ко- ренастым телом и мощными передними конечностями, похожими на уменьшенный ковш бульдозера. По внешнему виду они напоминают ма- ленького крота.

Все летающие виды имеют развитые широкие плоскости - крылья у птиц, летучих мышей, насекомых или расправляющиеся складки кожи по бокам тела, как у планирующих летяг или ящериц.

Организмы, расселяющиеся путем пассивного полета, с потоками воздуха, характеризуются мелкими размерами и очень разнообразной формой. Однако у всех есть одна общая черта - сильное развитие по-

верхности по сравнению с весом тела. Это достигается разными путями: за счет длинных волосков, щетинок, разнообразных выростов тела, его

удлинения или уплощения, облегчения удельного веса. Так выглядят и мелкие насекомые, и плоды-летучки растений (рис. 31).

Внешнее сходство, возникающее у представителей разных неродственных групп и видов в результате сходного образа жизни, называют

конвергенцией.

Она затрагивает преимущественно те органы, которые непосредственно взаимодействуют с внешней средой, и гораздо слабее проявляется в

строении внутренних систем - пищеварительной, выделительной, нервной (рис. 30).

Сумчатый

Сумчатый

Форма растения определяет особенности его отношений с внешней средой, например способ перенесения холодного времени года. У деревь-

Муравьед Сумчатый муравьед

Крот европейский

Жизненные формы плацентарных и сумчатых млекопитающих

Козлобородник Пушица

Рис. 31.

Тюльпанное Липа дерево

Айлант Чертополох

Семена и плоды растений, распространяемые ветром

ев и высоких кустарников самые уязвимые их части - почки возобнов- ления подвержены зимним ветрам и морозам. У многолетних трав с от- мирающими на зиму побегами они скрыты под снегом и слоем опада. У луковичных и корневищных растений - защищены еще и слоем земли. Однолетники переносят неблагоприятное время года в состоянии по- коящегося семени.

Форма лианы - со слабым стволом, обвивающим другие растения, может быть как у древесных, так и у травянистых видов. К ним относятся виноград, хмель, луговая повилика, тропические лианы. Обвивая стволы и стебли прямостоячих видов, лиановидные растения выносят свои листья и цветки к свету (рис. 32).

В сходных климатических условиях на разных материках возникает сходный внешний облик растительности, которая состоит из различных, часто совершенно не родственных видов.

Внешнюю форму, отражающую способ взаимодействия со средой обитания, называют жизненной формой вида. Разные виды могут иметь сходную жизненную форму, если ведут близкий образ жизни.

Рис. 32.

Растения-лианы: / - повилика;

2 - хмель

Жизненная форма вырабатывается в ходе вековой эволюции видов. Те виды, которые развиваются с метаморфозом, в течение жизненного цикла закономерно сменяют свою жизненную форму. Сравните, например, гусеницу и взрослую бабочку или лягушку и ее головастика. Некоторые растения могут принимать разную жизненную форму в зависимости от условий произрастания. Например, липа или черемуха могут быть и прямостоящим деревом, и кустом.

Сообщества растений и животных устойчивее и полноценнее, если они включают представителей разных жизненных форм. Это значит, что такое сообщество полнее использует ресурсы среды и имеет более разнообразные внутренние связи.

Состав жизненных форм организмов в сообществах служит как бы индикатором особенностей окружающей их среды и происходящих в ней изменений.

Инженеры, конструирующие летательные аппараты, внимательно

изучают разные жизненные формы летающих насекомых. Созданы модели машин с машущим полетом, по принципу движения в воздухе двукрылых и перепончатокрылых. В современной технике сконструированы шагающие машины, а также роботы с рычажным и гидравлическим способом

движения, как у животных разных жизненных форм. Такие машины способны передвигаться по крутым склонам и бездорожью.

□ Конвергенция. □ Форма тела животных и растений отра- Жизненная форма. жает их приспособленность к определен ному образу жизни. Даже неродственные виды могут быть внешне похожими, если ведут сходный образ жизни в сходной среде.

■ Примеры и дополнительная информация

1. Высоко в горах можно встретить удивительной формы растения-

подушки. Их сильно ветвящиеся побеги так коротки и тесно скучены, что растения напоминают плотные полушария. В условиях низких

температур и сильных ветров такая форма роста защищает нежные почки от неблагоприятных воздействий.

В суровых полярных пустынях, где почти не растут цветковые, по-

душковидную форму имеют куртинки мхов и лишайников, ютящиеся по трещинам мерзлого грунта.

2. По законам физики тело, быстро двигающееся в воде или воздухе,

должно преодолевать лобовое сопротивление, сила которого зависит от плотности среды, скорости движения и формы тела. По расчетам, в воде такое сопротивление меньше всего в том случае, если длина быстродвижущегося тела относится к его диаметру примерно как 5:1.

Действительно, именно такие пропорции свойственны наиболее быстро плавающим животным - дельфинам, меч-рыбе, тунцам, китам, вымершим водным ящерам - ихтиозаврам. Головоногие моллюски -

кальмары, когда плывут, складывают свои щупальца и тоже принимают торпедовидную форму. По форме тела плывущего животного можно безошибочно определить ту максимальную скорость, на которую оно способно.

3. Впервые на сходство форм разных видов животных в связи со сходным образом жизни указал в XIX в. К. Ф. Рулье, профессор Московского университета. В лекциях по зообиологии он описал общие черты

«водяных», «воздушных» и «земляных» животных, указав на приспособления к плаванию, полету, прыганью, лазанью и рытью.

Основоположником учения о сходстве форм у растений был известный немецкий ботаник-путешественник А. Гумбольдт. В начале XIX в. он описал внешнее сходство растений на разных континентах в похожих климатических условиях.

4. По правилу Аллена, установленному еще в XIX в., существует связь между строением тела теплокровных животных (птиц и мле-

50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 Температура. С

Рис. 33.

50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 Температура, “С

Внешний облик (длина конечностей и ушей) песца и африканской лисицы фенек и температура окружающей их среды

копитающих) и климатом, в котором они живут. У животных холодного климата все выступающие части тела (уши, хвост, конечности) намного короче, чем у родственных им видов в теплых краях. Эти особенности строения уменьшают общую поверхность тела, через которую происходят потери тепла из организма (рис. 33).

5. Любая группа организмов имеет свои приспособительные формы. По внешнему облику можно легко определить, в каких условиях живет

данный вид. Например, среди саранчовых насекомых обитатели густой злаковой растительности отличаются зеленым цветом, стройным,

сжатым с боков телом с гладкими покровами, заостренной формой головы. У обитателей открытых пустынных участков тело коренастое, широкое, покрыто бугорками и морщинками, окрашено под цвет грунта, угол головы тупой, задние бедра очень мощные (рис. 34).

□ Вопросы. 1. Конвергентное сходство видов облегчает или затрудняет работу

систематиков? Почему? 2. Основоположник современной систематики Карл Линней, живший в XVIII в., сначала относил китов к рыбам и лишь через несколько лет исправил свою ошибку. Обьясните, на основании чего он мог прийти к ложному

Рис. 34.

Два вида саранчи: обитатель травостоя и каменистого грунта

заключению и что могло послужить доказательством истинного систематического положения китообразных. 3. Среди мелких почвенных животных различают жизненные формы поверхностных и глубинных обитателей. Как изменится состав жизненных форм таких животных в местах массового отдыха, где ходит очень много людей? 4. Какие общие приспособительные

черты можно отметить во внешней форме верблюда и страуса? 5. В каких условиях адаптивна

форма растения перекати-поле? 6 . Во влажном тропическом климате среди растительности преобладают древесные формы, в умеренном и холодном увеличивается доля травянистых многолетников с подземными почками возобновления. Объясните, с чем это связано.

ВСПОМНИТЕ

□ Темы ДЛЯ ДИСКУССИЙ. 1. Применимо ли правило Аллена к человеку? 2. Какие изменения

В составе видов или в составе жизненных форм - отражают более серьезные перестройки в природных сообществах? Как вы предложите в связи с этим организовать службу мониторинга в заповедниках? 3. Предложите конструкцию парящего в воде аппарата

на основе анализа жизненных форм у представителей планктона (см. рис. 16). 4.

Экологическая инженерия разрабатывает принципы создания искусственных сообществ и восстановления нарушенных. Вам надо создать парк для отдыха. С чего следует начинать планирование мероприятий - с подбора жизненных форм или видов растений? Почему? 5.

Перед вами задача - восстановить лес на безжизненных глинистых отвалах в местах добычи полезных ископаемых. Какие формы растений и животных вы подберете для этих целей?

Суточные и сезонные изменения в природе

§ 7. Приспособительные ритмы жизни

Жизнь на Земле развивалась в условиях регулярной смены дня и ночи и чередования времен года из-за вращения планеты вокруг своей оси и вокруг Солнца. Ритмика внешней среды создает периодичность, т. е. повторяемость условий в жизни большинства видов. Регулярно повторяются как критические, трудные для выживания периоды, так и благоприятные.

Приспособленность к периодическим изменениям внешней среды выражается у живых существ не только непосредственной реакцией на изменяющиеся факторы, но и в наследственно закрепленных внутренних ритмах.

Суточные ритмы. Суточные ритмы приспосабливают организмы к смене дня и ночи. У растений интенсивный рост, распускание цветков приурочены к определенному времени суток. Животные в течение суток сильно меняют активность. По этому признаку различают дневные и ночные виды.

Суточный ритм организмов - это не только отражение смены внешних условий. Если поместить человека, или животных, или растения в постоянную, стабильную обстановку без смены дня и ночи, то сохраняется ритмика процессов жизнедеятельности, близкая к суточной (рис. 35).

Организм как бы живет по своим внутренним часам, отсчитывая время.

Суточный ритм может захватывать многие процессы в организме. У человека около L00 физиологических характеристик подчиняются су-

точному циклу: частота сокращения сердца, ритм дыхания, выделение гормонов, секрета пищеварительных желез, кровяное давление, темпе- ратура тела и многие другие. Поэтому, когда человек бодрствует вместо сна, организм все равно настроен на ночное состояние и бессонные ночи плохо отражаются на здоровье.

Однако суточные ритмы проявляются не у всех видов, а только у тех, в

жизни которых смена дня и ночи играет важную экологическую роль.

Обитатели пещер или глубоких вод, где такой смены нет, живут по другим ритмам. Да и среди наземных жителей суточная периодичность

Суточные ритмы: 24 часа Дни 1 2 3

	Г " Ш	/ \
	(fei И	м "

Рис. 35.

Суточные ритмы движения листьев фасоли и активности крыс в условиях постоянного освещения в лаборатории

выявляется не у всех. Например, крохотные землеройки сменяют активность и отдых каждые 15-20 минут, невзирая на день или ночь. Из- за высокой скорости обмена веществ они вынуждены питаться круг- лосуточно.

В опытах при строго постоянных условиях плодовые мушки-дрозо- филы сохраняют суточный ритм в течение десятков поколений. Эта периодичность передается у них по наследству, как и у многих других видов. Так глубоки приспособительные реакции, связанные с суточной цикликой внешней среды.

Нарушения суточной ритмики организма в условиях ночной работы, космических полетов, подводного плавания и т. п. представляют серьезную медицинскую проблему.

Годовые ритмы. Годовые ритмы приспосабливают организмы к се- зонной смене условий (рис. 36). В жизни видов периоды роста, размно- жения, линек, миграций, глубокого покоя закономерно чередуются и повторяются таким образом, что критическое время года организмы

встречают в наиболее устойчивом состоянии. Самый же уязвимый процесс

Размножение и выращивание молодняка - приходится на наиболее благоприятный сезон. Эта периодичность смены физиологического состояния в течение года во многом врожденная, т. е. проявляется как внутренний годовой ритм. Если, например, австралийских страусов или дикую собаку динго поместить в зоопарк Северного полушария, период размножения у них наступит осенью, когда в Австралии весна.

Перестройка внутренних годовых ритмов происходит с большим трудом, через ряд поколений.

Подготовка к размножению или к перезимовке - длительный процесс, который начинается в организмах задолго до наступления критических

периодов.

Резкие кратковременные изменения погоды (летние заморозки, зимние оттепели) обычно не нарушают годовых ритмов растений и животных.

Главный экологический фактор, на который реагируют организмы в своих годовых циклах, - не случайные изменения погоды, а фотопериод -

изменения в соотношении дня и ночи.

Длина светового дня закономерно изменяется в течение года, и именно эти изменения служат точным сигналом приближения весны, лета, осени или зимы.

Способность организмов реагировать на изменение длины дня получила

название, фотопериодизм.

Если день сокращается, виды начинают готовиться к зиме, если

удлиняется - к активному росту и размножению. В этом случае для жизни организмов важен не сам фактор изменения длины дня и ночи,

Бои самцов

Олени теряют рога

из-за самок

С рогов II спадает кожа и шерсть

Телята теряют пятнистость

Телята подрастают

Появление телят. Пятнистая окраска - покровительственная

Рис. 36. Годовой цикл в жизни оленей

Перемещение .. в поисках a .Vw.

Появляются новые рога - панты, покрытые кожей и шерстью

а его сигнальное значение, свидетельствующее о предстоящих глубоких изменениях в природе.

Как известно, длина дня сильно зависит от географической широты. В северном полушарии на юге летний день значительно короче, чем на севере. Поэтому южные и северные виды по-разному реагируют на одну и ту же величину изменения дня: южные приступают к размножению при более коротком дне, чем северные.

РЕФЕРАТ

по биологии на тему

Живые организмы и окружающая среда

Г.Донецк 2004г.

Введение

1 Экологические факторы , влияющие на живой организм

1.1 Факторы неживой природы.

1.2 Факторы живой природы (взаимосвязь между живыми организмами)

1.3 Хозяйственная деятельность человека

2. Тайга и тундра . Пример растительного сообщества (растения входящие в него)

3.Изменение окружающей среды в результате деятельности человека

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Реферат посвящен экологии - области биологии, изучающей взаимодействия между организмами и окружающей их средой. Среда слагается из физических факторов (солнечный свет , температура, наличие или отсутствие воды, толщина почвенного слоя и структура почвы), химических факторов (со-став воздуха , почвы и веществ, растворенных в воде) и биологических факторов (другие организмы, обитающие в данной местности). До 60-х годов нашего века большинство людей не слышали об экологии, однако к тому времени зга наука могла бы отпраздновать столетие своего существования. Экология возникла из такой уже вполне сформированной дисциплины, как естественная история-на-блюдение за организмами в природе и их описание.

В странах Европы и Америки издавна утвердилось представление, что пред-назначение человека заключается в «покорении природы». В последнее время , однако, человек стал осознавать, что он составляет часть природы, а не стоит над ней и что сохранение цивилизации зависит от того , выживут ли окружающие растения и животные , бактерии и грибы . Во многих случаях деятельность человека угрожает его выживанию и в настоящее время перед нами стоит задача ни в коем случае не допустить слишком сильного нарушения экосистемы Земли. Но прежде чем решить, как нам следует (или не следует) действовать, мы должны понять законы взаимодействия организмов в природе.

Мы начнем с выяснения вопроса о том, почему организмы обитают именно там, где они обитают. Этот вопрос возник у натуралистов, когда они, обследуя земной шар и составляя перечни населяющих его живых организмов, выявили две общие характерные черты, наблюдаемые повсеместно. Во-первых, в каждой вновь обследуемой области обнаруживаются виды организмов, прежде не-известные науке, и список официально признанных видов неуклонно возрастает Во-вторых, несмотря на все возрастающее число известных видов, су-ществует всего лишь несколько основных типов сообществ-групп организмов, живущих в одном и том же месте. Крупнейшие наземные сообщества, занимаю-щие огромные пространства суши, называют биомами. Каждый биом можно распознать по характерной структуре доминирующей в нем растительности. Почему в разных частях земного шара можно встретить такие сходные сообщества организмов?

Экологические факторы, влияющие на живой организм.

Факторы неживой природы.

Для областей с одинаковым кли-матом характерны биомы одного и того же типа; климат определяет тип расти- тельности в данной местности, а растительность в свою очередь определяет облик сообщества.

Климат зависит главным образом от солнца . Вблизи экватора солнечные лу-чи падают на землю почти вертикально, и поэтому тропические растения полу-чают гораздо больше солнечной энергии, чем растения за пределами тропиков, освещаемые косыми лучами солнца (рис. 1.1).

Вследствие наклона земной оси во внетропических областях погода в разное время года бывает различной, тогда как в тропиках сезонные изменения длины дня и температуры незначительны.

От солнца зависит не только интенсивность света, используемого при фото-синтезе, но также температура среды. Поскольку тропические области круглый год получают почти вертикальные солнечные лучи, для них характерна довольно постоянная высокая температура. В других областях земного шара темпера-тура воздуха варьирует в зависимости от количества солнечного света и его ин-тенсивности в разное время года. В общем при более высокой температуре растения растут быстрее. Пределы колебаний температуры строго определяют видовое разнообразие организмов, обитающих в той или иной конкретной области.

Другой важный климатический фактор-это влажность , зависящая, по край-ней мере частично, от количества солнечного света и температуры. Теплый воз-дух поднимается вверх, а кроме того, он удерживает больше водяных паров, чем холодный. При охлаждении воздуха часть содержащейся в нем влаги конденси-руется, выпадая в виде дождя, снега или росы. В районе экватора нагретый воз-дух поднимается вверх, разреживаясь и охлаждаясь по мере перемещения во все более высокие сдои атмосферы и высвобождая часть содержащихся в нем во-дяных паров; в результате во многих областях, находящихся вблизи экватора, выпадает большое количество осадков. Примерами служат бассейн реки Конго в Африке и бассейн Амазонки в Южной Америке, где обильные осадки делают возможным существование тропических лесов. На большей высоте воздушные массы перемещаются как к северу, так и к югу от экватора; в конце концов воз-дух достаточно охлаждается и вновь опускается на землю, по пути нагреваясь и поглощая дополнительные количества водяных паров. Именно в этих обла-стях земного шара находятся обширные пустыни . Еще дальше на север и на юг в умеренных широтах, в которых расположена большая часть тер-ритории США, Европы и Азии, сильные ветры приносят воздушные массы иног-да из холодных полярных, а иногда из теплых тропических областей, обусловли-вая переменчивую погоду.

Еще один фактор, оказывающий влияние на распределение организмов - это почва . Почва образуется в результате разрушения подстилающей материнской (коренной) породы и добавления к этому минеральному компоненту органического вещества, главным образом мертвых растений или их частей. Таким образом содержание в почве тех или иных минеральных веществ зависит от состав материнской породы; при отсутствии каких-либо необходимых минеральных веществ, растения будут расти плохо, несмотря на наличие всех других факторов. Органические соединения , содержащиеся в почве, создают запас биогенных элементов, вовлекаемых в круговорот ; кроме того, они служат своеобразно «губкой», впитывающей дождевую воду и сохраняющей ее в почве, где она продолжает оставаться доступной растениям, а не стекает в реки

Факторы живой природы. Взаимосвязь между живыми организмами.

Каждое растение живет не обособленно, а взаимодействуя с другими растения-ми, бактериями , грибами, животными (рис. 199), Связи между организмами разных видов, обитаю-щих совместно, очень разнообразны: они могут при-носить пользу всем организмам или только одним из них, иметь отрицательные последствия для некото-рых из них. Все формы взаимосвязей между организ-мами разных видов называют симбиозом (в буквальном смысле - сожительство ).Это такие взаимоотношения между двумя организмами, при которых организм извлекает пользу от присутствия другого и не может существовать без него.

Взаимовыгодные связи существуют, например, между корнями высших растений и грибницей шляпочных грибов (березы и подберезовика, осины и под-осиновика) бобовыми растениями и азотфиксирующими клубеньковыми бактериями.

Особи одного или разных видов могут конкуриро-вать между собой за ресурсы окружающей среды - во-ду, свет, питательные вещества, места произрастания. При этом потребление определенных ресурсов одними организмами уменьшает их доступность для других. Такие отношения между организмами называют кон- куренцией (от лат. конкуренции - сталкиваться).

Примером конкуренции между особями одного ви-да, то есть внутривидовой, может служить сосновый лес, в котором все деревья одного возраста и конкури-руют за свет. Растущие быстрее деревья зате-няют отстающие в росте, чем еще более задерживают их рост или даже вызывают гибель. Межвидовая кон-куренция наблюдается между видами одного сообщест-ва со сходными требованиями к условиям среды обита-ния. (Например, в смешанных лесах между дубом и грабом.)

Растения разных видов могут неблагоприятно вли-ять друг на друга с помощью биологически активных веществ, которые они образуют и выделяют в почву, воду, атмосферу. Такие вещества угнетают рост и да-же вызывают гибель других организмов, в том числе и растений.

Некоторые виды растений, например орхидей, по-селяются на стволах и ветвях тропических деревьев, не принося им вреда. Они используют деревья только как место поселения. Воду такие растения поглощают из влажного воздуха с помощью воздушных корней, минеральные вещества - из пыли, накапливающейся в трещинах деревьев.

Многие животные питаются тканями живых расте-ний (разные виды клещей, насекомые , грызуны). Та-кие виды называют растительноядными. На пастби-щах животные поедают только определенные виды растений, избегая ядовитые или с горьким вкусом. В качестве защиты от выедания у крапивы на листьях имеются волоски со жгучим веществом, которое при попадании в кожу животных или человека вызывает ожоги . У многих видов листья (кактусы), прилистники (белая акация), побеги (боярышник) видоизменяются в колючки или же на стебле образуются особые выросты - шипы (шиповник) для защиты от животных.

Хозяйственная деятельность человека.

Все мы знаем, почему деятельность современн ого человека приводит к разрушению природных местообитаний: он истребляет растительность, с тем чтобы расчистить место для своих нужд с опутствующих всем его начинаниям автостоянок. Поэтому когда мы говорим что тип сообщества в данной местности определяется климатом , мы имеем ввиду то сообщество, которое существовало бы в этой местности, если бы ее не тревожили в течение достаточно длительного времени, а не то, которое существует там на самом деле. Сообщество, складывающееся в данной местности при отсутствии вмешательства извне и остающееся неизменным до тех пор, по- ка не возникает никаких нарушений, называют климаксным сообществом.

В случае разрушения сообщества в результате деятельности человека или стихийных бедствий, таких, как наводнение или пожар , в нем начинается мед- ленный процесс восстановления исходного состояния, известный под названием сукцессии. Сукцессия представляет собой последовательный ряд изменений, ко- торые в конечном счете приводят к образованию климаксного сообщества (при условии, что дальнейших нарушений не возникает).

Примером сукцессии может служить восстановление климаксного листопад- ного леса на заброшенном поле в Новой Англии. Когда поле перестают воз-делывать, оно вскоре зарастает однолетними травянистыми растениями, обра- зующими пестрый ковер: черная горчица, амброзия, одуванчики. Эти «первопроходцы», пришедшие на новое, место обитание, быстро разрастаются и производят семена , приспособленные к распространению по относительно об- ширной территории с помощью ветра или животных. Вскоре здесь появляются более высокорослые растения, такие, как золотая розга и многолетние травы. Поскольку эти пришельцы затеняют землю, а их обширные корневые системы забирают из почвы всю влагу, проросткам видов, попавшим на поле первыми, становится трудно расти. Но точно так же, как эти высокие сорняки заглушают солнцелюбивые первые виды, их в свою очередь затеняют и лишают воды про- ростки деревьев-пионеров, таких, как пенсильванская черемуха и осина, которые обосновываются медленнее, но, достигнув достаточных размеров, забирают се- бе львиную долю всех ресурсов . Сукцессия на этом не завершается, так как деревья-пионеры не относятся к видам, образующим зрелый климаксный лес; медленно растущие дуб и гикори или бук и клен виды, которые появляют- ся последними и вытесняют пионеров, затеняя их молодые деревца.

Сукцессия на заброшенном поле-пример вторичной сукцессии, протекаю- щей относительно быстро, потому что она происходит на почве, оставшейся по-сле первоначального климаксного леса. Если почва сильно истощена в результа-те бесхозяйственного ее использования или же вовсе отсутствует (как на голых скалах, обнажившихся после отступления льдов, или на застывших потоках лавы), то сукцессия протекает гораздо медленнее, поскольку рост большинства растений становится возможным лишь после образования почвы.

Сукцессию, начинающуюся на голых скалах, называют первичной сукцессией. Образование почвы может происходить в результате эрозии поверхности мате-ринской породы под действием кислоты, выделяемой лишайниками, или же замерзания и оттаивания воды, скапливающейся в расщелинах, что вызывает разрушение породы. Отмирающие лишайники вносят, кроме того, во вновь образующуюся почву органическое вещество, а мхи могут закрепиться даже на очень тонком слое остатков лишайников и минеральной пыли. По мере того как мхи все сильнее разрушают породу и добавляют к накапливающейся почве со-бственный мертвый материал , становится возможным прорастание и рост мел- ких укореняющихся растений, начинающих процесс, в основном сходный с сук- цессией «заброшенного поля».

Сукцессию можно наблюдать даже на городской улице. Мхи, лишайники и сорняки заселяют трещины на тротуарах; в каком-нибудь углу, где скапли- ваются опавшие листья и грязь, могут вырастать довольно крупные растения, а на требующих ремонта крышах - мхи. Если прекратить уборку и ремонт улиц, то даже центр большого города на протяжении жизни одного поколения может пре- вратиться в лесистую местность, усеянную камнями.

Существование разнообразных участков, претерпевающих сукцессию, обеспечивает постоянный источник «странствую- щих» растений - быстро растущих сорняков, внезапно появляющихся и так же внезапно исчезающих. Семена этих видов могут распространяться на довольно значительные расстояния при помощи ветра или животных. Кроме то- го, семена многих «странствующих» растений способны в течение длительных периодов находиться в состоянии покоя, прорастая после того, как какое-либо нарушение среды создаст соответствующие условия, например усилит освещен- ность.

Странствующие виды существуют не только среди растений, но и среди жи- вотных. Насекомые , специализированные к питанию одним определенным ви- дом растений, могут путешествовать на большие расстояния, используя хорошо развитые органы чувств в поисках новых мест, где имеется их кормовое расте- ние. Многие проблемы, возникающие в связи с вредителями сельскохозяй- ственных культур, проистекают из того, что большинство культурных растений происходит от странствующих видов, главная защита которых от насекомых со- стояла в рассеянном распределении и мигрирующем образе жизни (эти растения никогда не занимали одни и те же участки несколько лет подряд). Засевая из года, в год земельные угодья лишь одной культурой , фермеры создают идеальные ус ловия для таких странствующих насекомых, как совка капустная и листоеды, ко торым не приходится затрачивать энергию на поиски пищи, а остается толь ко кормиться и размножаться.

При многократных нарушениях среды в данной области она уже не может вернуться к климаксному состоянию. Владельцы дач и жители пригородов затрачивают массу времени, и энергии и сил, непрерывно нарушая сообщество, с тем чтобы на их лужайках оставалось лишь несколько видов низкорослых трав; при этом они постоянно прерывают сукцессию "заброшенного поля" - высокие сорняки, кустарники и светолюбивые проростки деревьев, которые несомненно возьмут верх, если ослабить бдительность. Во многих районах Среднего запада возвращению к климаксному лесу препятствовало коренное население Америки: обнаружив, что охота на бизонов, многочисленные стада которых обитали в прериях , гораздо более эффективна, чем охота на одиночных белохвостых оленей в молодых лесах, они специально выжигали леса.

Экспедиция, побывавшая на этом острове в 1962 г., сообщила, что этот вид вымер, хотя и были найдены остатки особей, погибших всего лишь около двух лет назад. Причина вымира- ния была ясна: растения, составлявшие пищу этих черепах, были полностью уничтожены козами, ввезенными на остров в 1957 г. группой рыбаков, ко-торым хотелось получать свежее молоко и мясо , пока они находились вдали от материка.

Тайга и тундра

Тайга, или северный лес, как ее иногда называют, тянется почти нескон-чаемым однообразным поясом через всю Канаду и Сибирь. Однообразие ее обусловлено небольшим числом видов деревьев (елей, сосен и пихт), адаптировавшихся к крайне холодному климату этих областей (рис. 2.1). Здесь резко выражена смена сезонов. Ввиду очень длительной зимы большая часть осадков выпадает в виде снега. Зимой, когда почва промерзает, деревья не могут восполнять запасы воды, теряемой путем испарения, хотя игловидные листья и их толстая восковидная кутикула замедляют испарение.

К северу от тайги находится безлесная тундра, в которой доминируют низкие травянистые растения, карликовые деревянистые кустарники и лишайники. Климат здесь слишком холодный, чтобы обеспечить рост деревьев, а слой почвы неглубокий, часто с прослойкой вечной мерзлоты (т. е. никогда не оттаивающий); летом, когда бывает достаточно тепло, почва оттаивает на глубину до нескольких десятков сантиметров. Вегетационный сезон в тундре очень короткий, и поэтому в случае нарушения растительного покрова он восстанавливается медленно. Это было одной из причин, почему экологи возражали против сооружения нефтепровода через Аляску.

Тундра существуют не только на крайнем севере (в Южном полушарии их нет, поскольку материки не доходят до таких высоких широт), но и на больших высотах в горах.

Изменение окружающей среды в результате деятельности человека

Деятельность человека может неблагоприятно влиять на живые организмы, и вызывать исчезновение определенных видов (пример с черепахой). В этом разделе мы рассмотрим, каким образом некоторые виды деятельности человека , например постройка элек-тростанций и сбрасывание отходов, приводят к загрязнению озера и как мож-но свести подобное загрязнение к минимуму.

Вред, наносимый некоторыми видами загрязнений, очевиден. Хлориро-ванные углеводороды , такие, как ДДТ и полихлорбифенилы (ПХБФ), и такие токсичные металлы , как , просто ядовиты для большинства организмов, в том числе для человека. Многие из этих веществ не выделяются из организ-ма, а накапливаются в живых тканях и затем передаются во все возрастаю-щих концентрациях хищникам, относящимся к более высоким трофическим уровням. Особенно большую опасность они представляют для плотоядных высших уровней, например для соколов, человека и морских птиц, питающих-ся рыбой. Популяции сапсанов в восточных районах США и пеликанов в Ка-лифорнии почти погибли из-за того, что под действием ДДТ самки стали от-кладывать яйца с очень тонкой скорлупой, которая раздавливалась, когда птицы садились на них. Накопление ртути в морской меч-рыбе и всей рыбе, обитающей в озере Онтарио, достигло такого высокого уровня, что их потре-бление человеком характер озера.

Многие глубокие олиготрофные озера, подобно озеру Тахо на границе ме-жду Невадой и Калифорнией , с начала пятидесятых годов стали заметно эв-трофицироваться вследствие загрязнения элементами питания. Самый явный симптом эвтрофикации-помутнение воды, создаваемое усиленным размноже-нием планктона. Другой признак - уменьшение численности таких рыб, как форель, любящих чистую воду, богатую кислородом . Загрязняемое элемента-ми питания озеро проходит через несколько стадий, прежде чем достигнет хо-рошо знакомого всем состояния с вонючей тиной на дне и берегами, усеянны-ми погибшей рыбой. Вначале загрязнение элементами питания способствует «цветению», или необычайно сильным взрывам численности популяции , водо-рослей. Некоторые водоросли выделяют токсины, отравляющие рыбу и де-лающие воду непригодной для питья. При отмирании водорослей бактерии разлагают их ткани и используют большую часть кислорода . В иле, лишен-ном кислорода, разложение мертвых растений некоторыми бактериями сопро-вождается выделением сероводорода (газа с запахом тухлых яиц). В «здоро-вом» озере обитающие на дне фотосинтезирующие бактерии используют этот сероводород по мере его образования. Однако при большом содержании в озере удобрений или сточных вод у его поверхности появляется так много водорослей и бактерий, что до дна доходит очень мало света и фотосинтези-рующие серные бактерии растут плохо. Они не могут использовать весь обра-зующийся сероводород, придающий загрязненному озеру его специфический запах.

Еще один вид загрязнения озер, достигший за последнее время масштабов, вызывающих тревогу, связан с кислыми дождями. Дождевая вода в восточных районах США приобретает все более кислую реакцию, делаясь иногда такой же кислой, как уксус. Проблема кислых дождей в восточных штатах связана с тем, что ветры, дующие с запада на восток , несут с собой серу содержащие промышленные загрязнения, которые, соединяясь с содержащимися в воздухе водяными парами, образуют кислоты. Затем эти кислоты выпадают на землю в виде дождя или снега. Кислый дождь разъедает краску и камень, повреждая здания и нанося экономические убытки , но, кроме того, он причиняет вред и природным экосистемам . Обследование , проведенное в 1979 г. в горах Ади-рондак (шт. Нью-Йорк), показало, что в 264 озерах и прудах вода стала на-столько кислой, что вся рыба в них погибла. Икра рыб и мальки особенно чувствительны к кислоте. Специалисты по охране окружающей среды пони-мают, что с кислыми дождями можно бороться, если потребовать, чтобы на электростанциях и промышленных предприятиях были установлены газоочи-стители для удаления серу содержащих веществ из дыма, выбрасываемого тру-бами. Однако, поскольку предприятия, считающиеся источниками кислых до-ждей, находятся слишком далеко от тех мест, где они причиняют реальный вред, доказать их виновность бывает очень трудно.

Газоочистители, башенные охладители и очистные сооружения для сточных вод стоят денег, и их установка повышает цену воды, электроэнергии и потребительских товаров. Поначалу кажется, что если надо сделать выбор между чистыми озерами и дешевой электроэнергией , то по здравому смыслу следует выбрать второе. Однако за последние годы люди стали более дальновидными и поняли, что сделать правильный выбор не так-то просто. Например, дешевле никогда не загрязнять озеро, чем очистить его, после того как его состояние станет угрожать здоровью людей. Дешевле построить современную систему канализации, чтобы предотвратить загрязнение находящегося поблизости озера или реки, чем тянуть водопроводные трубы на сотни килоI доставки питьевой воды из дальнего чистого озера. В общем и целом предупреждение часто обходится дешевле, чем лечение, и вдобавок ко всему мы можем ощущать при этом законную гордость от того, что сберегаем экосистему для своих внуков.

Список литературы:

П.Кемп, К.Армс "Введение в биологию"

Н.Н. Мусиенко, Ю.Г. Вервес, П.С. Славный, П.Г. Балан "Биология". Учебник для общеобразовательных учебных заведений.

Пути воздействия организмов на среду обитания

Живые организмы сильно влияют на среду обитания уже тем, что живут в ней. Они дышат, питаются, выделяют продукты обмена, растут и размножаются, перемещаются в пространстве, проявляют разные формы активности. В результате этого изменяются и газовый состав воздуха, и микроклимат, и почва, и чистота вод, и другие особенности местообитаний. И хотя воздействие каждого отдельного организма на окружающую среду может быть мало, масштабы суммарной активности живых существ огромны. Влияние организмов на среду обитания называют их средообразующей деятельностью.

Влияние растений на климат и водный режим

Фотосинтез - главный источник кислорода в земной атмосфере. Растения создают условия для дыхания миллиардам живых существ, включая людей. Потребности в кислороде лишь одного человека за 70-80 лет жизни составляют несколько десятков тонн. Если представить, что фотосинтез на планете прекратится, весь кислород атмосферы израсходуется всего за 2000 лет. Содержание в воздухе азота, углекислого газа и ряда других соединений также зависит от жизнедеятельности различных организмов.

Поглощение и испарение воды наземными растениями влияет на водный режим их местообитаний и на климат в целом. За час выделяется до 2,5 г воды с каждого квадратного дециметра листвы. Это составляет ежечасно многие тонны воды с гектара. Одно только дерево березы испаряет в день до 100 л воды.

Увлажняя воздух, задерживая движение ветра, растительность создает особый микроклимат, смягчающий условия существования многих видов. В лесу колебания температуры в течение года и суток меньше, чем на открытых пространствах. Леса сильно изменяют также условия влажности: снижают уровень грунтовых вод, задерживают осадки, способствуют осаждению росы и тумана, предотвращают эрозию почвы. В них возникает особый световой режим, позволяющий тенелюбивым видам расти под пологом более светолюбивых.

Почвообразующая деятельность живых организмов

Совместная деятельность множества организмов создает почву. Сбрасывая ежегодно листву, растительность образует на поверхности земли слой мертвого органического вещества. Этот слой растительного опада служит источником пищи и средой обитания для огромного количества мелких организмов - бактерий, грибов, животных, которые разрушают и перерабатывают его до неорганических молекул. Освободившиеся минеральные вещества вновь идут на питание растений. Некоторая часть органических веществ превращается в почвенный гумус. Это сложные соединения, которые улучшают структуру почвы, ее влаго- и воздухопроницаемость. Тем самым улучшаются условия для развития корней растений. Таким образом, процесс образования почвы в первую очередь зависит от пищевой активности множества живых существ, использующих энергию мертвого органического вещества.

Каждый комочек почвы содержит миллионы клеток различных микроорганизмов. Кроме них, на каждый квадратный метр почвы приходятся сотни тысяч мелких животных, различимых только в микроскоп, и тысячи - видимых простым глазом. Особенно важна для жизни почвы деятельность дождевых червей. Их нормальная численность в лесах и на лугах составляет от нескольких десятков до нескольких сотен особей на квадратный метр. Дождевые черви разрыхляют и перемешивают слои почвы, улучшают условия для прорастания корней растений, затягивают вглубь растительные остатки. Выделения из их кишечников представляют прочные органо-минеральные комочки. Большое их количество в почве резко улучшает ее структуру и повышает плодородие. При высокой численности дождевые черви за год могут образовывать до 120 т таких комочков на 1 га. Таким образом, почва - это среда обитания, созданная деятельностью самих живых организмов.

Деятельность животных может иногда определять особенности ландшафта. Настоящие плотины устраивают бобры .

Крупные животные-норники, такие, как суслики или сурки , обеспечивают мозаичность растительного и почвенного покрова, так как за счет выбросов почвы формируется микрорельеф, перераспределяющий осадки и видовой состав растений.

Роющая деятельность норных животных в степи. Слева направо: перевязка, безногая ящерица желтопузик, слепыш, обыкновенный хомяк, степная пеструшка, европейский суслик, байбак

Влияние водных организмов на качество природных вод

Качество воды в водоемах во многом зависит от фильтрующих животных. Многие из них ведут сидячий образ жизни или “парят” в толще воды, отцеживая из окружающей среды пищевые частицы. Многочисленные пластинчатожаберные моллюски, такие, как устрицы и мидии в морях, а в пресных водах - перловицы, беззубки, дрейссены , ресничками на ротовых лопастях подгоняют воду к ротовому отверстию и сортируют взвесь. При этом частицы, непригодные в пищу, формируются в комочки и осаждаются на дно. Мелкие рачки, такие, как дафнии , отцеживают пищевую взвесь густыми щеточками щетинок на своих конечностях. Личинки мошек в ручьях отфильтровывают пищу пучками щетинок на голове, а личинки комаров - щетками на верхней губе. Активно процеживают воду через жаберный аппарат некоторые рыбы, как, например, толстолобик и китовая акула .

Фильтрационное питание наблюдается у 40 тысяч видов водных животных. В результате этой деятельности происходит биологическое самоочищение водоемов, и от него зависит качество воды. Одна перловица длиной 5-6 см при температуре 20 °С очищает до 16 л воды в сутки. В прудах и озерах, где много мелких рачков, весь объем воды пропускается через их фильтровальный аппарат всего за один день. Один квадратный метр морского мелководья, густо заселенный моллюсками мидиями , за сутки может очистить до 280 м 3 воды. Таким образом, чистота и прозрачность природных вод - результат деятельности живых организмов.

Способность организмов изменять среду обитания широко используется в хозяйственной практике. Для улучшения микроклимата, условий увлажнения и защиты полей от иссушающих ветров в степных районах сажают лесополосы, для очистки воздуха в городах и курортных зонах создают парки и сады. На водоочистительных станциях строят специальные емкости, где поддерживается высокая активность мелких фильтраторов. Используя почвообразующую деятельность животных и микроорганизмов, предприятия по переработке органических отходов производят удобрения для внесения в истощенные почвы.

Условия жизни людей на Земле зависят от средообразующей роли миллиардов живых организмов. И состав воздуха, и качество вод, и почвенное плодородие, и микроклимат складываются из их суммарной деятельности.

Мир обитания живых организмов оказывает на них влияние как прямое, так и косвенное. Существа постоянно взаимодействуют с окружающей средой, получая из нее пищу, но в то же время и выделяя продукты своего метаболизма.

К окружающей среде принадлежит:

• природная - появившаяся на Земле независимо от человеческой деятельности;
• техногенная - созданная людьми;
• внешняя - это все, что находится вокруг организма, а также оказывает влияние на его функционирование.

Как живые организмы изменяют среду обитания? Они способствуют изменению газового состава воздуха (в результате фотосинтеза) и принимают участие в формировании рельефа, почвы, климата. Благодаря влиянию живых существ:

• увеличилось содержание кислорода;
• уменьшилось количество углекислого газа;
• изменился состав воды Мирового океана;
• появились горные породы органического содержания.

Таким образом, взаимоотношения живых организмов и среды их обитания являются сильным обстоятельством, провоцирующим различные преобразования. Различают четыре отличные друг от друга среды проживания.

Наземно-воздушная среда обитания

Включает в себя воздушную и наземную части и отлично подходит для размножения и развития живых существ. Это довольно сложная и многообразная среда, для которой характерна высокая степень организации всего живого. Подверженность почвы эрозии, загрязнениям приводит к уменьшению численности живых существ. В наземном мире обитания у организмов достаточно сильно развит внешний и внутренний скелет. Это произошло потому, что плотность атмосферы намного меньше плотности воды. Одним из значимых условий для существования считаются качество и структура воздушных масс. Они находятся в непрерывном движении, поэтому температура воздуха способна достаточно быстро изменяться. Живые существа, которые обитают в этой среде, должны адаптироваться к ее условиям, поэтому у них развилась приспособленность к резким колебаниям температур.

Воздушно-наземная среда обитания более многообразна, нежели водная. Здесь не так сильно выражены перепады давления, однако довольно часто возникает нехватка влаги. По этой причине у наземных живых созданий имеются механизмы, помогающие им со снабжением организма водой, в основном в засушливых районах. У растений образуется сильная корневая система и специальный водонепроницаемый слой на поверхности стеблей и листьев. Животные обладают исключительным строением внешних покровов. Их образ жизни помогает поддерживать водный баланс. Примером может быть миграция к водопоям. Большую роль играет и состав воздуха для наземных живых существ, обеспечивающий химическую структуру жизни. Сырьевым источником для фотосинтеза является углекислый газ. Для соединения нуклеиновых кислот и белков требуется азот.

Приспособленность к среде обитания

Приспособление организмов к среде обитания зависит от места их жительства. У летающих видов сформировалась определенная форма тела, а именно:

• легкие конечности;
• облегченная конструкция;
• обтекаемость;
• наличие крыльев для полета.

У лазающих животных:

• длинные хватательные конечности, а также хвост;
• тонкое длинное тело;
• сильные мышцы, позволяющие подтягивать туловище, а также перекидывать его с ветки на ветку;
• острые когти;
• мощные хватательные пальцы.

У бегающих живых созданий отмечаются следующие особенности:

• сильные конечности, имеющие малую массу;
• уменьшенное количество защитных роговых копыт на пальцах;
• сильные задние и короткие передние конечности.

У некоторых видов организмов специальные приспособления позволяют им сочетать признаки полета и лазанья. Например, забравшись на дерево, они способны на длинные прыжки-полеты. Другие виды живых организмов могут быстро бегать, а также летать.

Водная среда обитания

Первоначально жизнедеятельность существ была связана с водой. Особенности ее заключаются в солености, течении, пище, кислороде, давлении, свете и содействуют систематизированию организмов. Загрязнение водоемов очень плохо отражается на живых созданиях. Например, из-за уменьшения уровня воды в Аральском море пропала большая часть представителей флоры и фауны, в особенности рыбы. В водных просторах обитает огромное многообразие живых организмов. Из воды они добывают все необходимое, что требуется для осуществления жизнедеятельности, а именно питание, воду и газы. По этой причине все многообразие водных живых существ должно адаптироваться к основным особенностям существования, которые формируются химическими и физическими свойствами воды. Солевой состав среды также имеет большое значение для водных обитателей.

Огромное число представителей флоры и фауны, которые проводят жизнь во взвешенном состоянии, регулярно находятся в толще водного пространства. Умение парить обеспечивается физическими особенностями воды, то есть силой выталкивания, а также особыми механизмами самих существ. К примеру, множественные придатки, которые существенно увеличивают поверхность туловища живого организма по сравнению с его массой, усиливают трение о воду. Следующий пример жителей водной среды обитания - это медузы. Их умение держаться в толстом слое воды обуславливается необычной формой туловища, которое похоже на парашют. К тому же плотность воды очень сходна с плотностью тела медузы.

Живые организмы, среда обитания которых - вода, разными способами подстроились к передвижению. Например, рыбы и дельфины обладают обтекаемой формой тела и плавниками. Они способны быстро передвигаться благодаря необычной структуре наружных покровов, а также присутствию особой слизи, которая снижает трение о воду. У отдельных видов жуков, обитающих в водной среде, выпущенный отработанный воздух из дыхательных путей задерживается между надкрыльями и телом, благодаря этому они способны стремительно подниматься на поверхность, где происходит выпуск воздуха в атмосферу. Большая часть простейших перемещается с помощью ресничек, которые вибрируют, например, инфузория или эвглена.

Приспособления для жизни водных организмов

Различные среды обитания животных позволяют им адаптироваться и комфортно существовать. Тело организмов способно уменьшить трение о воду благодаря особенностям покрова:

• твердая, гладкая поверхность;
• наличие мягкого слоя, присутствующего на внешней поверхности твердого корпуса;
• слизь.

Конечности представлены:

• ластами;
• перепонками для плавания;
• плавниками.

Форма туловища обтекаемая и имеет самые разные вариации:

• сплюснутая в спинно-брюшном отделе;
• круглая в поперечном разрезе;
• сплюснутая с боков;
• торпедообразная;
• каплевидная.

В водной среде обитания живым организмам необходимо дышать, поэтому получили развитие:

• жабры;
• воздухозаборники;
• дыхательные трубки;
• пузыри, которые заменяет легкое.

Особенности обитания в водоемах

Вода способна накапливать и сохранять тепло, поэтому этим объясняется отсутствие сильных колебаний температуры, которые довольно часто встречаются на суше. Самым значимым свойством воды является возможность растворять в себе другие вещества, которые в дальнейшем используются как для дыхания, так и для питания организмами, живущими в водной стихии. Для того чтобы дышать, необходимо наличие кислорода, поэтому концентрация его в воде имеет огромное значение. Температура воды в полярных морях близка к замерзанию, но ее стабильность позволила сформироваться определенным приспособлениям, которые обеспечивают жизнедеятельность даже в таких суровых условиях.

В этой среде проживает огромное многообразие живых организмов. Здесь обитают рыбы, земноводные, крупные млекопитающие, насекомые, моллюски, черви. Чем выше температура воды, тем меньшее количество разведенного кислорода в ней находится, который в пресной воде растворяется лучше, чем в морской. Поэтому в водах тропического пояса обитает мало организмов, в то время как в полярных водоемах присутствует огромное разнообразие планктона, который используют в пищу представители фауны, в том числе крупные китообразные и рыбы.

Дыхание реализовывается всей поверхностью тела или особыми органами - жабрами. Для благополучного дыхания требуется регулярное обновление воды, которое достигается разными колебаниями, в первую очередь движением самого живого организма или его приспособлениями, такими как реснички или щупальца. Большое значение для жизни имеет и солевой состав воды. Например, моллюскам, а также ракообразным требуется кальций для построения панциря или раковины.

Почвенная среда

Располагается в верхнем плодородном слое земной коры. Это довольно сложный и очень важный компонент биосферы, который тесно связан с остальными ее частями. Часть организмов находится в почве всю свою жизнь, другие - половину. Для растений земля играет важнейшую роль. Какие живые организмы освоили почвенную среду обитания? В ней существуют бактерии, животные, а также грибы. Жизнь в этой среде в большей степени определяется климатическими факторами, например, температурой.

Приспособления для почвенной среды обитания

Для комфортного существования организмы имеют особенные части тела:

• небольшого размера копательные конечности;
• длинное и тонкое туловище;
• копательные зубы;
• обтекаемое туловище без выступающих частей.

В почве может существовать недостаток воздуха, а также она плотная и тяжелая, что в свою очередь привело к следующим анатомическим и физиологическим адаптациям :

• сильные мышцы и кости;
• устойчивость к недостатку кислорода.

Покровы тела подземных организмов должны позволять без проблем двигаться как вперед, так и назад в плотной почве, поэтому развились следующие признаки:

• короткая шерсть, устойчивая к истиранию и способная заглаживаться вперед и назад;
• отсутствие волосяного покрова;
• специальные выделения, которые позволяют телу скользить.

Развились специфические органы чувств:

• ушные раковины небольшие или вовсе отсутствуют;
• глаз нет или они существенно уменьшены;
• высокое развитие получила тактильная чувствительность.

Сложно представить растительный покров без земли. Отличительной чертой почвенной среды обитания живых организмов считается то, что существа связаны с ее субстратом. Одним из значимых отличий этой среды считается регулярное образование органических веществ, как правило, за счет отмирающих корней растений и опадающей листвы, а это служит источником энергии для растущих в ней организмов. Нагрузка на земельные ресурсы и загрязнение окружающей среды негативно влияют на проживающие здесь организмы. Часть видов находится на грани вымирания.

Организменная среда

Практическое воздействие человека на среду обитания влияет на численность популяций животных и растений, тем самым увеличивается или уменьшается количество видов, а в некоторых случаях происходит их гибель. Факторы среды:

• биотические - связаны с воздействием организмов друг на друга;
• антропогенные - связаны с влиянием человека на среду окружения;
• абиотические - относятся к неживой природе.

Промышленность - это крупнейшая отрасль, которая в экономике современного общества играет важнейшую роль. Она оказывает влияние на среду на всех этапах промышленного цикла, начиная с добычи сырья и заканчивая утилизацией продукции по причине дальнейшей непригодности. Основные виды отрицательного влияния ведущих отраслей на окружающую среду обитания живых организмов:

• Энергетика является основой развития промышленности, транспорта, сельского хозяйства. Использование практически каждого ископаемого (уголь, нефть, природный газ, древесина, ядерное топливо) негативно влияет и загрязняет природные комплексы.
• Металлургия. Одной из самых опасных сторон ее воздействия на среду обитания считается техногенное рассеивание металлов. Наиболее вредными загрязнителями считаются: кадмий, медь, свинец, ртуть. Металлы попадают в среду практически на всех стадиях производства.
• Химическая промышленность - одна из динамично развивающихся отраслей во многих странах. Нефтехимические производства выбрасывают в атмосферу углеводороды и сероводороды. При производстве щелочей вырабатывается хлористый водород. Такие вещества, как оксиды азота и углерода, аммиак и другие, выбрасываются также в больших объемах.

В заключение

Мир обитания живых организмов оказывает на них влияние как прямое, так и косвенное. Существа постоянно взаимодействуют с окружающей средой, получая из нее пищу, но в то же время и выделяя продукты своего метаболизма. В пустыне сухой и жаркий климат ограничивает существование большей части живых организмов, как и в полярных областях из-за холодов могут выжить только самые выносливые представители. К тому же, они не просто приспосабливаются к той или иной среде, но еще и эволюционируют.

Растения, выделяя кислород, поддерживают его баланс в атмосфере. Живые организмы влияют на свойства и структуру земли. Высокие растения затеняют почву, тем самым способствуя созданию особого микроклимата и перераспределению влаги. Таким образом, с одной стороны, среда меняет организмы, помогая их усовершенствованию путем природного отбора, а с другой, виды живых организмов изменяют окружающую среду.

Живые организмы во всем многообразии их связей являются предметом изучения экологии. К живым организмам относятся все формы жизнедеятельности. Организм (особь, индивид) - это дискретная единица живой материи, любое живое тело, живое существо, реальный носитель жизни, который характеризуется всеми ее свойствами и происходит от одного зачатка - семени, споры, оплодотворенной яйцелетки.

Все живые организмы подразделяются на 2 надцарства: эукариоты и прокариоты и 4 царства: бактерии животные, грибы, растения . Иногда выделяют специфическое царство вирусов - форма, промежуточная между живой и неживой материей.

Каждое из царств в свою очередь подразделяется на подцарства: животные - на одноклеточные и многоклеточные ; грибы на низшие и высшие , растения - на багрянки, настоящие водоросли и высшие растения .

По отношению к кислороду все живые организмы делятся на аэробные (жизнедеятельность возможна только при наличии свободного кислорода) и анаэробные ( обитают без кислорода).

Живое вещество можно рассматривать как соматическое и репродуктивное .

Соматическое (от греч. Сома - тело) вещество - совокупность всех клеток организмов, кроме половых.

Репродуктивное - вещество благодаря которому жизнь в биосфере постоянно воспроизводится.

Все многообразие организмов в биосфере связано друг с другом через питание. Поэтому живые организмы различают по способам питания. Это автотрофы, гетеротрофы и миксотрофы.

Автотрофы - (от греч. аутос - сам, трофее - питаться) - организмы, получающиевсе нужные им для жизни химические элементы из окружающей косной материи и не нуждающиеся в готовых органических соединениях. Они продуцируют органическое вещества в процессе фотосинтеза (фотоавтотрофы), используя в качестве источника энергии солнечный свет или хемосинтеза (хемоавтотрофы , использующие энергию, выделяющуюся при окислении неорганических веществ), поэтому их называют продуцентами . Биомасса, которую они производят называется первичной .

Можно выделить несколько критериев любого живого организма (Слайд 1)

1. Особенности химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, но их соотношение в живой и неживой материи различно. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента: кислород, водород, углерод, азот, являющиеся основой для всего многообразия органических молекул, составляющих организмы. В живом веществе существует несколько групп органических молекул, характеризующихся специфическими свойствами. Это:

· НК (ДНК и РНК) - обеспечивают явления наследственности, изменчивости и самовоспроизведения;

· белки - основные структурные компоненты клеток, биологические катализаторы - ферменты;

· углеводы - структурно-энергетические компоненты;

· жиры - структурно-энергетические компоненты;

· «малые органические молекулы» - принимают участие в процессах метаболизма.

2. Метаболизм - процесс обмена веществ между организмом и средой, сопровождающийся сложными превращениями веществ в процессе синтеза (ассимиляции, пластического обмена) и распада (диссимиляции, энергетического обмена) внутри организмов. Обмен веществ обеспечивает гомеостаз организма, т.е. относительное постоянство его внутренней среды.

3. Единый принцип структурной организации. Все живые организмы имеют клеточное строение. Клетка является единой для всех обитателей земли структурно-функциональной единицей, а также единицей развития.

4. Репродукция- воспроизведение в виде бесполого или полового размножения особей, благодаря чему последующие поколения сходны с предшествующими. В основе воспроизведения лежат реакции матричного синтеза., т.е. образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК

5. Наследственность - способность организмов передавать свои признаки и свойства и особенности развития в ряду поколений. Наследственность обусловлена генетическим кодом - специфической последовательностью триплетов нуклеотидов в молекулах ДНК и способностью ДНК к редупликации. Наследственность обеспечивает материальную преемственность информации между организмами в ряду поколений.

6. Изменчивость - способность организмов приобретать новые признаки и свойства, в основе которой лежат изменения биологических матриц. Изменчивость дает богатый материал для естественного отбора к конкретным условиям существования в природных условиях, что в свою очередь приводит к возникновению новых форм жизни.

7. Рост - увеличение размеров организма, связанное с процессами метаболизма, реализующимися на основании генетической информации в зависимости от условий окружающей среды. Рост сопровождается развитием - необратимым направленным закономерным изменением объекта, в результате чего возникает новое качественное состояние объекта, сопровождающееся изменением состояния или структуры. Индивидуальное развитие организма называется онтогенезом. В его основе лежит постепенная реализация наследственных программ, проявляющихся в индивидуальных свойствах организма. Историческое развитие называется филогенезом. Это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Результатом эволюции является все многообразие живых организмов на Земле.

8. Раздражимость - избирательное реагирование на воздействия окружающей среды. Реакция многоклеточных организмов на раздражение, осуществляемая через посредство нервной системы называется рефлексом. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов, их реакции выражаются в изменении характера движения или роста и называются таксисами или тропизмами . При их наименовании обычно добавляется название раздражителя. Например: фототаксис - движение в направлении света, хемотаксис - перемещение организма по отношению к концентрации химических веществ. Все таксисы могут быть положительными или отрицательными. Гелиотропизм - рост побега в направлении Солнца, геотропизм - рост корня по направлению к центру Земли. Для растений характерны также настии - движения частей растительного организма. Например - движение листьев, головки подсолнечника в течение светового дня за движением Солнца, закрытие и раскрытие венчика.

9. Дискретность - каждый организм состоит из отдельных изолированных, обособленных, ограниченных в пространстве, но связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство.

10. Авторегуляция - способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов - гомеостаз .

11. Ритмичность - периодические изменения интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия). Например, суточные, сезонные, приливно-отливные и др. ритмы. Ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей средой, т.е. на приспособление к периодически меняющимся условиям существования.

12. Энергозависимость . Все живые существа являются открытыми системами, т.е. не могут существовать без обмена веществом, энергией и информацией с окружающей средой.

Т.о. организмы в процессе реализации любого из своих свойств взаимодействуют с окружающей средой - средой обитания.

Неживая и живая природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды обитания .

Взаимоотношения организмов со средой, в частности адаптации видов к окружающей среде (среда - организм), абиотическим и биотическим факторам среды (организм - фактор) изучает аутэкология, поэтому ее называют факториальная экология. Аутэкологические исследования входят составной частью в биологическую экологию, экологию животных, растений, микроорганизмов, человека.

С позиций аутэкологии среда - комплекс природных тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. Т.е. это материальные тела, энергия, явления, воздействующие на организм.

Понятие среда включает несколько составляющих:

· Внешняя среда - совокупность сил и явлений природы, ее вещество и пространство, любая антропогенная деятельность, находящаяся вне рассматриваемого объекта или субъекта и необязательно контактирующая с ним.

· Окружающая среда - см. внешняя, но находится в непосредственном контакте с рассматриваемым объектом или субъектом и контактирующая с ним.

· Природная среда - сочетание естественных и измененных деятельностью человека факторов живой и неживой природы, которые проявляют эффект воздействия на организм.

· Среда абиотическая - совокупность сил и явлений природы, происхождение которых не связано с деятельностью живых организмов.

· Среда биотическая - совокупность сил и явлений природы, которые своим происхождением обязаны жизнедеятельности ныне живущих организмов.

· Среда обитания - пространственное понимание среды как непосредственного окружения организмов. К ней относятся только те элементы среды с которым организм непосредственно контактирует. В настоящее время выделяют 4 среды обитания организмов: наземно-воздушная, почвенная, водная, организменная.

Влияние среды на организм.

Любой организм является открытой системой, а значит получает извне вещество, энергию, информацию и, таким образом, полностью зависит от среды. Это отражено в законе, открытым российским ученым К.Ф. Рулье: «результаты развития (изменений) любого объекта (организма) определяются соотношением его внутренних особенностей и особенностей той среды, в которой он находится» . Иногда этот закон называют первым экологическим законом, поскольку он универсален.

Влияние живых организмов на среду.

Организмы влияют на среду, изменяя газовый состав атмосферы (Н: в результате фотосинтеза), участвуют в формировании почвы, рельефа, климата и др.

Предел воздействия организмов на среду обитания описывает другой экологический закон (Куражковский Ю.Н.): каждый вид организмов, потребляя из окружающей среды необходимые ему вещества и выделяя в нее продукты своей жизнедеятельности, изменяет ее таким образом, что среда обитания становится непригодной для его существования.