Живые организмы: среда обитания. факторы среды, их общая характеристика

Биология5 класс

§ 4. Среды обитания организмов

Что такое биосфера?
Какие среды обитания организмов вам известны?

Среды обитания организмов. Средой называют всё то, что окружает живое существо в природе. На Земле существуют четыре основные среды обитания, освоенные и заселённые организмами. Это наземно-воздушная среда, водная, почвенная, и, наконец, одни живые организмы могут являться средой обитания для других (рис. 10). Каждая из этих сред имеет свои специфические условия жизни. Каждый живой организм приспосабливается к среде обитания и к специфическим условиям жизни, в которых ему приходится существовать.

Этим объясняется большое многообразие живых организмов на нашей планете.

Наземно-воздушная среда более сложна и разнообразна по сравнению с другими средами (см. рис. 10).

Рис. 10. Среды обитания организмов

Наибольшее значение для живущих в ней организмов имеют свойства и состав воздушных масс. Плотность воздуха гораздо ниже плотности воды, поэтому у наземных организмов сильно развиты опорные ткани — внутренний и наружный скелет.

Температура воздуха может меняться очень быстро и на больших пространствах, поэтому живущие на суше организмы имеют многочисленные приспособления, позволяющие выдерживать резкие перепады температуры.

Важное значение для наземных организмов имеет химический состав воздуха. Поэтому загрязнение воздуха оказывает негативное воздействие на организмы

У наземных организмов, живущих в условиях различной влажности, также выработались специальные приспособления.

Вода служит средой обитания для многих организмов (рис. 11). Из воды они получают всё, что необходимо им для жизни. Водные организмы очень разнообразны, но все их особенности строения и приспособления определяются физическими и химическими свойствами воды.

Рис. 11. Обитатели водной среды

Вода обладает выталкивающей силой, её плотность больше, чем у воздуха. Это свойство позволяет многим организмам парить в толще воды. К ним относятся как множество мелких растений и животных, так и достаточно крупные организмы, например медузы. У активных пловцов (рыбы, дельфины, киты и др.), как правило, обтекаемая форма тела, а конечности в виде плавников или ласт. Многие водные организмы ведут малоподвижный или даже прикреплённый образ жизни, например коралловые полипы.

Вода способна накапливать и удерживать тепло, в связи с этим в воде не бывает таких резких колебаний температуры, как на суше.

Животные заселили всю толщу воды, вплоть до самых глубоких океанских впадин. Растения живут только в верхних слоях воды, куда проникает солнечный свет.

Большое значение для водных организмов имеет солевой состав воды.

Почва — верхний рыхлый плодородный слой суши (рис. 12). Она состоит из неорганических веществ — минеральных веществ, воды и воздуха, а также содержит много органического вещества — остатки растений и животных, продукты их разложения (перегной). В почве обитают бактерии, грибы, черви, насекомые и их личинки и даже такие крупные животные, как кроты и землеройки (см. рис. 12).

Рис. 12. Обитатели почвы:
1 — простейшие; 2 — дождевые черви; 3 — проволочники; 4 — мелкие членистоногие (клещи, коллемболы, лжескорпионы); 5 — грибы; 6 — нематоды; 7 — личинки насекомых

Огромную роль играет почва в жизни растений. Почва обладает особым свойством — плодородием, способностью обеспечивать растения питательными веществами и влагой, создавать условия для их жизнедеятельности. Чем больше в почве минеральных веществ и перегноя, тем она плодороднее. От плодородия почвы зависит урожай возделываемых культур.

Почва постепенно истощается из-за того, что каждый урожай уносит из почвы какое-то количество минеральных веществ. Чтобы восполнить их содержание, в почву вносят органические и минеральные удобрения.

Тела живых организмов могут служить средой обитания для других организмов (рис. 13). Условия жизни внутри другого организма характеризуются большим постоянством по сравнению с жизнью в других средах. Поэтому организмы, находящие себе место в теле растений или животных, часто полностью утрачивают органы и даже системы органов, необходимые свободноживущим видам. Об этих взаимоотношениях организмов вы узнаете, далее изучая биологию.

Рис. 13. Организм как среда обитания

Вопросы

Какие среды обитания живых организмов вы знаете?
Какие свойства характерны для водной среды обитания?
Почему считают, что наземно-воздушная среда более сложная и разнообразная, чем водная?
Что такое почва?
Какова роль почвы в жизни растений?
В чём состоят основные особенности организмов, использующих тела других организмов как среду обитания?
Какие вы знаете организмы, живущие внутри других организмов? Ощущали ли вы влияние таких обитателей на себе?

Организм как среда обитания

На Земле нет ни одного человека, вида животных или растений, в котором не поселился какой-либо организм или паразит. К паразитам растений относится всем известная повилика. Из маленьких спор-семечек вырастает организм, который живет за счет поглощения питательных сил растения хозяина.

Паразиты (от греческого — «нахлебник») — это организм, живущий за счет своего хозяина. Многие организмы паразитируют в телах людей и животных. Они разделяются на временных, которые живут на хозяине определенный цикл, и постоянных, которые паразитируют на теле хозяина цикл за циклом. Это приводит часто к гибели хозяина-носителя. Паразитам подвержено все живое, начиная от бактерий, и завершает этот список высшие растения и животные. К паразитам относятся и вирусы.

К организмам можно прибавить и симбиоз (совместная жизнь).

Симбиоз растений и животных не угнетает хозяина, а выступает партнером в жизни. Симбиотические отношения позволяют выживать определенным видам растений и животных. Симбиоз — промежуток между союзом и слиянием организмов.

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.

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.

READ Топ-10 увлекательных фактов о планете уран

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.

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.

Почва

Почвой называется рыхлый поверхностный слой земной коры, который просто переполнен различными организмами. Здесь живет множество существ, которые в процессе переработки веществ в некотором роде и создают грунт. В структуре почвы присутствует вода в больших количествах, газы.

Основные обитатели: беспозвоночные, насекомые, черви, простейшие. Масса одних только беспозвоночных в грунте может достигать невероятного значения – до 50 центнеров на 1 га площади! Один земляной червь пропускает через себя около 9 тонн на 1 га органики, которая в конечном итоге составляет материал для гумуса (основная почвенная ценность для растений).

Экологические факторы

Экологические факторы — это отдельные элементы среды, которые воздействуют на организмы. Каждая из сред обитания отличается особенностями воздействия экологических факторов.

Экологические факторы классифицируют на абиотические, биотические, антропогенные и т.д.

Абиотические факторы — компоненты неживой природы. К ним относят:

климатические (свет, температура, влажность, ветер, давление и др.),
геологические (землетрясения, извержения вулканов, движение ледников, радиоактивное излучение и др.),
орографические (рельеф местности),
эдафические, или почвенно-грунтовые (плотность, структура, pH, гранулометрический состав, химический состав и др.),
гидрологические (вода, течение, соленость, давление и др.).

Биотические факторы — воздействие живых организмов друг на друга (взаимодействие, взаимоотношения между особями в популяциях и между популяциями в сообществах). При этом взаимоотношения могут быть:

внутривидовыми (взаимодействия между особями одного вида),
межвидовыми (между особями разных видов).

По типу взаимодействия различают:

протокооперацию (симбиоз),
мутуализм,
комменсализм,
внутривидовую и межвидовую конкуренции,
паразитизм,
хищничество,
аменсализм,
нейтрализм.

В зависимости от воздействующего организма биотические факторы делят на:

фитогенные (влияние растений),
зоогенные (животных),
микробогенные (микроорганизмов).

Антропогенные факторы — деятельность человека, приводящая либо к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их обитания (охота, промысел, вырубка лесов, загрязнение, эрозия почв и др.). При этом различается воздействие человека как биологического организма и его хозяйственная деятельность (техногенные факторы).

Экологические факторы могут оказывать на организм прямое и косвенное воздействие. Косвенное воздействие осуществляется через другие экологические факторы. Например, высокая температура может вызвать ожог (прямое воздействие), а может привести к обезвоживанию организма (косвенное воздействие).

Разные экологические факторы обладают различной изменчивостью в пространстве и во времени. Одни из них относительно постоянны (например, сила тяготения, солнечная радиация, соленость океана), другие очень изменчивы (например, температура и влажность воздуха, сила ветра).

Изменения факторов среды могут быть периодическими и непериодическими. Периодические факторы регулярно повторяются во времени (например, изменение температуры воздуха и освещенности в течение суток или года). Непериодические факторы не имеют периодичности (например, извержение вулкана, нападение хищника). Периодические факторы делят на первичные и вторичные. Первичные периодические факторы связаны с космическими причинами (освещенность, приливы, отливы и др.). Вторичные периодические факторы возникают как следствие действия первичных факторов (температуре, количество осадков, биомасса, продуктивность и др.).

В природе экологические факторы действуют совместно, т.е. комплексно. Комплекс факторов, под действием которых осуществляются все основные жизненные процессы организмов, включая нормальное развитие и размножение, называет условиями жизни.

Пути адаптации

Характеристика почвенной среды обитания включает и особенности организмов, которые ее населяют. Каждый вид по-своему приспособился к ней. Поскольку движение в почве затруднено, ее жители имеют червеобразную или округлую форму тела. Передвигаться в почве можно двумя способами. Так, дождевые черви пропускают ее через пищеварительную трубку. А вот млекопитающие имеют конечности роющего типа. У слепышей и кротов органы зрения недоразвиты, а у некоторых видов полностью зарастают. В своих многочисленных ходах такие животные ориентируются с помощью других органов чувств – осязания и обоняния.

Поскольку при движении животные постоянно подвергаются трению о твердые частицы, их покровы отличаются прочностью и гибкостью

Вместе с этим через кутикулу почвенных насекомых испаряется вода, что очень важно в условиях повышенной влажности. Молекулы кислорода располагаются между твердыми частицами, поэтому большинство почвенных животных дышит всей поверхностью тела

Подземные жители очень разнообразны по способу питания. Среди них встречаются хищники, паразиты, фитофаги. Но большинство из них является сапротрофами. Это организмы, которые потребляют мертвую органику. Представителями этой группы являются бактерии и грибы. Они имеют большое значение для процессов почвообразования, улучшения структуры, перемешивания и аэрации почвы.

Итак, характеристика почвенной среды обитания кратко представлена следующими особенностями:

Является верхним слоем литосферы, который обладает плодородием.
Состоит из твердых частиц и гумуса, между которыми находятся молекулы воды и воздуха.
Отличается постоянством условий.
Главными абиотическими факторами для этой среды являются отсутствие света, повышенное содержание углекислого газа, большая плотность.

Типы сред обитания

Несмотря на огромную изменчивость, которая может встречается в разных районах, существуют некоторые общие типы местообитаний. Они могут быть описаны на основе общих характеристик климата, структуры растительности или видов животных. Эти места обитания помогают нам понять дикую природу и лучше защитить как землю, так и виды, которые зависят от нее. Их можно разделить на: леса, горы, пруды, ручьи, болота, прибрежные водно-болотные угодья, берега, океаны и т. д. Однако существуют общие принципы, которые применяются ко всем средам обитания, независимо от их местоположения.

READ Топ 10 самых больших островов африки

Биом описывает места обитания со схожими характеристиками. В мире выделяют пять основных биомов, исходя из которых можно классифицировать различные места обитания, составляющие экологические сообщества и экосистемы.

Водные места обитания

Водный биом включает моря и океаны, озера и реки, а также лагуны и болота мира. Там, где пресная вода смешивается с морской, вы найдете мангровые заросли, соляные болота и осушки.

Водные места обитания являются домом для огромного количества видов дикой природы. Здесь можно встретить практически любую группу животных, от земноводных, рептилий, беспозвоночных до млекопитающих и птиц.

Например, литоральная зона — это увлекательное место, которое затапливается водой во время прилива и высыхает во период отлива. Живые организмы, обитающие в этих районах, должны выдерживать эти изменения влажности и приспосабливаться жить как в воде, так и на суше. Здесь можно встретить мидий и улиток вместе с водорослями. Больше информации >>>

Пустынные места обитания

Пустыни и кустарники — это места обитания, в которых мало осадков. Они, как известно, самые сухие районы на Земле, и это делает жизнь там чрезвычайно сложной.

Пустыни — довольно разнообразные места обитания. Некоторые из них — испеченные солнцем земли, которые испытывают высокие дневные температуры. Другие — прохладные и испытывают холодные зимние сезоны.

Кустарники являются полузасушливыми местами обитания, в которых преобладает низкая растительность, такая как кустарники и травы.

Человеческая деятельность может вытеснить более сухие земли в категорию пустынь. Это известно как опустынивание и часто является результатом обезлесения и неправильной сельскохозяйственной деятельности. Больше информации >>>

Лесные места обитания

Леса являются местами обитания, в которых доминирующим видом растений выступают деревья. Лесные ресурсы простираются примерно на треть поверхности суши Земли и могут быть найдены во многих регионах мира.

Существуют различные типы лесов: умеренный, тропический, туманный, хвойный и бореальный. Каждый из них имеет различные климатические условия, а также разнообразие фауны и флоры.

Например, тропический лес Амазонки представляет собой разнообразную экосистему, где обитает десятая часть видов животных нашей планеты. Леса Амазонии располагаются на площади почти 5,5 млн км² и составляют значительную часть лесного биома Земли. Больше информации >>>

Луговые места обитания

Луга — это места обитания, в которых преобладают травы, а деревьев и кустарников очень мало. Есть три типа лугов: тропические луга (также известные как саванны), степные луга и умеренные луга.

К биому луга относятся африканская саванна, Великие равнины Северной Америки и т.д. Многие животные, которые там обитают, являются травоядными и занимают свое место в пищевой цепи, выступают пищей для хищников.

Луга испытывают сухие и дождливые сезоны. Из-за этих крайностей они подвержены сезонным пожарам, которые могут быстро распространяться по суше и приносить значительный ущерб. Больше информации >>>

Тундровые места обитания

Тундра — холодная среда обитания. Она характеризуется низкими температурами, короткой растительностью, длинными зимами и кратковременным вегетационным периодом.

Это экстремальный климат, но он остается домом для самых разных животных. Например, Национальный Арктический заповедник насчитывает 45 видов: от китов и медведей до мелких грызунов.

Арктическая тундра расположена недалеко от Северного полюса и простирается на юг, до бореальных лесов. Альпийская тундра расположена в областях высотной поясности по всему миру, выше границы лесов.

В тундре иногда встречается вечная мерзлота, которая определяется как замороженный участок скалы и почвы в течении всего года, и она может быть неустойчивой во время оттаивания, образовывая термокарсты. Больше информации >>>.

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.

Абиотические факторы среды

Есть и другие процессы, воздействующие на живые организмы. Среда обитания включает такие факторы, как свет, климат и подобные, являющиеся по определению абиотическими. Без них невозможны процессы дыхания и фотосинтеза, обмен веществ, сезонные перелеты, размножение многих животных. В первую очередь, важен свет. Учитываются его длина, интенсивность и продолжительность воздействия. По отношению к нему выделяется целая классификация, которую изучает биология. Среда обитания, наполненная светом, нужна гелиофитам – луговым и степным злакам, сорнякам, растениям тундры. Сциофитам необходимы тень, они предпочитают жить под пологом леса – это лесные травы. Факультативные гелиофиты могут адаптироваться к любым условиям: к такому классу относятся деревья, земляника, герань. Не менее важным фактором является температура. У каждого организма есть определенный диапазон, комфортный для жизнедеятельности. Вода, присутствие химикатов в почве и даже пожары – все это тоже касается абиотической сферы.

READ Альбом «лекарственные растения среднего урала»:

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.

В качестве заключения отметим, что приспособление людей к меняющимся условиям их среды обитания уже не исправит ситуацию – теперь важно не приспосабливаться к негативным тенденциям, а исправлять их, иначе уже через несколько десятилетий может остро встать вопрос нехватки всех ресурсов: питьевой воды, газа и нефти, чистого воздуха, качественной натуральной еды. https://www.youtube.com/embed/AapOm8NvEGw

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

Адаптации

В процессе эволюции у организмов выработались различные приспособления к среде обитания — адаптации. Они проявляются на разных уровнях организации живой материи: от молекулярного до биоценотического. Способность к адаптации — одно из основных свойств живой материи, обеспечивающее возможность ее существования. Адаптации развиваются под действием трех основных факторов: наследственности, изменчивости и естественного (а также искусственного) отбора.

Существуют три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды: активный, пассивный, избегание неблагоприятных воздействий.

Активный путь — усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществлять все жизненные функции организма, несмотря на отклонения фактора от оптимума. Например, поддержание постоянной температуры тела у теплокровных животных (птиц и млекопитающих), оптимальной для протекания биохимических процессов в клетках.

Пассивный путь — подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды. Например, переход при неблагоприятных условиях среды в состояние анабиоза (скрытой жизни), когда обмен веществ в организме практически полностью останавливается (зимний покой растений, сохранение семян и спор в почве, оцепенение насекомых, спячка позвоночных животных и т.д.).

Избегание неблагоприятных воздействий — выработка организмом таких жизненных циклов и поведения, которые позволяют избежать неблагоприятных воздействий. Например, сезонные миграции животных.

Обычно приспособление вида к среде осуществляется тем или иным сочетанием всех трех возможных путей адаптации.

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.

Экологические факторы мест обитания

На каждый участок окружающей нас природы действуют различные экологические факторы, которые делятся на две большие группы: биотические и абиотические. Первые относятся к живой природе, другие – к неживой. Техногенная деятельность человека действует все сильнее на абиотические факторы мест обитания.

Увеличение температуры окружающей среды, обезвоживание, выкачивание полезных ископаемых в огромных количествах, прочие явления – все это очень сильно влияет на живую природу.

Вырубка лесов, образование огромных карьеров, выращивание искусственных сортов растений, заболачивание почвы – это только малая часть того, к чему приводит социальная деятельность людей.