Урок 2: среды жизни

Местообитание человека

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

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

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

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

Классификация экологических факторов

Схема “Классификация экологических факторов среды”

Все известные экологические признаки среды в зависимости от их происхождения и характера влияния делят на три основные группы:

абиотические;
биотические;
антропогенные.

К абиотическим относятся факторы неорганической и неживой природы, к биотическим — воздействие живой природы (в том числе и человека), к антропогенным — влияние человека на природу как умышленное, так и неосознанное или неконтролируемое. Это разделение является условным, поскольку каждый фактор существует и проявляет себя как результат общего воздействия среды.

Давайте рассмотрим каждый вид экологических факторов среды более подробно.

Абиотические факторы (влияние неживой природы)

Неживая природа оказывает косвенное или прямое воздействие на всех живых существ. Значительные изменения условий окружающей среды (температура, свет, влажность, свойства почв, состав воздуха и т. п.) могут стать для живого организма критическими и даже привести к его гибели. К абиотическим факторам среды относятся:

Климатические — осадки, температура, свет, атмосферное давление и другие;
Орографические — особенности рельефа, высота над уровнем моря;
Эдафические — состав почв, ее физические свойства, плодородие, кислотность (pH), минерализация и другие;
Химические — газовый состав атмосферы и воды, содержание солей в воде, почвенный состав и другие химические свойства среды;
Гидрографические — плотность воды, ее проточность, скорость течения, световой режим и другие;
Пирогенные — воздействие пожаров, возникших по естественным причинам.

Биотические факторы (влияние живой природы)

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии друг с другом, выстраивая различные типы внутривидовых и межвидовых отношений. В зависимости от того, к какому царству относиться живой организм, классификация биотических факторов осуществляется следующим образом:

Фитогенные — факторы влияния растений;
Зоогенные — факторы воздействие животных;
Микогенные — факторы влияние грибов;
Микробиогенные — факторы воздействие микроорганизмов.

Антропогенные факторы (влияние человека)

Антропогенные факторы — изменения в природе, которые происходят в результате деятельности человека. Осваивая природу и адаптируя ее к своим потребностям, люди воздействуют на флору и фауну преобразовывая среду обитания. Влияние может быть косвенное, прямое или условное.

Косвенное антропогенное воздействие — опосредствованное вмешательство человека в живую природу путем трансформации среды обитания (например, климатические изменения, нарушение физического или химического состава атмосферы, воды, почв и т.п.).
Прямое антропогенное воздействие — проявляется непосредственным влиянием людей на основные компоненты экологической системы (вырубка лесов, охота на животных, сбор растений или грибов и т.п.).
Условное антропогенное воздействие — влияния факторов живой и неживой природы, которые были нарушены в результате человеческой деятельности.

Водная среда

Коралловый риф

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

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

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

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

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

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.

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.

Природная среда: основные факторы и общая характеристика

Окружающая природная среда – это природные условия, которые окружают живые организмы, способствуя или препятствуя их развитию. Среда обитания может прямо или косвенно влиять на них, от нее же они получают все необходимое для поддержания жизни. В окружающую среду организмы выделяют продукты обмена веществ, которые затем, в свою очередь, принимают участие в природных процессах. Она состоит из различных элементов живой и неживой природы, а также тех, которые созданы человеком в процессе его деятельности. Эти элементы по-разному оказывают воздействие на организмы, могут вредить либо оказывать нейтральное воздействие, некоторые же им необходимы. В зависимости от этого существует множество классификаций экологических факторов, и в данной статье мы рассмотрим самые распространенные из них.

Определение природной среды

Поскольку природная среда – это, по сути, окружающие природные элементы, то, исходя из этого, различают две категории: естественную и ту, которая создана человеком. Также различается понимание природной среды в зависимости от глобальности охвата этого понятия, ведь можно подразумевать под ней все космическое пространство, которое окружает нашу планету, а в более узком смысле — относить к этому биосферу и внешнюю оболочку Земли. Правильнее понимать под средой обитания взаимодействие разных элементов окружающего мира, поскольку восприятие элементов в статичном состоянии не полностью соответствует реальной действительности.

Итак, мы может вывести несколько составляющих природной среды:

Она состоит из взаимодействующих между собой элементов.
Природная среда может пониматься в разных аспектах и масштабах, однако главная ее особенность в том, что она является набором условий жизни живого существа.
Она по-разному влияет на жизнь организмов: благоприятно, неблагоприятно и нейтрально.
Разделяют естественные факторы окружающей среды и те, которые искусственно созданы человеком.

Далее мы рассмотрим экологические факторы, которые формируют окружающую среду.

Природная среда и абиотические факторы

Это ряд условий, которые относятся к неорганической среде. Они, в свою очередь, подразделяются на химические и физические. В первой категории неорганическую природу рассматривают с точки зрения ее химического состава. Например, есть большая разница между пресной и соленой водой, в каждой из них могут обитать одни организмы, а другие существовать не могут. Также здесь рассматривают химический состав атмосферы, почвы и других элементов среды. К физическим относят температуру воздуха, почвы, воды, уровень давления, направление и силу ветра, радиационные параметры. Здесь же рассматриваются рельефы поверхности и климатические данные

В настоящее время экологи уделяют особое внимание климату, который имеет неблагоприятную тенденцию изменения из-за антропогенного фактора

Природная среда и биотические факторы

Здесь проявляется взаимосвязь живых организмов на планете. Так, животные поедают другие живые организмы, контролируя их популяцию. Те, в свою очередь, становятся средой обитания других, например, паразитов. Некоторые живые организмы опыляют другие и этим способствуют их размножению. В этой категории удивительный баланс существования растений и животных: первые выделяют кислород, необходимый животным, а они, в свою очередь, выделяют углекислый газ, который необходим растениям.

Природная среда и антропогенные факторы

Это те факторы, которые возникают из-за деятельности человека. Они могут носить как позитивный, так и негативный характер. Человек способен изменить окружающую среду, приспосабливая ее к удовлетворению своих потребностей. Например, работа завода в угольной промышленности без использования фильтров может очень загрязнять атмосферу из-за тяжелых выбросов. Отходы могут утилизироваться в реки и зарываться в почву, что вынуждает животых покидать привычную среду, могут они и вовсе погибнуть. С другой стороны, существуют организации, которые пытаются восстановить количество особей исчезающих видов, и это тоже относится к антропогенным факторам. Поскольку человеческая деятельность очень разнообразна, то она может косвенно или прямо влиять на условия окружающей среды, и в середине 20 века, во время активного роста промышленности, ученые выделили такое понятие, как «ноосфера», под которым понимают оболочку Земли, которая изменена человеком.

Наземно-воздушная среда

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

Основные характеристики:

в воздухе содержится большое количество кислорода, важнейшего элемента для жизни;
здесь бывают времена года, меняется климат, поэтому почти все типы существ развивают приспособление к окружающему миру;
минимальная замеченная температура, которой характеризуется эта зона — -89 градусов по Цельсию (в Антарктиде), а максимальная — +59.

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

Адаптация живых организмов к окружающей среде

Чтобы выжить и размножаться, все живые существа должны приспосабливаться к условиям, предоставляемым им средой обитания. Окружающая среда организма включает в себя все, что на него воздействует, а также все, на что воздействует сам организм. Соответствие между живым организмом и окружающей средой в биологии называют адаптацией.

Растения и животные адаптировались к окружающей среде генетически и посредством физиологической, поведенческой или эволюционной гибкости, включая как инстинктивное поведение, так и обучение. Адаптация имеет много измерений в том смысле, что большинство организмов должны одновременно приспосабливаться к многочисленным различным факторам окружающей среды. Адаптация включает в себя совладание не только с физической абиотической средой (свет, темнота, температура, вода, ветер), но и со сложной биотической средой (другие организмы, такие как конкуренты, паразиты, хищники и т.п.). Противоречивые требования этих различных компонентов экосистемы часто требуют, чтобы организм находил компромисс в своих адаптациях для каждого из них.

Соответствие любому заданному измерению требует определенного количества энергии, которая затем больше не будет доступна для остальных адаптаций

Присутствие хищников, например, может потребовать от животного осторожности, что, в свою очередь, снизит его эффективность кормления и, следовательно, его конкурентоспособность

Организмы могут сравнительно легко приспособиться к хорошо предсказуемой среде и справляться с ней, даже если она регулярно меняется, при условии, что изменения не слишком экстремальные. Адаптация к непредсказуемой среде обычно труднее; адаптация к чрезвычайно неустойчивой среде может даже оказаться невозможной. Многие организмы развили в стадии покоя, которые позволяют им пережить неблагоприятные периоды, как предсказуемые, так и непредсказуемые. Креветки в пустынях и однолетние растения повсюду являются хорошими примерами. Яйца морских креветок годами сохраняются в соленой корке сухих пустынных озер. Когда редкий пустынный дождь заполняет одно из этих озер, из яиц вылупляются креветки, быстро вырастают и откладывают много новых яиц. Некоторые семена растений, которым уже много десятилетий, все еще жизнеспособны и способны прорасти.

Небольшие изменения в физической среде иногда могут улучшить адаптации организма к окружающей среде, но большие изменения почти всегда негативны. Изменения в экосистеме, снижающие общую адаптацию, в совокупности называются «деградацией окружающей среды». Такие изменения вызывают направленный отбор, приводящий к приспособлению к новой среде, или адаптации. Изменения в биотической среде (например, охотничья эффективность хищника) обычно направлены и, как правило, снижают уровень адаптации.

Мне нравится5Не нравится1

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.

плотность воды

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.

Классификация сред жизни

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

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

По наиболее значимым факторам были выделены четыре среды жизни.

Типы сред жизни:

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

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

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

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

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

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

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

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

Среда обитания – понятие и особенности

Основные особенности любой среды составляют ее главные свойства, под которые подстраиваются все существующие в ней биологические виды. К примеру, в водной сфере живут рыбы и земноводные – существа, у которых дыхательная система приспособлена работать именно в этих условиях. В каждом случае есть свои уникальные особенности, изучением и описанием которых заняты большие ученые и целые научные институты.

Чтобы выявить те или иные характеристики определенной среды, приходится буквально погружаться в нее, заниматься тщательными наблюдениями и систематизацией получаемых знаний. История знает множественные примеры, когда ученые бросали все дела и отправлялись в далекие дикие регионы, чтобы погрузиться в среду обитания изучаемых ими животных, птиц, других существ и получить от этого максимально достоверную информацию.