Наряду с понятиями «среда», «местообитание», «природная среда», «окружающая среда» широко используется термин «среда жизни». Все разнообразие условий на Земле объединяют в четыре среды жизни: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную (в последнем случае одни организмы являются средой для других) .
Среды жизни выделяются обычно по фактору или комплексу факторов, которые никогда не бывают в недостатке . Эти факторы являются средообразующими и обусловливают свойства сред. Рассмотрим кратко присущие названным средам жизни свойства, лимитирующие факторы и адаптации организмов.
Защита окружающей среды. Охрана окружающей среды только сегодня стала проблемой для человечества, то есть когда человек завоевал все пространство Земли, что выгодно для жизни. Теперь богатства и энергетические ресурсы были затронуты до такой степени, что быстрое истощение некоторых из них очевидно, и некоторые условия, необходимые для человеческого существования, такие как вода или воздух, вызывают признаки отравления. Таким образом, вычитается, что будущее человечества может быть поставлено под сомнение, если, конечно, не будут приняты энергичные меры для защиты планеты.
Водная среда является той средой, которую отличает наибольшая однородность среди других сред. Она мало изменяется в пространстве, здесь нет четких границ между отдельными экосистемами. Амплитуды значений факторов также невелики. Разница между максимальными и минимальными значениями температуры здесь обычно не превышает 50°С (в наземно-воздушной среде - до 100°С). Среде присуща высокая плотность. Для океанических вод она равна 1,3 г/см 3 , для пресных - близка к единице . Давление изменяется только в зависимости от глубины: каждый 10-метровый слой воды увеличивает давление на 1 атмосферу.
Человек понял, что он является частью природы, что Терра и ее ресурсы ограничены, что эта планета функционирует как система и что возмущения, создаваемые в одном месте, могут иметь последствия для всей цепи, в том числе для людей. Но человечество не может отказаться от высоких ритмов экономического развития. Способ достижения этих ритмов, сохраняя при этом хорошее качество окружающей среды, заключается в том, чтобы использовать его таким образом, чтобы его можно было постоянно восстанавливать и сохранять.
Первые экологические инициативы появились около 200 лет назад из-за необходимости сохранения исчезающих видов. Люди начали понимать необходимость вести ответственно к природе. Но ответственность человека за охрану окружающей среды является индивидуальной, но прежде всего коллективной: охрана природы предполагает взаимное сотрудничество и поддержку на местном, уездном, национальном и особенно международном уровне.
Лимитирующим фактором часто бывает кислород. Содержание его обычно не превышает 1% от объема .
При повышении температуры, обогащении органическим веществом и слабом перемешивании содержание кислорода в воде уменьшается. Малая доступность кислорода для организмов связана также с его слабой диффузией (в воде она в тысячи раз меньше, чем в воздухе). Второй лимитирующий фактор - свет. Освещенность быстро уменьшается с глубиной. В идеально чистых водах свет может проникать до глубины 50-60 м, в сильно загрязненных - только на несколько сантиметров .
Создавая заводы и фабрики, развивающие города и транспорты, обезлесение лесов для использования древесины и увеличения сельскохозяйственных угодий, неустанно бросая большое количество токсичных отходов в воду и в воздух, человек повредил естественный баланс в окружающей среде, поэтому иногда ставя под угрозу его собственную жизнь. В такой ситуации человек должен был принять решение снять зло, которое он произвел, и срочно принять меры для защиты окружающей среды, сохранить естественный баланс между всеми факторами окружающей среды.
Чтобы Земля оставалась живой планетой, интересы людей должны быть связаны с законами природы. Диалог между учителями и учениками, примеры экологического и неорганического поведения. Какая среда для вас? Считаете ли вы, что заработная плата и животные должны быть защищены?
В воде мало теплокровных, или гомойотермных (греч. хомой -одинаковый, термо - тепло), организмов. Это результат двух причин: малое колебание температур и недостаток кислорода. Основной адаптационный механизм гомойотермии - противостояние неблагоприятным температурам. В воде такие температуры маловероятны, а в глубинных слоях температура практически постоянна (+4°С). Поддержание постоянной температуры тела обязательно связано с интенсивными процессами обмена веществ, что возможно только при хорошей обеспеченности кислородом. В воде таких условий нет. Теплокровные животные водной среды (киты, тюлени, морские котики и др.) - это бывшие обитатели суши. Их существование невозможно без периодической связи с воздушной средой.
Как вы можете защитить фауну и флору от леса? Что вы можете сделать для защиты окружающей среды? Как вы можете предотвратить загрязнение природы? Окружающая среда обеспечивает нам необходимые условия для жизни, но это зависит от нас, если мы хотим использовать эти важные элементы как полезные или если мы хотим обойти этот аспект нашей жизни. С каждым днем загрязнение планеты ухудшается, и, похоже, население не заинтересовано в этом вредном процессе. Убеждение, что эта проблема касается только международных специалистов и форумов, столь же ошибочна, насколько это серьезно.
Типичные обитатели водной среды имеют переменную температуру тела и относятся к группе пойкилотермных (греч. пойкиос - разнообразный). Недостаток кислорода они в какой-то мере компенсируют увеличением соприкосновения органов дыхания с водой. Многие обитатели вод (гидробионты) потребляют кислород через все покровы тела. Часто дыхание сочетается с фильтрационным типом питания, при котором через организм пропускается большое количество воды. Некоторые организмы в периоды острого недостатка кислорода способны резко замедлять жизнедеятельность, вплоть до состояния анабиоза (почти полное прекращение обмена веществ).
Защита планеты - это всемирная проблема, и именно поэтому каждый человек должен взять на себя эту ответственность. Прохождение экологии от состояния простой научной дисциплины до состояния общего, национального и международного сознания представляет собой печальную реальность в наши дни, когда неизбежно разрушается естественный баланс всей планеты. Борьба с загрязнением всей планеты требует международного сотрудничества и сотрудничества, и поэтому она зависит от нас, если мы живем в чистой, здоровой и незагрязненной среде.
Экологические факторы и их влияние. Все, что окружает растения, животных и другие организмы и с которыми они непосредственно связаны, мы называем окружающей средой. Экологические компоненты разнообразны, и существующие организмы недвусмысленны. Экологические элементы, влияющие на организм, называются экологическими факторами. Организм реагирует с экологическими факторами с конкретными реакциями. Экологические факторы окружающей среды, связанные с любым организмом, делятся на две категории: неживую природу, живую и антропогенную.
К высокой плотности воды организмы адаптируются в основном двумя путями. Одни используют ее как опору и находятся в состоянии свободного парения. Плотность (удельный вес) таких организмов обычно мало отличается от плотности воды. Этому способствует полное или почти полное отсутствие скелета, наличие выростов, капелек жира в теле или воздушных полостей. Такие организмы объединяются в группу планктона (греч. планктос -блуждающий). Различают растительный (фито-) и животный (зоо-) планктон. Размеры планктонных организмов обычно невелики. Но на их долю приходится основная масса водных обитателей.
Экологические факторы развиваются следующим образом. Климат: свет, температура, влажность, ветер, давление. Энергичный: рельеф, уровень моря. Химическая: состав атмосферного воздуха, состав водной соли, концентрация, промывка и состав почвенных соединений.
Фитогенность: растительные организмы. Микробиогенные: вирусы, бактерии. Возможны и другие варианты, например, можно различать факторы, которые зависят от количества организмов в их фактической области или независимо от них. Макроклиматические факторы региона или климатические условия не зависят от абиотических, биотических и даже антропогенных факторов. Между тем заболевание широко распространено в местах, где много животных накопилось в одном месте. В некоторых случаях животные также могут существенно влиять на условия микроклимата, например, бабочки ломают массивные листья деревьев или шипы, что может привести к изменениям условий ветра, влажности, температурной динамики под деревьями на полях или самой соломой.
Активно передвигающиеся организмы (пловцы) адаптируются к преодолению высокой плотности воды. Для них характерна продолговатая форма тела, хорошо развитая мускулатура, наличие структур, уменьшающих трение (слизь, чешуя). В целом же высокая плотность воды имеет следствием уменьшение доли скелета в общей массе тела гидробионтов по сравнению с наземными организмами.
Вышеупомянутые изменения частично затронут будущие поколения вредителей или других животных, живущих здесь. Злобно распространяющие вредители привлекают птиц и хищных насекомых. С большим количеством фруктов и урожайности семян в лесу появляются больше белок, грызуны, а также лисы, кабаны и т.д. Соответственно.
Основными климатическими факторами являются. Это воздушный слой в форме глобуса. В вертикальном направлении атмосфера делится на несколько сфер материи: тропосферную, стратосферную, мезосферную, ионосферную, термосферу и экзосферу. Атмосфера длится много тысяч километров. Нижняя атмосфера более плотная. По мере роста воздуха плотность воздуха быстро уменьшается. Все компоненты атмосферы в соответствии с потребностями живых организмов можно разделить на три группы: необходимые, вредные и равнодушные.
В условиях недостатка света или его отсутствия организмы для ориентации используют звук. Он в воде распространяется намного быстрее, чем в воздухе. Для обнаружения различных препятствий используется отраженный звук по типу эхолокации. Для ориентации используются также запаховые явления (в воде запахи ощущаются намного лучше, чем в воздухе). В глубинах вод многие организмы обладают свойством самосвечения (биолюминесценции).
Растениям нужен кислород, углекислый газ и вода, а также кислород для животных. Вреден для растений и животных: сера, хлор, азот, соединения фтора, монооксид углерода и различные углеводы. Другие составляющие воздуха - аргон, неон, криптон и звук - безразличны.
Кислород необходим для аэробного дыхания. Это достаточно в атмосфере, но может быть недостаток в почве или в замкнутых пространствах. Чрезвычайно большое количество кислорода используется для рассеивания органического вещества, которое умерло и умерло, и поэтому в стоячих водах часто отсутствует недостаток кислорода. Кислород не горит, но сохраняет целостность и особенно важен при окислении органических материалов, некоторых металлов, многих минералов и, следовательно, при термической регенерации.
Растения, обитающие в толще воды, используют в процессе фотосинтеза наиболее глубоко проникающие в воду голубые, синие и сине-фиолетовые лучи. Соответственно и цвет растений меняется с глубиной от зеленого к бурому и красному.
Адекватно адаптационным механизмам выделяются следующие группы гидробионтов: отмеченный выше планктон - свободнопарящие, нектон (греч. нектос - плавающий) - активно передвигающиеся, бентос (греч. бентос - глубина) - обитатели дна, пелагос (греч. пелагос - открытое море) - обитатели водной толщи, нейстон - обитатели верхней пленки воды (часть тела может быть в воде, часть - в воздухе).
Растения выделяются в атмосферу атмосферным воздухом, а источником кислорода является фотохимическое осаждение из паровой фазы в верхней атмосфере ультрафиолетовым излучением Солнца. Углекислый газ является основным компонентом питания растений. Для животных углекислый газ является метаболическим продуктом. Он интенсивно поглощает длинноволновую солнечную радиацию и, следовательно, оказывает большое влияние на тепловой баланс атмосферы. Количество углекислого газа в атмосфере постепенно увеличивается.
В промышленном и тропическом регионах больше углекислого газа, а в Антарктиде - меньше. Установлено, что двуокись углерода в замкнутых пространствах составляет более 0, 07 - 0, 1%, воздух приобретает неприятный запах и может влиять на активность человеческого организма.
Воздействие человека на водную среду проявляется в уменьшении прозрачности, изменении химического состава (загрязнении) и температуры (тепловое загрязнение). Следствием этих и других воздействий является обеднение кислородом, снижение продуктивности, смены видового состава и другие отклонения от нормы.
Наземно-воздушная среда относится к наиболее сложной среде, как по свойствам, так и по разнообразию в пространстве. Для нее характерна низкая плотность воздуха, большие колебания температуры (годовые амплитуды до 100°С), высокая подвижность атмосферы . Лимитирующими факторами чаще всего являются недостаток или избыток тепла и влаги. В отдельных случаях, например под пологом леса, недостаток света.
Азот является основной частью атмосферы, и он «разбавляет» воздух кислородом и двуокисью углерода до необходимой концентрации для живых организмов. Атмосферные азотные растения поглощаются только азотфиксирующими бактериями. Высокий уровень азота в воздухе опасен для людей и животных. С увеличением содержания азота в 5% объема воздуха, даже при нормальном атмосферном давлении, он приобретает наркотические свойства.
Атмосфера атмосферы состоит из следующих газовых спутников. Организации получают энергию, необходимую им для поддержания жизненно важных процессов из-за солнечной радиации. Солнечное излучение составляет около 99, 9% от общего энергетического баланса Земли. Солнце выделяет огромное количество энергии в космическое пространство, но очень мало собирается попасть на Землю - достаточно, чтобы нагреть и осветить всю Землю. Под воздействием организмов излучение солнца делится на ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный свет.
Большие колебания температуры во времени и ее значительная изменчивость в пространстве, а также хорошая обеспеченность кислородом явились побудительными мотивами для появления организмов с постоянной температурой тела (гомойотермных). Гомойотермия позволила обитателям суши существенно расширить место обитания (ареалы видов), но это неизбежно связано с повышенными энергетическими тратами.
Это периодический, первичный, ограничивающий экологический фактор, который очень важен для живых организмов. Все физиологические процессы и биохимические реакции могут возникать только при определенной температуре. Температура окружающей среды зависит от температуры некоторых живых организмов, их активности и скорости метаболизма. Все живые организмы адаптированы к различным температурным условиям: тепловые насосы - термофилы или термобионы, криопрескопы или психрофилы. Это пустыни и высоты растений и животных.
Воздушное движение в горизонтальном направлении называется ветром. Ветер оказывает значительное влияние на всю живую природу и ее системы. В теплую и спокойную погоду существуют значительные различия в температуре и влажности на разных земных поверхностях, особенно летом. Когда поднимается, ветер смешивает воздух в воздухе и устраняет микроклимат. Ветер приносит из других географических районов и зон теплых или холодных воздушных масс, влажности или засухи. В ветреные дни души высыхают быстрее, а растения испаряют больше воды.
Для организмов наземно-воздушной среды типичны три механизма адаптации к температурному фактору: физический, химический, поведенческий. Физический осуществляется регулированием теплоотдачи. Факторами ее являются кожные покровы, жировые отложения, испарение воды (потовыделение у животных, транспирация у растений). Этот путь характерен для пойкилотермных и гомойотермных организмов. Химические адаптации базируются на поддержании определенной температуры тела. Это требует интенсивного обмена веществ. Такие адаптации свойственны гомойотермным и лишь частично пойкилотермным организмам. Поведенческий путь осуществляется посредством выбора организмами предпочтительных положений (открытые солнцу или затененные места, разного вида укрытия).
Ветер загрязняет растения и разбрасывает поднос для растений. Растения лучше всего опыляют ветром и сухим воздухом. Сильные и порывистые ветра опыляют слишком много, и растения становятся хуже. Кроме того, сильный ветер не позволяет насекомым опылять зажигательные. Сильный ветер разрушает деревья и их ветви, страдает от плода, выливает зерно и, кроме того, он переносит снег с полей, заставляя землю высохнуть глубже, а иногда и на растения. Ветер несет вредных насекомых из одного места в другое, бактерии и различные химические вещества вредны для живых организмов, включая людей.
Он свойственен обеим группам организмов, но пойкилотермным в большей степени. Растения приспосабливаются к температурному фактору в основном через физические механизмы (покровы, испарение воды) и лишь частично - поведенчески (повороты пластинок листьев относительно солнечных лучей, использование тепла земли и утепляющей роли снежного покрова).
Адаптации к температуре осуществляются также через размеры и форму тела организмов. Для уменьшения теплоотдачи выгоднее крупные размеры (чем крупнее тело, тем меньше его поверхность на единицу массы, а следовательно, и теплоотдача, и наоборот). По этой причине одни и те же виды, обитающие в более холодных условиях (на севере), как правило, крупнее тех, которые обитают в более теплом климате. Эта закономерность называется правилом Бергмана. Регулирование температуры осуществляется также через выступающие части тела (ушные раковины, конечности, органы обоняния). В холодных районах они, как правило, меньше по размерам, чем в более теплых (правило Аллена).
О зависимости теплоотдачи от размеров тела можно судить по количеству кислорода, расходуемого при дыхании на единицу массы различными организмами. Оно тем больше, чем меньше размеры животных. Так, на 1 кг массы потребление кислорода (см/час) составило: лошадь - 220, кролик - 480, крыса -1800, мышь - 4100 .
Регулирование водного баланса организмами. У животных различают три механизма: морфологический - через форму тела, покровы; физиологический - посредством высвобождения воды из жиров, белков и углеводов (метаболическая вода), через испарение и органы выделения; поведенческий - выбор предпочтительного расположения в пространстве.
Растения избегают обезвоживания либо посредством запасания воды в теле и защиты ее от испарения (суккуленты), либо через увеличение доли подземных органов (корневых систем) в общем объеме тела. Уменьшению испарения способствуют также различного рода покровы (волоски, плотная кутикула, восковой налет). При избытке воды механизмы ее экономии слабо выражены. Наоборот, некоторые растения способны выделять избыточную воду через листья, в капельно-жидком виде («плач растений»).
Воздействия человека на наземно-воздушную среду и ее обитателей многообразны.
Почвенная среда - эта среда имеет свойства, сближающие ее с водной и наземно-воздушной средами.
Многие мелкие организмы живут здесь как гидробионты - в поровых скоплениях свободной воды. Как и в водной среде, в почвах невелики колебания температур. Амплитуды их быстро затухают с глубиной. Существенна вероятность дефицита кислорода, особенно при избытке влаги или углекислоты. Сходство с наземно-воздушной средой проявляется через наличие пор, заполненных воздухом.
К специфическим свойствам, присущим только почве, относится плотное сложение (твердая часть или скелет). В почвах обычно выделяют три фазы (части): твердую, жидкую и газообразную. В. И. Вернадский почву отнес к биокосным телам, подчеркивая этим большую роль в ее образовании и жизни организмов и продуктов их жизнедеятельности. Почва - наиболее насыщенная живыми организмами часть биосферы (почвенная пленка жизни). Поэтому в ней иногда выделяют четвертую фазу - живую.
Есть основание рассматривать почву как среду, которая играла промежуточную роль при выходе организмов из воды на сушу (М. С. Гиляров). Кроме перечисленных выше свойств, сближающих эти среды, в почве организмы находили защиту от жесткого космического излучения (при отсутствии озонового экрана).
В качестве лимитирующих факторов в почве чаще всего выступает недостаток тепла (особенно при вечной мерзлоте), а также недостаток (засушливые условия) или избыток (болота) влаги. Реже лимитирующими бывают недостаток кислорода или избыток углекислоты.
Жизнь многих почвенных организмов тесно связана с порами и их размером. Одни организмы в порах свободно передвигаются. Другие (более крупные организмы) при передвижении в порах изменяют форму тела по принципу перетекания, например дождевой червь, или уплотняют стенки пор. Третьи могут передвигаться, только разрыхляя почву или выбрасывая на поверхность образующий ее материал. Из-за отсутствия света многие почвенные организмы лишены органов зрения. Ориентация осуществляется с помощью обоняния или других рецепторов.
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:
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 .
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.
Типы адаптаций
Адаптации можно подразделить на три типа: морфологические, физиологические и отологические.
Морфологические адаптации сопровождаются изменением в строении организма (например, видоизменение листа у растений пустынь). Морфологические адаптации у растений и животных приводят к образованию определенных жизненных форм.
Физиологические адаптации сопровождаются изменением в физиологии организмов (например, способность верблюда обеспечивать организм влагой путем окисления запасов жира).
Этологические адаптации заключаются в изменениях в поведении (например, сезонные миграции млекопитающих и птиц, впадение в спячку в зимний период). Данный тип адаптации характерен для животных.
