Четыре среды жизни: водная, наземно-воздушная, почвенная и организменная

В экологии для описания условий существования организмов используются термины «среда жизни», «местообитание» и «окружающая среда». Все разнообразие условий на Земле классифицируется по четырем основным средам жизни: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную. Каждая среда формируется комплексом средообразующих факторов, которые никогда не бывают в недостатке и определяют её уникальные свойства. Изучение этих сред позволяет понять лимитирующие факторы и специфические адаптации населяющих их организмов.

Водная среда жизни характеризуется высокой однородностью и постоянством условий. Ей свойственны высокая плотность, низкая амплитуда температурных колебаний (до 50°C) и значительное давление, возрастающее с глубиной. Ключевыми лимитирующими факторами здесь выступают кислород, содержание которого редко превышает 1% от объема, и свет, интенсивность которого быстро угасает с глубиной. Эти условия определяют особенности жизни гидробионтов — организмов, населяющих водную толщу.

Большинство постоянных обитателей водной среды являются пойкилотермными (холоднокровными) организмами. Это связано с малыми колебаниями температуры и дефицитом кислорода, что делает энергозатратную гомойотермию (теплокровность) неэффективной. Теплокровные животные, такие как киты или тюлени, являются вторичноводными и вынуждены поддерживать связь с воздушной средой. Адаптации к недостатку кислорода включают кожное дыхание, фильтрационный тип питания и способность впадать в анабиоз.

Высокая плотность воды обусловила два основных пути адаптации. Одни организмы, объединяемые в планктон (фито- и зоопланктон), используют её как опору для парения, обладая плотностью, близкой к воде. Другие, активные пловцы (нектон), имеют обтекаемую форму тела и развитую мускулатуру для преодоления сопротивления. В условиях дефицита света организмы ориентируются с помощью эхолокации, химических сигналов (запахов) и биолюминесценции (самосвечения).

Наземно-воздушная среда жизни является наиболее динамичной и разнообразной. Для неё характерны низкая плотность воздуха, значительные колебания температуры (до 100°C), высокая подвижность атмосферы и хорошая обеспеченность кислородом. Главными лимитирующими факторами выступают недостаток или избыток тепла и влаги. Эти условия стали причиной появления гомойотермных (теплокровных) организмов, что потребовало развития сложных механизмов терморегуляции.

Адаптации к температурному фактору в наземно-воздушной среде включают три механизма: физический (теплоизоляция покровами, испарение влаги), химический (интенсивный обмен веществ) и поведенческий (поиск укрытий). Подчиняясь правилу Бергмана, размеры тела у близких видов увеличиваются в холодном климате для снижения теплоотдачи. Согласно правилу Аллена, выступающие части тела (уши, конечности) в холодных регионах имеют меньшие размеры.

Поддержание водного баланса достигается через морфологические (покровы), физиологические (метаболическая вода, выделение) и поведенческие механизмы. Растения адаптируются к засушливым условиям, накапливая воду (суккуленты), развивая мощные корневые системы или уменьшая испарение с помощью воскового налета и плотной кутикулы. При избытке влаги возможно её выделение в виде капель — «плач растений».

Почвенная среда жизни сочетает свойства водной и наземно-воздушной сред. Как и в воде, здесь малы колебания температуры и возможен дефицит кислорода. С воздушной средой её сближает наличие пор, заполненных воздухом. Уникальное свойство почвы — плотное сложение (твердая фаза). По определению В.И. Вернадского, почва является биокосным телом, наиболее насыщенным жизнью, где также выделяют жидкую, газообразную и живую фазы.

Основными лимитирующими факторами в почве выступают недостаток тепла, влаги или кислорода. Жизнь почвенных организмов тесно связана с порами: одни свободно в них перемещаются, другие, как дождевые черви, разрыхляют почву. Отсутствие света привело к редукции органов зрения у многих обитателей почвы, их ориентация происходит с помощью химических рецепторов и осязания.

Организменная среда жизни предполагает паразитический или полупаразитический образ жизни. Паразиты получают стабильные условия и легкодоступную пищу, что ведет к упрощению строения и утрате многих органов. Слабым звеном является риск потери хозяина, поэтому паразиты редко вызывают его немедленную гибель («разумный паразитизм»). Высокая выживаемость обеспечивается огромным количеством зачатков (яиц, цист, спор) и использованием промежуточных хозяев для увеличения вероятности встречи с основным.

Воздействие человека проявляется во всех средах жизни: загрязнение вод, эрозия почв, изменение атмосферы и прямое влияние на взаимоотношения паразитов и хозяев. Понимание закономерностей каждой среды является фундаментом для разработки мер по сохранению биоразнообразия и устойчивому природопользованию.

Сведения об авторах и источниках:

Автор: Н. А. Воронков

Источник: Основы общей экологии

Публикации предназначены для студентов всех специальностей, изучающих экологию как общекультурную дисциплину, а также для учителей, учащихся старших классов и всех интересующихся вопросами экологии.