Экологические классификации организмов

Экологическая классификация, в отличие от систематической, в которой есть главный критерий - филогенетическая близость организмов, - не имеет такого единого признака. В ее основу положены самые разнообразные критерии, например, способы питания, передвижения, места обитания, отношения к отдельному фактору (температуре, влажности) и другие.

По способу питания все живые организмы подразделяются на две группы.

Автотрофы (от греч. autos - сам и trophe - пища, питание) - организмы, синтезирующие из неорганических минеральных соединений органические вещества с использованием солнечной энергии; к ним относятся, в основном, зеленые растения, осуществляющие фотосинтез,

Гетеротрофы (от греч. heteros - иной, другой и trophe - пища, питание) - организмы, использующие в качестве пищи органические вещества, произведенные автотрофами; это - животные, грибы и большинство микроорганизмов.

Среди гетеротрофов различаютфитофагов, использующих растительную пищу, изоофагов, питающихся животными. Потребители мертвых организмов по пищевой специализации подразделяются нанекрофагов (от греч. nekros - мертвый) - потребителей трупов животных,копрофагов (от греч. kopros - помет) - потребителей экскрементов,сапрофагов (от греч. sapros - гнилой) - потребителей мертвых растительных остатков идетритофагов (от греч. detritis - истертый) - потребителей полуразложившихся органических веществ.

Выделяют ещемиксотрофные (от греч. mixis - смешение и trophe - пища, питание)организмы, которые в зависимости от условий внешней среды, сочетают автотрофный и гетеротрофный способы питания (сине-зеленые водоросли, растения-паразиты (сапрофиты), растения-хищники, эвгленовые).

В основу экологической классификации могут быть положеныместа обитания. Например, водные организмы - гидробионты подразделяются набентосные (от греч. benthos - глубина) - живущие на дне водоема (губки, актинии, придонные рыбы),планктонные (от греч. planktos - блуждающий) - обитающие в толще воды и пассивно переносимые водными течениями (одноклеточные водоросли, медузы, крылоногие моллюски, икра, мальки рыб) инектонные (от греч. nektos - плавающий) - активно плавающие (рыбы, дельфины, головоногие моллюски).

По экологической классификации можно разделять отдельные группы организмов по их отношению к свету, влажности, температуре. Например, по отношению растений к влажности их подразделяют на гигрофитов, мезофитов и ксерофитов, а по отношению к богатству почв (плодородию) выделяют растения олиготрофные, мезотрофные и эвтрофные.

Жизненные формы организмов

Организмы, не связанные родством, обитая в одних и тех же условиях, приспосабливаясь к ним, имеют сходный внешний облик и сходные приспособления (морфологические адаптации) для жизни в одинаковой среде. Такой тип приспособления к экологическим условиям местообитания называютжизненной формой организма (экобиоформой).

Жизненные формы определяют приспособленность организмов к комплексу факторов, в отличие от экологических групп, отражающих приспособленность организмов к отдельным факторам среды (температуре, влажности, способу питания и т.д.). Представители одной и той же жизненной формы могут принадлежать к разным экологическим группам. (Например, такие растения как манжетка обыкновенная и копытень европейский, по жизненной форме относятся к короткокорневищным растениям. Если же их рассматривать по экологической классификации, например по отношению к свету, то манжетка - светолюбивое растение, а копытень - тенелюбивое; по отношению к фактору влажности оба растения являются мезофитами.)

Жизненная форма представляет собой группу организмов (растений или животных), различающихся по происхождению, но имеющих сходные эколого-морфологические приспособления для обитания в одинаковой среде.

В современной классификации выделяют следующие жизненные формы растений:

1. Эпифиты (от греч. epi - на, над, сверху и phyton - растение) - воздушные растения, не имеющие корней в почве. Поселяются они на стволах других более крупных растений. В лесах это наствольные лишайники, реже - мхи. Эпифиты являются непременным компонентом тропических лесов (папоротники, орхидеи, бромелиевые).

2. Фанерофиты (от греч. phaneros - видимый и phyton - растение) - наземные растения (деревья, кустарники, лианы), у которых почки возобновления расположены высоко над поверхностью почвы и защищены чешуями.

3. Хамефиты (от греч. chamai - на земле и phyton - растение) - растения, у которых почки возобновления находятся невысоко над поверхностью почвы (на 20-30 см) и зимой защищены снежным, покровом (кустарнички, полукустарники, некоторые многолетние травы).

4. Гемикриптофиты (хемикриптофиты) (от греч. hemi - полу, kryptos - скрытный, phyton - растение) - растения, у которых почки возобновления в неблагоприятный для вегетации период сохраняются на уровне почвы и защищены опавшими листьями и снежным покровом. Надземные побеги к зиме отмирают. К гемиокриптофитам относятся многие травянистые растения.

5. Криптофиты (от греч. kryptos - скрытый и phyton - растение), илигеофиты (от греч. geo - земля и phyton - растение), - растения, у которых почки возобновления закладываются на корневищах, клубнях, луковицах и находятся на некоторой глубине в почве (геофиты) или под водой (гидрофиты), благодаря чему они защищены от прямого воздействия среды. Надземная часть этих растений к зиме отмирает. К криптофитам относятся многолетние травянистые растения.

6. Терофиты (от греч. theros - лето и phyton - растение) - жизненная форма растений, переживающих неблагоприятный период года (зиму, засуху) в виде семян. Терофиты - это однолетние травы.

В приведенном ряду жизненных форм отчетливо прослеживается возрастающая адаптация к неблагоприятным условиям. Во влажных тропических лесах большинство видов принадлежит к эпифитам и фанерофитам. В умеренных районах преобладают растения с защищенными почками возобновления. В областях с холодным климатом фанерофиты и эпифиты вообще отсутствуют.

Существуют и другие классификации жизненных форм растений. (В.Р. Вильяме разработал классификацию злаков по способу кущения. Г.Н. Высоцкий и Л.И. Казакевич в основу классификации жизненных форм положили характер подземных органов и способность растений к вегетативному размножению.)

Наибольшее признание получила классификация жизненных форм покрытосеменных на основе эколого-морфологических признаков, предложенная И.Г. Серебряковым (1914—1969). Сосредоточив внимание на структуре и длительности жизни наземных побегов, он выделил 4 отдела и 8 типов жизненных форм растений (рис. 2).

Рис. 2. Жизненные формы покрытосеменных растений

(по И.Г. Серебрякову, 1964)

(Согласно определению, данному И.Г. Серебряковым, «жизненная форма - это своеобразный общий облик (габитус) определенной группы растений, сложившийся в их онтогенезе в результате роста и развития в определенных условиях среды. Этот габитус исторически возникает как выражение приспособленности растений к конкретным почвенно-климатическим условиям, как благоприятным, так и неблагоприятным». Таким образом, жизненная форма - категория морфологическая и экологическая.)

Классификация жизненных форм животных предложена в 1938 году Д.Н. Кашкаровым (1878-1941). В связи с воздействием важнейшего климатического фактора - температуры - животные делятся на следующие группы:

1. Холоднокровные (пойкилотермные): 1) деятельные весь год, 2) деятельные часть года: а) летоспящие, б) зимоспящие.

2. Теплокровные (гомойотермные): А. Оседлые: 1) деятельные весь год; 2) деятельные часть года: а) летоспящие, б) зимоспящие. Б. Сезонные: 1) гнездящиеся, 2) зимние, 3) летние, 4) пролетные.

По способам передвижения в различной среде обитания выделяются такие жизненные формы:

I. Плавающие формы.

1. Чисто водные: а) нектон; б) планктон; в) добывающие из воды лишь пищу.

2. Полуводные: а) ныряющие; б) неныряющие; в) добывающие из воды только пищу.

II. Роющие формы.

1. Абсолютные землерои (всю жизнь проводят под землей).

2. Относительные землерои (выходят на поверхность земли).

III. Наземные формы.

1. Не делающие нор: а) бегающие; б) прыгающие; в) ползающие.

2. Делающие норы: а) бегающие; б) прыгающие; в) ползающие.

3. Животные скал.

IV. Древесные, лазающие формы: а) не сходящие с деревьев; б) лишь лазающие по деревьям.

V. Воздушные формы: а) добывающие пищу в воздухе;

б) высматривающие ее с воздуха.

По типу питания Д. Кашкаров выделяет растительноядных, всеядных, хищных, могильщиков (трупоядов); по месту размножения - размножающихся под землей, на поверхности земли, в ярусах трав, в кустарниках, на деревьях.

Жизненные формы животных выделяют по разным признакам и для разных систематических групп (млекопитающих, птиц, насекомых). Например, А.М. Формозов выделяет следующие типы жизненных форм млекопитающих в связи с их передвижением в разных средах:

1) наземные, 2) подземные (землерои), 3) древесные, 4) воздушные, 5) водные.

Среди жизненных форм птиц по типу их местообитания и передвижению при добывании пищи выделяют птиц: 1) древесной растительности, 2) открытых пространств суши, 3) болот и отмелей, 4) водных пространств.

Известный энтомолог В.В. Яхонтов предложил разные категории жизненных форм насекомых относительно среды обитания:

1) геобионты - обитатели почвы;

2) эпигеобионты - обитатели открытых участков почвы;

3) герпетобионты - живущие на поверхности почвы под опавшей листвой (в подстилке);

4) хортобионты - обитатели травяного покрова;

5) тамнобионты и дендробионты - обитатели кустарников и деревьев;

6) ксилобионты - обитатели древесины;

7) гидробионты - водные насекомые.

Анализ жизненных форм животных и растений позволяет судить об особенностях среды обитания и путях приспособительных изменений организмов -адаптациях (лат. adaptatio - приспособление). Адаптации живых существ обеспечивают возможность выживания в определенных условиях. Жизненная форма - одна из адаптации живых существ к комплексу условий жизни.

СРЕДА ОБИТАНИЯ

На Земле существуют четыре основные среды обитания, освоенные и заселенные организмами: водная, наземно-воздушная, почвенная и среда, образуемая самими живыми организмами.

Водная среда

Водная среда (гидросфера) занимает 71% поверхности Земного шара. Из них 98% приходится на моря и океаны и лишь 0,46% - на пресные водоемы (озера, реки, болота). В водной среде обитает около 150 000 видов животных (что составляет примерно 7% от общего их числа) и 10000 видов растений (что составляет около 8% от общего их числа). Организмы, обитающие в воде, называютсягидробионтами.

В Мировом океане различают две экологические области:

пелагиаль - толща воды ибенталь - дно. В зависимости от глубины бенталь делится на следующие зоны:

- литораль - кромка берега, которая заливается во время приливов;

- сублитораль - область плавного понижения суши до глубины приблизительно 200 м;

- батиаль - область крутого склона;

- абиссаль - область океанического ложа со средней глубиной 3-6 км;

- ультраабиссаль - впадина океанического ложа. В пелагиали выделяются вертикальные зоны: эпипелагиаль, батипелагиаль, абиссопелагиаль (рис. 3).

Вода - это особая среда обитания, имеющая ряд специфических свойств. Характерной чертой водной среды является высокаяплотность - она в 800 раз больше плотности воздушной среды. В дистиллированной воде, например, она равна 1 г/см³. С повышением солености плотность возрастает и может достигать 1,35 г/см³. В связи с этим все водные организмы испытывают высокое давление, увеличивающееся на 1 атмосферу на каждые 10 м глубины. Некоторые из них, например, рыбы-удильщики, головоногие моллюски, ракообразные, погонофоры, морские звезды и другие, обитают на больших глубинах при давлении 400-500 атм.

Рис. 3. Экологические зоны Мирового океана

Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что важно для бесскелетных форм водных организмов. Взвешенные, парящие в воде организмы объединяют в экологическую группу гидробионтов -планктон. В состав планктона входят одноклеточные водоросли (фитопланктон), простейшие, медузы, сифонофоры, гребневики, крылоногие и киленогие моллюски, мелкие рачки, личинки донных животных, икра и мальки рыб и другие. Особую разновидность планктона составляет экологическая группа - нейстон - обитатели поверхностной пленки воды на границе с воздушной средой (например, водомерки, клопы, «португальские кораблики» и другие). Активное плавание гидробионтов, объединенных в экологическую группунектон,напрямую зависит от плотности воды. Быстрое движение в водной толще возможно лишь при наличии обтекаемой формы тела и сильно развитой мускулатуры.

Специфиченкислородный режим водной среды. В воде кислорода в 21 раз меньше, чем в атмосфере. Содержание кислорода в воде уменьшается с увеличением температуры, солености, глубины, но возрастает с повышением скорости течения. Среди гидробионтов много видов, относящихся к эвриоксибионтам, т. е. организмам, способным переносить низкое содержание кислорода в воде (например, олигохеты, брюхоногие моллюски, сазан, карась, линь и другие).

Стеноксибионты, например форель, личинки поденок и другие, могут существовать только при достаточно высоком насыщении воды кислородом (7-11 см³/л), и потому являютсябиоиндикаторами этого фактора.

Недостаток кислорода в воде приводит к катастрофическим явлениям - заморам (зимним и летним), сопровождающимся гибелью гидробионтов.

Температурный режим водной среды характеризуется относительной стабильностью по сравнению с другими средами. В пресных водоемах умеренных широт температура поверхностных слоев колеблется от 0,9°С до 25°С, т.е. амплитуда изменений температуры находится в пределах 26°С (если не считать термических источников, где температура может достигать 100°С). На глубине в пресных водоемах температура постоянно равна 4-5°С.

Световой режим водной среды существенно отличается от среды наземно-воздушной. В воде света мало, так как он частично отражается от поверхности и частично поглощается при прохождении через толщу воды. Прохождению света препятствуют и взвешенные в воде частицы. В глубоких водоемах в связи с этим выделяют три зоны: световую, сумеречную и зону вечного мрака (рис. 4).

Рис. 4. Освещенность в водной среде

В темных глубинах океана в качестве источника зрительной информации гидробионты используют свет, испускаемый живыми организмами. Такое явление называетсябиолюминесценцией. Например, у хищных глубоководных рыб из отряда удильщиков первый луч спинного плавника сдвинут к верхней челюсти и превращен в гибкое «удилище», несущее на конце червеобразную «приманку» - железу, заполненную слизью со светящимися бактериями. Регулируя приток крови к железе и, следовательно, снабжая бактерии кислородом, рыба может произвольно вызывать свечение «приманки», имитируя движение червя и подманивая добычу. У некоторых донных червей - полихет - светящиеся органы развиваются к периоду созревания половых продуктов; причем светятся ярче самки, а глаза лучше развиты у самцов. Глубоководные каракатицы выпускают облако светящегося секрета для защиты от хищников.

Вода обладает также следующими качествами: подвижностью (движение водных масс рек и ручьев, перемещение воды под влиянием ветра и температуры, приливно-отливная деятельность морей и прочее) и соленостью, что сказывается на жизнедеятельности гидробионтов.

Наземно-воздушная среда

Наземно-воздушная среда, освоенная в ходе эволюции позже водной, более сложна и требует более высокого уровня организации живого. Важнейшими факторами этой среды являются: свет, температура, влажность, состав воздуха.

Свет является важным экологическим фактором для живых организмов. Практически вся энергия поступает на Землю в виде солнечного излучения, состоящего из видимого света, ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Биологическое действие солнечного света обусловлено спектральным составом, интенсивностью излучения, суточной и сезонной периодичностью освещения.

Особое значение в жизни всех организмов имеет видимый свет. На свету происходит образование хлорофилла и осуществляется важнейший в биосфере процесс фотосинтеза. Поступление солнечной энергии на Землю соответствует сезону года и длине суток. Реакция организмов на суточный ритм освещения, т. е. на соотношение светового (длина дня) и темного (длина ночи) периодов суток, называетсяфотопериодизмом (от греч. photos - свет, periodos - круговращение). В умеренных и полярных широтах распространены длиннодневные растения (рожь, лен, пшеница); ближе к субтропикам - короткодневные (хризантемы, рис, табак, просо).

Фотопериодизм, чередование света и темноты, растения воспринимают листьями. Под влиянием продолжительности дня в растениях образуются гормоны, влияющие на цветение, образование клубней, луковиц и плодов. Фотопериодизм наблюдается и у животных: наступление и прекращение брачного периода, линька, наступление зимней спячки, миграция - все зависит от длины дня.

Световой режим на Земле многообразен. Наряду с ярко освещаемыми территориями есть места, куда дневной свет проникает в минимальных дозах. Поэтому у растений в процессе естественного отбора возникли многочисленные приспособления, позволяющие им жить в разных условиях освещения. По отношению к свету растения делят на три экологические группы: гелиофиты - светолюбивые, сцио-фиты - тенелюбивые и факультативные гелиофиты - теневыносливые растения.

Гелиофиты - это растения открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний. Примером их служат растения степей и пустынь; из лесных растений - высокоствольные деревья, образующие первый ярус.

Сциофиты - это растения, которые развиваются в условиях слабого освещения. К ним относятся растения, произрастающие в нижних ярусах фитоценозов, например кислица (Oxalis acetosella), вороний глаз (Paris quadrilolia), копытень (Asarum europaeum), зеленые мхи, плауны.

Таблица 3 - Характерные признаки светолюбивых и теневыносливых растений

Органы и ткани	У светолюбивых растений	У тенелюбивых растений
1. Корневая система	Обычно сильно развита	Слабо развита
2. Стебли	Междоузлия сравнительно короткие	Междоузлия более вытянутые
3. Листья 1). Листовые пластинки	Часто мелкие, толстые, жесткие, иногда мясистые	Довольно крупные, широкие, тонкие, мягкие
2). Эпидермис	Из мелких клеток, без хлоропластов, с кутикулой	Однослойный, крупноклеточныи, содержит хлоропласты, кутикулы нет
3). Клетки мякоти листа	Хорошо дифференцированы на столбчатую и губчатую ткань	Слабо дифференцированы
4). Столбчатая паренхима	Развита сильно	Развита слабо
5). Механическая ткань	Хорошо развита	Развита слабо, поэтому листья мягкие
6). Губчатая ткань	В клетках очень много мелких хлоропластов, Листья светло-зеленые	В клетках крупные хлоропласты. В них много хлорофилла, и поэтому окраска листьев этих растений более темная
7). Устьица	Мелкие, покрыты волосками. На 1 мм² поверхности от 300 до 1000 устьиц	На 1 мм² поверхности от 15 до 80 устьиц
8). Сеть жилок листа	Густая	Сравнительно редкая
9). Расположение листьев к лучам света	Под углом (или ребром)	Перпендикулярно
10). Осмотическое давление клеточного сока	Очень высокое	Сравнительно небольшое

Факультативные гелиофиты - это большая группа растений, которые способны расти как при очень большом, так и при малом количестве света. К этой группе относятся, например, ежа сборная (Dactylis glomerata), земляника (Fragaria vesca), липа (Tilia cordata), черемуха (Padus racemosa) и другие.

Сравнивая особенности светолюбивых и тенелюбивых растений, можно обнаружить существенные различия в их анатомии, морфологии и физиологии. В таблице 3 представлены отдельные характерные черты этих растений.

Температура - важный экологический фактор, зависящий как от солнечного, так и от теплового (длинноволнового) излучения. Температура действует везде и постоянно. Живые организмы получают и теряют тепловую энергию различными путями. Большинство живых организмов может существовать только в интервале температур от 0°С до 50°С, так как именно при этих температурах происходит нормальный обмен веществ.

Температура среды, наиболее благоприятная для жизнедеятельности и роста, называется оптимальной, она колеблется в пределах от -10°С до +30°С. Но некоторые организмы приспособлены к жизни при высоких температурах. Например, бактерии горячих источников выдерживают температуру до +88°С, цианобактерии (сине-зеленые водоросли) - около +80°С; рачок Thermosbaena mirabilis живет при температуре +45 - +48°С и погибает, если температура опускается ниже +30°С.

В зависимости от механизмов поддержания температуры тела организмы делятся на пойкилотермные и гомойотермные.

Пойкилотермные (от греч. poikilos - различный, и therme - тепло), или холоднокровные, - это организмы, имеющие непостоянную температуру. К ним относится абсолютное большинство животных, за исключением птиц и млекопитающих. Температура тела у пойкилотермных животных мало отличается, или не отличается вообще от температуры окружающей среды и изменяется вместе с ней.

Для многих холоднокровных животных характерен анабиоз - временное состояние организма, при котором жизненные процессы существенно замедляются, а видимые признаки жизни отсутствуют. Анабиоз может наступать у животных как при понижении температуры окружающей среды, так и при ее повышении. Например, у змей, ящериц наступает оцепенение при повышении температуры воздуха выше +45°С.

Гомойотермные (от греч. homoios - одинаковый и therme - тепло), или теплокровные - это животные с постоянной температурой тела, обладающие более совершенной терморегуляцией и в меньшей степени зависящие от температуры среды. К ним относятся птицы и млекопитающие. У млекопитающих температура тела составляет +35°С - +38°С, а у большинства птиц - +41°С - +43°С. Птицы тратят на поддержание температуры тела 80% энергии, поступающей с пищей. Температура тела сохраняется на постоянном уровне вне зависимости от колебаний температуры воздуха. Например, при морозе в -40°С температура тела песца +38°С, а белой куропатки +43°С.

Промежуточное положение между пойкилотермными и гомойотермными занимаютгетеротермные животные. В активном состоянии у них поддерживается высокая температура тела, а в неактивном - температура понижается, что также сопровождается замедлением обмена веществ. К таким животным относятся яйцекладущие, суслики, ежи, сурки, летучие мыши, стрижи, колибри и другие.

Температурный режим имеет большое значение и для растений. Наиболее интенсивно процесс фотосинтеза идет в диапазоне температур +15°С - +25°С. У растений одно из важнейших приспособлений к температуре - форма роста. Там, где тепла мало (в Арктике, на высокогорье), много подушковидных растений, стелющиеся и карликовые формы, растения с прикорневыми розетками листьев.

Температура, как и световой режим, закономерно изменяется в течение суток, сезона года и зависит от географической широты местности.

Вода является важным экологическим фактором в жизни наземных организмов. Это один из основных компонентов живых организмов, без которого невозможно протекание биохимических процессов, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность.

Наличие воды - один из основных экологических факторов, лимитирующих рост и развитие растений. В отсутствие воды растение увядает и может погибнуть. Поэтому у растений существуют специальные приспособления, позволяющие им переносить недостаток влаги.

По отношению к водному режиму наземные организмы подразделяют на три основные экологические группы: гигрофильные (влаголюбивые), ксерофильные (сухолюбивые) и мезофильные (предпочитающие умеренную влажность).

Гигрофиты (от греч. hygros - влажный, phyton - растения) - растения, обитающие во влажных местах, не переносящие водного дефицита и обладающие невысокой засухоустойчивостью. К ним относятся тропические растения, живущие при высокой температуре и влажности воздуха. В умеренном и холодном климате типичными гигрофитами являются теневые травянистые растения, а также растения заливных лугов, болот (гелофиты).Гидрофиты - водные растения, целиком, или большей частью погруженные в воду.

Мезофиты (от греч. mesos - средний, промежуточный и phyton - растения) - это растения умеренно увлажненных местообитаний. К типичным мезофитам относится значительное число луговых трав, многие лесные травы, лиственные деревья, большинство сельскохозяйственных культур и сорняков.

Ксерофиты (от греч. xeros - сухой и phyton - растения) - растения сухих местообитаний. Ксерофиты разделяются на две основные группы: суккуленты и склерофиты.

Суккуленты (от лат. succulentus - сочный, толстый, жирный) - это сочные растения, обитающие в засушливых районах и переносящие неблагоприятный период за счет накапливаемых запасов влаги в стеблях (кактусы, молочаи) или в листьях (алоэ, агавы). Некоторые кактусы способны концентрировать в стеблях 1000-3000 кг воды и экономно расходовать ее благодаря толстой кутинизированной эпидерме, волоскам, малому числу устьиц.

Склерофиты (от греч. skleros - твердый, жесткий) - это засухоустойчивые растения с жесткими листьями и стеблями. В отличие от суккулентов они не накапливают в себе влагу, а наоборот, интенсивно ее испаряют. К склерофитам относятся пустынные, полупустынные и степные растения, такие как саксаул, верблюжья колючка, полынь, астрагал, ковыль. Обычно склерофиты низкорослы, но обладают хорошо развитой корневой системой. Листья у многих из них мелкие, сухие, часто в виде игл, колючек, чешуи, либо сильно рассечены и покрыты восковым налетом, жесткими волосками. Все эти приспособления обеспечивают регуляцию водного обмена.

В северных широтах или высокогорьях многие растения в холодный период также испытывают недостаток влаги из-за физиологической недоступности почвенной воды при низких температурах. Растения, обитающие в холодных и влажных местах, называютсяпсихрофитами (от греч. psychros - холодный), а в холодных и сухих -криофитами (от греч. kryos - мороз, лед).

Особенностью жизни в наземно-воздушной среде является то, что организмы, обитающие в ней, окружены воздухом. Эта газовая среда характеризуется, по сравнению с водной, очень низкими плотностью, влажностью и давлением, а также высоким содержанием кислорода (21%). У обитателей наземно-воздушной среды в процессе эволюции выработались специфические анатомо-морфологические, физиологические, поведенческие и другие адаптации. Например, у них появились органы, обеспечивающие непосредственное усвоение атмосферного кислорода в процессе дыхания (устьица растений, легкие и трахеи животных). Сильное развитие получили скелетные и опорные образования (скелет животных, механические ткани растений), поскольку воздух обладает низкой плотностью и не может служить опорой.

Обитатели наземно-воздушной среды тесно связаны с поверхностью земли, почвой (корни растений, конечности животных). Необходимость поиска пищи выработала у животных большую подвижность, появились летающие животные. У некоторых организмов развитаанемохория (от греч. anemos - ветер) - расселение с помощью воздушных потоков (споры, семена, пыльца, микроорганизмы, цисты простейших, пауки).

Малая плотность воздуха обуславливает сравнительно низкое давление на суше. В норме оно равно 760 мм рт. ст. С увеличением высоты над уровнем моря, давление уменьшается, и это оказывает влияние на распространение видов в горах.

Кроме рассмотренных основных экологических факторов, влияющих на живые организмы наземно-воздушной среды, существуют и другие, имеющие большое значение. К ним относятся почва, рельеф, погодные и климатические особенности (например, ветер, осадки, снеговой покров) и т.д.

Почва как среда обитания

Почва - это поверхностный слой литосферы, твердой оболочки Земли, контактирующий с воздушной средой. Почва - плотная среда, состоящая из отдельных твердых частиц разной величины. Твердые частицы окружены тонкой пленкой воздуха и воды. Поэтому почву рассматривают как трехфазную систему.

Поверхностный слой почвы достаточно рыхлый. Он пронизан системой полостей и ходов и содержит большое количество мертвой органики (растительный опал, гумус и пр.). Это горизонт А - перегнойно-аккумулятивный. Глубже расположен очень плотный горизонт вмывания (иллювиальный) - В. Его твердые частицы цементируются коллоидами из горизонта А. Под ним расположен горизонт С - материнская (почвообразующая) порода.

Механическая неоднородность почвенных горизонтов определяет специфику абиотических факторов. Так, с глубиной в почве ухудшается аэрация. Количество кислорода снижается, увеличивается содержание углекислого газа, а также других газов, образующихся при разложении органических веществ. В верхних горизонтах почвы концентрируются вещества, необходимые для питания растений - фосфор, азот, кальций, калий и многие другие. Свет в почву практически не проникает.

Колебания температуры, (сезонные и суточные) выражены только в поверхностном слое почвы. На глубине1-1,5метров температура практически стабильна (4-5°С). Режим влажности в почве более благоприятен для животных, чем в наземно-воздушной среде, особенно для микроскопических организмов, обитающих в воздушно-водной пленке между твердых частиц почвы. Даже в сухой почве сохраняется пленочная вода, находящаяся в почвенном воздухе, а испаряется прежде всего вода, заполняющая почвенные поры (капиллярная) и пустоты (гравитационная).

Почва обладает также своеобразными биологическими особенностями, поскольку тесно связана с жизнедеятельностью организмов. Верхние ее слои содержат массу корней растений. В процессе роста, отмирания и разложения они разрыхляют почву, чем создают определенную ее структуру, а вместе с тем и условия для жизни других организмов. Роющие животные перемешивают почвенную массу, а после смерти становятся источником органического вещества для микроорганизмов.

Организмы, заселяющие почву, называютсяэдафобионтами, илипедобионтами. Количество организмов в почве огромно. На 1 кв. метре почвы в лесах умеренной зоны можно обнаружить около 1000 видов животных; при этом численность нематод и простейших превышает 10 млн, ногохвосток и почвенных клещей - 100 тысяч и т.д.

Свойства почвы влияют на условия жизни почвенных организмов. Выделяют целый ряд экологических групп растений по отношению к разным свойствам почв, например, в зависимости от кислотности, засоления, влажности. Так, на кислых почвах (рН менее 6,7) произрастают ацидофильные виды растений (растения сфагновых болот, белоус); на нейтральных (рН 6,7-7,0) - нейтрофильные (культурные растения); на щелочных (рН более 7,0) - базофильные растения (кальцефилы) - ветреница, белая акация.

Живые организмы как среда обитания

Многие организмы в течение всей жизни, или части жизненного цикла, обитают в других живых организмах, которые являются для них средой. Живые организмы являются особой средой, которая по своим свойствам резко отличается от внешней.

Паразитизм - очень древнее и широко распространенное в природе явление. Практически нет ни одного вида многоклеточных организмов, не имеющего внутренних обитателей. Паразитов больше всего среди микроорганизмов и примитивных многоклеточных, а хозяевами чаще являются позвоночные животные и цветковые растения.

Существуя в специфических условиях внутренней среды хозяина, паразиты имеют, с одной стороны, экологические преимущества, с другой - экологические трудности. К экологическим преимуществам паразитов относятся: питание за счет хозяина, высокий потенциал размножения, защита от внешней среды (нет резких изменений температуры, давления, влажности). Эти условия привели многих паразитов к вторичному упрощению строения организма.

У некоторых растений-паразитов (повилика, заразиха) исчезают отдельные хлорофиллоносные органы. А у цветкового растения раффлезии (Rafflesia arnoldii), паразита лианы циссус (Cissuc) сохранился лишь цветок, а все остальные органы превратились в нити, которые внедряются в лиану и напоминают мицелий гриба.

Среди экологических трудностей, с которыми сталкиваются паразиты, выделяют: ограниченность жизненного пространства; анаэробные условия, отсутствие света, защитные реакции организма хозяина против паразитов. Например, у животных вырабатываются в крови антитела, подавляющие паразитов; некоторые деревья выделяют смолу против вредителей и т.д.

<== предыдущая лекция	\|	следующая лекция ==>
Показатели безотказности	\|	Понятие Нового времени в международных отношениях, его возникновение и эволюция.

Дата добавления: 2020-12-11; просмотров: 1228;