Наземно-воздушная среда обитания
1. Физико-химические свойства среды.

1. Газовый состав воздуха в приземном слое атмосферы довольно однороден в отношении содержания главных компонентов (азот – 78,1 %, кислород – 21,0, аргон – 0,9, углекислый газ – 0,035 % по объему) благодаря высокой диффузионной способности газов и постоянному перемешиванию конвекционными и ветровыми потоками. Однако различные примеси газообразных, капельно-жидких и твердых (пылевых) частиц, попадающих в атмосферу из локальных источников, могут иметь существенное экологическое значение. Содержание углекислого газа может изменяться в отдельных участках приземного слоя воздуха в довольно значительных пределах. Например, при отсутствии ветра в центре больших городов концентрация его возрастает в десятки раз. Закономерны суточные изменения содержания углекислоты в приземных слоях, связанные с ритмом фотосинтеза растений. Сезонные обусловлены изменениями интенсивности дыхания живых организмов, преимущественно микроскопического населения почв. Повышенное насыщение воздуха углекислым газом возникает в зонах вулканической активности, возле термальных источников и других подземных выходов этого газа. В высоких концентрациях углекислый газ токсичен. В природе такие концентрации встречаются редко. В природе основным источником углекислоты является так называемое почвенное дыхание. Почвенные микроорганизмы и животные дышат очень интенсивно. Углекислый газ диффундирует из почвы в атмосферу, особенно энергично во время дождя. Много его выделяют почвы умеренно влажные, хорошо прогреваемые, богатые органическими остатками. Например, почва букового леса выделяет СО2 от 15 до 22 кг/га в час, а неудобренная песчаная всего 2 кг/га. В современных условиях мощным источником поступления дополнительных количеств СО2 в атмосферу стала деятельность человека по сжиганию ископаемых запасов топлива. Низкое содержание углекислого газа тормозит процесс фотосинтеза. В условиях закрытого грунта можно повысить скорость фотосинтеза, увеличив концентрацию углекислого газа; этим пользуются в практике тепличного и оранжерейного хозяйства. Однако излишние количества СО2 приводят к отравлению растений. Азот воздуха для большинства обитателей наземной среды представляет инертный газ, но ряд прокариотических организмов (клубеньковые бактерии, азотобактер, клостридии, сине-зеленые водоросли и др.) обладает способностью связывать его и вовлекать в биологический круговорот.
2. Погодные особенности. Условия жизни в наземно-воздушной среде осложняются, кроме того, погодными изменениями. Погода– это непрерывно меняющееся состояние атмосферы у земной поверхности до высоты примерно 20 км (граница тропосферы). Изменчивость погоды проявляется в постоянном варьировании сочетания таких факторов среды, как температура и влажность воздуха, облачность, осадки, сила и направление ветра и т. п. Для погодных изменений наряду с закономерным чередованием их в годовом цикле характерны непериодические колебания, что существенно усложняет условия существования наземных организмов. На жизнь водных обитателей погода влияет в значительно меньшей степени и лишь на население поверхностных слоев.
3. Климат местности. Многолетний режим погоды характеризует климат местности. В понятие климата входят не только средние значения метеорологических явлений, но также их годовой и суточный ход, отклонения от него и их повторяемость. Климат определяется географическими условиями района. Зональное разнообразие климатов осложняется действием муссонных ветров, распределением циклонов и антициклонов, влиянием горных массивов на движение воздушных масс, степенью удаления от океана (континентальность) и многими другими местными факторами. В горах наблюдается климатическая поясность, во многом аналогичная смене зон от низких широт к высоким. Все это создает чрезвычайное разнообразие условий жизни на суше. Для большинства наземных организмов, особенно мелких, важен не столько климат района, сколько условия их непосредственного местообитания. Очень часто местные элементы среды (рельеф, экспозиция, растительность и т. п.) так изменяют в конкретном участке режим температуры, влажности, света, движения воздуха, что он значительно отличается от климатических условий местности. Такие локальные модификации климата, складывающиеся в приземном слое воздуха, называют микроклиматом. В каждой зоне микроклиматы очень разнообразны. Можно выделить микроклиматы сколь угодно малых участков. Например, особый режим создается в венчиках цветков, что используют обитающие там насекомые. Широко известны различия температуры, влажности воздуха и силы ветра на открытом пространстве и в лесу, в травостое и над оголенными участками почвы, на склонах северной и южной экспозиций и т. п. Особый устойчивый микроклимат возникает в норах, гнездах, дуплах, пещерах и других закрытых местах.
4. Осадки. Помимо водообеспечения и создания запасов влаги, они могут играть и другую экологическую роль. Так, сильные ливневые дожди или град оказывают иногда механическое воздействие на растения или животных.
5. Световой режим. Количество достигающей поверхности Земли радиации обусловлено географической широтой местности, продолжительностью дня, прозрачностью атмосферы и углом падения солнечных лучей. При разных погодных условиях к поверхности Земли доходит 42 - 70% солнечной постоянной. Проходя через атмосферу, солнечная радиация претерпевает ряд изменений не только в количественном отношении, но и по составу. Коротковолновая радиация поглощается озоновым экраном и кислородом воздуха. Инфракрасные лучи поглощаются в атмосфере водяными парами и диоксидом углерода. Остальная часть в виде прямой или рассеянной радиации достигает поверхности Земли.

2. Экологические группы организмов

По требованию к условиям освещения принято делить растения на следующие экологические группы:

1. Светолюбивые (световые) или гелиофиты — растения открытых, постоянно хорошо освещаемых мест обитания. Примеры: луговые травы (костер безостый, тимофеевка луговая, райграс высокий), из лесных растений (ветреница лютичная, гусиный лук, хохлатки).

2. Тенелюбивые (теневые), или сциофиты — растения нижних ярусов тенистых лесов, пещер и глубоководные растения; они плохо переносят сильное освещение прямыми
солнечными лучами. Примеры: кислица, майник двулистый, марьянник лесной, вороний глаз, копытень.

3. Теневыносливые, или факультативные гелиофиты, - могут переносить большее или меньшее затенение, но хорошо растут и на свету. Примеры: мятлик луговой, ежа сборная,
земляника и др.

Животные : Для животных солнечный свет не является таким необхо­димым фактором, как для зеленых растений. Поскольку все гетеротрофы в конечном счете существуют за счет энергии, накопленной растениями. Тем не менее и в жизни животных световая часть спектра солнечного излучения играет важную роль. Разные виды животных нуждаются в свете определен­ного спектрального состава, интенсивности и длительности освещения. Отклонения от нормы подавляют их жизнедея­тельность и приводят к гибели. Различают виды светолюбивые (фотофилы) и тенелюбивые (фотофобы); эврифотные, выносящие широкий диапазон освещенности и стенофотные, переносящие узкоограниченные условия освещенности.

Экологические группы растений по отношению к воде:

1. Гигрофиты - наземные растения, живущие в условиях повышенной влажности воздуха и часто на влажных почвах. Теневые гигрофиты - это растения нижних ярусов сырых лесов в разных климатических зонах (цирцея альпийская, многие тропические травы). Из-за высокой влажности возду- ха у них может быть затруднена транспирация.

К световым гигрофитам относятся и виды открытых место­обитаний умеренной полосы, растущие на постоянно влаж­ных почвах и во влажном воздухе (папирус, рис, подмарен­ник болотный и др.).

2. Мезофиты могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху. Это растения, произрастающие при среднем увлажнении, умеренно теплом режиме и достаточно хорошей обеспеченности минеральным питанием. К мезофи­там можно отнести деревья верхних ярусов тропических лесов, древесные породы лесов умеренного пояса, кустарники, травянисты растения, растения заливных лугов.

3. Ксерофиты растут в местах с недостаточным увлажнением и имеют приспособления, позволяющие добывать воду при ее недостатке, ограничивать испарение воды или запасать ее на время засухи. Ксерофиты подразделяются на два типа:

- суккуленты - сочные растения с сильно развитой водозапасающей паренхимой в разных органах. Стеблевые суккуленты - кактусы; листовые суккуленты - алоэ, агавы,
молодило; корневые суккуленты - аспарагус, кислица.

По отношению к температуре выделяют экологические группы растений:
По отношению к низким температурам:
- нехолодостойкие – гибнут при низких положительных температурах (водоросли теплых морей)
- неморозостойкие – переносят низкие температуры, но если образуется лед в клетках, то гибнут (вечнозеленые тропические виды)
- морозоустойчивые , льдоустойчивые растения проходят закалку
По отношению к высоким температурам:
- нежаростойкие ; t= +30 до 40С, гибнут водные цветковые
- жаровыносливые - растения сухих мест обитания: степи, пустыни, саванны – до +50 - +60С
- жароустойчивые – организмы горячих источников: +80 - +95С

Пирофиты – негорящие, способны перенести пожар, в пустыни.

Систематические группы организмов

Примеры адаптаций к наземно-воздушной среде
Температура – этот фактор первичный, периодический. Выработались четкие адаптации у организмов.
В процессе эволюции вырабатываются адаптации:

Процесс транспирации, который идет с поглощением Q и охраняет организм от ожогов

Не поглощение хлорофилом солнечных лучей

У растений в плазме накапливаются соли и органические соединения, которые способствуют не свертываемости плазмы.

Адаптация к холоду – обезвоживание плазмы клеток, накопление плазмы и жиров в плазме.
Животные менее зависимы от температуры т.к. подвижны. Большинство животных термофилы Н: рыбка циприподон пятнистый – до +52С; бабочки, жуки в пустыне – до +50С; рептилии, птицы, пингвины в Антарктике до – 70С; ногохвостки или снежные блохи от +50 до -70С
Анатомо-морфологические приспособленности:
Запасание жира, масла, гликогена
Например, у тюлений и моржей до 40% веса запас жира вокруг желудка у сибирского и у монгольского скота.
Адаптации которые выражены в правилах В. Бергмана и Д. Аллена
Правило Бергмана отражает закономерность: крупные виды теплокровных животных живут в наиболее холодных климатах; мелкие в теплом климате.
Например, Пингвины королевские (1,5 м) – Антарктика – самые маленькие Галапогосские острова (у тропиков)
Белый медведь – Антарктика; бамбуковый медведь – тропик.
При большой массе тела не велико выделяется меньше; у маленьких животных выделяется больше.
Из этого правила вытекает следствие Аллена в которой отражается закономерность, выражающаяся в уменьшении выступающих частей тела у жителей холодного климата удлинения этих частей у жителей теплого климата.
Например, заяц беляк – уши короткие
русак – наш
степной – уши длинные
Животным свойственны спячки и миграции в странах с неблагоприятным климатом
Два типа спячек:
1. Летние, в связи с высокими температурами и влажностью (степи, пустыни) грызуны, личинки стрекоз, яйца комаров
2. Зимние, в связи с низкими температурами и отсутствием пищи: медведь, барсук, енотовидная собака, почвенные животные. (у растений те же причины зимней спячки)
Миграции – сложные адаптации на уровне физиологии и поведения

Например, американский северный олень – ежегодно путешествует до 800км; Синий кит – 500км; Летучие мыши (наши) в Белоруссию.

Лекция 3 СРЕДЫ ОБИТАНИЯ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ (2ч)

1.Водная среда обитания

2.Наземно-воздушная среда обитания

3.Почва, как среда обитания

4.Организм, как среда обитания

В процессе исторического развития живые организмы освоили четыре среды обитания. Первая – вода. В воде жизнь зародилась и развивалась многие миллионы лет. Вторая – наземно-воздушная – на суше и в атмосфере возникли и бурно адаптировались к новым условиям растения и животные. Постепенно преобразуя верхний слой суши - литосферы, они создали третью среду обитания – почву, а сами стали четвертой средой обитания.

Водная среда обитания - гидросфера

Экологические группы гидробионтов. Наибольшим разнообразием жизни отличаются теплые моря и океаны (40000 видов животных) в области экватора и тропиках, к северу и югу происходит обеднение флоры и фауны морей в сотни раз. Что касается распределения организмов непосредственно в море, то основная масса их сосредоточена в поверхностных слоях (эпипелагиаль) и в сублиторальной зоне. В зависимости от способа передвижения и пребывания в определенных слоях, морские обитатели подразделяются на три экологические группы: нектон, планктон и бентос.

Нектон (nektos – плавающий) - активно передвигающиеся крупные животные, способные преодолевать большие расстояния и сильные течения: рыбы, кальмары, ластоногие, киты. В пресных водоемах к нектону относятся и земноводные и множество насекомых.

Планктон (planktos – блуждающий, парящий) – совокупность растений (фитопланктон: диатомовые, зеленые и сине-зеленые (только пресные водоемы) водоросли, растительные жгутиконосцы, перидинеи и др.) и мелких животных организмов (зоопланктон: мелкие ракообразные, из более крупных – крылоногие моллюски, медузы, гребневики, некоторые черви), обитающих на разной глубине, но не способных к активным передвижениям и к противостоянию течениям. В состав планктона входят и личинки животных, образуя особую группу – нейстон. Это пассивно плавающее «временное» население самого верхнего слоя воды, представленное разными животными (десятиногие, усоногие и веслоногие ракообразные, иглокожие, полихеты, рыбы, моллюски и др.) в личиночной стадии. Личинки, взрослея, переходят в нижние слои пелагели. Выше нейстона располагается плейстон – это организмы, у которых верхняя часть тела растет над водой, а нижняя – в воде (ряска – Lemma, сифонофоры и др.). Планктон играет важную роль в трофических связях биосферы, т.к. является пищей для многих водных обитателей, в том числе основным кормом для усатых китов (Myatcoceti).

Бентос (benthos – глубина) – гидробионты дна. Представлен в основном прикрепленными или медленно передвигающимися животными (зообентос: фораминефоры, рыбы, губки, кишечнополостные, черви, плеченогие моллюски, асцидии, и др.), более многочисленными на мелководье. На мелководье в бентос входят и растения (фитобентос: диатомовые, зеленые, бурые, красные водоросли, бактерии). На глубине, где нет света, фитобентос отсутствует. У побережий встречаются цветковые растения зостера, рупия. Наиболее богаты фитобентосом каменистые участки дна.

В озерах зообентос менее обилен и разнообразен, чем в море. Его образуют простейшие (инфузории, дафнии), пиявки, моллюски, личинки насекомых и др. Фитобентос озер образован свободно плавающими диатомеями, зелеными и сине-зелеными водорослями; бурые и красные водоросли отсутствуют.

Укореняющиеся прибрежные растения в озерах образуют четко выраженные пояса, видовой состав и облик которых согласуются с условиями среды в пограничной зоне «суша-вода». В воде у самого берега растут гидрофиты – полупогруженные в воду растения (стрелолист, белокрыльник, камыши, рогоз, осоки, трищетинник, тростник). Они сменяются гидатофитами – растениями, погруженными в воду, но с плавающими листьями (лотос, ряски, кубышки, чилим, такла) и – далее – полностью погруженными (рдесты, элодея, хара). К гидатофитам относятся и плавающие на поверхности растения (ряска).

Высокая плотность водной среды определяет особый состав и характер изменения жизнеобеспечивающих факторов. Одни из них те же, что и на суше – тепло, свет, другие специфические: давление воды (с глубиной увеличивается на 1 атм. на каждые 10 м), содержание кислорода, состав солей, кислотность. Благодаря высокой плотности среды, значения тепла и света с градиентом высоты изменяются гораздо быстрее, чем на суше.

Тепловой режим. Для водной среды характерен меньший приход тепла, т.к. значительная часть его отражается, и не менее значительная часть расходуется на испарение. Согласуясь с динамикой наземных температур, температура воды обладает меньшими колебаниями суточных и сезонных температур. Более того, водоемы существенно выравнивают ход температур в атмосфере прибрежных районов. При отсутствии ледового панциря моря в холодное время года оказывают отепляющее действие на прилегающие территории суши, летом – охлаждающее и увлажняющее.

Диапазон значений температуры воды в Мировом океане составляет 38° (от -2 до +36°С), в пресных водоемах – 26° (от -0,9 до +25°С). С глубиной температура воды резко падает. До 50 м наблюдаются суточные колебания температуры, до 400 – сезонные, глубже она становится постоянной, опускаясь до +1-3°С (в Заполярье близка к 0°С). Поскольку температурный режим в водоемах сравнительно стабилен, их обитателям свойственна стенотермность. Незначительные колебания температуры в ту или иную сторону сопровождается существенными изменениями в водных экосистемах.

Примеры: «биологический взрыв» в дельте Волги из-за понижения уровня Каспийского моря – разрастание зарослей лотоса (Nelumba kaspium), в южном Приморье – зарастание белокрыльником стариц рек (Комаровка, Илистая и др.) по берегам которых вырублена и сожжена древесная растительность.

В связи с разной степенью прогревания верхних и нижних слоев в течение года, приливами и отливами, течениями, штормами происходит постоянное перемешивание водных слоев. Роль перемешивания воды для водных обитателей (гидробионтов) исключительно велика, т.к. при этом выравнивается распределение кислорода и питательных веществ внутри водоемов, обеспечивая обменные процессы между организмами и средой.

В стоячих водоемах (озерах) умеренных широт весной и осенью имеет место вертикальное перемешивание, и в эти сезоны температура во всем водоеме становится однородной, т.е. наступает гомотермия. Летом и зимой в результате резкого усиления прогревания или охлаждения верхних слоев перемешивание воды прекращается. Это явление называется температурной дихотомией, а период временного застоя – стагнацией (летней или зимней). Летом более легкие теплые слои остаются на поверхности, располагаясь над тяжелыми холодными (рис. 3). Зимой, наоборот, в придонном слое более теплая вода, так как непосредственно подо льдом температура поверхностных вод меньше +4°С и они в силу физико-химических свойств воды становятся более легкими, чем вода с температурой выше +4°С. В периоды стагнаций четко выделяются три слоя: верхний (эпилимнион) с наиболее резкими сезонными колебаниями температуры воды, средний (металимнион или термоклин), в котором происходит резкий скачок температур, и придонный (гиполимнион), в котором температура в течение года изменяется слабо. В периоды стагнаций в толще воды образуется дефицит кислорода – летом в придонной части, а зимой и в верхней, вследствие чего в зимний период нередко происходят заморы рыбы.

Световой режим. Интенсивность света в воде сильно ослаблена из-за его отражения поверхностью и поглощения самой водой. Это сильно сказывается на развитии фотосинтезирующих растений. Чем меньше прозрачность воды, тем сильнее поглощается свет. Прозрачность воды лимитируется минеральными взвесями, планктоном. Уменьшается она при бурном развитии мелких организмов летом, а в умеренных и северных широтах – еще и зимой, после установления ледового покрова и укрытия его сверху снегом.

В океанах, где вода очень прозрачна, на глубину 140 м проникает 1% световой радиации, а в небольших озерах на глубине 2 м проникает всего лишь десятые доли процента. Лучи разных частей спектра поглощаются в воде неодинаково, вначале поглощаются красные лучи. С глубиной становится все темнее, и цвет воды становится вначале зеленым, затем голубым, синим и в конце – сине-фиолетовым, переходя в полный мрак. Соответственно меняют цвет и гидробионты, адаптирующиеся не только к составу света, но и к его недостатку – хроматическая адаптация. В светлых зонах, на мелководьях, преобладают зеленые водоросли (Chlorophyta), хлорофилл которых поглощают красные лучи, c глубиной они сменяются бурыми (Phaephyta) и далее красными (Rhodophyta). На больших глубинах фитобентос отсутствует.

К недостатку света растения приспособились развитием хроматофоров крупных размеров, обеспечивающих низкую точку компенсации фотосинтеза, а также увеличением площади ассимилирующих органов (индекса листовой поверхности). Для глубоководных водорослей типичны сильно рассеченные листья, пластинки листьев тонкие, просвечивающиеся. Для полупогруженных и плавающих растений характерна гетерофиллия – листья над водой такие же, как у наземных растений, имеют цельную пластинку, развит устьичный аппарат, а в воде листья очень тонкие, состоят из узких нитевидных долей.

Гетерофиллия: кубышки, кувшинки, стрелолист, чилим (водяной орех).

Животные, как и растения, закономерно меняют свою окраску с глубиной. В верхних слоях они ярко окрашены в разные цвета, в сумеречной зоне (морской окунь, кораллы, ракообразные) окрашены в цвета с красным оттенком – удобнее скрываться от врагов. Глубоководные виды лишены пигментов.

Характерными свойствами водной среды, отличными от суши, являются высокая плотность, подвижность, кислотность, способность растворения газов и солей. Для всех этих условий у гидробионтов исторически выработаны соответствующие приспособления-адаптации.

2.Наземно-воздушная среда обитания

В ходе эволюции эта среда была освоена позже, чем водная. Ее особенность заключается в том, что она газообразная, поэтому характеризуется низкими влажностью, плотностью и давлением, высоким содержанием кислорода. В ходе эволюции у живых организмов выработались необходимые анатомо-морфологические, физиологические, поведенческие и другие адаптации.

Животные в наземно-воздушной среде передвигаются по почве или по воздуху (птицы, насекомые), а растения укореняются в почве. В связи с этим, у животных появились легкие и трахеи, а у растений – устьичный аппарат, т.е. органы, которыми сухопутные обитатели планеты усваивают кислород прямо из воздуха. Сильное развитие получили скелетные органы, обеспечивающие автономность передвижения по суше и поддерживающие тела со всеми его органами в условиях незначительной плотности среды, в тысячи раз меньшей по сравнению с водой. Экологические факторы в наземно-воздушной среде отличаются от других сред обитания высокой интенсивностью света, значительными колебаниями температуры и влажности воздуха, корреляцией всех факторов с географическим положением, сменой сезонов года и времени суток. Воздействия их на организмы неразрывно связано с движением воздуха и положения относительно морей и океанов и сильно отличаются от воздействия в водной среде (табл. 1).

Условия обитания организмов воздушной и водной среды

(по Д. Ф. Мордухай-Болтовскому, 1974)

воздушной среды

водной среды

Влажность	Очень важное (часто в дефиците)	Не имеет (всегда в избытке)
Плотность	Незначительное(за исключением почвы)	Большое по сравнению с ее ролью для обитателей воздушной среды
Давление	Почти не имеет	Большое (может достигать 1000 атмосфер)
Температура	Существенное (колеблется в очень больших пределах – от -80 до +1ОО°С и более)	Меньшее по сравнению со значением для обитателей воздушной среды (колеблется гораздо меньше, обычно от -2 до +40°С)
Кислород	Несущественное(большей частью в избытке)	Существенное (часто в дефиците)
Взвешенные вещества	Неважное; не используются в пищу (главным образом минеральные)	Важное (источник пищи, особенно органические вещества)
Растворенные вещества в окружающей среде	В некоторой степени (имеют значение только в почвенных растворах)	Важное (в определенном количестве необходимы)

У животных и растений суши выработались свои, не менее оригинальные адаптации на неблагоприятные факторы среды: сложное строение тела и его покровов, периодичность и ритмика жизненных циклов, механизмы терморегуляции и пр. Выработалась целенаправленная подвижность животных в поисках пищи, появились переносимые ветром споры, семена и пыльца растений, а также растения и животные, жизнь которых всецело связана с воздушной средой. Сформировалась исключительно тесная функциональная, ресурсная и механическая взаимосвязь с почвой.

Многие из адаптаций были рассмотрены нами выше, в качестве примеров при характеристике абиотических факторов среды. Поэтому сейчас повторяться нет смысла, т.б., что к ним мы вернемся еще на практических занятиях

В процессе своего исторического развития живыми существами было освоено 4 среды обитания: водная, наземно-воздушная, почвенная и другие организмы. Каждая из них имеет характерные особенности, и невозможно сказать, какая более важна. Ознакомимся с особенностями наземно-воздушной среды обитания.

Определение

Наземно-воздушная среда обитания представляет собой биологическую среду проживания организмов, располагающуюся на поверхности суши и в низких атмосферных слоях.

Ее нельзя назвать первой из освоенных живыми организмами, поскольку жизнь зародилась в море. В ходе эволюционного развития существа выработали определенные приспособления, которые дали им возможность перебраться на сушу и в атмосферу.

Особенности

Важнейшей из экологических ниш является наземно-воздушная среда. Особенности среды таковы:

• газообразность;
• высокое содержание кислорода;
• низкая влажность;
• наличие давления и плотности.

Это формирует условия, в которых вынуждены проживать организмы. Также существенными особенностями наземно-воздушной среды обитания являются смена сезонов и времен года, колебания температуры, специфика светового дня, ветер. Чтобы жить здесь, живым организмам пришлось изменить свою анатомию, физиологию и поведение, что помогло им приспособиться. К числу наиболее важных (существенных) факторов среды относятся:

• влажность;
• температура.

Другие факторы оказывают на живые организмы гораздо меньшее влияние. Это давление и плотность.

Как приспособились животные?

Многие из известных науке видов животных обитают именно в наземно-воздушной среде. Особенности среды заставили их выработать несколько видов адаптации:

• Наличие легких дает им возможность дышать воздухом.
• Для перемещения по суше развитие получил скелет.

Чтобы нормально существовать в привычных нам условиях наземно-воздушной среды, представителям фауны пришлось пройти длительную эволюцию и выработать широкий комплекс адаптационных механизмов.

Как приспособились растения?

Большинство растений произрастают в наземно-воздушной среде. Особенности среды обусловили появление следующих механизмов адаптации:

• Наличие корней, благодаря которым растения получают из почвы минеральные вещества и влагу.
• Благодаря устьицам представители флоры получили возможность усваивать кислород непосредственно из воздуха.

Нередко растениям приходится выживать в условиях недостаточной влажности, поэтому флора пустынь и саванн выработала свои методы адаптации: длинный главный корень произрастает глубоко в почву, добывая влагу из подземных источников. Мелкие жесткие листья снижают испарения.

Какие еще особенности приспособления растений к наземно-воздушной среде выделяют исследователи?

В тундре произрастают карликовые деревья и кустарники, высота которых редко превышает человеческий рост. Условия здесь очень суровы: длительная зима (морозы более 7 месяцев в году), непродолжительное прохладное лето. Сильные ветры и почва, промерзшая настолько, что летом не успевает оттаять, - таковы особенности среды. И растения научились выживать в них. Отдельные виды могут пережить выпадение снега в состоянии цветения, другие отличаются мелкими листьями, что позволяет избежать испарения влаги.

Влияние факторов среды на особенности обитателей

Итак, существенные особенности наземно-воздушной среды оказали свое воздействие на строение и внешний вид обитателей. Информация о том, как тот или иной фактор отразился на растительном и животном мире, представлена в таблице.

Взаимодействие живых организмов и окружающей среды

	Влияние на растения	Воздействие на животных
Плотность воздуха	Появление корней и механических тканей	Образование плотного скелета и развитие мускулатуры, способность многих видов к полету
	Усложнение обменных процессов	Умение использовать легкие и трахеи
эдафические факторы среды (рельеф и состав грунта)	Корневая система зависит от особенностей почвы	Форма копыт зависит от того, является животное бегающим или прыгающим
	Деревья сбрасывают на зиму листья	Животные стали теплокровными, в северных районах у них появился густой мех, весной линяют

Как видим, факторов среды, которые оказывают существенное влияние на жизнь ее обитателей, достаточно много. Поэтому и механизмов адаптации выработалось немалое количество.

Эдафические факторы

Рассмотрим, как еще растительные и животные организмы приспособились к особенностям почвы и рельефа. Прежде всего, у многих растений видоизменилась корневая система:

• Произрастающие в условиях вечной мерзлоты деревья имеют разветвленную корневую систему, которая вглубь не уходит. Таковы лиственницы, березы, ели. Если эти же виды находятся в более мягком климате, то их корни глубже проникают вглубь грунта.
• Представители флоры, растущие в засушливых условиях, имеют длинный корень, способный доставать влагу из глубины.
• Если почва чрезмерно влажная, то у растений формируются пневматофоры - дыхательные корни.

Почва может иметь различный состав, поэтому на том или ином типе грунта способны произрастать конкретные виды:

• Богатые азотом почвы предпочитают нитрофилы, например, пастушья сумка, крапива, лебеда пырей, белена.
• Соленые почвы любят галофиты (лебеда скрученная, свекла, полынь).
• На каменистых участках растут петрофиты (литофиты). Это камнеломки, можжевельники, сосны, колокольчики.
• Сыпучие пески - благодатный грунт для псаммофитов: саксаулов, песчаных акаций, ив.

Итак, на растения оказывает влияние состав почвы. Для животных же наиболее важен характер грунта и рельеф. Так, для копытных необходим твердый грунт, позволяющий им отталкиваться во время бега и прыжков. Однако для норных зверей плотный грунт неудобен, поскольку мешает им строить убежища.

Животные также неплохо приспособились к эдафическим факторам наземно-воздушной среды. Прежде всего, у тех видов, которым приходится много бегать, развились мощные легкие конечности, у других развитые задние ноги и короткие передние дают возможность совершать прыжки, таковы зайцы и кенгуру.

Приспособление к полету

Птицы - одни из основных обитателей наземно-воздушной среды. Особенности среды обусловили появление следующих форм адаптации:

• обтекаемая форма тела;
• полые кости способствуют снижению веса «летуна»;
• крылья помогают держаться в воздухе;
• способность к полету имеют не только птицы, но и некоторые животные благодаря специальным перепонкам.

Все эти черты помогают представителям фауны взлетать и держаться в воздухе.

Приспособление организмов к меняющимся факторам среды

Основные особенности наземно-воздушной среды могут меняться. Так, в средней полосе зимой выпадает снег, а летом стоит зной. Именно поэтому живым организмам нередко приходится приспосабливаться к меняющимся условиям проживания. Такие механизмы адаптации также выработались в процессе эволюции.

Итак, растения могут развиваться только в благоприятных условиях, при достаточном свете и влаге. Именно поэтому сезон их роста - весна и лето. Зимой же наступает период отдыха. Питательные вещества, необходимые для выживания, накапливаются за лето в корнях, а листву деревья сбрасывают, поскольку сокращение светового дня ведет к невозможности образования в листьях питательных элементов.

Животные также выработали немало способов адаптации к меняющимся условиям среды:

• Некоторые впадают в зимнюю спячку, предварительно накопив необходимый запас питательных веществ (медведи).
• Перелетные птицы с наступлением холодов отправляются в жаркие страны, чтобы весной вернуться к гнездам и заняться выводом птенцов.
• К зиме у многих жителей северных широт образуется плотный подшерсток, благодаря чему животное может без проблем переносить суровые морозы. Весной зверь линяет.

Благодаря таким механизмам становится понятно, как представители растительного и животного мира приспосабливаются к наземно-воздушной среде жизни. Особенности среды подвержены изменениям, поэтому меняется и внешний вид, и особенности поведения ее обитателей. Все эти механизмы - результат длительного эволюционного развития.

Мы рассмотрели существенные особенности одной из основных сред обитания - наземно-воздушной. Все живые организмы, которые проживают на поверхности почвы или в нижних слоях атмосферы, научились приспосабливаться к меняющимся особенностям среды.

Важнейшие биологические среды обитания живых организмов - наземно-воздушная и водная. В чем заключается их специфика?

Что представляет собой наземно-воздушная среда?

Данная среда располагается непосредственно на поверхности нашей планеты, а также в нижних слоях ее атмосферы. В ней обитает основная часть живых организмов, которые относятся:

1. к позвоночным;
2. к насекомым и паукообразным.

В пределах наземно-воздушной среды обитают также некоторые моллюски и черви.

Если говорить о растительности, основная часть высших растений (тех, у которых есть корни и стебли) также обитает в наземно-воздушной среде. То же можно сказать и о высших грибах.

Концентрация бактерий в наземно-воздушной среде относительно невысока. В рассматриваемой среде обитания также редко встречаются водоросли (как низшие растения).

Для наземно-воздушной среды характерны наличие большого процента кислорода и значительная разница в климате между регионами, находящимися на значительном расстоянии друг от друга. Наиболее комфортные для живых организмов условия обитания в рассматриваемой среде - области, расположенные на небольшой высоте или же непосредственно наземные. Воздух по мере отдаления от земли становится все более разреженным и холодным.

Наземно-воздушная среда тесно связана с водной. Изучим ее особенности.

Что представляет собой водная среда?

Водная среда , или гидросфера , - это совокупность океанов планеты, ее морей, континентальных вод и ледников. Иногда исследователи включают в нее и подземные воды, а также ледовые и снежные массивы в Арктике и Антарктике. Основная часть воды на планете приходится на моря и океаны.

Водная среда составляет порядка 71 % от поверхности Земли. В ней проживает основная часть живых организмов, относящихся:

1. к рыбам;
2. к ракообразным;
3. к моллюскам;
4. к водорослям (как низшим растениям).

Большую зависимость от водной среды имеют многие птицы и значительная часть млекопитающих. Некоторые из них представлены известными животными - дельфинами, китами, для которых вода - основной ареал обитания. Есть также множество высших растений, произрастающих в воде или на ее поверхности.

Процент кислорода в воздухе, растворенном в воде, меньше, чем в атмосфере, но достаточен для поддержания жизнедеятельности организмов, которые имеют жабры.

Сравнение

Есть, конечно же, не одно отличие наземно-воздушной среды от водной. Они различаются между собой, в частности:

1. по агрегатному состоянию, что очевидно;
2. по составу флоры и фауны;
3. по степени доступности областей, отдаленных от тех, что характеризуются наибольшей частотой встречаемости биологических видов.

Оба рассматриваемых типа воздушной среды, как мы отметили выше, тесно связаны между собой. В природе они практически всегда взаимодействуют друг с другом, и во многих случаях их деление - условно. Жизнедеятельность многих организмов в наземно-воздушной среде возможна только благодаря ее взаимодействию с водной и наоборот.

Определив, в чем разница между наземно-воздушной и водной средой заключается принципиально, отразим выводы в небольшой таблице.

Таблица

Наземно-воздушная среда	Водная среда
Что общего между ними?
Обе среды взаимодействуют друг с другом, граница между ними часто условна. Жизнедеятельность многих организмов одной среды возможна только при условии ее взаимодействия с другой
В чем разница между ними?
Является основной средой обитания позвоночных, паукообразных, высших растений, грибов	Является основной средой обитания рыб, ракообразных, моллюсков, водорослей
Содержит немного областей с затрудненным для современного человека доступом, хорошо изучена	В значительной степени малоизучена по причине сложности доступа ко многим участкам - в частности, глубинным

Тип Моллюски, или Мягкотелые, включает более 100 тысяч видов из 7 или 8 (по разным классификациям) ныне живущих класса. При этом большинство видов относятся к классам Брюхоногие и Двустворчатые. Представители мягкотелых: улитки, слизни, перловицы, устрицы, кальмары, осьминоги и др.

Различные виды моллюсков, принадлежащие разным классам, достаточно сильно отличаются по строению, а нередко и по жизненному циклу.

Размеры тела от менее миллиметра до более 10 м.

Внешнее строение моллюсков

Тело моллюска имеет двустороннюю (билатеральную) симметрию или асимметрично в следствие искажения билатеральной симметрии в процессе индивидуального развития.

Тело не разделено на сегменты. Однако у наиболее просто устроенных моллюсков есть некоторые признаки сегментации. Поэтому у мягкотелых либо могли быть общие предки с кольчатыми червями, либо их предками были сами кольчатые черви.

Тело многих моллюсков состоит из головы, туловища и ноги. У двустворчатых голова отсутствует, нога редуцирована. У головоногих и ряда других нога превратилась в орган плавания.

Туловище образует мантию, которая представляет собой кожную складку, прикрывающую тело. Между туловищем и мантией образуется мантийная полость, куда открываются отверстия органов выделения, иногда половых органов, анальное отверстие. Здесь же находятся жабры (или легкое) и некоторые органы чувств.

У многих моллюсков тело со спинной стороны прикрывает твердая раковина, имеющая минеральную природу. Она формируется из веществ, которые выделяются мантией. В основном это кристаллический углекислый кальций (CaCO 3) с примесью органического вещества. Часто сверху раковина покрыта рогоподобным органическим веществом, а изнутри имеет известковый слой, который называют перламутром.

Раковина может быть цельной, двустворчатой или состоящей из нескольких пластинок. Обычно хорошо развита у медленно передвигающихся и неподвижных моллюсков. У других может быть маленькой или полностью отсутствовать. Так, например, раковины нет кальмаров, осьминогов, а также у слизней.

На голове у моллюсков расположены ротовое отверстие, щупальца и глаза.

Нога представляет собой непарный мускулистый вырост брюшной стороны тела. Используется для ползания. Может нести органы равновесия (статоцисты ).

Внутреннее строение моллюсков

Как и кольчатые черви моллюски относятся к первичноротым, вторичнополостным и трехслойным.

Несмотря на то, что моллюски относятся к вторичнополостным, вторичная полость тела (целом) хорошо развит только у их эмбрионов. У взрослых целом остается лишь в виде околосердечной сумки и полости половой железы, а промежутки между органами заполняются соединительной тканью (паренхимой).

Пищеварительная система

За ротовым отверстием моллюска идет глотка, в которой у многих видов имеется радула (терка). Радула состоит из ленты и расположенных на ней зубчиков, которыми соскабливается растительная пища или схватывается животная (простейшие, рачки и др.).

У некоторых хищных моллюсков в ротовую полость открываются слюнные железы, чей секрет содержит яд.

У двустворчатых моллюсков, которые питаются микроорганизмами и мелкими органическими частичками, за ртом сразу следует пищевод, т. е у них нет глотки с теркой.

Дыхательная система

У водных моллюсков имеются парные жабры (ктенидии ), которые являются кожными выростами в мантийную полость. У наземных есть легкое, которое представляет собой складку (карман) мантии, заполняемый воздухом. Его стенки пронизаны кровеносными сосудами. Несмотря на наличие органов дыхания, у моллюсков также присутствует кожное дыхание.

Кровеносная система

В отличие от кольчатых червей у моллюсков кровеносная система незамкнутая. Хотя у наиболее сложно устроенных мягкотелых она почти замкнута. У некоторых пигмент, переносящий кислород, содержит марганец или медь, а не железо. Поэтому кровь может быть голубого цвета.

Есть сердце, которое у большинства видов состоит из одного желудочка и двух предсердий.

От сердца отходит аорта, затем идут артерии, которые изливают кровь в промежутки между органами. Затем уже венозная кровь снова собирается уже в другие сосуды и идет в жабры или легкое. Оттуда по сосудам в сердце.

Выделительная система

У моллюсков есть от 1 до 12 штук почек похожих на метанефридии. Внутри они открываются в полость околосердечной сумки, другим концом - в мантийную полость. В почках происходит накопление мочевой кислоты.

Нервная система и органы чувств

Нервная система моллюсков включает несколько пар ганглиев, соединенных нервными стволами. От стволов отходят нервы.

У разных представителей типа степень развития нервной системы различна. У более простых она лестничного типа, у остальных - разбросанно-узлового типа.

Есть органы осязания, химического чувства, равновесия. У подвижных форм, особенно у быстро плавающих головоногих, развиты органы зрения.

Размножение моллюсков

Среди моллюсков есть как раздельнополые виды, так и гермафродиты (реже). Оплодотворение наружное или внутреннее. Половые железы открываются в целом, а половые продукты выводятся в мантийную полость через почки.

Из яйца развивается планктонная личинка (парусник) или маленький моллюск.

Значение моллюсков

Донные двустворчатые моллюски фильтруют воду, чем очищают ее не только от органических, но и от минеральных частиц.

Моллюски служат кормом для других животных, в том числе их едят птицы, млекопитающие и человек. Люди разводят, например, устриц.

В раковинах жемчужниц образуется жемчуг, который люди используют в качестве украшений.

По раковинам ископаемых моллюсков ученые устанавливают возраст осадочных пород.

Некоторые морские двустворчатые разрушают древесину, чем могут наносить ущерб суднам и гидротехническим сооружениям.

Наземные слизни и улитки могут вредить садам и виноградникам.