Тема 2 Особенности жизненных сред

Цель работы: ознакомиться с особенностями жизненных сред, выявить принцип адаптаций растений и животных к различным условиям, рассмотреть приспособления живых организмов к лимитирующим факторам  сред жизни.

На Земле выделяют четыре среды жизни: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную (для паразитов и симбионтов). Для каждой среды характерен свой комплекс факторов.

Водная среда наиболее однородна. 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 30° С (в наземно-воздушной среде - до 130° С). Среде присуща высокая плотность. Для океанических вод она равна 1,3 г/см³, для пресных близка к единице. Давление изменяется только в зависимости от глубины: каждый 10-метровый слой воды увеличивает давление на 1 атмосферу.

Лимитирующим фактором здесь часто бывает кислород. Содержание его обычно не превышает 1% от объема. 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.

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 организмы используют также обоняние (в воде запахи распространяются намного лучше, чем в воздухе). В глубинах вод многие организмы обладают свойством биолюминесценции  (самосвечения).

Адекватно адаптационным механизмам выделяются следующие группы гидробионтов: планктон - свободнопарящие, нектон - активно передвигающиеся, бентос - обитатели дна, пелагос - обитатели водной толщи, нейстон - обитатели верхней пленки воды (часть тела может быть в воде, часть - в воздухе).

Задание 1.

Заполните таблицу 3.

Таблица 3 - Формы адаптаций гидробионтов к условиям среды  обитания

Наземно-воздушная среда является наиболее сложной как по свойствам, так и по разнообразию условий. Для нее характерна низкая плотность, большие колебания температуры (годовые амплитуды до 130° С), высокая подвижность атмосферы. Лимитирующими факторами чаще всего являются недостаток или избыток тепла и влаги. В отдельных случаях, на­пример под пологом леса, отмечается недостаток света.

Большие колебания температуры во времени и ее значительная изменчивость в пространстве, а также хорошая обеспеченность кислородом явились мотивами для появления организмов с постоянной температурой тела. Гомойотермия позволила обитателям суши существенно расширить местообитания (ареалы видов), но это свойство неизбежно связано с повышенными энергетическими тратами. Разнообразие природно-климатических зон, относительно четкие границы между экосистемами обусловили высокое разнообразие органического мира на суше.

Задание 2.

Заполните таблицу 4.

Таблица 4 - Формы адаптаций организмов к  условиям

           наземно-воздушной среды обитания

Почвенная 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 отнес почву 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.

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.

Задание 3.

Заполните таблицу 5.

Таблица 5 - Формы адаптаций геобионтов к условиям почвы

Организм - среда, где реализуются паразитический и симбиотический образ жизни. Эволюционный результат такого образа жизни – упрощение организации вплоть до потери некоторых органов и систем. Лимитирующее звено в жизни паразитов – отсутствие и возможность потери хозяина (при его смерти). По этой причине паразиты, как правило, не убивают своего хозяина («разумный паразитизм») и имеют приспособления, увеличивающие вероятность выживания в случае потери хозяина. Основной путь сохранения вида (популяции) в таких условиях - большое число зачатков («закон большого числа яиц») в виде сохраняющихся цист, спор и т. п. Это увеличивает вероятность встречи паразита с хозяином. Часто используются промежуточные хозяева.

Человек может как увеличивать, так и уменьшать численность паразитов, воздействуя как на среду для организмов-хозяев, так и непосредственно на последних. Используются различные методы прямого уничтожения или ограничения численности паразитов.

Примером симбионтов живых организмов может быть кожная, служащая защитой от инфекций (за счет конкуренции с болезнетворными агентами) и кишечная микрофлора, принимающая участие в обмене веществ (расщепление растительной клетчатки, синтез витаминов и т. д.).

В каждой среде экологические факторы, необходимые, но представленные в минимуме, являются лимитирующими. От них зависит распространение живых организмов в этой среде.

Задание 4.

Заполните таблицу 6, поставив в ячейках знаки «+» или    «-»:

Таблица 6 – Лимитирующие факторы жизненных сред

Проверьте себя, выполнив тестовые задания:

1. На Земле не  существует жизненной среды: а) водной;     б) наземно-воздушной; в) подземной; г) организменной.

2. Температура и давление не являются лимитирующими факторами в организме, как среде обитания, поскольку:      а) они безразличны для паразитов и симбионтов; б) не имеют значительных перепадов; в) не изменяются.

3. Суша занимает не более 30% площади планеты, но биологическое разнообразие здесь выше, чем в Мировом океане. Это объясняется тем, что: а) условия на суше более благоприятны;     б) имеется обилие кормов; в) разнообразие условий обуславливает разнообразие адаптаций; г) эволюционный процесс идет более быстрыми темпами.

Контрольные вопросы:

1. Почему в Мировом океане господствуют пойкилотермные, а на суше гомойотермные организмы?

2. Чем отличаются друг от друга жизненные среды?

3. Какое применение находит знание особенностей жизненных сред в хозяйственной деятельности человека?