Основные среды обитания

В настоящее время живые организмы на нашей планете освоили четыре главные среды обитания, сильно отличающиеся по специфике своих условий. Первой была водная среда, в ней возникла и распространилась жизнь. Второй специфической средой обитания стали сами живые организмы, каждый из которых является для населяющих его симбионтов и паразитов целым миром. Далее живые организмы, заселяя воздушно-наземную среду, создали и распространились в почве.

Вода как среда обитания демонстрирует ряд уникальных свойств, таких как относительно небольшое содержание кислорода, высокая плотность, большие перепады давления по глубине, большое поглощение солнечных лучей и некоторые другие. Водоемы и их участки различаются, кроме того, свойствами грунта, скоростью течений, солевым режимом, содержанием взвешенных частиц. Поэтому наряду с приспособлением к основным свойствам водной среды, живые организмы должны быть приспособлены к разнообразным местным условиям. Различные, но характеру условий зоны можно выделить в любом водоеме вплоть до Мирового океана.

В океане совместно с входящими в него морями выделяют следующие экологические области: толщу воды — иелагиаль, и придонную часть — бенталь. Организмы, обитающие в пелагиали, подразделяют на пассивно плавающих на поверхности воды (плейстон) или в ее толще (планктон) и па активно плавающих (нектон). Обитающие на дне организмы называют бентосными.

Организменная среда обитания — тела живых существ, в которых обитают многие виды живых организмов в течение части жизненного цикла или всей жизни.

Использование одних живых организмов другими организмами в качестве среды обитания — очень давнее и широко распространенное в живой природе явление. Даже бактерии имеют внутренних обитателей. Они есть практически у всех многоклеточных организмов. Чем выше эволюционная организация хозяев, больше дифференциация их органов и тканей, тем более разнообразные условия они могут предложить своим сожителям. Поэтому использующих эту среду обитания больше всего среди относительно примитивных микроорганизмов и многоклеточных, а используемые ими в качестве среды организмы чаще всего принадлежат к более эволюционно продвинутым группам.

Внутренние обитатели находятся в уникальных условиях внутренней среды другого организма. Это, с одной стороны, предоставляет им множество экологических преимуществ, а с другой — значительно затрудняет прохождение ими жизненного цикла по сравнению с видами свободноживущими.

Важным экологическим преимуществом становится защищенность от не всегда благоприятного влияния факторов внешней среды. В другом организме нет угрозы высыхания, резких колебаний температур, внешних врагов. Эти особенности среды используют автотрофные симбионты животных и грибов — одноклеточные зеленые водоросли и цианобактерии. Для гетеротрофных организмов более существенным преимуществом является обильное снабжение легкодоступной пищей, содержащейся в среде. В связи с этим внутренние обитатели часто достигают больших размеров, чем свободноживущие родственные виды.

Многие внутренние симбионты и паразиты в эволюции характеризуются вторичным упрощением своего строения, непосредственно вплоть до потери отдельных систем органов. Чаще всего они утрачивают элементы пищеварительной и нервной системы, у них упрощенное внешнее строение.

Основные экологические препятствия, которые вынуждены преодолевать внутренние обитатели живых организмов, — это ограниченность среды обитания во времени и пространстве, трудность распространения, сложность снабжения кислородом, защитные реакции хозяина против паразитов.

Среда обитания ограничена во времени сроком жизни другого организма, а в пространстве — размерами его тела, органа или клетки, где обитает симбионт или паразит. Это сказывается на размерах и форме внутренних обитателей, отличающихся мелкими размерами.

Недостаток кислорода в животных тканях и особенно в пищеварительной системе обуславливает то, что у многоклеточных обитателей дыхание заменяется брожением. В результате брожения выделяются органические кислоты, как полезные для живого организма (витамины С, В, РР и др.), так и вредные. Иногда способностью к брожению обладают только взрослые организмы, а личинка должна находиться в аэробной среде (аскарида).

Хозяева симбионтов сами заботятся о передаче их своему потомству. У многих паразитов вырабатываются приспособления для распространения, перехода от одного хозяина к другому. Необходимые адаптации к этому — повышенная возможность размножения, выработка многоступенчатых жизненных циклов, с использованием промежуточных хозяев и переносчиков. Подавляющее большинство яиц и личинок гибнет во внешней среде, не попав в тело хозяина. Личинки, попавшие в нужную среду, способны к бесполому размножению, что увеличивает шансы на выживание. Иногда имеется несколько поколений личинок, приспособленных к существованию в разных средах. Сложность и многообразие жизненных циклов паразитов являются приспособлением для распространения, т. е. для передачи от одного организма хозяина к другому.

Почва представляет собой тонкий рыхлый поверхностный слой суши, соприкасающийся с воздушной средой. Это сложная трехфазная система, в которой небольшие твердые частицы окружены водой и воздухом. Она включает в себя полости, заполненные водными растворами и смесью газов, и поэтому в ней складываются разнообразные условия, очень благоприятные для жизни тех или иных организмов. В почве гораздо более сглажен температурный режим по сравнению с наземным слоем воздуха, а проникновение осадков и наличие грунтовых вод создают запасы воды и обеспечивают уровень влажности, промежуточный между наземной и водной средой. В почве накапливаются запасы минеральных и органических веществ, поставляемых трупами животных и отмирающей растительностью.

Условия обитания в почве резко меняются в вертикальном направлении. С глубиной меняется ряд экологических факторов, сильно влияющих на жизнь обитателей этой среды. В поверхностных слоях достаточно света для обитания различных водорослей, но на глубине нескольких сантиметров свет полностью отсутствует. Вода, насыщенная минеральными солями и органическими веществами, просачивается вниз под действием силы тяжести, поэтому глубокие слои почвы всегда остаются влажными. Влажность верхних слоев почвы зависит от атмосферных осадков. В почвенном воздухе с глубиной возрастает содержание углекислого газа и падает концентрация кислорода, увеличивается содержание аммиака, сероводорода, метана, образовывающихся в результате процессов дыхания и гниения. Колебания температуры резкие только на поверхности почвы, но на глубине около 1,5 м температура не изменяется в течение года (в средней полосе около +20°С).

Неоднородность условий в почве определяет большую насыщенность этой среды живыми существами. Подвижные организмы путем небольших перемещений могут обеспечить себе наиболее благоприятные для них экологические условия. Неоднородность почвенной среды создает необходимое разнообразие условий для различных групп живых организмов: анаэробов и аэробов, потребителей минеральных и органических веществ.

Сложность состава почвы объясняет то, что для живых организмов различных размеров она является разной средой.

Воздушно-наземная среда живыми организмами была освоена в процессе эволюции гораздо позднее, чем водная. Жизнь в воздушно-наземной среде требует таких адаптаций, которые оказываются возможными только при очень высоком уровне организации животных. Суша наименее благоприятна для живых организмов. Наибольшую сложность для организмов, ранее обитавших в воде, создают небольшая плотность воздуха и низкое содержание водяных паров.

Малая плотность воздуха определяет его низкую оиорность и незначительную подъемную силу. Поэтому обитателям воздушной среды нужно иметь собственную опорную систему, чтобы удерживать тело в вертикальном положении. У животных — это скелет. Небольшая плотность воздуха обусловливает малую сопротивляемость движению. Многие наземные животные способны бегать с большой скоростью с помощью мускульных усилий.

Предельные размеры и масса сухопутных организмов соответствуют небольшой подъемной силе воздуха. На поверхности земли наиболее крупные животные меньше, чем великаны водной среды. Огромное животное на суше было бы раздавлено собственной тяжестью.

Обитатели воздушной среды очень тесно связаны с поверхностью суши. Малая оиорность создает трудности для передвижения без опоры (полета). Пассивный полет используют только очень мелкие организмы. Небольшая масса, а также приспособления в виде различных выростов, крылышек, пушинок и т. д. улучшают их аэродинамические свойства, позволяют дольше находиться в полете. Активный полег был освоен только в мезозойскую эру вымершими рептилиями и насекомыми. В настоящее время к активному полету способны около 75% наземных животных. Это нс только птицы и насекомые, но и многие млекопитающие и даже современные рептилии.

Кроме основных физических свойств этой среды, для существования живых организмов необычайно важны ее химические особенности. Состав воздуха в наземном слое атмосферы достаточно однороден за счет перемешивания воздуха и его большой подвижности. (Азот составляет около 78%, кислород — 21%, углекислый газ — 0,03%, аргон — 0,9% по объему.).

Азот воздуха почти для всех обитателей наземной среды недоступен, но некоторые почвенные бактерии обладают уникальной способностью связывать азот и включать в биологический круговорот.

Большое содержание кислорода вызвало повышенный обмен веществ у наземных организмов по сравнению с водными, что привело, в конечном счете, к теплокровности.

Содержание углекислого газа может сильно меняться за счет использования его в процессе фотосинтеза в дневное время и интенсивности дыхания ночью.

Дефицит влаги — это наиболее характерная особенность воздушно-наземной среды. Эволюция живых организмов в воздушноназемной среде шла в направлении приспособления к сохранению и добыванию воды. Водный баланс животных регулируется не только водонепроницаемыми покровами и уменьшением выделения воды, но и поведением.

Кроме этих основных особенностей воздушно-наземная среда характеризуется большим размахом температурных колебаний, наиболее значительных у поверхности почвы. Условия жизни осложняются и погодными изменениями, зависящими от климата местности.

Световой режим также имеет ряд особенностей. Интенсивность и количество света в воздушно-наземной среде наиболее велики, что делает возможным для наземных животных ориентироваться в наибольшей степени с помощью зрения.

Человек как биологический вид является обитателем воздушно-наземной среды. Деятельность человека по улучшению качества своей жизни направлена на изменение среды своего обитания. Вследствие этого среда, окружающая современного человека, состоит из четырех неразрывно взаимосвязанных компонентов. Кроме естественной природной среды, человек создает агротехническую, искусственную, или антропогенную, и социальную среду. Объем природной среды при этом неуклонно сокращается.