Взаимодействие живого организма и среды обитания

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЖИВОГО ОРГАНИЗМА И СРЕДЫ ОБИТАНИЯ

На Земле организмы очень разнообразны. Среди растений можно встретить и микроскопические водоросли, жизнь которых очень коротка, мелкие однолетние цветковые, более крупные многолетние цветковые растения, гигантские древние секвойи. Мельчайшие ракообразные, населяющие толщу воды, медузы, морские звезды, моллюски, жуки, ящерицы, лягушки, воробьи, ястребы, волки, олени, буйволы, киты — вот далеко не полный перечень разнообразных представителей животного мира. Растения и животные очень тесно взаимосвязаны и обусловливают оптимальное существование друг друга. Однако живые организмы, населяющие нашу планету, тесно связаны и со средой своего обитания. Изучение системы этих взаимосвязей и зависимостей также является прерогативой биоэкологии.

Среда обитания организма — это совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Свойства среды очень разнообразны и постоянно меняются. Поэтому живые организмы вынуждены приспосабливаться к этим меняющимся условиям, чтобы обеспечить себе оптимальное существование. Процесс приспособления живых организмов к условиям окружающей среды называется адаптацией.

Выделяют четыре основные среды обитания живых организмов:

• — вода;
• — наземно-воздушная среда;
• — почва;
• — среда, образуемая самими живыми организмами.

Вода — первая среда обитания, которую заселили живые организмы. В ней обитает много живых организмов, получая все необходимые для жизни вещества: пищу, воду, кислород. Все живые организмы, населяющие водную среду, получили название «гидро-бионты». Как бы ни были высокоорганизованы эти живые организмы, все они вынуждены приспосабливаться к особенностям жизни в водной среде. Эти особенности определяются физическими и химическими свойствами воды.

ЭТО ИНТЕРЕСНО! В толще воды постоянно находится большое количество мельчайших представителей растений и животных, ведущих жизнь во взвешенном состоянии. Способность их к парению обеспечивается не только физическими свойствами воды, обладающей выталкивающей силой, но и специальными приспособлениями самих организмов. Например, многочисленными выростами и придатками, значительно увеличивающими поверхность тела относительно его массы и, следовательно, повышающими трение об окружающую жидкость. Еще один пример — медузы. Их способность удерживаться в толще воды определяется не только характерной формой тела, напоминающей парашют. Тело медузы на 98% состоит из воды, поэтому плотность тела медузы очень близка к плотности воды.

По-разному приспособились животные и к передвижению в воде. Активные пловцы (рыбы, дельфины и пр.) имеют характерную обтекаемую форму тела и конечности в виде плавников. Их быстрое плавание облегчается также особенностями внешнего покрова их тела и наличием специальной смазки — слизи, снижающей трение тела о воду.

У некоторых водяных жуков выпущенный из дыхалец отработанный воздух задерживается между телом и надкрыльями благодаря наличию волосков, которые не смачиваются водой. С помощью такого приспособления водное насекомое быстро поднимается на поверхность воды, где выпускает воздух в атмосферу.

Вода обладает свойством накапливать и удерживать тепло (теплоемкостью). По этой причине в воде не бывает резких колебаний температуры, которые характерны для суши.

Одним из наиболее важных свойств воды является способность растворять в себе другие вещества, которые могут использоваться водными организмами для дыхания и питания. И в первую очередь водным организмам необходим кислород.

ЭТО ИНТЕРЕСНО! Дыхание водных организмов может осуществляться как всей поверхностью тела, так и специальными органами — жабрами. Для полноценного дыхания необходимо, чтобы вблизи тела животного происходило постоянное обновление воды, что достигается различными движениями самого животного. Взвешенное состояние мелких частичек и их перенос движущейся водой определяют способы питания многих животных, органы принятия пищи которых устроены по принципу сита. Для того чтобы отцедить достаточное количество пищевых частиц, приходится пропускать через это сито очень большое количество воды. Для многих водных организмов необходим постоянный приток новой порции воды, из которой они получат очередную порцию пищи. Это может обеспечиваться движением самого животного или особыми приспособлениями, например колеблющимися ресничками или щупальцами, которые производят около рта животного водоворот, загоняющий в него пищевые частицы.

Очень важным для жизни является солевой состав воды. Особенное значение для многих организмов имеет наличие в воде ионов кальция, который требуется ракообразным и моллюскам для построения панциря.

Наземно-воздушная среда, освоенная в ходе эволюции позднее водной, более сложна и разнообразна по условиям обитания, что обусловливает более высокий уровень морфофизиологической организации живых организмов, ее населяющих.

Наиболее важным фактором жизни обитающих здесь организмов являются свойства и состав окружающих их воздушных масс. Плотность воздуха гораздо ниже плотности воды, поэтому у наземных организмов сильно развиты опорные ткани — внутренний и наружный скелет.

Воздушные массы характеризуются также огромным объемом и постоянно находятся в движении, температура воздуха может меняться очень быстро и на больших пространствах. Поэтому живущие на суше организмы имеют многочисленные приспособления, позволяющие выдерживать резкие колебания температур или вовсе избегать их. Замечательным приспособлением является развитие теплокровности.

ЭТО ИНТЕРЕСНО! В целом наземно-воздушная среда более разнообразна, чем водная; условия жизни здесь сильно меняются во времени и в пространстве. Эти изменения заметны даже на расстоянии в несколько десятков метров, например: на границе леса и поля, на разной высоте в горах, даже на разных склонах небольших холмов. Вместе с тем здесь слабее выражены перепады давления, но часто возникает недостаток влаги. Поэтому у наземных обитателей развиты приспособления, связанные с обеспечением организма водой, особенно в засушливых условиях. У растений это мощная корневая система, водонепроницаемый слой на поверхности листьев и стеблей, способность к регуляции испарения воды через устьица. У животных помимо особенностей строения внешних покровов это и особенности поведения, способствующие поддержанию водного баланса, например миграции к водопоям.

Большое значение для жизни наземных организмов имеет состав воздуха (79% азота, 21% кислорода и 0,03% углекислого газа), который обеспечивает химическую основу жизни. Углекислый газ является важнейшим сырьевым источником для фотосинтеза. Азот воздуха необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот.

Почва как среда обитания — верхний слой суши, образованный минеральными частицами, переработанными в результате активной деятельности живых организмов, обитающих в почве. Почва — это важный и очень сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями. Почва как среда обитания необычайно приспособлена для жизни множества живых организмов. Связано это с теми специфическими особенностями, которыми она обладает. В почве сглажены температурные колебания, она богата питательными веществами. Между частицами почвы имеются многочисленные полости, которые могут быть заполнены водой или воздухом. Поэтому почву населяют как водные, так и воздуходышащие организмы. Еще одной особенностью почвы является то, что даже на небольшой глубине в ней царит полная темнота. Кроме того, по мере погружения в почву содержание в ней кислорода уменьшается, а углекислого газа увеличивается. Поэтому на значительной глубине могут обитать лишь анаэробные бактерии, в то время как в верхних слоях почвы помимо бактерий в обилии встречаются грибы, простейшие, черви, членистоногие и даже крупные животные, прокладывающие ходы и строящие в почве убежища и жилища.

Четвертой, специфической средой обитания является сам живой организм. Тела многих живых организмов могут служить жизненной средой для других организмов. Это относится не только к паразитизму, но и к некоторым другим формам взаимоотношений между организмами. Жизнь внутри другого организма характеризуется большим постоянством по сравнению с жизнью в открытой среде. Поэтому организмы, находящие себе место в теле растений или животных, часто полностью утрачивают органы и даже системы, необходимые свободно живущим видам. У поселившихся внутри других организмов не развиты органы чувств или органы движения, взамен которых возникают приспособления для удержания себя в теле хозяина и эффективного размножения.

Воздействие среды воспринимается организмами через посредство факторов среды, которые получили название экологических.

Экологические факторы — это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на живые организмы. Условно все факторы среды принято делить на три большие группы: абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы — это факторы неживой природы, прежде всего климатические (солнечный свет, температура, влажность воздуха) и местные (рельеф, свойства почвы, ветер, радиация и т. п.). Эти факторы могут влиять на организм прямо (непосредственно), как свет и тепло, или косвенно, как, например, рельеф местности, который обусловливает действие прямых факторов (освещенности, увлажнения, ветра и др.). Однако не только абиотические факторы влияют на живые организмы. Организмы образуют сообщества, где им приходится бороться за пищевые ресурсы, за обладание определенными пастбищами или территориями охоты, т. е. вступать в конкурентную борьбу между собой. При этом появляются хищничество, паразитизм и другие сложные взаимоотношения как на внутривидовом, так и особенно на межвидовом уровне. Это уже факторы живой природы, или биотические факторы.

Биотические факторы — это всевозможные формы влияния живых организмов друг на друга (например, опыление насекомыми растений, поедание одними живыми организмами других и многое другое). Биотические взаимоотношения имеют чрезвычайно сложный и своеобразный характер и также могут быть прямыми и косвенными.

В современных условиях действие факторов окружающей среды часто определяется не природной обстановкой, а теми изменениями, которые внесены в нее человеком. Поэтому принято выделять еще один вид факторов — антропогенные.

Антропогенные факторы — это те формы деятельности человека, которые воздействуют на окружающую среду, изменяют условия обитания живых организмов или непосредственно влияют на отдельные виды растений и животных. Деятельность человека может оказывать на природу как прямое, так и косвенное воздействие. К прямому воздействию относят истребление, размножение и расселение человеком как отдельных видов животных и растений, так и целых сообществ. Косвенное воздействие происходит в результате изменения среды обитания организмов: климата, режима течения рек, распашки поверхностного слоя земель и т. д.

Один из наиболее важных антропогенных факторов — загрязнение окружающей среды. В настоящее время влияние человека на природу в значительной степени утратило локальный характер и имеет глобальное распространение. Все чаще это влияние негативно сказывается на развитии животного и растительного мира, чистоте атмосферного воздуха и качестве природных вод и т. д.

ЭТО ИНТЕРЕСНО! Живые организмы не только испытывают влияние со стороны окружающей их среды, но и сами активно влияют на среду своего обитания. В результате их жизнедеятельности физические и химические свойства среды (газовый состав воздуха и воды, структура и свойства почвы, даже климат местности) могут заметно изменяться.

Наиболее простым влиянием жизни на среду является механическое воздействие. Строя норы, прокладывая ходы, животные сильно изменяют свойства грунта. Почва изменяется, и под воздействием корней растений она укрепляется, становясь менее подверженной разрушениям потоками воды или ветром. Хорошо известная строительная деятельность бобров вызывает серьезные изменения водного режима тех рек, на которых они возводят свои плотины. Как следствие, это приводит к изменению флоры и фауны тех бассейнов, где они обитают. В то же время способность растительноядных рыб (таких, как толстолобик или амуры) очищать водотоки от зарослей водной растительности, которой они активно питаются, используются человеком в борьбе с зарастанием различных водных сооружений.

Живущие в толще воды мелкие рачки, личинки насекомых, моллюски, многие рыбы имеют своеобразный тип питания, который называется фильтрацией. Постоянно пропуская воду через ротовой аппарат, эти животные непрерывно отцеживают из нее пищевые частицы, содержащиеся в твердых взвесях. Такая деятельность значительно влияет на качество природных масс: животные осуществляют их постоянную очистку, как гигантские фильтры. среда организм биотический растение Большое значение имеет и физико-химическое воздействие живых организмов на среду. Наибольшее значение здесь имеют зеленые растения, благодаря которым формируется химический состав атмосферы в результате процесса фотосинтеза. Фотосинтез является главным поставщиком кислорода в атмосферу, обеспечивая тем самым жизнь огромному количеству земных обитателей, включая и самого человека.

Поглощая и испаряя воду, растения оказывают влияние и на водный режим их местообитания. Наличие растительности способствует постоянному увлажнению воздуха. Кроме того, растительный покров смягчает суточные колебания температуры вблизи поверхности земли, а также колебания влажности и ветра, оказывает благоприятное воздействие на структуру и химический состав почв. Все это создает определенный микроклимат, способствующий развитию других организмов.

От деятельности обитателей нашей планеты во многом зависит образование таких газов, как азот, диоксид углерода, аммиак. Живое вещество изменяет и физические свойства среды: ее термические, электрические и механические показатели.