Основные среды жизни

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Экология»

на тему: «Основные среды жизни»

Содержание

Введение

Глава 1. Понятие о природной среде, средах жизни

1.1 Определение среды жизни

1.2 Водная среда жизни

1.3 Наземно-воздушная среда жизни

1.4 Почва как среда жизни

1.5 Организм как среда обитания

Глава 2. Подразделение экологических факторов

Глава 3. Адаптация живых организмов к изменению условий существования

Глава 4. Общие закономерности экологических факторов

Заключение

Список литературы

Введение

В наше время, когда по всему миру происходят катаклизмы, человек должен понимать, насколько важна природная среда со всеми ее живыми организмами. И что даже при незначительном изменении среды жизни, может привести к изменению или вымиранию живых организмов.

И поэтому учение о средах жизни, экологических факторов и, так же загрязнение природной среды является одним из ключевых разделов в экологии.

Цель этой работы рассмотреть: элементы среды жизни; основные экологические факторы и законы.

Глава 1. Понятие о природной среде, средах жизни

1.1 Определение среды жизни

Природная среда представляет собой совокупность всех естественных условий, тел и явлений, с которыми организм находится в прямом или косвенном взаимодействии.

Среда жизни -- совокупность конкретных абиотических и биотических условий, в которых обитает данная особь, популяция или вид, часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие на их состояние, развитие, выживание и размножение.

На Земле существует огромное разнообразие условий сред жизни, что обеспечивает разнообразие экологических ниш и их "заселение". Однако, не смотря это разнообразие, различают четыре качественно различные среды жизни, обладающие специфическим набором экологических факторов, а следовательно - требующих и специфического набора адаптаций. Вот эти среды жизни:

· наземно-воздушная (суша);

· водная;

· почва;

· другие организмы.

Познакомимся с особенностями каждой из этих сред.

1.2 Водная среда жизни

По мнению большинства авторов, изучающих возникновение жизни на Земле, эволюционно первичной средой жизни была именно водная среда. Этому положению мы находим немало косвенных подтверждений. Прежде всего, большинство организмов не способны к активной жизнедеятельности без поступления воды в организм или, по крайней мере, без сохранения определенного содержания жидкости внутри организма. Внутренняя среда организма, в которой происходят основные физиологические процессы, очевидно, по-прежнему сохраняет черты той среды, в которой происходила эволюция первых организмов. Так, содержание солей в крови человека (поддерживаемое на относительно постоянном уровне) близко к таковому в океанической воде. Свойства водной океанической среды во многом определили химико-физическую эволюцию всех форм жизни. Пожалуй, главной отличительной особенностью водной среды является ее относительная консервативность. Скажем, амплитуда сезонных или суточных колебаний температуры в водной среде намного меньше, чем в наземно-воздушной. Рельеф дна, различие условий на различных глубинах, наличие коралловых рифов и проч. создают разнообразие условий в водной среде. Особенности водной среды проистекают из физико-химических свойств воды. Так, большое экологическое значение имеют высокая плотность и вязкость воды. Удельная масса воды соизмерима с таковой тела живых организмов. Плотность воды примерно в 1000 раз выше плотности воздуха. Поэтому водные организмы (особенно, активно движущиеся) сталкиваются с большой силой гидродинамического сопротивления. Эволюция многих групп водных животных по этой причине шла в направлении формирования формы тела и типов движения, снижающих лобовое сопротивления, что приводит к снижению энергозатрат на плавание. Так, обтекаемая форма тела встречается у представителей различных групп организмов, обитающих в воде, - дельфинов (млекопитающих), костистых и хрящевых рыб.

Высокая плотность воды является также причиной того, что механические колебания (вибрации) хорошо распространяются в водной среде. Это имело большое значение в эволюции органов чувств, ориентации в пространстве и коммуникации между водными обитателями. Вчетверо большая, чем в воздухе, скорость звука в водной среде определяет более высокую частоту эхолокационных сигналов.

В связи с высокой плотностью водной среды ее обитатели лишены обязательной связи с субстратом, которая характерна для наземных форм и связана с силами гравитации. Поэтому есть целая группа водных организмов (как растений, так и животных), существующих без обязательной связи с дном или другим субстратом, "парящих" в водной толще.

Электропроводность открыла возможность эволюционного формирования электрических органов чувств, обороны и нападения.

1.3 Наземно-воздушная среда жизни

Наземно-воздушная среда характеризуется огромным разнообразием условий существования, экологических ниш и заселяющих их организмов. Надо отметить, что организмы играют первостепенную роль в формировании условий наземно-воздушной среды жизни, и прежде всего - газового состава атмосферы. Практически весь кислород земной атмосферы имеет биогенное происхождение.

Основными особенностями наземно-воздушной среды является большая амплитуда изменения экологических факторов, неоднородность среды, действие сил земного тяготения, низкая плотность воздуха. Комплекс физико-географических и климатических факторов, свойственных определенной природной зоне, приводит к эволюционному становлению морфофизиологических адаптаций организмов к жизни в этих условиях, многообразию форм жизни.

Высокое содержание кислорода в атмосфере (около 21%) определяет возможность формирования высокого (энергетического) уровня обмена веществ. Атмосферный воздух отличается низкой и изменчивой влажностью. Это обстоятельство во многом лимитировало (ограничивало) возможности освоения наземно-воздушной среды, а также направляло эволюцию водно-солевого обмена и структуры органов дыхания.

1.4 Почва как среда жизни

Почва является результатом деятельности живых организмов. Заселявшие наземно-воздушную среду организмы приводили к возникновению почвы как уникальной среды обитания. Почва представляет собой сложную систему, включающую твердую фазу (минеральные частицы), жидкую фазу (почвенная влага) и газообразную фазу. Соотношение этих трех фаз и определяет особенности почвы как среды жизни.

Важной особенностью почвы является также наличие определенного количества органического вещества. Оно образуется в результате отмирания организмов и входит в состав их экскретов (выделений).

Условия почвенной среды обитания определяют такие свойства почвы как ее аэрация (то есть насыщенность воздухом), влажность (присутствие влаги), теплоемкость и термический режим (суточный, сезонный, разногодичный ход температур). Термический режим, по сравнению с наземно-воздушной средой, более консервативный, особенно на большой глубине. В целом, почва отличается довольно устойчивыми условиями жизни. Вертикальные различия характерны и для других свойств почвы, например, проникновение света, естественно, зависит от глубины.

Многие авторы отмечают промежуточность положения почвенной среды жизни между водной и наземно-воздушной средами. В почве возможно обитание организмов, обладающих как водным, так и воздушным типом дыхания. Вертикальный градиент проникновения света в почве еще более выражен, чем в воде. Микроорганизмы встречаются по всей толще почвы, а растения (в первую очередь, корневые системы) связаны с наружными горизонтами.

Для почвенных организмов характерны специфические органы и типы движения (роющие конечности у млекопитающих; способность к изменению толщины тела; наличие специализированных головных капсул у некоторых видов); формы тела (округлая, вольковатая, червеобразная); прочные и гибкие покровы; редукция глаз и исчезновение пигментов. Среди почвенных обитателей широко развита сапрофагия - поедание трупов других животных, гниющих остатков и т.д.

1.5 Организм как среда обитания

Живой организм может также служить средой обитания - для паразитов и симбионтов. Например, человеческий организм является средой обитания для огромного числа различных симбионтов (прежде всего, нормальной микрофлоры кишечника), а не редко - и паразитов (разнообразных плоских и круглых червей, простейших).

Организм как среда обитания характеризуется определенным постоянством (гомеостазом). В то же время некоторые виды паразитов вынуждены противостоять агрессивной среде организма (например, агрессивной среде желудочно-кишечного тракта) и иммунной системе организма.

Организм, как правило, обеспечивает паразитов и симбионтов питательными веществами, находящимися в доступной форме и не требующими дальнейшего пищеварения и переработки. Поэтому у большинства паразитов наблюдается упрощение строения (редукция) органов пищеварения. Стратегия их выживания направлена на оставление как можно большего числа потомков, формирование защитных механизмов и приспособлений к распространению.

среда жизнь экологический адаптация

Глава 2. Подразделение экологических факторов

Окружающая организм среда характеризуется огромным разнообразием, слагаясь из множества динамичных во времени и пространстве элементов, явлений, условий, которые рассматриваются в качестве факторов.

Экологический фактор - это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы. В свою очередь, организм реагирует на экологический фактор приспособительными реакциями.

Роль факторов состоит в формировании среды для обитания живых организмов, создании ограничивающих барьеров для чрезмерного роста численности популяций в процессе размножения, распространения и жизнедеятельности особей, они являются внешними раздражителями, вызывающими временные компенсаторные изменения, предвестниками изменения других факторов.

Экологические факторы среды, с которыми связан любой организм, делятся на 2 категории:

Биотическими факторами среды называется совокупность влияний одних организмов на другие. Живые существа могут служить источником пищу для других организмов, являться средой обитания, способствовать их размножению и т.п. Действие биотических факторов может быть не только непосредственным, но и косвенным, выражаясь в изменении действия абиотических факторов (влияние растений на микроклимат в припочвенном слое под пологом леса, на состав почвы).

Антропогенными факторами среды является совокупность влияний человека на живые организмы. Это влияние также может быть прямым, например, когда человек вырубает лес, или косвенным, проявляющимся в воздействии человека на абиотические и биотические факторы среды, например, изменение состава почвы, гидросферы, или изменение структуры экосистем.

Абиотическими факторами среды называются условия, напрямую связанные с жизнедеятельностью организмов. К числу наиболее важных абиотических факторов можно отнести температуру, свет, воду, структуру почвы и т.п. Эти факторы могут воздействовать на организмы как непосредственно, например, свет и тепло, так и косвенно, например, рельеф местности, обусловливающий действие прямых факторов, света, ветра, влаги и пр.

Рассмотрим основные абиотические факторы:

1) Солнечная энергия - основной источник энергии на Земле, основа существования живых организмов (процесс фотосинтеза). Количество энергии у поверхности Земли- 21*10 кДж на экваторе уменьшается к полюсам примерно в 2,5 раза. Также количество солнечной энергии зависит от периода года, продолжительности дня и т.д. Свет необходим для процесса фотосинтеза, определяет сроки цветения и плодоношения растений.

Растения подразделяются:

· светолюбивые

· тенелюбивые

· теневыносливые.

Для животных световой режим не является таким необходимым экологическим фактором, но он необходим для ориентации в пространстве. Именно солнечный свет определил эволюцию конструкции глаз у животных.

2) Температура - один из важнейших абиотических факторов, имеющий прямое или косвенное значение для живых организмов. Температура непосредственно влияет на жизнедеятельность растений и животных, определяя их активность и характер существования в конкретных условиях. Особенно заметное влияние оказывает температура на фотосинтез, обмен веществ, потребление пищи, двигательную активность и размножение.

В зависимости от характера теплообмена с внешней средой организмы делятся:

· На пойкилотермные организмы (температура их тела равна температуре окружающей среды-растения, рыбы, рептилии)

· гомойотермные организмы (имеют постоянную температуру тела - млекопитающие, птицы)

По способности переносить колебания температуры среды различают эвритермные организмы (способны к жизни при значительных колебаниях температуры - лишайник, северные птицы) и стенотермные - организмы, существующие только при определенных температурах (глубоководные организмы, водоросли полярных льдов).

3) Влажность является климатическим фактором. Наиболее богаты влагой нижние слой атмосферы (до высоты 2 км), где концентрируется до 50 % всей влаги, количество водяного пара, содержащегося в воздухе, зависит от температуры воздуха. В круговороте воды наиболее подвижны атмосферные осадки, т.к. объем влаги в атмосфере меняется 40 раз за год. Основными условиями возникновения осадков являются: температура воздуха, движение воздуха, рельеф. Дождь, снег, град определяют режим водоемов, почвенной влаги, влажности воздуха, а также перемещение и распространение вредных веществ в окружающей среде.

Распределение осадков по земной поверхности очень неравномерно, существует несколько зон со специфическим составом растительности:

· Влажная экваториальная (количество осадков более 2000 мм/год, 350дней в году дождь).

· Сухая зона тропического пояса (количество осадков менее 200 мм/год)

· Влажная зона умеренных широт (количество осадков более 500 мм/год

· Полярная область (количество осадков менее 250 мм/ год; низкая температура воздуха, низкое испарение).

В зависимости от способности живых организмов приспосабливаться для существования в условиях дефицита или избытка воды, а также степени насыщенности ее солями выделяют несколько экологических групп у растений и животных: водные организмы (гидрофиты), постоянно обитающие в воде; гигрофиты (способны жить только в очень влажных местообитаниях с воздухом, насыщенным или близким к насыщению - заболоченность, низкий ярус лесов); мезофиты, характеризующиеся умеренной потребностью в воде; ксерофиты, живущие в условиях недостатка влаги либо при источниках доступной для живых организмов воды.

Глава 3. Адаптация живых организмов к изменению условий существования

В природе каждое поколение любого вида подвергается отбору на выживаемость и воспроизводство. Особи, которые выживают и размножаются, передают свои гены следующему поколению, а гены тех, что погибли, не оставив потомства, отсеиваются из генофонда. Таким образом, генофонд каждого вида испытывает действие естественного отбора. Поэтому почти все признаки организма служат выживанию и воспроизводству.

При изменении любого абиотического или биотического фактора вид ожидает один из трех путей:

1. Миграция - часть популяции может найти новое место обитания с подходящими условиями и продолжить там свое существование.

2. Адаптация - в генофонде могут присутствовать гены, которые позволят некоторым особям выжить в новых условиях и воспроизвести потомство. Через несколько поколений под действием естественного отбора возникнет популяция, хорошо приспособившаяся к новым условиям.

3. Вымирание - если ни одна пара особей не может мигрировать, спасаясь от воздействия неблагоприятных факторов, а те выходят за пределы устойчивости всех индивидов, то популяция исчезнет (динозавры).

Это означает, что в разные периоды истории Земля была населена разными существами. Ни одному виду не гарантировано выживание. Ископаемые остатки свидетельствуют, что виды появляются, распространяются, дают начало другим видам и в большинстве случаев вымирают.

Итак, по мере изменения условий существования, некоторые виды адаптируются и преобразуются, а другие вымирают. Выживание вида обеспечивается его генетическим разнообразием и слабыми колебаниями внешних условий.

Глава 4. Общие закономерности экологических факторов

Несмотря на многообразие экологических факторов и различную природу их происхождения, существуют некоторые общие правила и закономерности их воздействия на живые организмы.

Для жизни организмов необходимо определенное сочетание условий. Если все условия среды обитания благоприятны, за исключением одного, то именно это условие становится решающим для жизни рассматриваемого организма. Оно ограничивает (лимитирует) развитие организма, поэтому называется лимитирующим фактором. Первоначально было установлено, что развитие живых организмов ограничивает недостаток какого-либо компонента, например, минеральных солей, влаги, света и т.п. В середине XIX века немецкий химик органик Ю. Либих первым экспериментально доказал, что рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в относительно минимальном количестве. Он назвал это явление законом минимума (закон Либиха).

В современной формулировке закон минимума звучит так: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Однако, как выяснилось позже, лимитирующим может быть не только недостаток, но и избыток фактора, например, гибель урожая из-за дождей, перенасыщение почвы удобрениями и т.п. Понятие о том, что наравне с минимумом лимитирующим фактором может быть и максимум, ввел спустя 70 лет после Либиха американский зоолог В.Шелфорд, сформулировавший закон толерантности. Согласно закону толерантности лимитирующим фактором процветания популяции (организма) может быть, как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними определяет величину выносливости (предел толерантности) или экологическую валентность организма к данному фактору.

Благоприятный диапазон действия экологического фактора называется зоной оптимума (нормальной жизнедеятельности). Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность популяции. Этот диапазон называется зоной угнетения. Максимально и минимально переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых существование организма или популяции уже невозможно.

Принцип лимитирующих факторов справедлив для всех типов живых организмов - растений, животных, микроорганизмов и относится как к абиотическим, так и к биотическим факторам.

В соответствии с законом толерантности любой избыток вещества или энергии оказывается загрязняющим среду началом.

Предел толерантности организма изменяется при переходе из одной стадии развития в другую. Часто молодые организмы оказываются более уязвимыми и более требовательными к условиям среды, чем взрослые особи. Наиболее критическим с точки зрения воздействия разных факторов является период размножения: в этот период многие факторы становятся лимитирующими. Экологическая валентность для размножающихся особей, семян, эмбрионов, личинок, яиц обычно уже, чем для взрослых не размножающихся растений или животных того же вида.

До сих пор речь шла о пределе толерантности живого организма по отношению к одному фактору, но в природе все экологические факторы действуют совместно.

Оптимальная зона и пределы выносливости организма по отношению к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от того, в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Эта закономерность получила название взаимодействия экологических факторов.

Однако взаимная компенсация имеет определенные пределы и полностью заменить один из факторов другим нельзя. Отсюда следует вывод, что все условия среды, необходимые для поддержания жизни, играют равную роль и любой фактор может ограничивать возможности существования организмов - это закон равнозначности всех условий жизни.

Известно, что каждый фактор неодинаково влияет на разные функции организма. Условия, оптимальные для одних процессов, например, для роста организма, могут оказаться зоной угнетения для других, например, для размножения, и выходить за пределы толерантности, то есть приводить к гибели, для третьих. Поэтому жизненный цикл, в соответствии с которым организм в определенные периоды осуществляет преимущественно те или иные функции - питание, рост, размножение, расселение, - всегда согласован с сезонными изменениями факторов среды.

Среди законов, определяющих взаимодействие индивида или особи с окружающей его средой, выделим правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма. Оно утверждает, что вид организмов может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям. Каждый вид живого возник в определенной среде, в той или иной степени приспособился к ней и дальнейшее существование вида возможно лишь в данной или близкой к ней среде. Резкое и быстрое изменение среды жизни может привести к тому, что генетические возможности вида окажутся недостаточными для приспособления к новым условиям. На этом, в частности, основана одна из гипотез вымирания крупных пресмыкающихся с резким изменением абиотических условий на планете: крупные организмы менее изменчивы, чем мелкие, поэтому для адаптации им нужно, гораздо больше времени. В связи с этим коренные преобразования природы опасны для ныне существующих видов, в том числе и для самого человека.

Заключение

Среда обитания, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Составные части и свойства среды многообразны и изменчивы. Любое живое существо живет в сложном, меняющимся мире, постоянно приспосабливаясь к нему и регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с его изменениями.

Факторы среды, воздействующие на организмы многообразны. Они могут быть необходимы или, наоборот, вредны для живых существ, способствовать или препятствовать выживанию и размножению. Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия.

Список литературы

1. Андреева Т.А. Экология/учебное пособие. - М - 2007 г.

2. Наумова Л.Г., Миркин Б.М. Основы общей экологии/Учебное пособие - М- 2003 г.

3. Николайкин Н.И., Николайкина Е.И., Мелехова О.П. Экология/ Учебник для вузов. - М- 2003 г.

4. Степановских А.С. Экология/Учебник. - М - 2001 г.

????????? ?? Allbest.ru