Контрольная работа по "Общая экология"

1. Водная среда обитания (основные  свойства водной среды – плотность,  кислородный, световой, солевой,  температурный режимы; приспособления  гидробионтов к жизни в водной  среде).

Вода как среда обитания имеет  ряд специфических свойств. Это, например, большая плотность, сильные  перепады давления, сильное поглощение солнечных лучей и др. Водоемы  различаются также солевым режимом, содержанием взвешенных частиц, скоростью  течения, режимом разложения органических остатков и т.д.

Водная среда обитания – это  Мировой океан, континентальные  водоемы и подземные воды. В  любом водоеме можно выделить различные по условиям зоны. В океане (и входящих в него морях) выделяют две экологические области: пелагиаль  и бенталь. Пелагиаль – это толща воды, а бенталь - дно водоема. Бенталь также делится на зоны, в зависимости от глубины. Это сублиторальная зона (до глубины примерно 200 м), батиальная зона (область крутого склона) и абиссальная зону (область океанического ложа со средней глубиной 3-6 км). Выделяют также ультраабиссаль - самые глубокие области бентали, соответствующие впадинам океанического ложа, и литораль – кромка берега, заливаемая во время приливов. Часть берега, расположенная выше уровня приливов и увлажняемая лишь брызгами прибоя, называется супралитораль.

Основные  свойства водной среды

Плотность воды определяет условия передвижения водных организмов и давление на разных глубинах. Давление с глубиной возрастает. Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее. Это особенно важно для бесскелетных форм. Планктонные организмы обладают многими адаптациями, повышающими их плавучесть и препятствующими оседанию на дно. К таким адаптациям относятся, например: а) общее увеличение относительной поверхности тела за счет уменьшения размеров, сплющенности, удлинения, развития многочисленных выростов или щетинок, что увеличивает трение о воду; б) уменьшение плотности за счет редукции скелета, накопления в теле жиров, пузырьков газа и т.п.

Кислородный режим. Условия дыхания, для гидробионтов (организмов, обитающих в водной среде) значительно усложнены из-за того, что в насыщенной кислородом воде содержание его в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Верхние слои водной толщи обычно более насыщены кислородом, чем нижние, т.к. он поступает в воду в основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей и диффузии из воздуха. С повышением температуры и солености воды концентрация в ней кислорода понижается. Также дефицит О₂ может создаваться в слоях, сильно заселённых живыми организмами. Около дна водоемов условия могут быть близки к анаэробным. Нехватка кислорода в воде приводит иногда к катастрофическим явлениям – заморам, сопровождающимся гибелью множества гидробионтов.

Среди гидробионтов много видов, способных  переносить большие колебания содержания кислорода в воде, вплоть до почти  полного его отсутствия – это эвриоксибионты. Многие виды способны при недостатке кислорода впадать в неактивное состояние – аноксибиоз – и таким образом переживать неблагоприятный период.

Дыхание водных обитателей осуществляется либо через специализированные органы – жабры, легкие, трахеи, либо через  поверхность тела. У некоторых  видов встречается комбинирование водного и воздушного дыхания.

Световой  режим. Света в воде гораздо меньше, чем в воздухе из-за того, что часть падающих на поверхность водоема лучей отражается в воздушную среду. День под водой короче, чем на суше, т.к. отражение лучей тем сильнее, чем ниже положение Солнца. Быстрое убывание количества света с глубиной связано с поглощением его водой. Лучи с разной длиной волны поглощаются неодинаково: сначала красные, затем зеленые и т.д. Из-за этого зеленые, бурые и красные водоросли сменяют друга с глубиной, - они специализированные на улавливании света с разной длиной волны. Также закономерно меняется с глубиной окраска животных. Обитатели литорали и сублиторали ярко окрашены, в то время как многие глубинные организмы не имеют пигментов.

Поглощение света тем сильнее, чем меньше прозрачность воды, зависящая  от количества взвешенных в ней частиц. Прозрачность характеризуют предельной глубиной, на которой еще виден  специально опускаемый диск Секки. Прозрачность воды в разных водоемах разная, поэтому граница зоны фотосинтеза сильно варьирует в разных водоемах.

Количество света в верхних  слоях водоемов сильно меняется в  зависимости от широты местности  и от времени года.

В темных глубинах океана в качестве источника зрительной информации организмы  используют свет, испускаемый живыми существами. Свечение живого организма называется биолюминесценцией.

Солевой режим. Для гидробионтов очень большое значение имеет поддержание определенного количества воды в теле при ее избытке в окружающей среде, т.к. излишнее количество воды в клетках приводит к изменению в них осмотического давления и нарушению важнейших жизненных функций.

Большинство водных обитателей пойкилосмотичны, т.е. осмотическое давление в их теле зависит от солености окружающей воды. Поэтому для них основной способ поддерживать свой солевой баланс – это избегать местообитаний с неподходящей для их организма соленостью. Пресноводные животные не могут существовать в морях, морские не вынесут опреснения. Если соленость воды периодически изменяется, пойкилосмотические животные перемещаются в поисках благоприятной среды. Многие пойкилосмотические виды переходят к анабиозу в результате дефицита воды в теле при возрастании солености. Это, обычно, виды, обитающие в лужах морской воды и на литорали. Солевой анабиоз, таким образом, - средство переживать неблагоприятные периоды в условиях переменной солености воды.

К гомойосмотическим животным относятся высшие раки, позвоночные животные, насекомые и их личинки, обитающие в воде. Они сохраняют постоянное осмотическое давление в теле независимо от концентрации солей в воде.

Существуют также виды, способные  в активном состоянии обитать  как в пресной, так и в соленой  воде – эвригалинные виды. Их не очень много, они населяют эстуарии рек, лиманы и другие солоноватые водоемы.

Температурный режим. Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше. Это связано, прежде всего, с высокой удельной теплоемкостью воды. Получение и отдача даже значительного количества тепла не вызывает слишком резких изменений температуры. Испарение воды с поверхности водоемов препятствует перегреванию нижних слоев, а образование льда, при котором выделяется теплота плавления, замедляет их охлаждение.

Температурные условия в водоемах довольно разнообразны. Так, амплитуда  годовых колебаний температуры  в верхних слоях океана не более 10-15 ̊С, а в континентальных водоемах – 30-35 ̊С (глубокие слои имеют постоянную температуру). В экваториальных водах среднегодовая температура поверхностных слоев 26-27 ̊С, в полярных – около 0 ̊С.

Между верхними слоями воды, в которых  выражены сезонные колебания температуры  и нижними, с постоянным тепловым режимом, находится хона температурного скачка (термоклина). Термоклин резче  выражен в теплых морях, т.к. там  сильнее перепад температуры  наружных и глубинных вод.

Среди гидробинотов значительно больше распространена стенотермность, чем среди животных суши. Это связано с более устойчивым температурным режимом воды. Эвритермные виды встречаются только в мелких континентальных водоемах и на литорали морей высоких и умеренных широт, т.к. там значительны суточные и сезонные колебания температуры.

Приспособления  гидробионтов к жизни в водной среде. Зрительная ориентация гидробионтов сильно затруднена в связи с быстрым затуханием световых лучей в воде. Звук, наоборот, распространяется в воде быстрее, чем в воздухе. Поэтому ориентация на звук развита у гидробионтов в целом лучше, чем зрительная. Некоторые виды улавливают даже колебания очень низкой частоты (возникают, напр., при изменении ритма волн из-за начинающегося шторма).

Некоторые гидробионты способны к эхолокации, многие воспринимают отраженные электрические импульсы. Многие гидробионты используют такой способ ориентации как восприятие химизма среды. Для ориентации в глубине служит восприятие гидростатического давления. Среди приспособлений к жизни в пересыхающих водоемах – способность впадать в гипобиоз – состояние пониженной жизнедеятельности.

Многие гидробинты обладают особым характером питания – фильтрацией (это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органическогшо происхождения и многочисленных мелких организмов).

2. Почва как среда обитания (особенности  почвы как среды обитания, характеристика  обитателей почвы – микрофауна, мезофауна, макрофауна, мегафауна, обитатели нор). Кто входит в эти группы, как они приспособились к жизни в этой среде.

Особенности почвы как среды обитания. Почва – рыхлый тонкий поверхностный слой суши, контактирующий с воздушной средой. Это сложная трехфазная система, в которой твердые частицы окружены воздухом и водой. Почвенный покров, несмотря на свою незначительную толщину, играет важнейшую роль в распространении жизни. Почва пронизана полостями, заполненными смесью газов и водными растворами. Поэтому в ней складываются весьма разнообразные условия, благоприятные для жизни множества микро- и макроорганизмов. В почвенном слое температурные колебания сглажены по сравнению с приземным слоем воздуха, а наличие грунтовых вод и проникновение осадков создают запасы влаги и обеспечивают режим влажности, промежуточный между водной и наземной средой. Кроме того, в почве концентрируются запасы органических и минеральных веществ, которые поставляются отмирающей растительностью и трупами животных. Все эти условия определяют бОльшую насыщенность почвы жизнью.

Важно помнить, что в почве сосредоточены  корневые системы наземных растений.

Неоднородность условий в почвенном  слое резче всего проявляется  в вертикальном направлении. С глубиной резко меняется ряд важнейших  экологических факторов, влияющих на жизнь обитателей почвы: структура почвы, её плотность, содержание воды, состав почвенного воздуха, температура. Колебания температуры резки только на поверхности почвы, а с каждым сантиметром вглубь суточные и сезонные температурные изменения становятся все меньше и на глубине 1-1,5 м почти уже не прослеживаются.

Все эти особенности приводят к  тому, что несмотря на большую неоднородность экологических условий в почве, она выступает как достаточно стабильная среда, особенно для подвижных организмов. Большой градиент влажности и температур в почвенном профиле позволяет почвенным животным обеспечить себе подходящую обстановку путем совсем небольших перемещений.

По целому ряду экологических особенностей почва – среда, промежуточная  между водной и наземной. С водной средой ее сближают температурный режим. Пониженное содержание кислорода в почвенном воздухе, насыщенность его водяными парами, возможность двигаться в трех измерениях и др. С воздушной средой почву сближают наличие почвенного воздуха, угроза иссушения в верхних горизонтах, довольно резкие изменения температурного режима поверхностных слоев. Промежуточные экологические свойства почвы как среды обитания животных позволяют предполагать, что почва играла особую роль в эволюции животного мира. Она послужила средой, через которую многие первоначально водные обитатели смогли перейти к наземному образу жизни.

Характеристика  обитателей почвы. Почвенных животных объединяют в несколько групп (по размеру): микрофауна, мезофауна, макрофауна, мегафауна и обитатели нор.

1) Мелких почвенных животных объединяют под названием микрофауна. Это простейшие, коловратки, тихоходки, нематоды и др. Они живут в почвенных порах, заполненных гравитационной или капиллярной водой, а часть жизни могут, как и микроорганизмы, находиться в адсорбированном состоянии на поверхности частиц в тонких прослойках пленочной влаги. Многие из этих видов обитают и в обычных водоемах. Однако почвенные формы намного мельче пресноводных.

2) Под названием мезофауна объединяют несколько более крупных животных, дышащих воздухом. Размеры представителей мезофауны почв – от десятых долей до 2-3 мм. Это, в основном, членистоногие: клещи, первичнобескрылые насекомые, мелкие виды крылатых насекомых и др. Они ползают по стенкам почвенных полостей при помощи конечностей или червеобразно извиваясь. Многие виды очень чувствительны к высыханию. Основным средством спасения от колебания влажности воздуха для них является передвижение вглубь. Однако этим средством могут пользоваться только самые мелкие виды. Это связано с быстрым уменьшением диаметра пор с глубиной. Более крупные представители мезофауны обладают некоторыми приспособлениями, позволяющими переносить временное снижение влажности почвенного воздуха: защитными чешуйками на теле, частичной непроницаемостью покровов и т.д.

Периоды затопления почвы водой  представители мезофауны переживают в пузырьках воздуха.

3) Представители макрофауны – это почвенные животные с размерами тела от 2 до 20 мм.

Эти животные передвигаются в почве  либо расширяя естественные скважины путем раздвигания почвенных  частиц, либо роя новые ходы. Возможность передвигаться первым способом присуща только видам, которые имеют тело с малым поперечным сечением, способное сильно изгибаться в извилистых ходах. К таким видам относятся, например, многоножки – костянки и геофилы. У других видов развиты приспособления ко второму типу передвижения – более выгодному – рытью с закупориванием за собой хода. Оба способа передвижения накладывают отпечаток на внешнее строение животных.

Газообмен большинства видов этой экологической группы осуществляется при помощи специализированных органов  дыхания, но наряду с этим дополняется  газообменом через покровы. Роющие животные макрофауны могут уходить  из слоев, где возникает неблагоприятная  обстановка (например, в засуху или зимой).