Среда обитания. Сравнительная характеристика сред обитания и адаптаций к ним живых организмов

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по экологии на тему:

«Среда обитания. Сравнительная характеристика сред обитания и адаптаций к ним живых организмов»

 

Оглавление

Введение. 3

1. Водная среда. 4

1.1. Световой режим. 7

2. Наземно-воздушная среда. 10

3. Почва как среда обитания. 14

3.1.Экологические группы почвенных организмов. 16

4.Организм как среда обитания. 19

Литература 23

Задача 10. 24

 

 

Введение.

 

В процессе исторического развития живые организмы освоили четыре среды обитания. Первая – вода. В  воде жизнь зародилась и развивалась  многие миллионы лет. Вторая – наземно-воздушная  – на суше и в атмосфере возникли и бурно адаптировались к новым  условиям растения и животные. Постепенно преобразуя верхний слой суши - литосферы, они создали третью среду обитания – почву, а сами стали четвертой  средой обитания.

Наиболее уязвимыми составляющими, без которых невозможно существование  человека и которым наносится  наибольший ущерб человеческой деятельностью, связанной с развитием промышленности и урбанизации, являются наземно-воздушная среда. Её загрязнение наносит также существенный вред природе (совокупности естественных условий существования человеческого общества).

 

1. Водная среда.

 

Водная среда включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены  в океане, около 98% всей воды на Земле. Поверхность океана (акватория) составляет 361 млн. квадратных километров. Она примерно в 2,4 раза больше площади суши - территории. Вода в океане соленая, причем большая ее часть сохраняет постоянную соленость около 3,5% и температуру, примерно равную 3,7`С. Заметные различия в солености и температуре наблюдаются почти исключительно в поверхностном слое воды, а также в окраинных и особенно в средиземных морях. Содержание растворенного кислорода в воде существенно уменьшается на глубине 50-60 метров.

Подземные воды бывают солеными, солоноватыми (меньшей солености) и пресными. Существующие геотермальные воды имеют повышенную температуру (более 30`С).

Для производственной деятельности человечества и его хозяйственно-бытовых  нужд требуется пресная вода, количество которой составляет всего лишь 2,7% общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах и пресноводных айсбергах, находящихся в районах в основном Южного полярного круга.

Годовой мировой речной сток пресной воды составляет 37,3 тыс. кубических километров. Кроме того, может использоваться часть подземных вод, равная 13 тыс. кубическим километрам. К сожалению, большая часть речного стока в России, приходится на малоплодородные и малозаселенные северные территории.

При отсутствии пресной воды используют соленую поверхностную  или подземную воду, производя ее опреснение или гиперфильтрацию: пропускают под большим перепадом давлений через полимерные мембраны с микроскопическими отверстиями, задерживающими молекулы соли. Оба эти процесса весьма энергоемки, поэтому представляет интерес предложение, состоящее в использовании в качестве источника пресной воды пресноводных айсбергов (или их части), которые с этой целью буксируют по воде к берегам, не имеющим пресной воды, где организуют их таяние. По предварительным расчетам разработчиков этого предложения, получение пресной воды будет примерно вдвое менее энергоемки по сравнению с опреснением и гиперфильтрацией.

Важным обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные заболевания (примерно 80% всех заболеваний). Впрочем, некоторые из них, например коклюш, ветрянка, туберкулез, передаются и через воздушную среду.

Чтобы представить, сколько воды участвует в круговороте, охарактеризуем различные части гидросферы. Более 94% ее составляет Мировой океан. Другая часть(4%) - подземные воды. При этом следует учесть, что большая их часть относится к глубинным рассолам, а пресные воды составляют 1/15 долю. Значителен также объем льда полярных ледников: с пересчетом на воду он достигает 1,6% объема гидросферы. Озерной воды в 100 раз меньше, а в руслах рек содержится всего лишь 0,0001% всей гидросферы. Однако, несмотря на малый объем воды, реки играют очень большую роль: они, как и подземные воды, удовлетворяют значительную часть потребностей населения, промышленности и орошаемого земледелия.

В водной среде обитает около 150 000 видов животных и 10 000 растений, что  составляет соответственно всего 7 и 8 % от общего числа видов Земли. На основании этого был сделан вывод  о том, что на суше эволюция шла  намного интенсивнее, чем в воде.

Наибольшим разнообразием жизни  отличаются теплые моря и океаны (40000 видов животных) в области экватора и тропиках, к северу и югу происходит обеднение флоры и фауны морей  в сотни раз. Что касается распределения  организмов непосредственно в море, то основная масса их сосредоточена  в поверхностных слоях и в  сублиторальной зоне. В зависимости  от способа передвижения и пребывания в определенных слоях, морские обитатели  подразделяются на три экологические  группы:

• нектон (активно передвигающиеся крупные животные, способные преодолевать большие расстояния и сильные течения, в пресных водоемах к нектону относятся и земноводные и множество насекомых.)
• планктон (совокупность растений и мелких животных организмов, обитающих на разной глубине, но не способных к активным передвижениям и к противостоянию течениям; является пищей для многих водных обитателей)
• бентос (гидробионты дна, прикрепленные или медленно передвигающиеся животные, растения).

 

1.1. Световой режим.

 

Интенсивность света в воде сильно ослаблена из-за его отражения  поверхностью и поглощения самой  водой. Это сильно сказывается на развитии фотосинтезирующих растений. Чем меньше прозрачность воды, тем  сильнее поглощается свет. Прозрачность воды лимитируется минеральными взвесями, планктоном. Уменьшается она при  бурном развитии мелких организмов летом, а в умеренных и северных широтах  – еще и зимой, после установления ледового покрова и укрытия его  сверху снегом.

В океанах, где вода очень  прозрачна, на глубину 140 м проникает 1% световой радиации, а в небольших озерах на глубине 2 м проникает всего лишь десятые доли процента. Лучи разных частей спектра поглощаются в воде неодинаково, вначале поглощаются красные лучи. С глубиной становится все темнее, и цвет воды становится вначале зеленым, затем голубым, синим и в конце – сине-фиолетовым, переходя в полный мрак.

Соответственно меняют цвет и гидробионты, адаптирующиеся не только к составу  света, но и к его недостатку –  хроматическая адаптация. В светлых  зонах, на мелководьях, преобладают  зеленые водоросли, хлорофилл которых  поглощают красные лучи, с глубиной они сменяются бурыми и далее  красными. На больших глубинах фитобентос отсутствует. Для глубоководных  водорослей типичны сильно рассеченные  листья, пластинки листьев тонкие, просвечивающиеся. Животные, как и растения, закономерно меняют свою окраску с глубиной. В верхних слоях они ярко окрашены в разные цвета, в сумеречной зоне (морской окунь, кораллы, ракообразные) окрашены в цвета с красным оттенком – удобнее скрываться от врагов. Глубоководные виды лишены пигментов.

Воде свойственна высокая плотность (1 г/см3, что в 800 раз больше плотности  воздуха) и вязкость.

У растений очень слабо развиты  или вовсе отсутствуют механические ткани – им опора сама вода. Большинству  свойственна плавучесть, за счет воздухоносных межклеточных полостей. Характерно активное вегетативное размножение, развитие гидрохории – вынос цветоносов над водой и распространение пыльцы, семян и спор поверхностными течениями.

У живущих в толще воды и активно  плавающих животных тело имеет обтекаемую форму и смазано слизью, уменьшающей  трение при передвижении. Развиты  приспособления для повышения плавучести: скопления жира в тканях, плавательные пузыри у рыб, воздухоносные полости  у сифонофор. У пассивно плавающих животных увеличивается удельная поверхность тела за счет выростов, шипов, придатков; тело уплощается, происходит редукция скелетных органов. Разные способы передвижения: изгибание тела, с помощью жгутиков, ресничек, реактивный способ передвижения. У придонных животных исчезает или слабо развит скелет, увеличиваются размеры тела, обычна редукция зрения, развитие осязательных органов.

Характерная черта водной среды  – подвижность. Она обусловлена  приливами и отливами, морскими течениями, штормами, разными уровнями высотных отметок русел рек.

В проточных водоемах растения прочно прикрепляются к неподвижным  подводным предметам. Донная поверхность  для них в первую очередь –  субстрат. Это зеленые и диатомовые водоросли, водяные мхи. Мхи даже образуют плотный покров на быстрых  перекатах рек. В прибойно-отливной полосе морей и многие животные имеют  приспособления для прикрепления ко дну (брюхоногие моллюски, усоногие раки), или же прячутся в расщелинах.

У рыб проточных вод тело в  поперечнике круглое, а у рыб, обитающих у дна, как и у  придонных беспозвоночных животных, тело плоское. У многих на брюшной  стороне есть органы фиксации к подводным  предметам.

В воде кислород важнейший экологический  фактор. Источник его – атмосфера  и фотосинтезирующие растения. При  перемешивании воды, особенно в проточных  водоемах и при уменьшении температуры  содержание кислорода возрастает. Некоторые рыбы очень чувствительны к дефициту кислорода (форель, гольян, хариус) и потому предпочитают холодные горные реки и ручьи. Другие рыбы (карась, сазан, плотва) неприхотливы к содержанию кислорода и могут жить на дне глубоких водоемов. Многие водяные насекомые, личинки комаров, легочные моллюски тоже толерантны к содержанию кислорода в воде, потому что они время от времени поднимаются к поверхности и заглатывают свежий воздух.

 

2. Наземно-воздушная среда.

Условия (факторы) обитания	Значение условий для организмов
		воздушной среды	водной среды
Влажность		Очень важное (часто в дефиците)	Не имеет (всегда в избытке)
Плотность		Незначительное(за исключением почвы)	Большое по сравнению с ее ролью для обитателей воздушной среды
Давление		Почти не имеет	Большое (может достигать 1000 атмосфер)
Температура		Существенное (колеблется в очень  больших пределах – от -80 до +1ОО°С и более)	Меньшее по сравнению со значением для обитателей воздушной среды (колеблется гораздо меньше, обычно от -2 до +40°С)
Кислород		Несущественное(большей частью в избытке)	Существенное (часто в дефиците)
Взвешенные вещества		Неважное; не используются в пищу (главным образом минеральные)	Важное (источник пищи, особенно органические вещества)
Растворенные вещества в окружающей среде		В некоторой степени (имеют значение только в почвенных растворах)	Важное (в определенном количестве необходимы)

Табл.1 Условия  обитания организмов воздушной и  водной среды.

В ходе эволюции эта среда была освоена позже, чем водная. Ее особенность  заключается в том, что она  газообразная, поэтому характеризуется  низкими влажностью, плотностью и давлением, высоким содержанием кислорода. В ходе эволюции у живых организмов выработались необходимые анатомо-морфологические, физиологические, поведенческие и другие адаптации. Животные в наземно-воздушной среде передвигаются по почве или по воздуху (птицы, насекомые), а растения укореняются в почве. В связи с этим, у животных появились легкие и трахеи, а у растений – устьичный аппарат, т.е. органы, которыми сухопутные обитатели планеты усваивают кислород прямо из воздуха. Сильное развитие получили скелетные органы, обеспечивающие автономность передвижения по суше и поддерживающие тела со всеми его органами в условиях незначительной плотности среды, в тысячи раз меньшей по сравнению с водой. Экологические факторы в наземно-воздушной среде отличаются от других сред обитания высокой интенсивностью света, значительными колебаниями температуры и влажности воздуха, корреляцией всех факторов с географическим положением, сменой сезонов года и времени суток. Воздействия их на организмы неразрывно связано с движением воздуха и положения относительно морей и океанов и сильно отличаются от воздействия в водной среде (табл. 1).

Воздушная среда может быть наружной, в которой большинство людей

проводят меньшую часть времени (до 10-15%), внутренней производственной (в ней человек проводит до 25-30% своего времени) и внутренней жилой, где люди пребывают большую часть времени (до 60-70% и более). Наружный воздух у поверхности земли содержит по объему: 78,08% азота; 20,95% кислорода; 0,94% инертных газов и 0,03% углекислого газа. На высоте 5 км содержание кислорода остается тем же, а азота увеличивается до 78,89%. Часто воздух у поверхности земли имеет различные примеси, особенно в городах: там он содержит более 40 ингредиентов, чуждых природной воздушной среде. Внутренний воздух в жилищах, как правило, имеет повышенное содержание углекислого газа, а внутренний воздух производственных помещений обычно содержит примеси, характер которых определяется технологией производства.

Среди газов выделяется водяной  пар, который попадает в атмосферу  в результате испарений с Земли. Большая его часть (90%) сосредоточена  самом нижнем пятикилометровом слое атмосферы, с высотой его количество очень быстро уменьшается. Дело в том, что количество водяного пара зависит от температуры воздуха: чем она ниже, тем пара меньше, а с высотой температура воздуха понижается. Когда количество водяного пара при данной температуре достигает максимума, он насыщает пространство. Например, при +30 в кубометре воздуха может находиться максимум 30г водяного пара, а при -30 всего лишь 0,3г. Не насыщенный водяным паром воздух может стать насыщенным, если его охладить. Если количество пара достигает при данной температуре, то при дальнейшем охлаждении воздуха пар превращается в маленькие капельки воды, т.е. конденсируется. Так образуются облака: при восходящем движении воздух расширяется и охлаждается, а содержащийся в нем водяной пар конденсируется.