1 организмы и среда их обитания. Организмы и среды их обитания. Наблюдение за хищникам
Слово "экология " происходит от двух греческих слов: oikos , что означает дом, родина, и logos ― понятие, учение. В буквальном смысле экология ― это "наука о местообитании". "Под экологией, ― писал Геккель, ― мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего ― его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология ― это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин называет условиями, порождающими борьбу за существование"."Экология ― это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают".
Экология ― это комплексная наука, изучающая законы существования (функционирования) живых систем в их взаимодействии с окружающей средой.
В настоящее время в экологической науке наибольшее развитие получили следующие направления:
классическая (общая) экология ― изучает взаимодействие биологических систем с окружающей средой;
глобальная экология ― раскрывает единство и целостность биосферы как глобальной экосистемы, её антропогенные изменения;
социальная экология ― рассматривает взаимосвязи и взаимозависимости в системе "общество ― окружающая среда";
геоэкология ― изучает антропогенные изменения природной среды;
экология человека ― изучает природную сущность человека, среду его обитания, экологические факторы здоровья;
прикладная экология ― изучает взаимосвязи агроэкосистем, экосистем города, техносферы с окружающей средой;
экологический мониторинг ― это система наблюдения, оценки, анализа и прогноза состояния окружающей среды.
Аутэкология (экологию особей);
Демэкология (экологию популяций);
Синэкология (экологию сообществ).
Аутэкология в качестве живой системы рассматривает отдельный живой организм (животное, растение или микроорганизм), а также среду (всё, что этот организм окружает).
Окружающая среда
К окружающей среде относится вся природная среда (возникшая на Земле вне зависимости от человека, и унаследованная им от предшествующих поколений) и техногенная среда (то есть среда, созданная человеком).
Понятие “окружающая среда” было введено в экологию немецким биологом Я . Юкскюлем (1864–1944), который считал, что живые существа и среда их обитания взаимосвязаны между собой и образуют вместе единую систему окружающей нас действительности. В процессе приспособления к окружающей среде организм, взаимодействуя с ней, отдаёт и принимает различные вещества, энергию, информацию.
Окружающая среда ― это всё, что окружает организм и прямо или косвенно влияет на его состояние и функционирование (развитие, рост, выживаемость, размножение и т. д.). Среда, обеспечивающая возможность существования организмов на Земле, очень разнообразна. На нашей планете можно выделить четыре качественно отличные среды жизни: водную, наземно-воздушную, почву и живой организм.
Водная среда
Вода служит средой обитания многих организмов. Из воды же они получают все необходимые для жизни вещества: пищу, воду, газы. Поэтому как бы ни было высоко разнообразие водных организмов, все они должны быть приспособлены к главным особенностям жизни в водной среде . Эти особенности определяются физическими и химическими свойствами воды.
В толще воды постоянно находится большое число мелких 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 массы и, следовательно, повышающими трение об окружающую жидкость.
Другой пример ― медузы. Их способность удерживаться в толще воды определяется не только характерной формой тела, напоминающей парашют, но и его сильной обводненностью. Плотность тела медуз очень близка к плотности воды.
К передвижению в водной среде животные приспособлены по-разному. Активные пловцы (рыбы, дельфины и др.) имеют характерную обтекаемую форму тела и конечности в виде плавников. Их быстрое плавание облегчается также особенностями строения внешних покровов и наличием специальной смазки ― слизи, снижающей трение о воду.
У некоторых водных жуков выпущенный из дыхалец отработанный воздух задерживается между телом и надкрыльями благодаря не смачиваемым водой волоскам. С помощью такого приспособления водное насекомое быстро поднимается на поверхность воды, где выпускает воздух в атмосферу . Многие простейшие передвигаются при помощи колеблющихся ресничек (инфузории) или жгутиков (эвглена).
Вода обладает очень высокой теплоемкостью, т. е. свойством накапливать и удерживать тепло. По этой причине в воде не бывает резких колебаний температуры, которые часто случаются на суше. Воды полярных морей могут быть очень холодными ― близкими к замерзанию. Однако постоянство температуры позволило развиться ряду приспособлений, обеспечивающих жизнь даже в этих условиях.
Одним из наиболее важных свойств воды является способность растворять в себе другие вещества, которые могут использоваться водными организмами для дыхания и питания.
Для дыхания необходим кислород. Поэтому насыщенность им воды имеет очень большое значение.
Количество растворенного в воде кислорода уменьшается с увеличением температуры. Причем в морской воде кислород растворяется хуже, чем в пресной. По этой причине воды открытого моря тропического пояса бедны живыми организмами. И наоборот, в полярных водах, где больше кислорода, наблюдается обилие планктона ― мелких рачков, которыми кормятся представители богатой фауны, включая рыб и крупных китообразных.
Дыхание водных организмов может совершаться всей поверхностью тела или специальными органами ― жабрами. Для успешности дыхания необходимо, чтобы вблизи тела происходило постоянное обновление воды. Это достигается различными рода движениями. Для многих организмов необходимо поддержание постоянного тока воды. Это может обеспечиваться движением самого животного или особыми приспособлениями, например колеблющимися ресничками или щупальцами, которые производят возле рта водоворот, загоняющий в него пищевые частицы.
Очень важным для жизни является солевой состав воды, особенное значение для организмов имеют ионы Са 2+ . Моллюскам и ракообразным кальций совершенно необходим для построения раковины или панциря. Концентрация солей в воде может сильно изменяться. Вода считается пресной, если в ней содержится менее 0,5 г на литр растворенных солей. Морская вода отличается постоянством солености и содержит в среднем 35 г солей в одном литре.
Наземно-воздушная среда
Наземно-воздушная среда, освоенная позже в ходе эволюции водной, более сложна и разнообразна. Ей свойствен более высокий уровень организации живого.
Наиболее важным фактором жизни пребывающих 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. Формы движения крайне разнообразны: бегание, прыгание, ползание, полет и т. д. По воздуху передвигаются птицы и многие насекомые. Потоки воздуха разносят семена растений, споры, микроорганизмы.
Воздушные массы характеризуются 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 изменения температуры или избегать их. Наиболее замечательным приспособлением является развитие теплокровности, возникшее именно в наземно-воздушной среде.
В целом воздушно-наземная 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 или избегание иссушающих условий.
Большое значение для жизни наземных организмов имеет состав воздуха (79 % азота, 21 % кислорода и 0,03 % углекислого газа), который обеспечивает химическую основу жизни. Так, снижение удельного количества кислорода в воздухе в зависимости от повышения высоты местности определяет верхнюю границу жизни животных. Люди, например, никогда не образовывали постоянных поселений на высоте свыше 6000 м над уровнем моря.
Углекислый газ (диоксид углерода) является важнейшим сырьевым источником для фотосинтеза. Азот воздуха необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот.
Почва
Почва как среда обитания ― верхний слой суши, образованный минеральными частицами, переработанными деятельностью почвенных обитателей. Это важный и очень сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими её частями. Жизнь почвы необычайна богата. Некоторые организмы проводят в почве всю жизнь , другие – часть жизни. Огромную роль играет почва в жизни растений.
Условия жизни в почве во многом определяются климатическими факторами, важнейшим из которых является температура.
Тела организмов
Среды жизни очень разнообразны. Например, вода как среда жизни может быть морской или пресной, текучей или стоячей. В этом случае говорят о среде обитания . Например, пруд (или река) является средой обитания в водной среде жизни . В свою очередь, в средах обитания различают местообитания. Так в водной среде жизни, в среде обитания озере , можно выделить местообитания: в толще воды, на дне, у поверхности и т. д.
Демэкология (от греч. demos ― народ) изучает естественные группы особей одного вида ― популяции, элементарные надорганизменные системы. Её важнейшей задачей является изучение условий формирований популяций, внутрипопуляционных взаимоотношений, динамики численности популяций.
Синэкология (от греч. syn ― вместе), или экология сообществ, изучает ассоциации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов, образующих биоценозы, и взаимодействие их с окружающей средой. Термин «синэкология» предложил К. Шретер в 1902 г.
В природе существует хрупкое равновесие между популяциями (от лат. «население») растений и животных. Есть несколько естественных способов регулирования численности популяций. О некоторых мы расскажем на этой странице. Эти способы не имею отношения к численности населения, которое быстро растет и этим нарушает природное равновесие, угрожает катастрофическими последствиями для нашей планеты
Регулирование численности в популяциях
В животном мире из-за постоянной борьбы за выживание поддерживается относительно устойчивое равновесие численности. Отношения хищник - добыча и борьба за территорию помогают регулировать численность в популяциях, что хорошо видно на примере африканских саванн.
Борьба за территориальные факторы
Всем живым организмам необходимы пища, убежище и жизненное пространство. Чтобы получить их, многие животные обживают определенную территорию (это относится и к отдельным особям, и к социальным группам) достаточную для удовлетворения всех их нужд. Эту территорию они защищают от вторжения других животных своего вида, и в результате общая численность популяции сохраняется.
Экологическая ниша
Роль каждого животного в сообществе, включая то, что он ее где живет и его место в , называют его экологической нишей. Разные виды животных и растений не могут ужиться в одной нише: между ними начинается борьба за источники пищи и жизненное пространство - до тех пор, пока один из видов не будет вытеснен из ниши. Иногда кажется, что два разных животных поселяются в одной нише, но пристальное наблюдение показывает, что на самом деле они две перекрывающие друг друга, но самостоятельные ниши.
Хищники
Хищники - это животные, которые питаются другими животными. Их роль жизненно важна в любой экосистеме: они регулируют численность травоядных и более мелких хищников, которых поедают.
Наблюдение за хищникам
Понаблюдайте за хищниками вокруг вас. Последите за домашней кошкой, когда она подкрадывается к жертве: охотничьими повадками она очень напоминает своих гораздо более крупных африканских родичей. Другие хищники, интересные для наблюдений, - хищные птицы, например ястреб и пустельга. Пустельга, выслеживающая своих жертв - мелких млекопитающих. Мелкие хищные птицы часто охотятся возле дорог и в открытых местах.
Кормушки для птиц
Кормушки могут собрать у вас в саду или прямо на подоконнике настоящее птичье царство. Понаблюдайте за излюбленной пищей птиц каждого вида, связанной с особенностями тех экологических ниш, в которых они обитают. Предложите птицам разную пищу, например орехи, семена или мясо, чтобы узнать, какой вид что предпочитает. Подкармливая птиц зимой, вы поможете им выжить. Понаблюдайте, какие кормушки больше нравятся птицам: например, подвесные коробочки с орехами или половинки кокосового ореха - и посмотрите, как едят разные виды птиц.
Проблема народонаселения
Численность народонаселения в наши дни составляет более 5 млрд. человек и продолжает быстро расти (см. статью « «). Рост населения и активное разрушение человеком окружающей среды смертельно угрожает природе и всем её обитателям. Подсчитано, что на нашей планете из-за быстрого разрушения привычной среды обитания вымирает один из видов растений и животных. Индийский тигр (Индия и Юго-Восточная Азия), Орлан (Европа, в основном Норвегия), медицинская пиявка (Западная и Южная Европа) — это лишь немногие из исчезающих видов животных.
Угроза среде обитания и дикой природе
Быстрый рост городов, интенсивное развитие промышленности и сельского хозяйства и массовая вырубка лесов разрушают среду обитания. Когда она окончательно исчезнет, вместе с ней исчезнут и многие виды растении и животных. К примеру, такие важнейшие экологические зоны, как моря, болота и мангровые леса, загрязняются и гибнут с тревожной скоростью. Тяга к редким и экзотическим вещам, например к дорогим мехам и украшениям из кости, ежегодно приводит к гибели миллионов животных. Множество животных вылавливают для зоопарков, для разных развлечений, а также для промышленного использования и медицинских исследований. Многие животные, например гепард и полярный медведь, встречаются теперь очень редко. Огромный ущерб животному миру наносит законная, а чаше незаконная торговля животными.
Природу надо спасать
Спасение или охрана животного и растительного мира актуальна сейчас как никогда. Международные соглашения в этой области часто не выполняются. Мы должны сохранить исчезающие виды и среды обитания. В конце концов, это необходимо, чтобы доказать самим себе, что мы еще можем повлиять на окружающую среду и спасти природу от гибели. Гигантская панда - эмблема Всемирного фонда охраны природы (прежнее его название - Всемирный фонд охраны живой природы). С 1961 г. этот фонд активно борется за сохранение и спасение живой природы и окружающей среды.
Как сохранить исчезающие виды
В каждой стране мира есть свои исчезающие виды животных и растений. Узнайте, каким из них в вашей местности угрожает опасность. Обратитесь в ваши экологические организации. Вы можете помочь им проводить компании по защите этих видов от исчезновения можно создать и собственную экологическую группу, которая будет информировать население обо всех этих экологических проблемах. Другой путь сохранения редких и исчезающих видов - охрана природной среды их обитания. Вы можете выкопать пруд или организовать небольшой заповедник. Очень легко устроить заповедный уголок на лугу. Это позволит сохранить многие виды насекомых и редких полевых цветов. Если у вас есть сад, оставьте в нем уголок невозделанной земли, и он быстро станет заповедной лужайкой. Если вы живете по соседству с парком, попросите у его администрации разрешения устроить там заповедную лужайку.
Поверхность Земли (ее суша, воды) и окружающее воздушное пространство, населенные живыми организмами, образуют биосферу, то есть область жизни. Биосфера -- закономерный продукт эволюции Земли, в преобразованиях которой живое вещество играет огромную роль. К такому выводу пришел Владимир Иванович Вернадский. Исследуя химический состав и химическую эволюцию земной коры, он доказал, что они не могут быть объяснены лишь геологическими причинами, без учета роли живого вещества в геохимической миграции атомов.
Биосфера характеризуется многообразием природных условий, зависящих от географической широты, рельефа местности, от сезонных изменений климата. Но основной источник разнообразия биосферы -- это деятельность самих живых организмов.
Между организмами и окружающей их неживой природой происходит непрерывный обмен веществ, и поэтому в каждый данный момент различные участки суши и моря отличаются друг от друга по физическим и химическим показателям.
В биосфере представлено более двух миллионов видов живых организмов. Многие виды включают в себя миллионы особей, определенным образом распределенных в пространстве. Каждый вид по-своему взаимодействует с окружающей средой. Деятельность живых организмов создает удивительное разнообразие окружающей нас природы. Оно и служит гарантией сохранения жизни на Земле.
В пределах биосферы можно выделить четыре основные среды обитания: водную, наземно-воздушную, почвенную и среду, образуемую самими живыми организмами.
Вода служит средой обитания многих организмов. Из водной среды они получают необходимые для жизни вещества: пищу, воду, газы. Водные организмы приспособлены к главным особенностям водной среды в своих способах движения, дыхания, питания и размножения.
Наземно-воздушная среда, освоенная в ходе эволюции позже водной, более сложна и разнообразна, требует более высокого уровня организации живого.
Наиболее важным фактором жизни пребывающих здесь организмов являются свойства и состав окружающих их воздушных масс. Плотность воздуха гораздо меньше плотности воды, поэтому у наземных организмов сильно развиты опорные ткани -- внутренний и наружный скелет. Формы движения наземных животных крайне разнообразны, например бег, прыжки, ползание, полет. По воздуху передвигаются птицы и летающие насекомые. Потоки воздуха разносят семена растений, споры, микроорганизмы.
Почва -- верхний слой суши, образованный минеральными частицами, переработанными жизнедеятельностью живых существ. Это важный и очень сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями. Жизнь почвы необычайно богата. Некоторые организмы проводят в почве всю жизнь, другие -- часть жизни. Между частицами почвы имеются многочисленные полости, которые могут быть заполнены водой или воздухом. Поэтому почву населяют как водные, так и дышащие воздухом организмы. Огромную роль играет почва в жизни растений.
Тела многих организмов служат жизненной средой для других организмов. Очевидно, что 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 системы, необходимые свободноживущим видам. Взамен органов чувств или органов движения у них возникают приспособления (часто весьма изощренные) для удержания себя в теле хозяина и эффективного размножения.
СРЕДЫ ЖИЗНИ
Поверхность Земли (ее суша, воды) и окружающее воздушное пространство, населенные живыми организмами, образуют биосферу, то есть область жизни. Биосфера -- закономерный продукт эволюции Земли, в преобразованиях которой живое вещество играет огромную роль. К такому выводу пришел Владимир Иванович Вернадский. Исследуя химический состав и химическую эволюцию земной коры, он доказал, что они не могут быть объяснены лишь геологическими причинами, без учета роли живого вещества в геохимической миграции атомов.
Биосфера характеризуется многообразием природных условий, зависящих от географической широты, рельефа местности, от сезонных изменений климата. Но основной источник разнообразия биосферы -- это деятельность самих живых организмов.
Между организмами и окружающей их неживой природой происходит непрерывный обмен веществ, и поэтому в каждый данный момент различные участки суши и моря отличаются друг от друга по физическим и химическим показателям.
В биосфере представлено более двух миллионов видов живых организмов. Многие виды включают в себя миллионы особей, определенным образом распределенных в пространстве. Каждый вид по-своему взаимодействует с окружающей средой. Деятельность живых организмов создает удивительное разнообразие окружающей нас природы. Оно и служит гарантией сохранения жизни на Земле.
В пределах биосферы можно выделить четыре основные среды обитания: водную, наземно-воздушную, почвенную и среду, образуемую самими живыми организмами.
Вода служит средой обитания многих организмов. Из водной среды они получают необходимые для жизни вещества: пищу, воду, газы. Водные организмы приспособлены к главным особенностям водной среды в своих способах движения, дыхания, питания и размножения.
Наземно-воздушная среда, освоенная в ходе эволюции позже водной, более сложна и разнообразна, требует более высокого уровня организации живого.
Наиболее важным фактором жизни пребывающих здесь организмов являются свойства и состав окружающих их воздушных масс. Плотность воздуха гораздо меньше плотности воды, поэтому у наземных организмов сильно развиты опорные ткани -- внутренний и наружный скелет. Формы движения наземных животных крайне разнообразны, например бег, прыжки, ползание, полет. По воздуху передвигаются птицы и летающие насекомые. Потоки воздуха разносят семена растений, споры, микроорганизмы.
Почва -- верхний слой суши, образованный минеральными частицами, переработанными жизнедеятельностью живых существ. Это важный и очень сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями. Жизнь почвы необычайно богата. Некоторые организмы проводят в почве всю жизнь, другие -- часть жизни. Между частицами почвы имеются многочисленные полости, которые могут быть заполнены водой или воздухом. Поэтому почву населяют как водные, так и дышащие воздухом организмы. Огромную роль играет почва в жизни растений.
Тела многих организмов служат жизненной средой для других организмов. Очевидно, что 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 системы, необходимые свободноживущим видам. Взамен органов чувств или органов движения у них возникают приспособления (часто весьма изощренные) для удержания себя в теле хозяина и эффективного размножения.
Средой обитания называется пространство, в котором протекает жизнедеятельность живых организмов. Если происхождение среды обитания не связано с жизнедеятельностью организмов, мы имеем дело с неживой, или абиотической, средой. В противном случае среда обитания называется живой, или биотической. Различают четыре типа сред обитания на планете: водная, наземно-воздушная, почвенная и сами живые организмы.
Понятие о среде обитания
Живые организмы всегда находятся во взаимодействии с окружающими их природными образованиями и явлениями. Об историческом единстве живых организмов и их окружения еще в XIX в. писал выдающийся русский физиолог И.М. Сеченов: «Организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен; поэтому в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него».
Совокупность природных условий и явлений, окружающих живые организмы, с которыми эти организмы находятся в постоянном взаимодействии, называется средой обитания .
Роль среды двояка. Прежде всего живые организмы получают пищу из среды, в которой обитают. Кроме этого, различные среды ограничивают распространение организмов по земному шару. Жаркий и сухой климат пустыни препятствует жизни в ней большинства организмов, точно так же как из-за сильного холода в полярных областях обитать в них могут лишь наиболее выносливые виды. Именно среда изменяет организмы тем, что способствует их совершенствованию путем естественного отбора. Организмы не просто приспосабливаются к среде, но эволюционируют.
В свою очередь, жизнедеятельность организмов оказывает влияние на среду. Средообразующая роль живых организмов велика. Растения выделяют кислород и тем самым поддерживают его баланс в атмосфере планеты. Высокие растения (деревья и кустарники) затеняют почву, способствуют перераспределению влаги, вместе с травами создают особый микроклимат. Растения и животные оказывают влияние на структуру и свойства почвы.
Если происхождение природных явлений не связано с жизнедеятельностью ныне живущих организмов, то мы имеем дело с абиотической, или неживой, средой обитания: это различные физические характеристики климата, химические характеристики воды, почвы, характер субстрата, радиационный фон и т.п.
В случае, когда силы и явления природы обязаны своим происхождением жизнедеятельности организмов, среда обитания называется биотической, или живой. Это совокупность живых организмов, оказывающих своей жизнедеятельностью влияние на другие организмы.
Первые три разновидности среды обитания составляют абиотическую среду, четвертая — биотическую.
Организмы могут существовать в одной или нескольких средах жизни. Например, рыбы обитают только в воде. Человек, большинство видов птиц, млекопитающих, голосеменные и покрытосеменные растения обитают в наземно-воздушной среде. Многие насекомые и земноводные начинают свой жизненный путь в одной среде, а продолжают в другой (личинки комаров развиваются в воле, взрослые насекомые обитают в наземно-воздушной среде; тритоны, преимущественно водные животные, зимуют на суше). Некоторые насекомые для продолжения рода нуждаются в почвенной и наземно-воздушной средах (майский жук, бронзовка).
