5. Середовища життя

Ключові поняття: Середа - середа життя - водне середовище -- наземно-повітряне середовище - грунтова середовище - організм як середовище життя

У попередніх уроках ми часто говорили про "середовища проживання", "середовищі життя" і не давали точного визначення цього поняття. Інтуїтивно ми розуміли під "середовищем" все те, що оточує організм і так чи інакше на нього впливає. Впливи середовища на організм - і є екологічні фактори, які ми вивчали на попередніх уроках. Іншими словами, середа життя характеризується певним набором екологічних факторів.

Загальновизнаним визначенням середовища є визначення Миколи Павловича Наумова:

середу - все, що оточує організми, прямо чи опосередковано впливає на їх стан, розвиток, виживання і розмноження.

На Землі існує величезна різноманітність умов середовищ життя, що забезпечує різноманітність екологічних ніш та їх "заселення". Однак, не дивлячись це різноманітність, розрізняють чотири якісно різні середовища життя, володіють специфічним набором екологічних факторів, а отже -- що вимагають і специфічного набору адаптацій. Ось ці середовища життя:

наземно-водушная (суша);

водна;

грунт;

інші організми.

Познайомимося з особливостями кожної з цих середовищ.

Водне середовище життя

На думку більшості авторів, що вивчають виникнення життя на Землі, еволюційно первинної середовищем життя була саме водне середовище. Цьому положенню ми знаходимо не мало непрямих підтверджень. Перш за все, більшість організмів не здатні до активної життєдіяльності без надходження води в організм або, по крайней мірою, без збереження певного змісту рідини усередині організму. Внутрішня середа організму, в якій відбуваються основні фізіологічні процеси, очевидно, як і раніше зберігає риси того середовища, в якій відбувалася еволюція перший організмів. Так, вміст солей в крові людини (яка підтримується на відносно постійному рівні) близьке до такому в океанічної воді. Властивості водної океанічного середовища багато в чому визначили хіміко-фізичну еволюцію всіх форм життя.

Мабуть, головною відмінною особливістю водного середовища є її відносна консервативність. Скажімо, амплітуда сезонних або добових коливань температури у водному середовищі набагато менше, ніж у наземно-повітряної. Рельєф дна, відмінність умов на різних глибинах, наявність коралових рифів і ін. створюють різноманітність умов у водному середовищі.

Особливості водного середовища виникають з фізико-хімічних властивостей води. Так, великий екологічне значення мають висока щільність і в'язкість води. Питома маса води порівнянна з такою тіла живих організмів. Щільність води приблизно в 1000 разів вище щільності повітря. Тому водні організми (особливо, активно рухомі) стикаються з великою силою гідродинамічного опору. Еволюція багатьох груп водних тварин з цієї причини йшла в напрямку формування форми тіла і типів руху, що знижують лобове опору, що призводить до зниження енерговитрат на плавання. Так, обтічна форма тіла зустрічається у представників різних груп організмів, що живуть у воді, -- дельфінів (ссавців), костистих і хрящових риб.

Висока щільність води є також причиною того, що механічні коливання (вібрації) добре поширюються у водному середовищі. Це мало важливе значення в еволюції органів чуття, орієнтації в просторі і комунікації між водними мешканцями. Вчетверо більша, ніж у повітрі, швидкість звуку у водному середовищі визначає більш високу частоту ехолокаційні сигналів.

У зв'язку з високою щільністю водного середовища її мешканці позбавлені обов'язкової зв'язку з субстратом, яка характерна для наземних форм і пов'язана з силами гравітації. Тому є ціла група водних організмів (як рослин, так і тварин), існуючих без обов'язкової зв'язку з дном або іншим субстратом, "ширяють" у водній товщі.

Електропровідність відкрила можливість еволюційного формування електричних органів чуття, оборони і нападу.

Наземне-повітряна Середа життя

Наземне-повітряна Середа характеризується величезною різноманітністю умов існування, екологічних ніш і заселяють їх організмів. Треба відзначити, що організми відіграють провідну роль у формуванні умов наземно-повітряного середовища життя, і насамперед - газового складу атмосфери. Практично весь кисень земної атмосфери має биогенное проісхоженіе.

Основними особливостями наземно-повітряного середовища є велика амплітуда зміни екологічних факторів, неоднорідність середовища, дія сил земного тяжіння, низька щільність повітря. Комплекс фізико-географічних та кліматичних факторів, властивих певній природній зоні, призводить до еволюційному становленню морфофізіологічні адаптацій організмів до життя в цих умовах, розмаїття форм життя.

Висока вміст кисню в атмосфері (близько 21%) визначає можливість формування високого (енергетичного) рівня обміну речовин.

Атмосферне Повітряний кондиціонер відрізняється низькою і мінливої вологістю. Ця обставина у чому лімітований (обмежувало) можливості освоєння наземно-повітряного середовища, а також направляло еволюцію водно-сольового обміну та структури органів дихання.

Грунт як Середа життя

Грунт є результатом діяльності живих організмів. Які заселяли наземно-повітряне середовище організми приводили до вознікнвенію грунту як унікальної середовища проживання. Грунт являє собою складну систему, що включає тверду фазу (мінеральні частки), рідку фазу (грунтова волога) і газоподібну фазу. Співвідношення цих трьох фаз і визначає особливості грунту як середовища життя.

Важливою особливістю грунту є також наявність певної кількості органічної речовини. Воно утворюється в результаті відмирання організмів і входить до складу їх екскретів (виділень).

Умови грунтової середовища проживання визначають такі властивості грунту як її аерація (то є насиченість повітрям), вологість (присутність вологи), теплоємність і термічний режим (добовий, сезон, разногодічний хід температур). Термічний режим, у порівнянні з наземно-повітряним середовищем, більш консервативний, особливо на великій глибині. У цілому, грунт відрізняється досить стійкими умовами життя.

Вертикальні відмінності характерні і для інших властивостей грунту, наприклад, проникнення світла, естетсвенно, залежить від глибини.

Багато авторів відзначають проміжність положення грунтового середовища життя між водної та наземно-повітряної середовищами. У грунті можливо проживання організмів, що володіють як водним, так і повітряним типом дихання. Вертикальний градієнт проникнення світла в грунті ще більш виражений, ніж у воді. Мікроорганізми зустрічаються по всій товщі грунту, а рослини (в першу чергу, кореневі системи) пов'язані з зовнішніми горизонтами.

Для грунтових організмів характерні специфічні органи і типи руху (що риє кінцівки у ссавців; здатність до зміни товщини тіла; наявність спеціалізованих головних капсул у деяких видів); форми тіла (округла, вольковатая, червоподібний); міцні і гнучкі покриви; редукція очей і зникнення пігментів. Серед грунтових мешканців широко розвинена сапрофагія - поїдання трупів інших тварин, гниючих залишків і т.д.

Організм як місце існування

Живий організм може також служити місцем існування - для паразитів і симбіонтів. Наприклад, людський організм є середовищем існування для величезного числа різних симбіонтів (перш за все, нормальної мікрофлори кишечнику), а не рідко - і паразитів (різноманітних плоских і круглих черв'яків, найпростіших).

Організм як середовище проживання характеризується певним постійністю (гомеостазом). У той же час деякі види паразитів змушені протистояти агресивному середовищі організму (наприклад, агресивному середовищі шлунково-кишкового тракту) і імунній системі орагінзма.

Організм, як правило, забезпечує паразитів і симбіонтів поживними речовинами, що знаходяться в доступній формі і не потребують подальшого травлення і переробки. Тому в більшості паразитів спостерігається спрощення будови (редукція) органів травлення. Стратегія їх виживання спрямована на залишення як можна більшого числа нащадків, формування захисних механізмів і пристосувань до поширений

Паразитизм і симбіотичні взаємини будуть нами детально розглянуті на одному з уроків, присвяченому видів взаємовідносин між організмами.