что такое наземно воздушная среда обитания

Существенные особенности наземно-воздушной среды обитания

В процессе своего исторического развития живыми существами было освоено 4 среды обитания: водная, наземно-воздушная, почвенная и другие организмы. Каждая из них имеет характерные особенности, и невозможно сказать, какая более важна. Ознакомимся с особенностями наземно-воздушной среды обитания.

Определение

Наземно-воздушная среда обитания представляет собой биологическую среду проживания организмов, располагающуюся на поверхности суши и в низких атмосферных слоях.

Ее нельзя назвать первой из освоенных живыми организмами, поскольку жизнь зародилась в море. В ходе эволюционного развития существа выработали определенные приспособления, которые дали им возможность перебраться на сушу и в атмосферу.

Особенности

Важнейшей из экологических ниш является наземно-воздушная среда. Особенности среды таковы:

Это формирует условия, в которых вынуждены проживать организмы. Также существенными особенностями наземно-воздушной среды обитания являются смена сезонов и времен года, колебания температуры, специфика светового дня, ветер. Чтобы жить здесь, живым организмам пришлось изменить свою анатомию, физиологию и поведение, что помогло им приспособиться. К числу наиболее важных (существенных) факторов среды относятся:

Другие факторы оказывают на живые организмы гораздо меньшее влияние. Это давление и плотность.

Как приспособились животные?

Многие из известных науке видов животных обитают именно в наземно-воздушной среде. Особенности среды заставили их выработать несколько видов адаптации:

Чтобы нормально существовать в привычных нам условиях наземно-воздушной среды, представителям фауны пришлось пройти длительную эволюцию и выработать широкий комплекс адаптационных механизмов.

Как приспособились растения?

Большинство растений произрастают в наземно-воздушной среде. Особенности среды обусловили появление следующих механизмов адаптации:

Нередко растениям приходится выживать в условиях недостаточной влажности, поэтому флора пустынь и саванн выработала свои методы адаптации: длинный главный корень произрастает глубоко в почву, добывая влагу из подземных источников. Мелкие жесткие листья снижают испарения.

Какие еще особенности приспособления растений к наземно-воздушной среде выделяют исследователи?

В тундре произрастают карликовые деревья и кустарники, высота которых редко превышает человеческий рост. Условия здесь очень суровы: длительная зима (морозы более 7 месяцев в году), непродолжительное прохладное лето. Сильные ветры и почва, промерзшая настолько, что летом не успевает оттаять, – таковы особенности среды. И растения научились выживать в них. Отдельные виды могут пережить выпадение снега в состоянии цветения, другие отличаются мелкими листьями, что позволяет избежать испарения влаги.

Влияние факторов среды на особенности обитателей

Итак, существенные особенности наземно-воздушной среды оказали свое воздействие на строение и внешний вид обитателей. Информация о том, как тот или иной фактор отразился на растительном и животном мире, представлена в таблице.

Влияние на растения

Воздействие на животных

Появление корней и механических тканей

Образование плотного скелета и развитие мускулатуры, способность многих видов к полету

Высокое содержание кислорода в воздухе

Усложнение обменных процессов

Умение использовать легкие и трахеи

эдафические факторы среды (рельеф и состав грунта)

Корневая система зависит от особенностей почвы

Форма копыт зависит от того, является животное бегающим или прыгающим

Деревья сбрасывают на зиму листья

Животные стали теплокровными, в северных районах у них появился густой мех, весной линяют

Как видим, факторов среды, которые оказывают существенное влияние на жизнь ее обитателей, достаточно много. Поэтому и механизмов адаптации выработалось немалое количество.

Эдафические факторы

Рассмотрим, как еще растительные и животные организмы приспособились к особенностям почвы и рельефа. Прежде всего, у многих растений видоизменилась корневая система:

Почва может иметь различный состав, поэтому на том или ином типе грунта способны произрастать конкретные виды:

Итак, на растения оказывает влияние состав почвы. Для животных же наиболее важен характер грунта и рельеф. Так, для копытных необходим твердый грунт, позволяющий им отталкиваться во время бега и прыжков. Однако для норных зверей плотный грунт неудобен, поскольку мешает им строить убежища.

Животные также неплохо приспособились к эдафическим факторам наземно-воздушной среды. Прежде всего, у тех видов, которым приходится много бегать, развились мощные легкие конечности, у других развитые задние ноги и короткие передние дают возможность совершать прыжки, таковы зайцы и кенгуру.

Приспособление к полету

Птицы – одни из основных обитателей наземно-воздушной среды. Особенности среды обусловили появление следующих форм адаптации:

Все эти черты помогают представителям фауны взлетать и держаться в воздухе.

Приспособление организмов к меняющимся факторам среды

Основные особенности наземно-воздушной среды могут меняться. Так, в средней полосе зимой выпадает снег, а летом стоит зной. Именно поэтому живым организмам нередко приходится приспосабливаться к меняющимся условиям проживания. Такие механизмы адаптации также выработались в процессе эволюции.

Итак, растения могут развиваться только в благоприятных условиях, при достаточном свете и влаге. Именно поэтому сезон их роста – весна и лето. Зимой же наступает период отдыха. Питательные вещества, необходимые для выживания, накапливаются за лето в корнях, а листву деревья сбрасывают, поскольку сокращение светового дня ведет к невозможности образования в листьях питательных элементов.

Животные также выработали немало способов адаптации к меняющимся условиям среды:

Благодаря таким механизмам становится понятно, как представители растительного и животного мира приспосабливаются к наземно-воздушной среде жизни. Особенности среды подвержены изменениям, поэтому меняется и внешний вид, и особенности поведения ее обитателей. Все эти механизмы – результат длительного эволюционного развития.

Мы рассмотрели существенные особенности одной из основных сред обитания – наземно-воздушной. Все живые организмы, которые проживают на поверхности почвы или в нижних слоях атмосферы, научились приспосабливаться к меняющимся особенностям среды.

Источник

Среды обитания организмов. Экологические факторы: абиотические, биотические. Антропогенный фактор. Их значение

Содержание:

Среды обитания организмов

Организмы существуют не изолировано, а в тех или иных средах обитания. Как с окружающей природой, так и друг с другом живые существа взаимосвязаны. Организмы не только изменяются под воздействием природных факторов, но и сами изменяют окружающий мир. Среда обитания изменяет организм, формирует совокупность его признаков, обеспечивает жизнедеятельность в определенных условиях.

Среда обитания — окружающая природа, в которой проживают организмы:

Некоторые организмы обитают только в одной среде (морской окунь живет исключительно в водной стихии). Другие живут в двух средах одновременно, как растения, которые закрепляются корнями в почвенном субстрате, а наземной частью прорастают в воздушную среду.

Есть и такие представители растительного мира, которые освоили сразу три среды, например прибрежная растительность, которая обитает в почве, воде и воздухе. Паразитические организмы избрали в качестве среды обитания другой живой организм.

Разнообразие живых и неживых организмов, взаимодействующих между собой, обменивающихся веществами, называется экосистемой. Приспособленность видов к условиям существования происходит непрерывно.

Анатомические приспособления представляют собой формирование конечностей, органов, систем, которые помогают приобрести свойства, полезные в той или иной среде обитания.

Физиологические изменения происходят внутри организма, или осуществляются как ответ на внешние природные факторы, с целью улучшения выживаемости вида или отдельной особи.

Биологический прогресс — результат успеха в борьбе за существование, показатель приспособленности вида. Его признаки: высокая численность, широкий ареал и увеличение числа систематических групп.

Наземно-воздушная среда обитания

Расселяясь на суше, животные и растения постепенно приспосабливались к наземно-воздушной среде обитания. У растений появилась механическая и проводящая ткань, хорошо развитая корневая система.

Воздушная среда характеризуется значительным количеством кислорода, энергии Солнца, но в ней зачастую не хватает влаги. Поэтому, обитатели засушливых мест имеют специальные приспособления для добычи, запасания и экономной траты драгоценной влаги. Разнообразие этой среды представлено разнообразием жизни в ней.

Водная среда обитания

Температурные колебания в воде незначительные. Температура здесь меняется меньше, а кислорода, растворенного в воде, зачастую бывает недостаточно.

Обитатели водоемов используют для дыхания растворенный в воде кислород, при помощи жабр они извлекают его из воды. Некоторые представители водной фауны имеют дыхательную трубку, воздухозаборники, пузырь.

Тело у водных организмов имеет обтекаемую, иногда сплюснутую с боков форму.

Приспособленность помогает выжить организмам в тех условиях, в которых она сформировалась под влиянием движущих сил эволюции.

Водные организмы, входящие в состав планктона, имеют пониженную удельную плотность. Они свободно парят в водяной толще и сопротивляются давлению воды.

Формирование окраски водных организмов продиктовано распределением света и тени под водой.

Почвенная среда обитания

На первый взгляд может показаться, что в почве обитает меньше организмов, чем в других средах. Но это не так, почва кишит живыми существами. Здесь живет огромное количество дробянок, одноклеточных организмов, нематод и кольчатых червей, насекомых, моллюсков.

Из крупных представителей почвенной среды самые распространенные и многочисленные – кроты и слепыши. Слепыш —представитель травоядных, достигает длины тела 35 см. Крот — хищник, питается в основном личинками насекомых и дождевыми червями. Размеры его тела вдвое меньше, чем у слепыша.

Живой организм как среда обитания

Паразиты в качестве среды обитания используют живые организмы. В ходе эволюции паразиты приспособились к жизни в организме хозяина. У них редуцирована пищеварительная система, органы чувств, ведут неподвижный или малоподвижный образ жизни. Половая система развита хорошо, распространено явление гермафродитизма.

Экологические факторы

Среда обитания – это то место, где живет организм. Все живое имеет взаимосвязи между собой и с природой в целом. Организмам нужен свет, вода, тепло. Наличие этих факторов превращает окружающее пространство в среду жизни. Объединенные этими факторами в единый поток, организмы, представляют собой живую, саморегулируемую систему.

Экологические факторы – это те условия, что оказывают влияние на жизнедеятельность организмов на протяжении онтогенеза.

Жизнь существ находится в зависимости от изменяющихся факторов, к которым растения и животные приспосабливаются постоянно.

Животные заселили все среды: наземно-воздушную, почвенную, водную.

Без воды, воздуха, света невозможно существование живого. Так, вода является веществом, обеспечивающим протекание таких процессов жизнедеятельности, как перенос питательных веществ в живых организмах.

Свет нужен растениям для синтеза органических веществ из неорганических. Автотрофы способны синтезировать органику при наличии солнечного света, воды и хлорофилла. Такие организмы называют продуцентами, они стоят в самом начале пищевой цепи.

Без воды не возможно протекание процессов внутри организмов. Кислород животные и растения получают из воздуха, он необходим для дыхания, окислительных процессов. Углекислый газ также содержится в атмосферном воздухе, без него невозможен фотосинтез, в результате которого образуются органические вещества в зеленых растениях.

Недостаток одного экологического фактора нельзя компенсировать обилием другого.

Живые организмы подстраиваются под факторы окружающей среды, многие животные перемещаются в поисках благоприятных условий. Именно поэтому животные ограничены в росте, активней реагируют на изменения окружающей среды.

Абиотические факторы

Окружающая природа постоянно влияет на организм, формирует, усовершенствует его. Все, без исключения, организмы адаптируются к воздействию различных факторов в ходе естественного отбора в процессе эволюции.

Факторы неживой природы:

Распространение организмов определяется взаимодействием этих факторов на определенных территориях.

Вода регулирует распределение численности особей, как по всему земному шару, так и в рамках ареалов обитания. Она жизненно необходима для протекания обменных процессов, для терморегуляции, транспорта веществ. Кроме того, для множества видов вода – это стихия жизни.

Биотические факторы

Биотические факторы – это факторы живой природы, влияющие на жизнедеятельность организмов. Их влияние выражено во взаимодействии одних организмов с другими.

Один из примеров влияния растений друг на друга – аллелопатия, явление угнетения одного растения другим.

Взаимоотношения между представителями разных таксономических единиц, различны: некоторые бывают полезными, другие вредными.

Растение паразит – заразиха. Паразитирует на подсолнечнике.

Живые компоненты экосистем представлены автотрофами и гетеротрофами.

Автотрофные организмы не нуждаются в органической пище, они сами синтезируют ее при наличии солнечного света, воды и хлорофилла. Их называют продуцентами.

Гетеротрофные организмы нуждаются в органической пище. Они потребляют вещества, синтезированные зелеными растениями, водорослями.

В каждой экосистеме присутствуют и редуценты, разрушающие органические вещества. Их задача – переработка, расщепление отмерших останков растений и животных. Все компоненты биосистемы связаны друг с другом, обмениваются веществами, энергией, формируя круговорот веществ и энергии в природе.

Существование экосистем предполагает обмен энергетическими потоками, первым звеном в котором, являются автотрофные организмы, продуцирующие органику.

Солнечная энергия является лимитирующим фактором всей этой системы. Климатические факторы выступают в роли регуляторов в системе преобразования веществ и энергии. К этим факторам следует отнести температуру среды обитания, влажность, давление, освещенность, перемещение масс воздуха. Объединенные этими факторами в единый поток, организмы, представляют собой живую устойчивую систему.

Антропогенный фактор

Воздействие человечества на природу является мощным фактором, изменяющим экосистемы. Хозяйственная деятельность людей до неузнаваемости меняет среду обитания множества видов, приводит к сокращению численности популяций, а иногда к исчезновению отдельных видов.

Биологическое разнообразие, как следствие продолжительной эволюции растительного и животного мира, одна из основных причин его устойчивости и стабильного развития. Оскудение экосистем, снижение количества отдельных особей и популяций могут непоправимо изменить систему биотических и абиотических взаимосвязей, которые определяют разнообразие жизни.

Приспособления организмов для жизни в различных условиях

Адаптационные приспособления определяют особенности химического состава, внешнего вида, строения, обеспечивающие выживание, развитие и размножение видов в тех или иных условиях. Приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания могут все живые существа.

Значение приспособлений

У растений, развивающихся в условиях дефицита освещения, приспособления имеют противоположный характер.

Приспособление к жизни в условиях дефицита воды проявляется в накоплении жировой ткани, которая при расщеплении высвобождает молекулы воды. Появление плотных покровов, предотвращающих испарение влаги с поверхности тела – особенность живых организмов, адаптировавшихся к условиям сухого климата.

Таким образом, адаптации к биотическим факторам чаще всего проявляются в изменении химического состава, строения и поведенческих реакций живых организмов. Окружающая среда наносит отпечаток на внешний вид и строение, который проявляется в адаптациях, способствующих выживанию видов. Представители различных таксономических единиц, проживающих в одинаковых условиях, формируют сходные приспособления.

Источник

§ 11. Наземно-воздушная среда жизни. Адаптации организмов к жизни в наземно-воздушной среде

Оглавление

Преамбула

В ходе эволюции наземно-воздушная среда жизни была освоена организмами позже, чем водная. Отличительными особенностями экологических факторов в наземно-воздушной среде являются: высокая интенсивность света, значительные колебания температуры и влажности воздуха, его низкая плотность и давление, высокое содержание кислорода. При этом наблюдается хорошо выраженная зависимость количественных значений этих факторов от географического положения местности, смены сезонов и времени суток.

Газовый режим наземно-воздушной среды

Одним из компонентов наземно-воздушной среды является воздух (смесь различных газов). Воздух обладает низкой плотностью, поэтому не может выполнять функцию опоры для организмов (за исключением летающих насекомых и птиц). Именно низкая плотность воздуха определяет его незначительное сопротивление при передвижении организмов по поверхности почвы. В то же время она затрудняет их перемещение в вертикальном направлении. Низкая плотность воздуха обусловливает также низкое давление на суше (760 мм рт. ст. = 1 атм). С увеличением высоты над уровнем моря давление уменьшается. На высоте 5800 м оно равняется лишь половине нормального. Низкое давление может ограничивать распространение видов в горах. Для большинства позвоночных верхняя граница жизни находится на высоте около 6000 м. Снижение давления влечет за собой уменьшение обеспеченности кислородом и обезвоживание животных за счет увеличения частоты дыхания. Примерно такие же пределы продвижения в горы растений. Несколько более выносливы членистоногие (ногохвостки, клещи, пауки), которые могут встречаться на ледниках, выше границы растительности.

Воздух меньше, чем вода, препятствует проникновению солнечного света, так как имеет более высокую прозрачность.

В настоящее время атмосфера состоит в основном из азота, кислорода и относительно небольшого количества аргона и углекислого газа. Все остальные имеющиеся в атмосфере газы содержатся лишь в следовых количествах.

Кислород и углекислый газ, как правило, не являются лимитирующими факторами. Кислород — из-за постоянно высокого содержания в воздухе, а углекислый газ — из-за высокой скорости возобновления. Однако особое значение для организмов имеет относительное содержание кислорода и углекислого газа (21 % О₂ : 0,03 % CО₂).

Содержание углекислого газа может изменяться в отдельных участках приземного слоя воздуха в довольно значительных пределах. Например, при отсутствии ветра в центре больших городов его концентрация возрастает в десятки раз. Это приводит к развитию гипоксии и обострению сердечно-сосудистых заболеваний у людей. Повышенное насыщение воздуха углекислым газом возникает в зонах вулканической активности, возле термальных источников и других подземных выходов этого газа.

Низкое содержание углекислого газа тормозит процесс фотосинтеза. В условиях закрытого грунта можно повысить скорость фотосинтеза, искусственно увеличив концентрацию углекислого газа. Этим приемом пользуются в практике тепличного и оранжерейного хозяйства.

Молекулярный азот воздуха по причине малой химической активности является недоступным для эукариот, но ряд прокариот (клубеньковые бактерии, азотобактер, цианобактерии) обладает способностью связывать его и вовлекать в биологический круговорот (биологическая азотфиксация).

В качестве примесей в воздухе присутствуют водяные пары и различные загрязнители. За последнее столетие в результате хозяйственной деятельности человека в атмосфере резко повысилось содержание различных загрязнителей. Среди них наиболее опасными являются: оксиды азота и серы, аммиак, формальдегид, тяжелые металлы, углеводороды. Ныне живущие организмы практически не приспособлены к ним. По этой причине загрязнение атмосферы является глобальной экологической проблемой. Для ее решения требуется осуществление природоохранных мероприятий на уровне всех государств земного шара.

Перемещение воздуха в горизонтальном направлении из области высокого атмосферного давления в область более низкого — ветер является одним из значимых экологических факторов наземно-воздушной среды. Ветер может вызывать перемещение песков в пустынях (песчаные бури). Он способен выдувать органические частицы почвы на любом рельефе, снижая плодородие земель (ветровая эрозия). Ветер оказывает механическое воздействие на растения. Он способен вызывать ветровалы (выворачивание деревьев с корнями), буреломы (переломы стволов деревьев), деформацию кроны деревьев. Перемещение воздушных масс существенно влияет на распределение осадков и температурный режим в наземно-воздушной среде.

Водный режим наземно-воздушной среды

Из курса географии вы знаете, что наземно-воздушная среда может быть как предельно насыщена влагой (тропики), так и очень бедна ею (пустыни). Осадки распределяются неравномерно как по сезонам, так и по географическим зонам. Влажность в среде колеблется в широком диапазоне. Она является основным лимитирующим фактором для живых организмов.

Температурный режим наземно-воздушной среды

Температура в наземно-воздушной среде имеет выраженную суточную и сезонную периодичность. Организмы адаптировались к ней с момента выхода жизни на сушу. Поэтому температура реже, чем влажность, проявляет себя как лимитирующий фактор. Однако в высоких широтах лимитирующее действие температуры усиливается. Жизнедеятельность большинства организмов ограничена температурным интервалом от 0 до +40 ºС. Многие наземные организмы способны переносить отрицательные температуры в неактивном состоянии.

Воздух, в отличие от водной среды, обладает низкой теплопроводностью и низкой удельной теплоемкостью, что обусловливает быстрое нагревание и охлаждение воздушных масс. Поэтому у живых организмов в связи с этим возникли соответствующие адаптации.

Адаптации растений к жизни в наземно-воздушной среде

С выходом растений на сушу у них появились ткани. Строение тканей растений вы изучали в главе 0. В связи с тем, что воздух не может служить надежной опорой, у растений возникли механические ткани (древесные и лубяные волокна). Широкий диапазон изменения климатических факторов стал причиной формирования плотных покровных тканей (перидермы и корки). Нахождение воды и питательных веществ в почве обусловило появление проводящих тканей (ксилемы и флоэмы), формирование корня, стебля и листьев. Благодаря подвижности воздуха (ветру) у растений сформировались приспособления к опылению, распространению спор, пыльцы, плодов и семян. С их разнообразием вы познакомились в 7-м классе при изучении размножения растений.

Адаптации животных к жизни в наземно-воздушной среде

Жизнь животных во взвешенном состоянии в воздухе невозможна из-за его низкой плотности. Но многие из видов (насекомые, птицы) приспособились к активному полету и могут длительно находиться в воздухе. Перемещение воздушных масс в горизонтальном и вертикальном направлениях используется некоторыми мелкими организмами для пассивного расселения. Таким способом расселяются протисты, пауки, насекомые. Низкая плотность воздуха стала причиной совершенствования у животных в процессе эволюции наружного (членистоногие) и внутреннего (позвоночные) скелетов. По этой же причине имеет место ограничение предельной массы и размеров тела наземных животных. Самое крупное ныне существующее животное суши — слон (масса до 5 т) гораздо меньше морского гиганта — синего кита (до 150 т). Благодаря появлению разных типов конечностей млекопитающие смогли заселить разнообразные по характеру рельефа участки суши.

У животных, обитающих в засушливых регионах, появились приспособления к добыванию и удержанию в теле воды. Так, слоновая черепаха запасает воду в мочевом пузыре; многие насекомые, грызуны и другие животные получают воду с пищей; некоторые млекопитающие избегают дефицита влаги путем отложения жира, при окислении которого образуется метаболическая вода. За счет метаболической воды живут многие насекомые, питающиеся сухим кормом, верблюды, курдючные овцы, жирнохвостые тушканчики.

Пустынная австралийская жаба в период дождей запасает в больших подкожных «мешках» и полостях тела так много воды, что раздувается и становится похожей на шишковатый теннисный мяч. Под землей, в норе на глубине 30—35 см, она выделяет специальную слизь, которая дополнительно защищает животное от потери влаги. Благодаря таким приспособлениям жаба может выдержать засуху целый год и даже больше. С давних времен, зная эти особенности местных земноводных, аборигены Австралии разыскивают их в пустыне, чтобы утолить жажду.

Таким образом, для жизни в наземно-воздушной среде у животных имеются следующие приспособления:
1) крылья для полета либо конечности для передвижения по суше;
2) наружные покровы для защиты от низких или высоких температур;
3) наружный или внутренний скелет для поддержания тела в воздушном пространстве;
4) приспособления для добывания и удержания в теле воды.

Повторим главное. В наземно-воздушной среде воздух имеет низкую плотность и давление, высокую прозрачность и содержание кислорода. Влажность в среде является основным лимитирующим фактором и зависит от климатического пояса. У растений и животных к жизни в наземно-воздушной среде выработались разнообразные адаптации. У растений появились механические, покровные и проводящие ткани, сформировались органы. Наличие ветра привело к развитию у них приспособлений для опыления, распространения спор, семян и плодов. У животных для перемещения в воздушных массах сформировались приспособления к полету, а для передвижения по суше — разные типы конечностей. Низкая плотность воздуха стала причиной дальнейшего развития у них наружного и внутреннего скелетов. Непостоянство условий среды привело к формированию защитных покровов тела у животных.

Проверим знания

1. Охарактеризуйте свойства воздуха как компонента наземно-воздушной среды.
2. Какие факторы наземно-воздушной среды являются лимитирующими? Почему?
3. Назовите наиболее опасные загрязнители воздуха. В чем их опасность?

1. Обоснуйте необходимость появления у растений в связи с выходом в наземно-воздушную среду тканей: механических, покровных, проводящих.
2. Чем обусловлена необходимость появления у животных, обитающих в наземно-воздушной среде, разных типов конечностей? Приведите примеры животных с разными типами конечностей.
* 3. Установите соответствие между средами жизни и их характеристиками. Среды жизни: 1 — наземно-воздушная; 2 — водная. Характеристики: а) плотность высокая; б) разнообразие условий низкое; в) лимитирующий фактор — влажность; г) лимитирующий фактор — обеспеченность кислородом; д) плотность низкая.

*Индивидуальное домашнее задание. Возьмите в качестве объектов наблюдения по одному растению и животному из ближайшего окружения. Составьте характеристику их адаптаций к жизни в наземно-воздушной среде. Определите, к каким из факторов среды выработаны данные адаптации.

Источник