Существование человека, как и любого другого живого организма, невозможно вне среды его обитания.
Среда обитания живых организмов — это та часть пространства, которая окружает данный организм или группу организмов и воздействует на него определенным образом различными факторами.
Любой организм испытывает воздействие неорганических и органических составляющих природы и приспосабливается к этим воздействиям. Так, некоторые животные приспособились к низким температурам и могут нормально существовать в районах Крайнего Севера (песцы, белые медведи), а другие способны жить только в тропиках. На определенной территории, в одинаковых климатических условиях проживают определенные группы организмов, приспособленные к существованию в данной среде обитания. На планете Земля различают следующие виды сред обитания: наземно-воздушная, водная, наземная, наземно-водная, почвенная (эдафическая), живой организм, которые характеризуются специфическими признаками. Если вас интересует эта тема, стоит почитать статью с примерами приспособления животных к суровым условиям обитания.
Названные выше среды обитания различаются по агрегатному состоянию, плотности, наличию и различному содержанию кислорода и другим параметрам. Рассмотрим краткую характеристику этих сред.
Наземно-воздушная среда характеризуется тем, что она является газообразной (ее воздушная часть) и твердой (наземная часть). На поверхности земли организмы укрепляются (растения, некоторые грибы) или строят убежища (животные). В воздухе организмы находят пищу и кислород. Это аэробная среда, в которой осуществляется интенсивный обмен газов и воды, а воду, необходимую для жизнедеятельности живых существ, необходимо добывать и сохранять. Поэтому живущие в этой среде организмы приспособлены к добыванию и сохранению влаги, а животные обладают способностью к достаточно быстрому и активному перемещению. В этой среде живут птицы, многие виды членистоногих (например насекомые), млекопитающие, различные виды покрытосеменных и т. д.
Водная среда характеризуется жидким агрегатным состоянием и в зависимости от глубины может быть как аэробной (поверхностные слои различных водоемов), так и анаэробной (на больших глубинах океана, в водоемах с высокой температурой). Эта среда плотнее, чем воздушная, но более благоприятная с позиций добычи организмом воды и ее сохранения в нем. Водная среда более богата пищевыми ресурсами. В ней в далеком геологическом прошлом зародилась жизнь (по образному выражению «океан является колыбелью жизни»), В этой среде формы организмов многообразны, и существуют организмы, которые дышат как растворенным в воде кислородом, так и кислородом, содержащимся в атмосфере; живут в этой среде анаэробные организмы. В водной среде живут различные простейшие, водоросли, рыбы, членистоногие, моллюски, иглокожие и представители других типов и классов животного и растительного мира.
Водно-наземная (наземно-водная) среда является пограничной средой и сочетает в себе свойства наземной и водной среды. Она смешана и по агрегатному состоянию, являясь твердой (наземная) и жидкой (водная). Эта среда явилась причиной возникновения особой формы организмов (амфибий или земноводных), которые сочетают признаки и водных, и наземных животных. Эти животные способны дышать и атмосферным воздухом, и кислородом, растворенным в воде, цикл их жизни тесно связан с водной средой. Некоторые организмы, живущие в этой среде, дышат только атмосферным кислородом, но добывают пищу в водной среде. Данная среда является «комфортной» с точки зрения добычи воды организмом. В этой среде живут разнообразные виды и животных, и растений. К ним относятся растения-гигрофиты, которые принадлежат к разным классам. Среди животных в этой среде обитают различные виды млекопитающих, птиц, членистоногих, амфибий и др.
Наземная среда характеризуется тем, что животные живут на поверхности земли в нижней части воздушного океана, как правило, вдали от водоемов. Эта среда характеризуется твердым агрегатным состоянием субстрата, но газообразным состоянием местообитания, разнообразным водным режимом, т. е. условия этой среды весьма многообразны, что определяет многообразие приспособлений организмов к этой среде. В ней проживают многочисленные виды простейших, грибов, лишайников, водорослей, высших растений, птиц, зверей и т. д. Условия жизни в наземной среде часто напоминают таковые для воздушно-наземной среды, но отличаются от последней тем, что организмы всю свою жизнь проводят на поверхности земли, а не в воздухе.
Специфической средой обитания является эдафическая — почва и более глубокие слои заселенной организмами литосферы. Эта среда твердая, трудная для перемещения, характеризуется отсутствием света, насыщена молекулярным кислородом, может содержать капельножидкую воду, способную быть средой обитания простейших, богата минеральными солями и различными органическими веществами. Эта среда очень благоприятна для жизнедеятельности различных организмов, поэтому является плотно заселенной средой обитания. В ней живут разнообразные представители типа простейших, различные водоросли, грибы, многообразные виды червей, моллюсков, различные представители высших животных. Почва является субстратом различных видов высших растений, для которых характерна наземная среда.
Живой организм как среда обитания других организмов представляет собой специфическую среду обитания для паразитических организмов. Это, как правило, среда, лишенная молекулярного кислорода, поэтому в ней живут преимущественно анаэробные организмы. Паразитические организмы могут жить и внутри, и вне организма, условия их жизни могут быть весьма разнообразными, поэтому формы таких организмов также многообразны. В данной среде нет необходимости добывать и отыскивать питательные вещества, что налагает определенный отпечаток на строение подобных организмов. В этой среде живут различные болезнетворные организмы, а также некоторые организмы, которые вступают с организмом-хозяином во взаимно-полезное сожительство (примером последних являются клубеньковые бактерии, обитающие в корневых системах бобовых растений).
Факторы среды, их общая характеристика и классификация
Среда обитания живых организмов характеризуется различными параметрами, важнейшим среди которых является фактор среды.
Фактор среды — это движущая сила или условие (существенное обстоятельство), влияющие на жизнедеятельность данного организма в конкретных условиях его обитания.
Важнейшей характеристикой фактора среды является интенсивность его воздействия.
Интенсивность воздействия фактора — это степень его влияния на жизнедеятельность организма.
Она может быть различной. Можно выделить три разновидности воздействия экологического фактора на жизнедеятельность организма: минимум, максимум и оптимум.
Минимум воздействия фактора — это такая величина интенсивности фактора, ниже которой наступает гибель данного организма.
Максимум воздействия фактора — это такая величина наибольшего его воздействия, при которой наступает гибель организма.
Оптимум воздействия фактора — это такая величина интенсивности фактора, при которой организм чувствует себя наиболее комфортно и обладает максимумом биологической продуктивности. Область между минимумом и максимумом интенсивности воздействия фактора, в пределах которых организм остается живым, называется пределом выносливости организма по данному фактору.
Для данной территории, для определенного времени года средняя величина интенсивности отдельных факторов является более или менее постоянной величиной или колеблется в определенных пределах, что позволяет организмам приспособиться к жизни на данной территории. Эта средняя величина интенсивности воздействия фактора может меняться в зависимости от широты, от времени года, а в горных районах обладает вертикальной зональностью. Это относится к температуре, освещению, климату. Например, температура (ее средняя величина) уменьшается от подножья к вершине, а также от экватора к полюсу, что приводит к формированию на различных широтах и вертикалях горных местностей различных сообществ организмов.
Экологические факторы (факторы среды) различны и имеют разную классификацию. Так, по степени воздействия на данный организм различают общие и специфические факторы. К специфическим факторам относят лимитирующие (ограничивающие).
Лимитирующим называется такой экологической фактор, воздействие которого определяет возможность существования организма в данных условиях. Например, наличие влаги, оптимальной температуры и других компонентов, необходимых для произрастания кокосовой пальмы в условиях полярного дня, не обеспечивает возможности плодоношения (размножения), так как это растение «короткого дня».
Кроме лимитирующих, к специфическим факторам относят такие, которые встречаются только в данной среде обитания, например, высокое содержание солей в почве на солончаках, которое формирует определенную растительность, образуемую разными видами растений — солянок.
По происхождению различают абиотические, биотические и антропогенные факторы.
Абиотическими (абиогенными) факторами называют совокупность условий (отдельное условие) неживой природы, воздействующих на организм. К ним относят температуру, свет, влажность, субстрат и его состав, климат (как совокупный абиотический фактор).
Биотические (как биогенные) факторы — это воздействия среды, связанные или непосредственно с воздействием различных организмов (кроме человека), или опосредованным влиянием деятельности организмов на данный организм (биотические факторы в более узком понимании представляют собой опосредованное воздействие данного организма на другой организм, например, действие фитонцидов, выделяемых растениями семейства лилейных на микроорганизмы). В отличие от традиционно используемого термина «биотические факторы» правильнее использовать термин «биогенные факторы», которые включают в себя комплекс факторов, т.е. являются совокупностью биологических, биоценотических и биотических (в узком понимании) факторов.
Биологическими факторами называют воздействия живых организмов на другие организмы, например поедание хищником жертвы.
Биоценотическим называют фактор, связанный с влиянием на другие организмы совокупности других организмов, например, какой-либо популяции, проживающей в данном биогеоценозе.
Биотическим (в узком смысле) фактором называют опосредованное воздействие живого организма на среду, например через выделение разных химических соединений, через отмирание и т. д. Однако, как было указано выше, термин «биотические факторы» часто является синонимом термина «биогенные факторы».
Антропогенные факторы — комплекс воздействий, связанных с деятельностью человека, как непосредственной, так и опосредованной. При создании искусственного биоценоза (например, бахчи) существовавший ранее естественный биоценоз уничтожается и т. д.
Имеются и другие разновидности экологических факторов и их различные классификации. Так, кроме рассмотренных, существуют классификации по времени (эволюционный, исторический, действующий), по периодичности (периодический, непериодический), по очередности возникновения (первичный, вторичный), по среде возникновения (атмосферный, водный, биосферный, генетический и др.); по характеру (физический, химический, комплексный и др.); по объекту воздействия (индивидуальный, групповой) и др.
Краткая характеристика экологических ниш
Организмы, приспосабливаясь к определенным условиям существования, для повышения возможности выживания в природе занимают определенные экологические ниши. Термин «экологическая ниша» введен Дж. Гриннелом (1928), но до настоящего времени в достаточной степени не уточнен, что затрудняет его практическое применение. На современном этапе экологическая ниша — это место вида в природе, включающее его положение в пространстве и во времени существования, его функциональную роль в природе и положение относительно абиотических условий существования.
Экологическая ниша может быть и занята, и не занята видом, так как это функциональное место вида в экосистеме, включая его роль в этом сообществе организмов. Примером разных экологических ниш является дневной и ночной образ жизни животных. Так, насекомоядные дневные птицы находятся в разных экологических нишах по отношению к ночным насекомоядным птицам — они не конкурируют ни за источники питания, ни за процессы размножения и т. д.
Общая характеристика продуктивности организмов, круговорота веществ и энергии в пищевых цепях
В пищевых сетях и цепях происходит перенос веществ и энергии от одного звена к другому и через полные пищевые цепи (от продуцента через консументы разных порядков к редуцентам) осуществляется круговорот веществ в природе. Пищевая цепь не может существовать без поступления энергии извне. Основным природным источником является энергия Солнца, усваиваемая продуцентами (фотосинтетиками); эта энергия в форме энергии химической связи сложных органических веществ передается от одного звена к другому, постоянно уменьшаясь за счет того, что часть ее затрачивается на реализацию процессов жизнедеятельности и у завершающего звена практически не остается в форме химических связей сложных органических веществ, так как редуценты практически полностью превращают органические вещества в неорганические.
Продуценты, начинающие пищевую цепь, включают в круговорот веществ неорганические вещества, превращая их в органические. Далее органические вещества во все уменьшающемся количестве передаются от звена к звену и у редуцентов (завершают пищевую цепь) их количество становится минимальным. Образующиеся в процессе обмена веществ неорганические вещества у всех членов пищевой цепи возвращаются в круговорот веществ. Это делает возможным существование жизни как таковой, ибо если органические вещества только образовывались бы, а не превращались в неорганические, то наступило бы время, когда неорганические вещества, способные превращаться в органические, исчезли.
Важнейшим свойством любых организмов является их продуктивность — биомасса, производимая всеми особями данной популяции на единице площади данной территории.
Продуктивность организмов в пищевой цепи от одного звена к другому закономерно убывает и подчиняется правилу пирамиды. Основание пирамиды составляют продуценты, а завершают пирамиду — редуценты, которые производят наименьшее количество биомассы (в идеале близкое к нулю). Организмы каждого звена цепи образуют трофический уровень, который из-за больших энергетических потерь, необходимых для реализации физиологических и других процессов жизнедеятельности, не может быть больше пяти. Различают пирамиды по биомассе и по энергии, которую накапливают организмы за счет наращивания массы своего тела. Правило пирамиды косвенно показывает механизм регуляции численности видов в биогеоценозе — число особей данного вида не может превышать такого количества, которое соответствует массе (энергии), накапливаемой на основе количества усваиваемой энергии продуцентов в соответствии с правилом пирамиды.