Среды жизни

Среды жизни организмов на Земле

Природа нашей планеты прекрасна и очень разнообразна. Это многочисленные озера, моря, реки, горы, равнины, болота, пустыни, леса, степи — и всюду протекает жизнь. Все огромное разнообразие природных условий, которое встречается в биосфере, называют средой обитания живых организмов.

Среда — это совокупность факторов, окружающих живые организмы и оказывающих на них прямое или косвенное воздействие.

Из среды организмы получают все необходимые ресурсы для жизни и в нее же выделяют продукты своего обмена веществ. Среда, обеспечивающая возможность жизни организмов в биосфере, очень разнообразна. По качественно отличным комплексам условий в биосфере различают четыре среды жизни: водную, наземно-воздушную (сушу), почвенную и живой организм (для паразитов и симбионтов).

Четыре среды жизни на Земле
Четыре среды жизни на Земле: 1 — водная; 2 — наземно-воздушная; 3 — почвенная; 4 — организменная

В них различают конкретные местообитания, или биотопы, которые представляют собой более «узкие» комплексы условий, качественно различающиеся между собой. Например, в водной среде имеются местообитания (биотопы) в толще воды, на дне, у поверхностной пленки, среди водорослей и трав и пр.

Своеобразие условий каждой среды жизни обусловило своеобразие свойств живых организмов, обитающих в них. У всех организмов в процессе эволюции выработались специфические морфофизиологические, поведенческие и другие приспособления к обитанию в своей среде жизни и к разнообразным частным условиям, свойственным этой среде.

Водная среда жизни

Водная среда характеризуется своеобразием физико-химических свойств, благоприятных для жизни организмов. Это прозрачность воды, ее высокая теплоемкость, большая скрытая теплота плавления, высокая теплопроводность, плотность (примерно в 800 раз превышающая плотность воздуха) и вязкость, расширение при замерзании. Так, наибольшей плотностью вода обладает при 4 ºC и при этом опускается на дно, а при замерзании расширяется, и лед в больших водоемах образуется лишь вверху, создавая защитный слой. Основная же толща воды при этом не замерзает.

Вода обладает большой подвижностью — текучестью и вертикальным перемещением, сглаженными колебаниями температуры (суточной и сезонной). Благодаря свой выталкивающей силе вода одинаково легко поддерживает как тонкие структуры, так и массивные организмы.

Вода — прекрасный растворитель минеральных и многих органических соединений. Поэтому в естественных водах всегда содержатся различные соли, карбонаты, сульфиды, хлориды, весьма важные для живых организмов водной среды. В то же время в водной среде очень слабая аэрация (кислорода примерно в 20 раз меньше, чем в атмосфере), сильные перепады давления и мало света, особенно в глубине водоемов. Убывание света с глубиной объясняется тем, что вода сильно отражает и поглощает свет. При этом разные лучи солнечного света поглощаются неодинаково: быстрее поглощаются красные и оранжевые, хуже — зеленые, синие и фиолетовые. Поэтому до больших глубин проникают лишь сине-зеленые, голубые и сине-фиолетовые лучи. Но и они проникают лишь до глубины 180-200 м.

Обитатели водной среды жизни — гидробионты (от греч. hydor - «вода» и biontos - «живущий»). Они населяют Мировой океан, континентальные водоемы и подземные воды.

Растения и животные водной среды жизни
Растения и животные водной среды жизни

Наземно-воздушная среда жизни

Эта среда характеризуется обилием воздуха. Поэтому организмы этой среды жизни часто называются аэробионтами (от греч. aer - «воздух» и biontos - «живущий»). Аэробионты фактически окружены газообразной средой, имеющей низкую плотность и давление. В воздухе достаточно высокое содержание кислорода, много солнечного света. Действие света и тепла (температуры) проявляется здесь интенсивно, но с большими амплитудами колебаний. Колебания находятся в зависимости от сезона, времени суток и от географического положения региона. Такой же зависимостью характеризуется влажность. Притом особенностью данной среды является постоянный дефицит влаги и присутствие ее в виде пара, в капельно-жидком или кристаллическом состоянии (в форме снега или льда).

Существенными факторами среды являются также ветер, смена времен года, рельеф местности и др.

Характерной особенностью наземно-воздушной среды является и то, что сами живущие здесь организмы существенным образом влияют на среду и во много сами создают ее.

Например, древесные растения и травы задерживают порывы ветра, затеняют почву, нагнетают влагу из ее глубины, создают особый микроклимат. Животные распространяют плоды и семена, обогащают почву пометом, строят гнезда и норы, поедают побеги и листья.

Наземно-воздушная среда жизни — самая сложная по экологическим условиям и отличается огромным разнообразием местообитаний: пустыни, степи, леса, пещеры, болота, равнины и горные местности. Это обусловило величайшее разнообразие сухопутных живых организмов и их комплексов на нашей планете. Абсолютное большинство животных в этой среде передвигаются по твердой поверхности Земли — почве, потому животное население суши иногда называют террабионтами (от лат. terra - «земля» и biontos - «живущий»).

Наземно-воздушная среда по своим физико-химическим условиям считается достаточно суровой по отношению ко всему живому. И все же, несмотря на суровость наземно-воздушной среды, жизнь здесь достигла очень высокого уровня как по общей массе органического вещества, разнообразию форм живой материи, так и по степени эволюционного развития организмов.

Обитатели наземно-воздушной среды жизни

Почва как среда жизни

Почва — это рыхлый поверхностный слой суши, контактирующий с литосферой (земной корой) и атмосферой (воздушной средой). Она состоит из смеси минеральных веществ, образующихся при распаде горных пород, и особых органических веществ, возникших в результате разложения растительных и животных остатков. В поверхностных слоях почвы обитает множество организмов-редуцентов — бактерий, грибов, червей, мельчайших членистоногих и др. В среднем в 1 см3 почвы содержатся сотни миллионов бактерий, микроскопических грибов, актиномицетов, водорослей и других микроорганизмов. Все это население взаимодействует между собой, образуя своеобразный комплекс, активно участвующий в плодородии почвы и в создании самой почвенной среды жизни. Его активность обеспечивает развитие почвы сверху, ф физическое и химическое разрушение коренной породы способствует образованию почвы снизу.

Как среда жизни почва отличается рядом особенностей: большой плотностью, отсутствием в ней света, пониженной амплитудой колебания температуры, недостаточностью кислорода и сравнительно высоким содержанием углекислого газа.
Виды, населяющие почвенную среду жизни, называют педобионтами (от лат. pedis - «нога» и греч. biontos - «живущий»), или эдафобионтами (от греч. edaphos - «почва» и biontos - «живущий»).

Живой мир почвенной среды

Как приспособление к обитанию в почве у эдафобионтов в процессе эволюции выработались своеобразные свойства. Например, у животных — вальковатая форма тела, малые размеры, сравнительно прочные покровы, кожное дыхание, дедукция глаз, бесцветность покровов, сапрофагия (способность питаться остатками других организмов). Наряду с аэробностью широко представлена анаэробность (способность существовать при отсутствии свободного кислорода).

Организмы как среда жизни

Появление данной среды жизни на Земле проходило почти одновременно с появлением живых организмов. Использование одних живых организмов другими в качестве среды обитания не только очень древнее, но и широко распространенное явление. Фактически нет ни одного вида, не имеющего паразитов. Организм, в котором поселяются другие организмы, называют хозяином.

Как среда жизни живой организм хозяина характеризуется рядом специфических особенностей: наличием для его обитателей обилия лекгоусвояемой пищи, постоянством температурного, солевого и осмотического режимов, отсутствием угрозы высыхания, защищенностью от врагов. Однако проблематичными для сожителей живых организмов выступают такие факторы, как нехватка кислорода и света, ограниченность жизненного пространства, преодоление защитных реакций хозяина, то есть его активного иммунитета, и перемещение от одной особи к другим хозяевам. Кроме того, данная среда всегда ограничена во времени сроком жизни хозяина, так как организм служит средой жизни, лишь будучи живым. Организмы, населяющие пищеварительный тракт хозяина, его внутренние органы и ткани, называются эндобионтами (от греч. endon - «внутри» и biontos - «живущий»). Среди них есть паразиты, симбионты (сожители на равных), комменсалы (нахлебники и квартиранты, не причиняющие вреда хозяину) и другие сожители, обитающие внутри организма хозяина.

Например, обнаружено, что в кишечнике кулана обитают четыре трофических (пищевых) группы эндобионтных инфузорий:

  1. Растительноядные — питаются растительными частицами, но не конкурирующие с хозяином при потреблении пищи, так как они обитают в конце кишечника хозяина, где уже почти не происходит всасывания питательных веществ. Поэтому обитающие здесь 11 видов инфузорий — нахлебники (комменсалы).
  2. Крахмалоядные (5 видов) — питаются зернами крахмала (как конкуренты в питании являются паразитами хозяина). Даже при очень бедном пищевом рационе хозяина они выискивают и поедают крахмальные зерна.
  3. Бактериядные (14 видов) — питающиеся бактериями, населяющими кишечник травоядного животного (следовательно, они не конкурируют с хозяином при потреблении пищи, а являются комменсалами, то есть, получая для себя пользу, они не наносят вреда хозяину). Поедая бактерии, эти инфузории поддерживают равновесие в биоценозе толстой кишки лошадиных.
  4. Хищные — питающиеся другими инфузориями, следовательно, выполняющие защитную, полезную для хозяина роль; это не паразиты, а симбионты. Нападают главным образом на крупных растительноядных инфузорий. Некоторые инфузории в кишечнике кулана прибегают к хищничеству, чтобы пополнить основной рацион, состоящий из крахмала или бактерий. Группу хищных составляют четыре вида инфузорий.

Инфузории-эндобонты кишечника кулана (Equus hemionus):
1, 2 — инфузории, питающиеся растительным кормом хозяина (в их теле видны растительные клетки и крахмальные зерна); 3 — инфузории, поедающие бактерий; 4 — инфузории, паразитирующие на других инфузориях

Относительная стабильность благоприятных экологических условий этой среды жизни дает ряд преимуществ эндобионтам, но вместе с тем ограничивает возможности их расселения, затрудняет прохождение жизненных циклов по сравнению со свободноживущими видами.

Все виды, существующие на Земле, обладают сложной системой приспособлений к жизни в своей среде. Их свойства отражают особенности их среды жизни. Причем у представителей разных групп живых организмов, в том числе и очень далеких друг от друга по родству, но населяющих одну и ту же среду обитания, развиваются похожие свойства, сходные типы приспособлений, в том числе и приспособленность к совместному проживанию в природных сообществах.