Среды жизни и адаптации к ним организмов. Келин Е.А

Келин Е.А.

сильно различающиеся по специфике условий. Водная среда была первой, в

которой возникла и распространилась жизнь. В последующем живые организмы овладели наземно-воздушной средой, создали и заселили почву.

Четвертой специфической средой жизни стали сами живые организмы, каждый из которых представляет собой целый мир для населяющих его паразитов или симбионтов.

между атмосферой и твёрдой земной корой (литосферой) и представляющая собой

совокупность океанов, морей и поверхностных вод суши.

снег Арктики и Антарктики, а также атмосферную воду и воду,

содержащуюся в живых организмах. Основная масса воды гидросферы сосредоточена в морях и океанах, второе место по объёму водных масс занимают подземные воды, третье — лёд и снег арктических и антарктических областей.
Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl, S, C.
Большое экологическое значение имеют высокая плотность и вязкость воды.
Основные лимитирующие факторы: недостаток кислорода и света.

в самых глубоководных океанических впадинах – на глубине до 11

км (Марианская впадина).

Мариа́нский жёлоб (или Мариа́нская впа́дина) — океанический глубоководный жёлоб на западе Тихого океана, самый глубокий из известных на Земле. Назван по находящимся рядом Марианским островам.

пелагиаль (толща воды)
3) литораль (зона материковой отмели)
4) профундаль (зона дна,

расположенной ниже глубины проникновения достаточного для фотосинтеза света)
5) абиссаль (глубоководная зона)

который затопляется морской водой во время прилива и осушается во время отлива. 

разнородные, в основном мелкие организмы, свободно дрейфующие в толще воды

и неспособные — в отличие от нектона— сопротивляться течению. Такими организмами могут быть бактерии, диатомовые и некоторые другие водоросли (фитопланктон), простейшие, некоторые кишечнополостные, моллюски, ракообразные, яйца и личинки рыб, личинки различных беспозвоночных животных (зоопланктон). Планктон непосредственно или через промежуточные звенья пищевой цепи является пищей для большинства остальных водных животных.

Ветвистоусые рачки дафнии –
один из основных компонентов планктона

мм), образующих промысловые скопления в поверхностных слоях воды умеренных и

высоких широт океанов обоих полушарий. Криль, находясь в начале пищевых цепей, является основой ряда океанических экосистем (например, прибрежных экосистем Антарктиды): питаясь фитопланктоном и мелким зоопланктоном, он, в свою очередь, служит пищей усатых китов, тюленей-крабоедов, пелагических рыб и птиц.

приходится: 1/3 всей продукции биосферы;

размножения организмов и вертикальные суточные миграции;

содержания воды,
жиров и газообразных продуктов в теле;

преимущественно хищных, обитающих в толще воды пелагической области (толще воды) водоёмов и

способных противостоять силе течения и самостоятельно перемещаться на значительные расстояния. К нектону относится более 20 000 разновидностей рыб, кальмары, китообразные, ластоногие, водные змеи, черепахи, пингвины и др.

Скат

Морская змея

Рыба - бабочка

текущих водах (ручьях, реках и морских мелководьях, омываемых течением). Одни

реофилы проводят в текучих водах всю жизнь, другие связаны с ними лишь в определённые периоды. Реофилы кислородолюбивы нуждаются в постоянном притоке свежей воды.
Стагнофилы – обитатели стоячих водоёмов.

Морские лилии

Форель

наоборот — сидячие или малоподвижные формы: противостоят сносу течением, прирастая к

субстрату (губки, мшанки и др.), прикрепляясь к нему с помощью выростов тела (например, бесстебельчатые морские лилии) или присасываясь (например, моллюск Ancylus), прячась в норках или среди камней и т. п. Для ряда реофилов характерны приспособления для фильтрации воды и улавливания приносимых течением пищевых частиц.

Мшанки

Морские губки

них миоглобин (кислород связывающий белок скелетных мышц и мышцы сердца) связывает

больше кислорода, чем гемоглобин. При недостатке кислорода некоторые гидробионты впадают в анабиоз (временное замедление обмена веществ).

в грунте дна водоёмов. В океанологии бентос — организмы, обитающие на

морском дне; в пресноводной гидробиологии— организмы, обитающие на дне континентальных водоёмов и водотоков; зона обитания бентоса называется бенталь. Животные, относящиеся к бентосу, называются зообентосом, а растения — фитобентосом. К бентосу относятся также многие протисты (например большинство фораминифер) .

свободно передвигающимся по дну, относятся морские звезды, крабы. Есть организмы

то всплывающие, то лежащие на дне — камбалы, скаты. Есть и совсем малоподвижные — моллюски хитоны (на фото слева), гребешки, блюдечки (на фото справа). Ко дну прикрепляются устрицы и другие моллюски, а в грунт закапываются ланцетники.

— это в основном водоросли. Бентос служит пищей многим рыбам

и другим водным животным, а также используется человеком (например, водоросли, устрицы, крабы, некоторые рыбы). Пример бентосных животных —морские звёзды, устрицы, камбалы, мидии, морской огурец, офиуры и многие другие.

и нектон).

мелких беспозвоночных), живущих у поверхностной плёнки воды на границе водной

и воздушной сред.

Организмы нейстона: 1 — клоп-водомерка; 2 — жук вертячка; 3 — личинка комара; 4 — клоп гладыш; 5 — улитка прудовик.

пресноводная гидра, мшанки, морские желуди, асцидии, многощетинковые черви и пр.) подводных скал, свай, древесных стволов, морских и речных судов. 

избытке пищи организмы в своих возможностях ограничены, причем ограничены физической

(точнее геометрической) упаковкой. Морские желуди и мидии порой так покрывают поверхность камня так плотно, что для новых особей просто нет места. Закономерности территориального поведения какой-нибудь птицы порой определяют границы обороняемого ею участка.  

нижних слоях атмосферы. Большая часть эукариотов обитает именно в этой среде. Здесь

распространена большая часть животных, растений, некоторые грибы, простейшие и бактерии. Лимитирующие факторы: недостаток или избыток тепла и влаги.

название. Характеризуется обычно следующим:
Воздух не оказывает почти никакого сопротивления, поэтому

оболочка организмов обычно не обтекающая.
Большое содержание кислорода в воздухе.
Обладает климатом и временами года.

присутствием в почве раствора биогенов.

на равнинах.
В атмосфере отсутствует вода необходимая для жизни, потому организмы

селятся ближе к рекам и другим водоёмам.
Растения, которые имеют корень пользуются минеральными веществами, находящимися в почве и, частично, находятся в почвенной среде.
Минимум температуры был зарегистрирован в Антарктиде, который составлял - 89 ° С, а максимум + 59 ° С.
Биологическая среда распространена от 2 км ниже ур. м., до 10 км выше Ур. м.

наличием кислорода. С увеличением высоты парциальное давление кислорода уменьшается, а

следовательно уменьшается поступление кислорода в организмы. Действительно при этом увеличивается частота дыхательных движений, что может привести к обезвоживанию. Поэтому обеспеченность кислородом действительно является лимитирующим фактором.

и млекопитающие. Клетки их тела получают чистую артериальную кровь богатую

кислородом, что позволяет процессу обмена веществ идти наиболее интенсивно.

среды, и как следствие широкое распространение на всех континентах Земли;
б)

активность независимо от сезона года;
в) постоянная внутренняя температура тела позволяет животным не зависеть от температуры окружающей среды; создает условия для протекания всех биохимических реакций в клетках; позволяет осуществлять биохимические реакции с высокой скоростью, что повышает активность организмов.

животные в сравнении с пойкилотермными имеют большие потребности в пище

и воде.
б) работа механизмов терморегуляции требует больших энергетических затрат, для восполнения которых животные нуждаются в усиленном питании, поэтому единственно возможным состоянием животных с регулируемой температурой тела является состояние постоянной активности.
в) в холодных районах ограничивающим фактором в их распространении является не температура, а возможность регулярного добывания пищи. Большая часть энергии, содержащейся в пище идет на поддержание температуры тела и других физиологических процессов ввиду интенсивного обмена веществ.

почвенных — их нет или они редуцированы.
Это связано с тем, что: 
1)

Плотность воздуха низкая и чтобы улавливать звуковые волны животные имеют ушные раковины.
2) Вода и почва имеют большую плотность и звуки в них хорошо распространяются.
3) Ушные раковины в воде и почве препятствуют передвижению животных.

что основной адаптационный механизм гомойотермии – приспособление к неблагоприятным температурам

(сильному колебанию температур). В воде перепады температур значительно ниже, чем в наземно-воздушной среде, а в глубинных слоях температура практически постоянна (+4 0С). Кроме того, поддержание постоянной температуры тела обязательно связано с интенсивными процессами обмена веществ, что возможно только при хорошей обеспеченности кислородом. В воде таких условий нет.

живых организмов. Заселявшие наземно-воздушную среду организмы приводили к возникновению почвы

как уникальной среды обитания. Почва представляет собой сложную систему, включающую твердую фазу (минеральные частицы), жидкую фазу (почвенная влага) и газообразную фазу. Соотношение этих трех фаз и определяет особенности почвы как среды жизни.

Оно образуется в результате отмирания организмов и входит в состав

их экскретов (выделений). Условия почвенной среды обитания определяют такие свойства почвы как ее аэрация (то есть насыщенность воздухом), влажность (присутствие влаги), теплоемкость и термический режим (суточный, сезонный, разно годичный ход температур).

на большой глубине. В целом, почва отличается довольно устойчивыми условиями

жизни. Вертикальные различия характерны и для других свойств почвы, например, проникновение света, естественно, зависит от глубины.

и наземно-воздушной средами.
В почве возможно обитание организмов, обладающих как

водным, так и воздушным типом дыхания.
Вертикальный градиент проникновения света в почве еще более выражен, чем в воде. Микроорганизмы встречаются по всей толще почвы, а растения (в первую очередь, корневые системы) связаны с наружными горизонтами.

Обитатели почвы. Личинка майского жука. Медведка. Дождевой червь.

конечности у млекопитающих; способность к изменению толщины тела; наличие специализированных

головных капсул у некоторых видов); формы тела (округлая, вольковатая, червеобразная); прочные и гибкие покровы; редукция глаз и исчезновение пигментов. Среди почвенных обитателей широко развита сапрофагия - поедание трупов других животных, гниющих остатков и т.д.

своих потребностей – распространенное в природе явление. Нет практически ни

одного многоклеточного организма, не имеющего внутренних обитателей. Чем выше организация организма, тем разнообразнее его внутренняя среда, ткани и органы и тем более разнообразные условия может он предоставить для проживания своим сожителям.
Джонатан Свифт писал:
Под микроскопом он открыл, что на блохе
Живет блоху кусающая блошка;
На блошке той – блошинка-крошка,
В блошинку же вонзает зуб сердито
Блошиночка… и так ad infinitum.
Единственные существа, не подвергающиеся нашествию паразитов – сами паразиты, представляющие конечное звено в цепи питания.

позвоночных паразитизм редок, а среди простейших встречается очень часто. Среди

растений это соотношение также справедливо. Много паразитов среди грибов.
Для паразитов организм-хозяин – специфическая среда обитания. Между паразитом и хозяином возникли сложные экологические отношения.

обитающие на поверхности тела хозяина (клещи, пиявки, блохи). У растений

внутрь хозяина внедряются только органы питания – присоски или гаустории (повилика).
· Эндопаразиты – внутренние паразиты. Это большинство гельминтов, бактерии, вирусы, простейшие. У растений-эндопаразитов внутри хозяина располагаются все органы, снаружи остаются только органы размножения (виды рода Раффлезия, петров крест).
Грибы и бактерии располагаются в межклетниках и в клетках хозяина.

всей жизни связан с хозяином. При стационарном паразитизме паразиты могут

быть приурочены к одному хозяину (постоянные): вши, пухоеды, чесоточные зудни или развитие происходит со сменой хозяев (периодические): ленточные черви, сосальщики, малярийный плазмодий. При смене хозяев паразиты наиболее уязвимы и у них появились защитные приспособления: оболочка цисты, способность к анабиозу, прочные оболочки яиц.
·     Временный, когда паразит лишь часть времени проводит на хозяине (кровососущие насекомые).

ресурсы;
– защищенность от внешних условий;
– защищенность от внешних врагов;
– постоянные

условия жизни.
Из-за этого многие паразиты пошли по пути регресса, вторичного упрощения внутренней организации (исчезает пищеварительная система, ротовые органы превращаются в крючки, присоски, необходимые для удержания на хозяине; у растений редуцируется корневая система, листья). Для паразитов характерна большая плодовитость. Так, человеческая аскарида продуцирует в сутки 250 тыс. яиц, а за всю жизнь свыше 50 млн. это явление получило название «закона большого числа яиц».

организма хозяина;
– недостаток кислорода, у многих анаэробный тип обмена;
– трудно

найти хозяина и поэтому малая выживаемость потомства;
– трудно найти партнера для спаривания, поэтому развит партеногенез, полиэмбриония (из 1 яйцеклетки много зародышей), бесполое размножение. Иногда паразитические растения выделяют вещества, изменяющие направление роста органа хозяина, для того, чтобы произошло заражение;
– хозяин имеет защитные приспособления против паразита.

способность поглощать из почвы воду и минеральные вещества, но имеющие

листья в которых находится хлорофилл, а значит способные к фотосинтезу (погремки большой и малый, мытник, очанки, омела белая, ремнецветник европейский).

Ремнецветник европейский

Мытник

циклом хозяина. Это позволяет заразить хозяина в нужный момент.
В ряде

случаев паразиты сами становятся средой обитания других видов – возникает явление сверхпаразитизма или гиперпаразитизма.
Организмы энергично реагируют на воздействие паразита. Эта реакция носит название активного иммунитета.
·  Выработка гуморального иммунитета;
·  Выделение смолы, млечного сока;
·   Разрастание окружающих тканей, образование галл у растений, а у животных зооцецидий.
Отношения между паразитом и хозяином в природе уравновешены в процессе эволюции.

чаще поражения наносятся членистоногими (клещами, тлями, галлицами, орехотворками) или корневыми галлообразующими нематодами. При

этом поражаются участки листьев и других органов растений. Однако могут поражаться и целые органы, например, листовые почки. Галлы ослабляют растение и могут привести его к гибели.

гиперпаразит) в другом. В этом случае сверхпаразит называется паразитом второго

порядка, а его хозяин — паразитом первого порядка. Паразитизм более высоких порядков встречается очень редко. Один из примеров — заражение наездником Asecodes albitarsus  многоядного сверхпаразита Dibrachys boucheanus, который, в свою очередь, нередко поражает наездников Apanteles glomeratus, паразитирующих на гусеницах белянок. Сверхпаразитизм достаточно широко распространён среди паразитических насекомых, в частности у наездников семейств Ichneumonidae, Encyrtidae и некоторых других. Однако сверхпаразитизм встречается и в других группах животных. Некоторые трематоды живут в ракообразных — эктопаразитах морских рыб. Сверхпаразитизм встречается и у некоторых ракообразных семейства тантулокарид. Обнаружен также как минимум один вирус, поражающий другие вирусы. Гиперпаразитами называют и некоторые виды у грибов.

более простые условия среды. Примеры такой смены условий среды и соответственно

регресса показывают виды, обитающие в пещерах, эндопара­зиты, пассивно-сидячие формы. Так, пещерные обитатели ха­рактеризуются редукцией органов зрения, депигментацией по­кровов тела, снижением активности.

Троглобио́нты (от греч. trogle — пещера + и bíos — жизнь) — животные, постоянно обитающие в пещерах, трещинах горных пород, пещерных водоёмах либо водотоках.

Европейский протей-троглобионт, эндемик балканских пещер.

личиночной стадии. С пассивным образом жизни по­гонофор (открытого А. В.

Ивановым нового типа беспозвоноч­ных) связана редукция кишечника, ротового и анального от­верстий. Рудиментация органов — одно из распространенных следствий морфофизиологического регресса.  

упрощениям организации.
Переход многих цветковых растений к паразитизму сопровождался снижением

активности фотосинтезирующего аппарата, редукцией листьев до чешуи, преобразованием корней в гаустории. Одновременно у паразитных растений развивалась сложная система приспособлений к хозяину (химическая сигнализация при поиске растения-хозяина, химические механизмы внедрения в ткани хозяина, распростра­нение в них, извлечение питательных веществ из тканей хо­зяина).

даже некоторым усложнением орга­низации. Особенно наглядно это видно на паразитических

ор­ганизмах, поскольку переход к паразитизму требовал выработки новых специализированных адаптации. Эволюция эндопарази­тов, например, обитающих в кишечнике хозяина (аскариды, лентецы), наряду с редукцией ряда органов отмечена мощным развитием репродуктивной системы, органов присоски к стенкам кишечника.  
Таким образом, закономерное следствие регресса нег упро­щение структуры как таковой, а сужение одних функций, ин­тенсификация, активация и даже/расширение функций, обуслов­ленные  необходимостью  приспособления  к условиям  обитания.