Практическая значимость экологических исследований

Экология наука очень молодая (по сравнению с такими классическими науками, как математика, физика, ботаника, зоология, медицина, философия и др.). Но, несмотря на это, именно экология является основой, базисом, фундаментом, на котором строят свои знания все отрасли наук, связанные с охраной природы и окружающей среды, рациональным природопользованием. Законы экологии вытекают из объективных фундаментальных законов физики, биологии, математики. Без знания законов существования и развития природы все наши усилия будут направлены на борьбу с последствиями, а не с причиной, породившей конфликт человека и природы. Спасти человека значит сохранить природу. Вывод из сказанного прост: начинать надо изучения законов, по которым живет и развивается природа.

Современный человек должен знать и учитывать законы экологии для разумной хозяйственной деятельности, будь то сельское хозяйство, промышленное производство, исследование климата, почв. Экология непосредственно связана со здраво охранением, безопасностью жизнедеятельности человека.

Информацию, полученную при экологических исследованиях, необходимо использовать при землеустройстве, решении важнейших вопросов кадастра и мониторинга земель, при оценке плодотворного.

Особенно важно применять результаты экологических исследований загрязненных и других деградированных земель на массивах сельскохозяйственных угодий, прежде всего на пашне, где возделывают различные агрокультуры. При землеустройстве, ориентированном на экологически сбалансированное использование земель, следует учитывать также физическую деградацию почв, антропогенные изменения осушаемых и орошаемых почв и возможные негативные экологические последствия, воздействие на почвы кислотных дождей, загрязнение водных источников биогенными веществами, различными физическими соединениями.

Экологический подход необходим прежде всего для научно обоснованного ведения сельского хозяйства. Продукты питания составляют основу жизнедеятельности человека, и производство пищи, учитывая увеличиваюшееся число жителей Земли, — важная проблема. Чтобы эффективно бороться с вредителями сельскохозяйственных культур и правильно выбрать момент для применения инсектицидов, фунгицидов, других химических препаратов, нужно хорошо знать жизненные циклы соответствующих видов организмов. Экологичными могут быть опреде ленные сельскохозяйственные приемы и методы, такие как передвижение сроков посева и уборки урожая, способствующие созданию неблагоприятных условий для вредителей, или ограничение численности последних путем интродукции специфических паразитов и хищников.

Принципы экологии приложимы к исследованию климата и почв, необходимых для различных сельскохозяйственных культур, к организации разведения животных в тех или иных климатических условиях, разработке рациональных севооборотов и поддержанию определенного уровня разнообразия агроценозов.

Изучение с экологической точки зрения заболеваний человека, животных или растений составляет основной предмет эпидемиологии. Этой наукой разработаны системы мер, ограничивающих распространение таких заболеваний, как малярия, тиф, чума, желтая лихорадка и сонная болезнь. Подобные меры обычно включают борьбу с насекомыми — переносчиками заболеваний. Как и в случае с сельскохозяйственными вредителями, эта борьба должна основываться на хорошем знании экологии соответствующих организмов.

Связь с экологией очевидна в таких областях деятельности человека, как рыболовство, лесное и охотничье хозяйство, охрана и рекультивация земель.

Таким образом, практическое значение экологии состоит прежде всего в решении вопросов природопользования. Именно экология должна создать научную основу разумной эксплуатации природных ресурсов.

Тема 2 Среда Обитания.

Основные среды Обитания

Цель – функции и значения среды обитания, водной среды, почвенной среды и их роль в человеческой деятельности.

План лекции

2.1. Понятие о среде обитания

2.2. Водная среда

2.3. Проблема нехватки пресной воды

2.4. Наземно-воздушная среда

2.5. Почвенная среда

2.6. Живые организмы как среда обитания

2.7. Экологические особенности паразитов

Понятие о среде обитания

Живые организмы всегда находятся во взаимодействии с окружающими их природными образованиями и явлениями. Об историческом единстве живых организмов и их окружения еще в ХІХ в. писал выдающийся русский физиолог И.М. Сеченов:

«Организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен; поэтому в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него».

Совокупность природных условий и явлений, окружающих живые организмы, с которыми эти организмы находятся в постоянном взаимодействии, называется средой обитания.

Роль среды двояка. Прежде всего живые организмы получают пищу из среды, в которой обитают. Кроме этого, различные среды ограничивают распространение организмов по земному шару. Жаркий и сухой климат пустыни препятствует жизни в ней большинства организмов, точно так же как из-за сильного холода в полярных областях обитать в них могут лишь наиболее выносливые виды. Именно среда изменяет организмы тем, что способствует их совершенствованию путем естественного отбора. Организмы не просто приспосабливаются к среде, но эволюционируют.

В свою очередь, жизнедеятельность организмов оказывает влияние на среду. Средообразующая роль живых организмов велика. Растения выделяют кислород и тем самым поддерживают его баланс в атмосфере планеты. Высокие растения (деревья и кустарники) затеняют почву, способствуют перераспределению влаги, вместе с травами создают особый микроклимат. Растения и животные оказывают влияние на структуру и свойства почвы.

Если происхождение природных явлений не связано с жизнедеятельностью ныне живущих организмов, то мы имеем дело с абиотической, или неживой, средой обитания: это различные физические характеристики климата, химические характеристики воды, почвы, характер субстрата, радиационный фон и т.п.

В случае, когда силы и явления природы обязаны своим происхождением жизнедеятельности организмов, среда обитания называется биотической, или живой. Это Совокупность живых организмов, оказывающих своей жизнедеятельностью влияние на другие организмы.

Несмотря на то что разнообразие жизненных условий на Земле привело к разнообразию сред, в которых могут обитать организмы, можно вьщелить специфические среды, для которых характерны общие черты и признаки. Так, отчетливо различают четыре качественно отличные среды обитания для живых организмов: 1) водная; 2) наземно-воздушная 3) почвенная; 4) сами живые организмы, заселенные паразитами, полупаразитами и симбионтами (организмов, существующие совместно и извлекающие пользу от сожительства, например водоросли или цианобактерии, образующие вместе с грибами единый организм — лишайник).

Первые три разновидности среды обитания составляют абиотическую среду, четвертая - биотическую.

Организмы могут существовать в одной или нескольких средах жизни. Например, рыбы обитают только в воде. Человек, большинство видов птиц, млекопитающих, голосеменные и покрытосеменные растения обитают в наземно-воздушной среде. Многие насекомые и земноводные начинают свой жизненный путь в одной среде, а продолжают в другой (личинки комаров развиваются в воде, взрослые насекомые обитают в наземно-воздушной среде; тритоны, преимущественно водные животные, зимуют на суше). Не которые насекомые для продолжения рода нуждаются в почненной и наземно -воздушной средах (майский жук, бронзовка).

 

Водная среда

Водная оболочка нашей планеты (совокупность океанов, морей, вод континентов, ледниковых покровов) Называется гидросфера. В более широком смысле в состав гидросферы включают также подземные воды, лед и снег Арктики и Антарктики, а также атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмов.

Основная масса воды гидросферы сосредоточена в морях и океанах, второе место занимают подземные воды, третье — лед и снег арктических и антарктических областей. Общий объем природных вод составляет примерно 1,39 млрд. км (1/780 объема планеты). Воды покрывают 71 % поверхности земного шара (361 млн км

Запасы воды на планете (% от общего количества) распределились следующим образом:

Океаны…………………………………………………………… 97,2

Поверхностные воды:……………………………………………0,009

пресные озера……………………………………………………. 0,009

соленые озера и Внутренние моря ………………………………0,008

русла рек …………………………………………………………..0,0001

Подземные воды…………………………………………………... 0,62

Ледники и ледниковые шапки……………………………………. 2,15

Атмосфера………………………………………………………… 0,001

                               Итого………………………………………. 100

Вода — составная часть всех элементов биосферы, не только водоемов, но и воздуха, почвы, живых существ. Это самое распространенное на планете природное соединение. Без воды невозможно существование ни животных, ни растений, ни человека. Для выживания любого организма ежедневно требуется определенное количество воды, поэтому свободный доступ к воде — жизненная необходимость.

Жидкая оболочка, покрывающая Землю, отличает ее от соседних с ней планет. Гидросфера важна для развития жизни не только в химическом смысле. Велика ее роль и в поддержании относительно неизменного климата, что позволило жизни воспроизводиться в течение более трех миллиардов лет. Поскольку для жизни необходимо, чтобы преобладающие температуры бы ли в диапазоне от 0 до 100 °С, т.е. в пределах, которые позволяют гидросфере оставаться в основном в жидкой фазе, можно сделать вывод, что температура на Земле на протяжении большей части ее истории отличалась сравнительным, относительным постоянством.

Гидросфера служит планетарным аккумулятором неорганического и органического вещества, которое приносится в океан и другие водоемы реками, атмосферными потоками, а также образуется самими водоемами. Вода — великий распределитель тепла на Земле. Нагретая солнцем у экватора, она переносит тепло гигантскими потоками морских течений в Мировом океане.

Вода входит в состав минералов, содержится в клетках растений и животных, влияет на формирование климата, участвует в круговороте веществ в природе, способствует отложению осадочных пород и образованию почвы, является источником получения дешевой электроэнергии: ее используют в промышленности, сельском хозяйстве и для бытовых нужд.

Несмотря на кажущееся достаточное количество воды на планете, пресной воды, необходимой для жизни человеку и многим другим организмам, катастрофически не хватает. Из всего количества воды в мире 97—98 % составляет соленая вода морей и океанов. Конечно, использовать эту воду в быту, сельском хозяйстве, промышленности, для производства пищевых продуктов невозможно. И все же гораздо серьезнее другое: 75 % пресной воды на Земле находится в виде льда, значительную ее часть составляют подземные воды, и лишь 1 % доступен для живых организмов. И эти драгоценные крохи человек нещадно загрязняет и беспечно расходует, при том что потребление воды непрерывно возрастает. Загрязнение гидросферы происходит прежде всего в результате сброса в реки, озера и моря промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод.

Пресные воды — не только незаменимый питьевой ресурс. Орошаемые ими земли дают около 40 % общемирового урожая; на ГЭС производится примерно 20 % всей электроэнергии; из потребляемой людьми рыбы 12 % составляют речные и озерные виды.

Особенности водной среды проистекают из физико-химических свойств воды. Так, важное экологическое значение имеют высокая плотность и вязкость воды. Удельная масса воды соизмерима с таковой тела живых организмов. Плотность воды примерно в 1000 раз больше плотности воздуха. Поэтому водные организмы (особенно активно передвигающиеся) сталкиваются с большой силой гидродинамического сопротивления. Эволюция многих групп водных животных по этой причине шла в направлении формирования формы тела и типов движения, снижающих лобовое сопротивление, что приводило к снижению энергозатрат на плавание. Так, обтекаемая форма тела встречается у представителей различных групп организмов, обитающих в воде, — дельфинов (млекопитающих), костистых и хрящевых рыб.

    Высокая плотность воды способствует также тому, что в ней хорошо распространяются механические колебания (вибрации). Это имело важное значение в эволюции органов чувств, ориентации в пространстве и коммуникации между водными обитателями. Вчетверо большая, чем в воздухе, скорость звука в водной среде определяет более высокую частоту эхолокационных сигналов.

В связи с высокой плотностью водной среды многие ее обитатели лишены обязательной связи с субстратом, которая характерна для наземных форм и обусловлена силами гравитации. Есть целая группа водных организмов (как растений, так и животных), которые всю свою жизнь проводят в плавучем состоянии.

Вода обладает исключительно высокой теплоемкостью. Теплоемкость воды принята за единицу. Теплоемкость песка, на пример, составляет 0,2, а железа — лишь 0,107 теплоемкости воды. Способность воды накапливать большие запасы тепловой энергии позволяет сглаживать резкие температурные колебания на прибрежных участках Земли в различные времена года и в различные поры суток: вода выступает своего рода регулятором температуры на планете.

 

                       2.3. Проблема нехватки пресной воды

Гидросфера — одна из неотъемлемых сред обитания человека. Она является источником питьевой пресной воды, продуктов питания, воды для орошения земель. Без воды не может развиваться ни одна отрасль промышленности. Огромное количество пресной воды потребляет население современных городов.

Проблема нехватки пресной воды обусловлена несколькими причинами. Прежде всего это увеличение ее расхода для насущных нужд человека. Основными потребителями пресной воды являются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее водоемкие отрасли промышленности горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит до 70 % всей воды, затрачиваемой в промышленности. Однако главный потребитель пресной воды — сельское хозяйство (60—80 % от общего ее количества). По данным ученых, сегодня используется 54 % доступного стока по вержностньтх вод, а к 2025 г. этот показатель достигнет 70 %.

В современных условиях увеличиваются расходы воды на коммунально-бытовые нужды. Объем потребляемой воды для этих целей зависит от региона и уровня жизни и составляет от З до 700 л на одного человека. В Москве, например, на каждого жителя приходится около 650 л, что является одним из самых высоких показателей в мире.

Человечество производит огромное количество отходов, загрязняющих источники питьевой воды. Ежегодный объем мировых стоков оценивается в 1,5 тыс. км³ а 1 л сточных вод делает непригодными для питья 8 л пресной воды. По прогнозам, к середине ХХI в. лишь 3—4 страны в мире не будут испытывать острой нехватки пресной воды. Недостаток воды усугубляется ухудшением ее качества. Используемые в промышленности, сельском хозяйстве и быту воды поступают обратно в водоемы в виде плохо очищенных или вообще неочищенных стоков. На орошение идет до 70 % всей используемой воды, однако более половины влаги теряется по пути к полям, просачиваясь в почву или испаряясь.

Американские специалисты из Института мировых ресурсов (Вашингтон) и Университета штата Нью-Хемпшир (Дарем) исследовали проблемы водоснабжения в глобальном масштабе. Оказалось, что около 2,3 млрд человек, живущих в бассейнах рек, ежегодно получают менее 1700 м воды, причем 1,7 млрд из них испытывают острый дефицит в ней, используя в год менее 1 тыс. м³ .Если нынешний характер потребления сохранится, то к 2025 г. по меньшей мере 5 млрд человек (около 48 % населения Земли) будут страдать от недостатка воды.

По заключению экспертов ООН, самое высокое качество питьевой воды сегодня в Финляндии, Канаде и Новой Зеландии, самое низкое — в Бельгии, Марокко и Индии. По ее запасам на душу населения лидируют Дания (за счет Гренландии), Французская Гвиана и Исландия. Хуже всего обеспечены пресной водой Кувейт, сектор Газа (Палестина) и ОАЭ. В развитых странах самая дорогая вода в Германии (почти 2 дол. за 1 м³ ), самая дешевая — в Канаде (0,4 дол.). Сегодня чистая питьевая вода во многих государствах продается в бутылках, как минеральная вода, и стоит недешево (в Японии литр натуральной чистой питьевой воды и литр молока имеют одинаковую цену; эксперты в Германии полагают, что вскоре литр натуральной питьевой воды в стране будет стоить столько же, сколько литр рейнского вина).

На производство 1 т бумажной массы в настоящее время расходуется 300 тыс. л воды, 1 т азотных удобрений — 600 л, а на изготовление 1 т пластика — свыше 1 млн л! Для выпуска 1 т ста ли нужно 200—ЗОО м воды, резины —до 1,4 тыс., бумаги — до 1,3 тыс. м³ .На производство 1 т хлопка необходимо 4—5 тыс. м воды, 1 т риса — 8 тыс., пшеницы — 1,6 тыс., ржи — 1,2 тыс., картофеля — до З тыс. м другими словами, для производства суточной нормы продовольствия на одного человека требуется 6 т воды.

Как отмечено в докладе ООН, подготовленном к III Всемирному форуму по водным ресурсам (Киото, 2003), более 400 млн человек живут в регионах с большой нехваткой воды (к 2050 г. их число может увеличиться до 2 млрд), свыше 1 млрд человек не имеют доступа к безопасной питьевой воде, 850 млн голодают из-за нехватки воды для полива. Более 2 млн человек в год (в основном дети) умирают от болезней, связанных с загрязнением питьевой воды, отсутствием канализации и элементарной гигиены. В развивающихся странах заболевания, вызванные потреблением непригодной для питья и приготовления пищи воды, составляют до 75 %.

Доступность или недоступность водных источников в отдельных странах может привести (а иногда уже и приводит) к локальным международным конфликтам. Когда в 1975 г. построенная в Сирии с помощью СССР дамба перекрыла Евфрат, Ирак двинул войска к границе, и лишь вмешательство ООН предотвратило войну. В 1990 г. Ирак оказался на грани войны с Турцией, когда та уменьшила сток Евфрата. В 1994 г. египетские войска вошли в Судан, чтобы обеспечить контроль над Нилом, воду из которого пьет почти весь Египет. Вскоре Египет и Судан объединились против Эфиопии, решившей увеличить забор воды из Нила. В 2002 г. Израиль угрожал применить военную силу против Ливана, если тот построит плотинь, в верховьях реки Иордан.

Таким образом, проблема пресной воды в настоящее время стоит остро но во всех странах мира. В связи с этим решением Генеральной Ассамблеи ООН 2003 год был объявлен Международным годом пресной воды.

                  

                             2 . 4. Наземно-воздушная среда

Жизнь на суше во многом зависит от состояния воздуха. Естественная смесь газов, сложившаяся в процессе эволюции Земли, — это и есть воздух, которым мы дышим.

Воздух как среда жизни направляет эволюционное развитие обитателей этой среды. Так, высокое содержание кислорода определяет возможность формирования высокого уровня энергетического метаболизма (обмена веществ между организмом и средой). Атмосферный воздух отличается низкой и изменчивой влажностью, что ограничило возможности освоения воздушной среды, а у ее обитателей обусловило эволюцию системы водно-соленого обмена и структуру органов дыхания. Следует также отметить низкую плотность воздуха в атмосфере, благодаря чему жизнь сосредоточена вблизи поверхности Земли и проникает в толщу атмосферы на высоту не более 50—70 м (кроны деревьев тропических лесов).

Основными компонентами атмосферного воздуха являются азот (N₂ )— 78,08 %, кислород (O₂ )— 20,9 %, аргон (Ar )— около 1 % и углекислый газ (CO₂ )— 0,03 % (табл. 1).

Кислород появился на Земле примерно 2 млрд лет назад, когда происходило формообразование поверхности под воздействием активной вулканической деятельности. В течение последних 20 млн лет доля кислорода в воздухе постепенно возрастала (сегодня она составляет 21 %). Главную роль в этом играло развитие растительного мира суши и океана.

 

 

                                                                                                               Таблица 1

                                      Газовый состав атмосферы Земли

 

Элементы и газы	Содержание в нижних слоях атмосферы, %
	по объему	по массе
Азот Кислород Аргон Неон Гелий Криптон Водород Углекислый газ (в среднем) Водяной пар: в полярных широтах у экватора Озон: в тропосфере в стратосфере Метан Оксид азота Окись углерода в воздухе городов	78,084 20,946 0,934 0,0018 0,000524 0,000114 0,00005 0,034   0,2 2,6   0,000001 0,001-0,0001 0,00016 0,000001 До 0,000008	75,5 23,14 1,28 0,0012 0,00007 0,0003 0,000005 0,0466   - -   - - 0,00009 0,0000003 До 0,0000078

 

 

Содержание кислорода в воздухе определяет границу распространения жизни для растений и животных. По высоте это составляет примерно 4000 м.

Атмосфера предохраняет Землю от метеоритной бомбардировки. Около 5 раз в год в атмосфере сгорают обломки метеоритов, комет и астероидов, мощность которых при встрече с Землей превысила бы мощность бомбы, сброшенной на Хиросиму. Большинство метеоритов никогда не достигает земной поверхности, они сгорают еще при вхождении с огромной скоростью в атмосферу. Ежегодно на Землю выпадает около 6 млн т космической пыли.

Кроме того, атмосфера способствует сохранению тепла на планете, которое в противном случае рассеивалось бы в холоде космического пространства. Сама же атмосфера благодаря силе притяжения не улетучивается.

На высоте 20—25 км от поверхности Земли находится защитный озоновый экран (слой), задерживающий губительную для всего живого ультрафиолетовую радиацию. Не будь его, такое излучение могло бы уничтожить жизнь на Земле. К сожалению, начиная с 8 гг. ХХ в. наблюдается негативная тенденция к истончению и разрушению озонового экрана.

 

                                   2.5. Поч в енная среда

Почва - рыхлый поверхностный слой земной коры, преобразованный в процессе выветривания и населенный живыми организмами. Как плодородный слой, почва обеспечивает существование растений.

Ответить на вопрос, является почва живой субстанцией или нет, трудно, поскольку она объединяет в себе свойства как живого, так и неживого образования. Недаром В.И. Вернадский относил почву к так называемому биокосному телу. По его определению, почва — это неживое, косное Вещество, переработанное деятельностью живых организмов. Ее плодородие объясняется присутствием обогащеннь биогенных веществ.

Из почвы растения получают воду и питательные вещества. Листья и ветки, отмирая, «возвращаются» в почву, где разлагаются, высвобождая содержащиеся в них минеральные вещества.

Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей. Твердая часть составляет 80—98 % почвенной массы: песок, глина, илистые частицы, оставшиеся от материнской породы в результате почнообразовательного процесса (их соотношение характеризует механический состав почвы).

Содержание воды (жидкая часть) в почве колеблется от долей процента до 40—60 %. Она участвует в снабжении растений водой и растворенными элементами питания.

Газообразная часть — почненньтй воздух - заполняет поры, не занятые водой. Почненный воздух содержит больше углекислого газа и меньше кислорода, чем атмосферный воздух. Кроме того, в нем присутствуют метан, летучие органические соединения и др.

Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов, представителей беспозвоночных (простейших, червей, моллюсков, насекомых и их личинок), роющих позвоночных. Они обитают в основном в верхних слоях почвы, около корней растений, где добывают себе пищу. Некоторые почвенные организмы могут жить только на корнях. В поверхностных слоях почвы обитает множество организмов-разрушителей бактерий и грибов, мельчайших членистоногих и червей, термитов и многоножек. На 1 га плодородного слоя почвы (толщиной 15 см) приходится около 5 т грибов и бактерий.

Общая масса беспозвоночных в почве может достигать 50 ц/га. Под травостоем, смягчающим погодные условия, их в 2,5 раза больше, чем в пашне. Дождевые черви ежегодно пропускают через себя 8,5 т/га органики (служащей исходным продуктом для гумуса), и их биомасса обратно пропорциональна степени нашего «насилия» над почвой. Так что распашка дерновиньи не всегда повышает продуктивность пахоты по сравнению с пастбищами и сенокосами.

Многие исследователи отмечают промежуточность положения почвенной среды между водной и наземно -воздушной средами. В почве обитают организмы, обладающие 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 их корневые системы) связаны с наружными горизонтами.

Роль почвы многообразна: с одной стороны, это важный участник всех природных круговоротов, с другой — основа для производства биомассы. Для получения растительной и животной продукции человечество использует около 10 % суши под пашню и до 20 % — под пастбища. Это та часть земной поверхности, которую, как полагают специалисты, уже не удастся увеличить, несмотря на необходимость производства все большего количества продовольствия в связи с ростом народонаселения.

По механическому составу (размеру почвенных частиц) различают почвы песчан ы е, супесчаные (супеси), суглинистые (суглинки), глинистые. По генезису почвы делятся на дерново-подзолистые, серые лесные, черноземные, ка ш тановые, бурые и др.

Разновидностей почв несколько тысяч, что требует исключительной грамотности при их использовании. Цвет почвы и ее структура меняются с глубиной от темного гумусного слоя к светлому песчаному или глинистому. Самым важным является гумусный слой, содержащий остатки растительности и определяющий плодородие почвы. В наиболее богатых гумусом черноземах толщина этого слоя достигает 1—1,5 м, иногда 3—4 м, в бедных около 10 см.

На почвенный покров Земли в настоящее время значительное воздействие оказывает человек (антропогенное влияние). Это проявляется в первую очередь в накоплении в почвах продуктов его деятельности.

К отрицательным техногенным факторам можно отнести чрезмерное внесение в почву минеральных удобрений и ядохимикатов. Широкое использование минеральных удобрений в сельскохозяйственном производстве порождает ряд проблем. Ядохимикаты подавляют биологическую активность почвы, уничтожают микроорганизмы, червей, снижают естественное плодородие почвы.

Охрана почв от человека является, как это ни парадоксально, одной из важнейших экологических проблем, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в водную среду. Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоемы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд. Во-вторых, загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоемов проникают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять—таки оказываются в организме человека. В-третьих, многие вредные для человека соединения могут аккумулироваться в тканях, прежде всего в костях.

 

                2.6. Живые организмы как среда обитания

Живые организмы могут служить средой обитания для паразитов и симбионтов (симбиоз — совместное, взаимовыгодное сожительство организмов). Например, человеческий организм является средой обитания для множества различных симбионтов (прежде всего представителей нормальной микрофлоры кишечника), а нередко и паразитов (разнообразных плоских и круглых червей, простейших).

Использование одних организмов другими в качестве среды обитания — явление древнее и широко распространенное в природе. Существование паразитов отмечено у большого числа одноклеточных форм — водорослей, амеб, инфузорий и др. Практически нет ни одного вида многоклеточных организмов, не имеющих своих внутренних обитателей. В природе в качестве паразитов чаще всего выступают микроорганизмы и примитивные многоклеточные, поскольку способность одних организмов использовать другие как среду обитания уменьшается с усложнением организации первых.

Паразитизм — форма взаимоотношений между организмами разных видов, которые носят антагонистический характер. Паразитом называется организм, использующий другой организм (хозяина) в качестве источника пищи и среды обитания. Паразиты живут за счет особей другого вида и в своем жизненном цикле тесно связаны с ним. При этом паразиты не умерщвляют своего хозяина, поскольку они лишились бы источника существования.

Различают паразитов облигатных (обязательных) и факультативных (необязательных). Облигатные паразиты абсолютно неспособны жить и размножаться без питания тканями или соками данного хозяина вне его организма. Примером могут служить многочисленные кишечные паразиты: аскариды, острицы, солитеры и др. Факультативные паразиты способны жить и размножаться самостоятельно, питаясь не обязательно тканями и соками хозяина. Например, миноги ведут как хищнический, так и паразитарный образ жизни.

Паразиты, питающиеся телом хозяина и обитающие на его поверхности, называются эктопаразитами (блохи, вши, клещи, различные виды тлей). Паразиты, живущие во внутренних тканях, полостях и клетках хозяина, называются эндопаразитами. К ним относятся различные вирусы, бактерии, гельминты и др.

Паразитизм известен на всех уровнях организации живого, начиная с вирусов и заканчивая высшими растениями и много клеточными животными. Почти все живые существа могут подвергаться нападению паразитов. Организмы, которые не поражены какими-либо паразитами, — большая редкость. Даже человек является средой обитания для многих паразитов. Чем ниже на эволюционной лестнице находится вид, тем больше он включает видов паразитов. К примеру, плоские черви, нематоды и некоторые членистоногие почти все паразиты.

В ходе эволюции отношения между паразитом и хозяином из сугубо антагонистических могут перерасти в нейтральные, а порой и во взаимополезные. К примеру, жгутиконосцы трипаносомы, обитающие в крови некоторых африканских млекопитающих, не приносят им существенного вреда. Однако человек, будучи зараженным этими паразитами, может погибнуть из-за развития так называемой сонной болезни.

 

            2.7. Экологические особенности паразитов

Паразиты пользуются особыми экологическими преимуществами по сравнению с другими животными. Главное преимущество — обильное снабжение пищей за счет содержимого клеток, соков и тканей хозяина. Быстрый рост паразитов обеспечивается обильной и легкодоступной пищей.

Еще одно преимущество — защищенности паразитов от воздействия факторов среды и других организмов. Колебания условий внешней среды не сказываются на жизнедеятельности паразитов. Паразиты защищены от врагов. Все это приводит к потере паразитами целых систем органов. У многих отсутствует пищеварительная система, редуцирована нервная.

Наконец, паразиты очень плодовиты по сравнению со свободно живущими формами. Такая особенность получила название «закон большого числа яиц». Например, человеческая аскарида продуцирует в среднем 250 тыс. яиц в сутки, а за всю жизнь — свыше 50 млн. Масса яиц, отложенных одной самкой аскариды за год, в 1700 раз превышает ее собственную массу.

При выходе из хозяина во внешнюю среду у паразитов развиваются защитные приспособления, позволяющие им пережить этот критический период. Яйца их покрываются многослойными оболочками, многие образуют цисты, ряд личинок нематод впадает в анабиоз.

Пути проникновения паразита в организм хозяина многообразны. Они попадают в пищеварительный тракт с пищей, активно внедряются через кожный покров, с помощью переносчиков и т.п.

Для обеспечения выживания своего вида все паразиты должны переходить от хозяина к хозяину. Одни паразиты выработали довольно простой цикл воспроизводства. К примеру, многим бактериям, которые являются причиной таких болезней, как скарлатина, пневмония, дифтерия, достаточно попасть на поверхность тела хозяина или на некоторые его железы внешней секреции. Другие паразиты выработали довольно сложные циклы развития. Так, в кишечнике лисицы обитает ленточный червь, откладывающий там яйца. Вместе с экскрементами животного яйца попадают на землю или траву. Чтобы снова попасть в кишечник лисицы, на помощь паразиту приходят промежуточные хозяева. Заяц, поедая траву, заглатывает яйца черня. В его организме они превращаются в личинки и затаиваются там до поры до времени в виде цисты (покоящейся стадии). Если лисица, которая охотится за зайцем, поймает его, цисты в ее кишечнике превратятся во взрослого черня, и жизненный цикл паразита начнется сначала.

Среди растений и грибов также много паразитических видов. Одни растения-паразиты содержат хлорофилл и могут вырабатывать органические вещества, т.е. являются полупаразитами. Это паразитирующая на березах, осинах, ивах, дубах, соснах омела, которую часто можно встретить в белорусских лесах. Фотосинтез она осуществляет сама, а воду и минеральные соли добывает из ветвей растений, на которых живет, пуская в глубь древесных тканей особые присоски. К полупаразитам относится также луговое растение погремок. Его корни паразитируют на корнях других растений.

Из типичных растительных паразитов можно указать петров крест, подъельник обыкновенный, гнездовку настоящую и др.

Много внутриклеточных паразитов среди низших грибов:

ржавчинные. головневые, мучнисторосяные грибы.

В ходе эволюции между паразитами и их хозяевами выработались специфические взаимоотношения. Изощренная агрессивность паразитов заставляла хозяев постоянно прибегать к поиску новых стратегий самообороны, в противном случае им грозило вымирание. По мнению биологов, соревнование за выживание между паразитами и их хозяевами имеет глубокий биологический смысл, поскольку в противостоянии паразитам у животных и растений возникали новые генные вариации, что в конечном счете приводило к образованию новых видов.

Паразиты тоже часто демонстрируют удивительную изобретательность, чтобы преодолеть биохимические барьеры организма-хозяина и создать благоприятные условия для проживания своего потомства в его теле. Например, личинки ланцетовидной печеночной двуустки — плоского черня из класса трематод — активно размножаются в печени овцы и других травоядных животных. Для продолжения рода им необходимо попасть в организм хозяина. Используют они для этого таких переносчиков, как муравьи. Проникая в тело муравья, двуустки внедряются в его нервную систему и заставляют насекомое вскарабкиваться на стебли травы и намертво вгрызаться в них. Для муравьев это совершенно бессмысленное занятие. Зато у двуусток появляется шанс попасть в организм травоядного животного вместе с поедаемыми им растениями.

При исследовании явления паразитизма было установлено, что некоторые насекомые (преимущественно перепончатокрылые) откладывают яйца либо в тело других насекомых, либо на их поверхности. Развиваясь, они убивают своих хозяев. Такие организмы, ведущие паразитический образ жизни на личиночной (неполовозрелой) стадии и убивающие своего хозяина, называются паразитоидами. Личинки паразитоидов, вылупившиеся из яиц, развиваются внутри или на теле хозяина, который обычно еще не достиг взрослого состояния. Считается, что к паразитоидам относится около 25 % всех обитающих на земле видов.

 

                                                 Тема 3 Экологические факторы

Среды

Цель- живые организмы и влияющие на нее разные факторы среды

 

План лекции

3.1. Понятие об экологических факторах среды. Классификация

3.2. Абиотические факторы

3.3. Биотические факторы

3.4. Антропогенные факторы

3.5. Истребление человеком диких видов

3.6. Понятие о лимитирующих факторах

3.7. Адаптации организмов к факторам среды

3.8. Жизненные формы организмов

3.9. Классификация жизненных форм

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: