Адаптация организмов к жизни в наземно-воздушной, грунтовой (почва) и водной среде

 

Министерство образования и науки молодежи и спорта Украины

Харьковский национальный университет имени В.Н.Каразина

 

 

Доклад №3

 

С дисциплины: Экология

 

 

 

 

Тема: Адаптация организмов к жизни в наземно-воздушном, грунтовой и водной среде.

 

 

 

 

Студента: Свидло Анна Анатольевна

3 курса биологического факультета

Руководитель работы: Безроднова Ольга Владимировна

 

 

 

 

 

Дата подачи____________

Регистратор________________________________

 

 

Харьков – 2013

Оглавление

Таблица: Сравнительная характеристика ст.3

1.Адаптация организмов  к жизни в наземно-воздушной,  грунтовой (почва) и водной  среде                                                                                                  

1.1.Среды обитания и  их влияние на живые организмы ст.4

1.2.Наземно-воздушна среда  жизни и ее особенности. Адаптация  организмов к обитанию в наземно-воздушной  среде                                ст.4

1.3.Водная среда жизни.  Адаптация организмов к водной  среде ст.6

1.4.Почвенная среда жизни.  Почвенные организмы ст.11

1.5.Живой организм как  особая среда обитания. Средообразующая  роль живых организмов                                                                                      ст.14

Список использованная литература ст.16

Интернет ресурсы ст.16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 - Сравнительная  характеристика сред обитания и адаптации  к ним живых организмов

Среда	Характеристика	Адаптации организма к  среде
Водная	Самая древняя. Освещенность убывает с глубиной. При погружении на каждые 10 м давление возрастает на 1 атмосферу. Дефицит кислорода. Степень  солености возрастает при переходе от пресных вод к морским и  океаническим. Относительно однородная (гомогенная) в пространстве и стабильная во времени	Обтекаемая форма тела, плавучесть, слизистые покровы, развитие воздухоносных полостей, осморегуляции
Почвенная	Создана живыми организмами. Осваивалась одновременно с наземно-воздушной  средой. Дефицит или полное отсутствие света. Высокая плотность. Четырехфазная (фазы: твердая, жидкая, газообразная, живые  организмы). Неоднородная (гетерогенная) в пространстве. Во времени условия  более постоянны, чем в наземно-воздушной  среде обитания, но более динамичны, чем в водной и организменной	Форма тела вальковатая, слизистые  покровы или гладкая поверхность, у некоторых имеется копательный  аппарат, развитая мускулатура. Для  многих групп характерны микроскопические или мелкие размеры как приспособление к жизни в пленочной воде или  в воздухоносных порах
Наземно-воздушная	Разреженная. Обилие света  и кислорода. Гетерогенная в пространстве. Очень динамичная во времени	Выработка опорного скелета, механизмов регуляции гидротермического  режима. Освобождение полового процесса от жидкой среды
Организменная	Очень древняя. Жидкая (кровь, лимфа) или твердая, плотная (ткани). Наибольшее постоянство среды во времени из всех сред обитания	Коадаптация паразита и хозяина, симбионтов друг к другу, выработка  у паразита защиты от переваривания  хозяином и системы заякоривания в среде, усиление полового размножения, редукция зрения, пищеварительной системы, синхронизация биоритмов

 

1. Адаптация организмов к жизни в наземно-воздушной, грунтовой (почва) и водной среде                                                                                                   1.1. Среды обитания и их влияние на живые организмы

На нашей планете существуют 4 среды жизни:

1. Водная
2. Воздушно – наземная
3. Почвенная
4. Организменная

3 из них соответствуют  минеральным оболочкам Земли:  литосфере, атмосфере и гидросфере. Водная среда была первой средой, в которой возникла жизнь. Затем  произошло заселение наземно-воздушной  среды, появились растения и  животные, имеющие адаптации к  новым условиям жизни. Функционирование  живого вещества на суше привело  к постепенному преобразованию  поверхностного слоя литосферы  в почву. Четвертой средой жизни  стали сами организмы, каждый  из которых является целым  миром для населяющих его симбионтов  и паразитов.

1.2. Наземно – воздушная среда жизни и ее особенности. Адаптации организмов к обитанию в наземно-воздушной среде

Воздушно – наземная среда  – характеризуется непостоянством действия факторов. Ярко выражены климатические  факторы: лучистая E; t ; влажность; воздух; свет.

Температура – этот фактор первичный, периодический. Выработались четкие адаптации у организмов. По отношению к температуре организмы относятся:

1. термофиллы (теплолюбиваые)
2. креофиллы (организмы умеренных и северных широт)

Для температуры характерны суточные и сезонные колебания. Он важнейший  для существования растительных и животных организмов. Температура  на растения оказывает больше влияния , чем на животных, т.к. они не подвижны. Пшеница сохраняет способность  к выживанию от 0 и до + 42С; тыква  от +14 до +46С; водоросли красного снега  от –30 до +4С; водоросли горячих источников от +70 до +90С.

Адаптация к холоду – обезвоживание плазмы клеток, накопление плазмы и жиров в плазме.

По отношению к температуре  выделяют экологические группы растений: По отношению к низким температурам: нехолодостойкие – гибнут при низких положительных температурах неморозостойкие – переносят низкие температуры, но если образуется лед в клетках, то гибнут морозоустойчивые, льдоустойчивые растения проходят закалку.

По отношению к высоким  температурам: нежаростойкие; t= +30 до 40С, гибнут водные цветковые, жаровыносливые - растения сухих мест обитания: степи, пустыни, саванны – до +50 - +60С, жароустойчивые – организмы горячих источников: +80 - +95С, Пирофиты – негорящие, способны перенести пожар, в пустыни.

Температура и животные. Животные менее зависимы от температуры т.к. подвижны. Большинство животных термофилы Н: рыбка циприподон пятнистый – до +52С; бабочки, жуки в пустыне – до +50С; рептилии, птицы, пингвины в Антарктике до – 70С; ногохвостки или снежные блохи от +50 до -70С.

Анатомо-морфологические  приспособленности: Запасание жира, масла, гликогена. Например, у тюлений и моржей до 40% веса запас жира вокруг желудка у сибирского и у монгольского скота.

Животным свойственны  спячки и миграции в странах с  неблагоприятным климатом. Два типа спячек: 1)Летние, в связи с высокими температурами и влажностью  грызуны, личинки стрекоз, яйца комаров; 2)Зимние, в связи с низкими температурами и отсутствием пищи: медведь, барсук, енотовидная собака, почвенные животные.

Миграции – сложные адаптации на уровне физиологии и поведения. Например, американский северный олень – ежегодно путешествует до 800км; Синий кит – 500км; Летучие мыши  в Белоруссию.

Поведенческие адаптации: 1)изготовление гнёзд, убежищ, логова 2) как адаптации к низким температурам 3)игры у детенышей крупных животных 4) так согреваются

3. Водная среда жизни. Адаптации организмов к водной среде. Общая характеристика.

Водной средой называют такую  среду, в которой вода играет важную роль, как наружная среда.

Вода занимает приблизительно 71% поверхность земного шара. Более 98 % - солёная вода, 1.2% - льды полярных областей. ~0,45% реки, озера, болота, родники, подземная пресная вода и т.д.

Кромка берега, заливаемая в период приливов называется литоралью. Часть берега выше уровня прилива, увлажняемая  брызгами прибоя и штормами называется супралиторалью.

Пелагиаль подразделяется на: – эпипелагиаль – область воды до глубины до 200м.; – мезопелагиаль – область воды от глубины 200м до глубины до 1 км.; – батипелагиаль – область воды глубиной от 1 до 2-3 км.; – абиссопелагиаль – область воды от 3 до 6 км; – ультраабиссаль – глубоководные впадины.

В воде обитают примерно 150000 видов животных – около 7% от известных ныне и 10000 видов растений – 8%. Наибольшее разнообразие видов  в тропических, субтропических морях  на глубине не превышающей 200 – 500 м. Характерными чертами водной среды обитания является следующие. Подвижность воды: приливы и отливы, морские течения, движение волн и др.; Плотность среды и ее вязкость. Плотность воды в 800 раз больше плотности воздушной среды. Пресная вода обладает максимальной плотностью при 4оС. В среднем в водной толще на каждые10м глубины давление возрастает на 1 атмосферу. Плотность воды обеспечивает возможность живым организмам опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм. Опорность воды служит условием парения в воде; Наличие поверхностного натяжения в результате которого образуется тонкая пленка – результат притягивания молекул жидкости. Этим пользуются для передвижения водные беспозвоночные, скользящие по водной поверхности лишь прогибая воду, образуя вогнутый мениск.

Температурный фактор – отличается меньшим притоком тепла, относительно постоянен, обитатели воды – стенотермы, очень опасно тепловое загрязнение. Часть тепловой энергии, поступающей на поверхность воды, отражается, часть идет на испарение.

Летом наиболее теплые слои располагаются у поверхности, холодные – на глубине – прямая стратификация. Зимой наоборот – обратная стратификация. Период относительно постоянного температурного состояния водной среды зимой  и летом носит название стагнация.

Термодинамические особенности  среды, такие как высокая удельная теплоемкость, большая теплопроводность и расширение при замерзании создают  благоприятные условия для живых  организмов.

Кислотность среды важный фактор, нередко сказывающийся на распределении организмов. В пресных  водоемах кислотность нередко испытывает значительные колебания в течение  суток. Морская вода более щелочная и ее колебания менее значимы. С глубиной РН уменьшается. Водоемы  с РН 3,7 – 4, 7 – кислые, 6,95 – 7,3 –  нейтральные, более 7,8 – щелочные. Большинство пресноводных рыб выдерживают РН от 5 до 9.

Световой режим и прозрачность воды зависят от общего количества солнечного света, падающего на водную поверхность. Часть его отражается, часть поглощается толщей воды. С  глубиной изменяется спектральный состав воды, поскольку волны разной длинны по разному поглощаются водой. Первыми  исчезают красные лучи, затем зеленые, синие. Растения приспосоабливаются к этому вырабатывая специальные пигменты: фикофеинф, фукоксантины, фикоэритрины и др., т.е. происходит хроматическая ааптация. Для водных растений и частично погруженных характерна гетерофилия, т.е. различие строения надводных и подводных органов у одного растения.

Солевой режим формируется  под влиянием естественно-исторических и геологических условий, а также  при антропогенном воздействии. По общей минерализации воды подразделяются на: – пресные – до 1 г/л; – солоноватые – 1 – 25 г/л; – морской солености – 26 – 50 г/л; – рассолы – более 50 г/л.

Наиболее важными из растворенных веществ являются карбонаты, сульфаты, хлориды. Среди катионов – кальций, магний, натрий, калий. В зависимости  от содержания ионов кальция в  пресной воде, воды подразделяют на мягкие и жесткие. Кислород поступает в воду из воздуха и выделяется растениями в процессе фотосинтеза. Содержание кислорода обратно пропорционально температуре: при повышении температуры содержание кислорода в воде уменьшается. Наиболее богаты кислородом холодные, подвижные воды водопадов, горных рек. Содержание кислорода в воде – лимитирующий фактор. Среди животных встречаются как эвриоксибионты, так и стенооксибионты. Многие виды живых организмов способны при недостатке кислорода впадать в неактивное состояние аноксибиоз.

Углекислый газ поступает  в воду в результате растворения  из воздуха, в результате дыхания  гидробионтов, разложения органических остатков, высвобождения из карбонатов. Он лучше растворяется в воде, чем  кислород. Содержание углекислого газа в воде в 700 раз больше, чем в воздухе. Морская вода – главный резервуар углекислого газа на планете.

В водной среде  обитания выделяют 3 экологических  группы организмов:

Нектон – совокупность свободноплавающих животных, не имеющих связи с дном водоема – рыбы, кальмары, китообразные.

Планктон – совокупность пелагических организмов, которые не обладают способностью к активному передвижению.

Нейстон – организмы, населяющие поверхностную пленку воды на границе с воздушной средой.

Плейстон – организмы, часть которых расположена над поверхностью, а часть в воде. Например, ряска.

Бентос – совокупность организмов, обитающих на дне водоема, в грунте: фитобентос, зообентос.

Особой группой водных организмов являются глубоководные животные. Их разнообразие связано со стабильностью экосистем в течение длительного исторического времени, что позволило сохраниться древним видам. Еще одна специфическая водная экосистема образуется у черных курильщиков, где температура растворов гидротерм достигает 350оС. Там отмечено обилие хемо-лито-автотрофных бактерий, «заросли» животных вестимминифер, гигантские крабы, моллюски.

По подвижности все  гидробионты подразделяются на: Малоподвижные; Неподвижные; Подвижные.

По способу питания  подразделяются на: Автотрофы; Гетеротрофы.

По размерам на: Микро; Макро; Мезо.

Особенности адаптации растений к водной среде.Слабое развитие проводящей ткани, т.к. воду и минеральные вещества растение поглощает всей поверхностью тела. Слабое развитие корневой системы, которая служит только для прикрепления к субстрату. У водорослей корней нет, есть ризоиды. У некоторых имеются корневища, в которых запасаются питательные вещества. Так же они служат для вегетативного размножения. Слабое развитие механических тканей, из-за высокой плотности среды, поддерживающей побег или слоевище. Наличие придатков, увеличивающих плавучесть. Наличие воздухоносной паренхимы, увеличивающей плавучесть и запасающей газы для дыхания и фотосинтеза. Большая поверхность листьев при малом объеме растения – приспособление к улучшению газообмена при недостатке кислорода.

Разнолистность (гетерофилия) – сальвиния плавающая, чилим. Погруженные в воду – минеральное питание, поверхностные фотосинтез.

Листья, погруженные в  воду – тонкие, хлорофилл расположен в клетках эпидермиса – приспособление к фотосинтезу при слабом освещении. Наличие слизи и толстостенных клеток эндодермы – защита от вымывания минеральных солей. Интенсивное размножение вегетативным путем из за затруднения переноса пыльцы и низкой температуры воды, неблаготворно действующей на генеративные органы растения. При размножении половым путем цветоносы часто выносятся в воздушную среду. Пыльца, семена, плоды распространяются течениями – гидрохория. Часто они имеют полости, заполненные воздухом, выросты, обеспечивающие плавучесть.