Зеленая энергия - популярно об экологии, химии, технологиях

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Home Библиотека Животные и растения. Экологические очерки Распространение животных и растений в биосфере

Распространение животных и растений в биосфере

Печать

Основные среды жизни

Организмы в биосфере распределены неравномерно. Как ни странно на первый взгляд, но наиболее ограниченное распространение в биосфере имеют зеленые растения, так как они могут существовать лишь в местах, открытых для более или менее постоянного проникновения достаточного количества лучистой солнечной энергии. В связи с этим они распространены только на поверхности литосферы и гидросферы (в воду проникают на глубину до 200 метров, т. е. на такую глубину, до которой доходят солнечные лучи).

Животные, которые питаются растениями, как живыми, так и мертвыми, а также другими животными и их трупами, расселились в биосфере гораздо шире и встречаются почти повсюду в водах, на поверхности Земли и на значительных глубинах в почве.

В атмосфере жизнь сосредоточена в основном в нижних слоях, но в незначительном количестве обнаруживается и на больших высотах. В воздухе часть своей жизни проводят летающие животные, здесь носятся споры, бактерии, семена растений и т. д. Но в атмосфере жизнь возможна лишь до высоты в 45 километров, т. е. до слоя озона, который задерживает ультрафиолетовые лучи Солнца, губительные для живой материи.

В процессе длительного исторического развития биомассы появилась большая группа специализированных организмов, которые живут внутри животных и растений или на поверхности их тела. Эти организмы называются паразитами. Для паразитов средой жизни служит организм — специфическое структурное состояние живой материи.

Итак, в биосфере выделяются четыре среды жизни — воздух, почва вода и организм (для паразитов и симбионтов). Рассмотрим более дробно, как распределены организмы по этим средам жизни.

Это жидкая среда жизни, гидросфера Земли. В воде произошло зарождение живой материи, и воду поэтому часто называют «колыбелью жизни». Связано это с целым рядом особенностей воды как среды жизни.

Прежде всего воды Мирового океана составляют по площади свыше 70 процентов поверхности Земли (поверхность земного шара равна 500 миллионам, площадь гидросферы — 360 миллионам квадратных километров). Значительна гидросфера и по своей толще: средняя глубина океана равна 3,8 километра, а отдельные глубины достигают 11 километров. Причем гидросфера в отличие от остальных сред жизни заселена организмами во всю свою толщу.

В воде животные и растения прошли долгий путь своего развития, а уже затем, когда появились высокоорганизованные формы, произошел выход некоторых из них на сушу. Характерно сопоставление количества классов и подклассов животных и растений, возникших и живущих в настоящее время в море, в пресных водах и на суше.

В воде обитают представители всех типов низших растений, большинства типов высших растений, всех типов беспозвоночных животных и почти всех классов позвоночных. Однако на сегодняшний день в водной среде обитает около 150 000 видов животных (примерно 7 процентов от общего их количества на земном шаре) и 10 000 видов растений (8 процентов). Таким образом, несмотря на то что представители абсолютного большинства групп растений и животных остались в водной среде (в своей «колыбели»), число их видов намного меньше, чем наземных. Значит, эволюция на суше проходила значительно быстрее.

Среди современных водных организмов различают постоянно водные, которые всю свою жизнь проводят в воде и на сушу никогда не выходят (рыбы, кишечнополостные, многие водоросли и другие организмы), и такие, жизнь которых тесно связана с водой лишь в определенные периоды (например, земноводные — лягушки, тритоны и др.). У многих животных (стрекозы, поденки) только личинки живут в воде, а взрослые особи являются типичными сухопутными организмами.

Как уже упоминалось, выход некоторых растений и животных на сушу произошел примерно 420 миллионов лет тому назад, в силурийском периоде. С этого времени формы наземных животных и растений чрезвычайно развились, многие из них достигли необычайного расцвета и всесторонне приспособились к жизни на суше. Но некоторые организмы не удержались на суше, они вернулись в воду, в ту среду жизни, в которой появились их предки и остались жить «близкие родственники». Так все водные организмы разделились на первичноводных и вторичноводных.

Первичноводные организмы возникли в воде и никогда не выходили на сушу. Это рыбы, иглокожие, многие водоросли и т. д.

Вторичноводные организмы произошли от наземных. Предки их жили на суше. К таким организмам можно отнести китов, которые имеют органы дыхания типичных наземных млекопитающих — легкие, приспособленные к усвоению атмосферного кислорода; многих насекомых, имеющих трахейную дыхательную систему; легочных брюхоногих моллюсков (катушки, прудовики) и др.

Организмы, обитающие в воде, делятся на несколько экологических групп. Все растения и животные, заселяющие дно, составляют бентос. Бентосные организмы могут вести прикрепленный, неподвижный образ жизни или свободно передвигаться по дну. Типичными представителями бентоса могут служить двустворчатые моллюски (устрицы, перловицы, беззубки), иглокожие (морские звезды, морские ежи, морские лилии), кишечнополостные (коралловые полипы) и др.

Организмы, живущие в открытых водах, называются пелагическими и в свою очередь делятся на две группы. Активно плавающие организмы— нектон — легко и относительно быстро перемещаются в толще воды (большинство рыб, многие головоногие моллюски, китообразные, ластоногие). Мелкие, чаще микроскопические организмы, находящиеся во взвешенном состоянии в толще воды и пассивно переносимые течениями, составляют планктон. Фитопланктону (растительные организмы) и зоопланктону (животные) принадлежит одна из ведущих ролей в круговороте веществ в биосфере. Для убедительности достаточно нескольких цифр. Почти вся толща воды Мирового океана на 100 метров от поверхности, а местами, особенно в экваториальных водах, на 200 метров буквально заполнена микроскопическими зелеными водорослями, преимущественно диатомовыми, масса которых на одном гектаре может достигнуть 3—4 тонн. Фитопланктон — основной трансформатор солнечной энергии в водной среде — накапливает ежегодно до 30 миллиардов тонн органического вещества, за счет которого развивается зоопланктон, микроскопические животные. Этими животными, а также и растениями, короче говоря планктонными организмами, питаются самые различные обитатели Мирового океана и даже такие исполины, как киты.

Как и в других средах жизни, организмы в гидросфере распространены неравномерно, они сосредоточены главным образом в поверхностных слоях и на дне. Поверхностный слой воды не превышает 100 метров, лишь в прозрачных экваториальных водах достигает 200 и более метров. Этот слой Мирового океана в основном заполнен планктоном: одноклеточные водоросли и животные, а также мелкие ракообразные, плавающие яйца морских животных, мальки рыб и т. д. Здесь же обитают и крупные животные (рыбы, ластоногие, китообразные и др.), которые в отличие от мелких организмов могут опускаться и на большие глубины. На дне жизнь представлена в основном животными организмами. Лишь на отмелях и на небольших глубинах вдоль берегов, куда проникает солнечный свет, пышно разрастаются растения. Крупные зеленые водоросли обитают на глубинах от 50 до 100 метров. На глубину до 200 метров опускаются красные водоросли. На больших глубинах у дна живут только животные и не осуществляющие фотосинтеза микроорганизмы, причем такие животные, как иглокожие, губки, погонофоры, заселяют даже океанические впадины с глубинами свыше 10 000 метров.

Лишь очень незначительные участки воды лишены жизни. Это в первую очередь водоемы с исключительно высоким содержанием солей, как, например, Мертвое море в Палестине, где солей содержится до 23 процентов, а также гейзеры и горячие источники с температурой воды выше 55 градусов, некоторые глубины в морях и океанах и заливы с высоким содержанием сероводорода, где живут лишь серные бактерии. Так, например, в Черном море глубже 200 метров, а в открытом море еще ближе к поверхности вода отравлена сероводородом. Правда, и в этих практически безжизненных водах встречаются живые организмы. Так, в водах, отравленных сероводородом, живут анаэробные бактерии, личинки некоторых мух встречаются в горячих источниках с температурой воды до 60 градусов, а некоторые черви обнаружены в источниках с температурой воды 81 градус.

До недавнего времени было распространено неправильное представление о том, что солнечная энергия, приходящаяся на единицу площади Мирового океана, утилизируется значительно эффективнее, чем растительным покровом суши. На самом же деле оказалось, что продуктивность океана в 2,5 раза меньше, чем суши, так как в центре его расположены обширные пустынные зоны, практически лишенные жизни. К настоящему времени установлено, что во всей биосфере ежегодно продуцируется 164 миллиарда тонн сухого органического вещества, при этом около трети его образуется в океане, а около двух третей на суше.

Имеются и другие данные. По подсчетам Дювиньо, первичная продуктивность биосферы составляет 83 миллиарда тонн, из которых 53 миллиарда образуется на суше, а 30 миллиардов —в морях. По расчетам Н. И. Базилевича, Л. Е. Родина и Н. Н. Розова, суммарная первичная продукция Земли в год составляет 232,5 миллиарда тонн сухого органического вещества, т. е. в 2,5 раза больше, чем у Дювиньо. Из этого количества первичной продукции на долю суши приходится 172,5 миллиарда, а на долю Мирового океана — 60 миллиардов тонн.

Однако приведенные оценки продуктивности являются весьма приближенными и ориентировочными. Тем не менее ясно, что прежние оценки биомассы Мирового океана были завышены более чем в 10 раз. Естественно, что по мере усовершенствования методик исследования и более глубокого познания процессов, происходящих в биосфере, данные эти будут уточняться и все больше приближаться к реальным. Тем не менее, уже имеющиеся представления о биомассе и продуктивности биосферы дают возможность ориентироваться в обстановке, сложившейся на нашей планете, и на научной основе разрабатывать мероприятия по рациональному использованию природных ресурсов.

Это газообразная среда, в которой организмы обитают не постоянно, а временно, хотя в действительности все наземные сухопутные существа тесно связаны с воздушной средой. В частности, кислород, необходимый для дыхания, растения и животные берут из воздушной среды, вступая с ней в непосредственный контакт. С другой стороны, сама воздушная среда, современная атмосфера Земли, с высоким содержанием кислорода, азота и углекислого газа, является продуктом жизнедеятельности организмов, в первую очередь фотосинтезирующих зеленых растений. Иначе говоря, живое вещество в процессе эволюции само создало для себя воздушную среду, без которой абсолютное большинство современных форм организмов существовать уже не может.

Но подлинно воздушных организмов на Земле нет. Обитателями воздушной среды мы считаем прежде всего животных, приспособившихся к полету, в основном птиц и насекомых. Кроме животных, в воздухе в определенные периоды жизни летают семена многих растений, распространяемые воздушными течениями, а также бактерии, споры грибов, простейшие и их цисты и некоторые другие организмы. Все эти активно и пассивно летающие животные и растения обычно не поднимаются выше 50—100 метров над поверхностью Земли и лишь иногда могут залетать на большую высоту. Например, споры некоторых бактерий и плесневых грибов были обнаружены на высоте 22 километров. В общем же верхним пределом биосферы, как уже упоминалось, выступает расположенный на высоте 45 километров над уровнем моря слой озона.       у

Как видим, воздушная среда не завоевана жизнью. Нам не известны типичные воздушные организмы, жизнь которых была бы связана в течение длительного времени исключительно с газообразной средой. Да таких организмов и быть не может, так как плазма, живая материя, тяжелее воздуха; да и воды, без которой жизнь невозможна, в воздухе недостаточно. В какой-то степени в современную эпоху это пространство заполняет человек, создавая сложные летательные аппараты и космические корабли и выходя за пределы земной атмосферы, в космос.

Это твердая среда жизни, очень плотно заселенная животными и растениями. Организмы, обитающие на почве и в почве, называются сухопутными, они появились на Земле значительно позже водных. Выход животных из вод Мирового океана произошел в силурийском периоде палеозойской эры, т. е. примерно 420 миллионов лет назад, или где-то через 3,5 миллиарда лет после возникновения жизни. С завоеванием суши эволюция живой материи на Земле пошла по двум направлениям: совершенствование водных форм и бурное развитие сухопутных. Причем почва, как и воздушная среда, является в значительной степени продуктом жизнедеятельности организмов. По выражению В. В. Докучаева, «почвой следует называть дневные, или наружные, горизонты горных пород (все равно каких), естественно измененные совместным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых». М. С. Гиляров так пишет об этом: «...почвы возникают на поверхности суши в результате сложного взаимодействия климатических факторов и организмов с подвергающимися выветриванию горными породами; естественно, что с изменением климатических условий, растительного и животного мира изменяется и характер почвы, тип почвы».

Среди обитателей почвы различают две группы организмов: подлинно почвенные обитатели, живущие в толще почвы, и напочвенные обитатели, т. е. все животные и растения, живущие на поверхности Земли. Причем абсолютное большинство растений занимает особое положение, ибо своей корневой системой они глубоко внедряются в почву, а надземные их части находятся в воздушной среде.

Почва как среда жизни очень неоднородна по своим химическим и физическим свойствам. Это вместе с климатическими особенностями составляет одну из многих причин неодинакового распространения на Земле растений и животных как в количественном, так и в качественном отношении. Наиболее бедны жизнью пустыни, ледники, отдельные горные вершины; практически безжизненны кратеры действующих вулканов, еще не застывшие потоки изверженной лавы, горячий вулканический пепел... Но эти незаселенные или очень скудно заселенные участки составляют менее 3 процентов всей поверхности Земли. На остальном пространстве нашей плане ты животные и растения распространены чрезвычайно широко, но, как уже говорилось, неравномерно. Так, в тропических лесах, как правило, жизнь очень богата и в видовом, и в количественном отношении; в Арктике и Антарктиде, в пустынях, наоборот, бедна. Причем в разных зонах Земли встречаются разные организмы. Например, в Африке водятся львы, слоны, жирафы, растут баобабы и пальмы; в европейской тундре —белая куропатка, песец, северный олень, морошка, карликовая береза.

Подлинно почвенные обитатели изучены еще довольно слабо, но встречаются они порсюду в большом количестве и выполняют огромнейшую работу, обеспечивая круговорот веществ и энергии в биосфере. К почвенным обитателям, помимо микроорганизмов, могут быть отнесены дождевые черви, муравьи, кроты, землеройки и другие роющиеся в почве животные.

М. С. Гиляров, один из пионеров изучения почвы как среды жизни, пишет: «Специфические свойства почвы, позволяющие рассматривать ее как особое естественноисторическое тело, обусловленность особенностей почвы населяющими ее различными группами организмов требуют глубокого изучения всех почвообитающих организмов в их взаимосвязи со средой. Однако учение об организмах, населяющих почву, еще не вполне оформилось. Население почвы, его видовой и групповой состав, численность отдельных представителей, характер и.периодика их активности и т. д. для большинства местностей еще недостаточно освещены».

Верхняя граница жизни в литосфере представлена поверхностью земной коры. Местами, в низинах, она опускается ниже уровня моря, а на горных вершинах поднимается на значительную высоту. Нижняя граница, пожалуй, может быть выражена глубинами под поверхностью почвы до 3 километров, где иногда в нефтеносных слоях встречаются микроорганизмы. Наиболее же густо заселены верхние горизонты почвы на глубину до 1 метра, хотя корни растений могут проникать вглубь до 8—10 метров, а некоторые суслики и сурки роют норы глубиной до 6—7 метров, термиты и муравьи—до 5—6 метров.

ОРГАНИЗМ

Это специфическая среда для существ, ведущих паразитический образ жизни. Наиболее детально и всесторонне проблему «организм как среда обитания» разработал один из крупнейших советских биологов академик Е. Н. Павловский.

Любой организм в естественных условиях, как правило, бывает заражен паразитами: вирусами, бактериями, самыми разнообразными растениями и животными, которые в процессе эволюции приспособились к паразитированию, т. е. к жизни внутри или на поверхности тела других животных и растений. Практически в природе невозможно найти организм, на котором или в котором не было бы какого-либо паразита. Стерильные, свободные от паразитов организмы могут быть лишь в лабораторных условиях и то при очень строгом соблюдении определенных методов их содержания.

Паразитизм — одна из форм межвидовых отношений — возник в процессе тесного контакта различных видов организмов на базе пищевых и пространственных связей. Организм, на поверхности или внутри тела которого поселяется паразит, называется хозяином этого паразита. В одном хозяине могут паразитировать несколько видов паразитов, локализуясь в различных его органах и тканях.

Считается, что паразитизм мог возникнуть тремя путями. Первый путь — это простое «квартирантство», когда более мелкий организм поселяется в жилище более крупного или вблизи него. Так, например, молодь некоторых рыб, держащаяся среди щупалец крупных актиний, находит там защиту от врагов. Постепенно такой квартирант может перейти на тело хозяина, а затем и внутрь тела и приспособиться к питанию за счет пищи или соков хозяина, тем самым причиняя ему вред. Так квартирант превращается в паразита.

Второй путь —переход к паразитизму через хищничество. Если хищник нападает на крупную добычу, которую не может съесть целиком, то он начинает питаться ее частями. Постепенно такой хищник прикрепляется к телу этой добычи и находит там питание на длительное время, многократно используя в пищу тело своего хозяина. Через много поколений хищник может проникнуть внутрь организма своего хозяина и, найдя там благоприятные условия и обилие пищи, превратиться в постоянного паразита.

Третий путь — случайное проникновение будущего паразита в организм хозяина. Так, крупные животные могут заглатывать с пищей мелкие формы. Некоторые из них не погибают в утробе хозяина, а приспосабливаются к новому образу жизни и превращаются в паразитов.

В природе сохранилось немало примеров всех этих путей и переходов от квартирантства, хищничества и случайного паразитирования к подлинному паразитизму. Трудно сказать, когда на Земле появился первый паразит и от какой группы растений или животных он произошел. Ясно пока лишь одно: паразитизм возник во многих группах животных и растений, и в процессе эволюции на Земле появилось огромное количество паразитов с различными анатомоморфологическими, физиологическими, биологическими и другими особенностями, с приспособлением к паразитированию в строго определенных хозяевах, к локализации в строго определенных органах и тканях хозяина.

Паразитизм наиболее широко распространен среди низших и мелких растений и животных. Это вирусы, бактерии, грибы, простейшие и черви, в меньшей степени членистоногие. Среди высших животных и растений паразиты встречаются значительно реже.

Что же такое паразит? Наиболее удовлетворительную формулировку этому понятию дает Е. Н. Павловский: «Паразитами называют животных, которые живут за счет особей другого вида, будучи биологически и экологически тесно связаны с ними в своем жизненном цикле на большем или меньшем его протяжении. Паразиты питаются соками тела, тканями или переваренной пищей своих хозяев, причем такой паразитический образ жизни является специфическим видовым признаком данного паразита, многократно (в противоположность хищникам) пользующегося для питания своим хозяином. Кроме того, паразиты постоянно или временно используют организм хозяина как территорию своего обитания». Эта формулировка, довольно четко характеризующая явление паразитизма, все же страдает односторонностью, так как под паразитом понимается только животное («Паразитами называют животных...»), хотя и среди растительных организмов имеется большое количество паразитических форм.

Все паразиты делятся на две большие группы: эктопаразиты — наружные паразиты, обитающие на поверхности тела своего хозяина (клещи, блохи, пиявки и др.), и эндопаразиты — внутренние паразиты, живущие внутри тела своего хозяина (большинство паразитических червей, бактерий, вирусов и т. д.). Кроме того, различают постоянных паразитов, всю жизнь проводящих с одним хозяином; периодических — их развитие протекает со сменой хозяев и временных — часть своей жизни проводят свободно, а часть паразитируют.

Периодические паразиты в процессе своего развития меняют хозяев, в простейшем случае развиваясь в окончательном и промежуточном хозяине. Тaк, например, малярийный плазмодий часть своего жизненного цикла проводит в малярийном комаре (окончательный хозяин) а часть в человеке (промежуточный хозяин). Окончательным хозяином является организм, в котором паразитирует половозрелая форма паразита, а промежуточным-организм, в котором паразитирует его личиночная (неполовозрелая) стадия.

Таким образом, для паразита организм хозяина служит средой жизни. Многие паразиты почти совершенно утратили связь с внешним миром, все стадии своего развития проводя в организме хозяев (например, малярийный плазмодий, трихина спиральная и др.). Между паразитами и хозяевами возникли сложные взаимоотношения. Любой организм зависит от условий среды и сам воздействует на свою среду. Точно так же и паразит не только зависит от своей среды (хозяина), но и сам воздействует на нее, т. е. на своего хозяина. «Если тело хозяина,—пишет Павловский,—является внешней средой, которая так или иначе действует на обитающего в нем паразита, то и паразит оказывает известное влияние на среду своего обитания, т. е. на организм хозяина. Эти процессы протекают синхронно, и совокупность их характеризуется как взаимное влияние друг на друга паразита и его хозяина при контролирующем влиянии на них факторов внешней среды, в которой пребывает хозяин паразита. Последствиями этого процесса в каждом отдельном случае являются благоприятное существование или деградирующее в жизненном отношении состояние паразита и состояние безразличного паразитоносительства или паразитарного заболевания хозяина».

В связи с тем что жизнь на Земле возникла в воде, последняя и является первичной средой жизни. На первых этапах развития жизни проходила дифференциация живого вещества в воде, появилась клетка с ядром, затем простейшие организмы. Далее в процессе эволюции возникло разнообразие организмов, а затем произошло разделение их на животных и растения. С этого момента эволюция живой материи пошла наиболее бурно. Животные и растения вышли на сушу, завоевав для себя новую среду. Организмы по мере своего развития и дифференциации вступали все в более тесные связи со средой. Шло изменение как организмов, так и самой среды (современная биосфера — продукт деятельности организмов). На поверхности суши начала формироваться почва, ставшая средой жизни почвенных организмов. Многие организмы приобрели способность к активному и пассивному полету. Вместе с тем во всех средах жизни проходило внедрение организмов в растения и животных. Паразиты завоевывали своеобразную среду жизни— организм. Так постепенно, в процессе длительного исторического развития жизни на Земле шло завоевание организмами сред жизни, закономерное распределение их по этим средам и изменение этих сред.

При распределении организмов в биосфере по средам жизни наблюдается довольно сложная картина. Одни организмы являются обитателями какой-то одной определенной среды (например, рыбы и водоросли — водной, волки, лисицы и сосны — типичные сухопутные обитатели и т. д.). Но чаще всего организмы живут на границе двух или нескольких сред жизни или периодически переходят из одной среды в другую. Так, наземные растения живут в почве (корни) и в воздушной среде (стебли и листья). Причем соотношения наземных и подземных частей растений бывают просто поразительными. Небольшой кустик верблюжьей колючки развивает корневую систему, проникающую в глубь почвы на 15 метров. Разложенные в одном направлении корни ржаного кустика протягиваются на расстояние до 623 метров. Наземные животные обитают на почве и в воздушной среде; наружные паразиты — на теле хозяина и соприкасаются с воздушной средой; земноводные живут то в воде, то на суше, а многие насекомые во взрослом состоянии являются сухопутными животными, тогда как их личинки живут в воде или паразитируют, и т. д.

 

Интересно знать

Департамент энергетики США отобрал 37 исследовательских проектов в области хранения энергии, энергии биомассы, захвата диоксида углерода и ряда других направлений. Среди них - новые металловоздушные батареи на основе ионных жидкостей с плотностью энергии превышающей в 6-20 раз плотность энергии обычных литиевых аккумуляторов, а так же проект по получению бензина непосредственно из солнечного света и CO2 используя симбиоз двух микроорганизмов.

купить mobil подбор масла mobil подбор масла интернет магазин автомасел
 
Скло заднє купить запчасть 5P8845051G Skoda Audi Volkswagen Seat
 
hide bitcoins
 
emp3 songs download