Почва как среда обитания

Содержание

 

1. Почва как среда обитания…………………………………………
2. Жизненные формы организмов……………………………………
3. Видовая структура биоценоза………………………………………
4. Загрязнение среды отходами производства и потребления………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Почва как среда обитания

 

Почва представляет собой сложную систему, состоящую из твердых частиц, окруженных воздухом и водой. В зависимости от типа — глинистая, песчаная, глинисто-песчаная и др. — почва в большей или меньшей степени пронизана полостями, заполненными смесью газов и водными растворами. В почве, по сравнению с приземным слоем воздуха, сглажены температурные колебания, а на глубине 1 м не ощутимы и сезонные изменения температуры.

Самый верхний горизонт почвы содержит большее или меньшее количество перегноя, от которого зависит продуктивность растений. Расположенный под ним средний слой содержит вымытые из верхнего слоя и преобразованные вещества. Нижний слой представлен материнской породой.

Вода в почве присутствует в пустотах, мельчайших пространствах. В почвенном воздухе присутствует также и парообразная вода. Состав почвенного воздуха резко меняется с глубиной: содержание кислорода уменьшается, а углекислого газа возрастает. При затоплении почвы водой или интенсивном гниении органических остатков возникают бескислородные зоны. Таким образом, условия существования в почве различны на разных ее горизонтах.

Почва как среда жизни чрезвычайно благоприятна для обитания многочисленных организмов. Ей свойственны более или менее рыхлая структура, определенная водопроницаемость и аэрируемость. В почве концентрируются запасы органических и минеральных веществ, поставляемых растительностью и трупами животных. Количество организмов в почве огромно, однако в связи со сглаженностью экологических условий все они отличаются «выравненностью группового состава». Кроме того, для них характерна повторяемость в различных климатических зонах.

Почвенные организмы по степени связи со средой обитания разделяются на три основные группы.

- Геобионты — постоянные  обитатели почвы, весь цикл их  развития протекает в почве (дождевые  черви, многие первично-бескрылые  насекомые).

- Геофилы — животные, часть цикла развития которых  проходит в почве. К ним относится  большинство насекомых: саранчовые, ряд жуков, комары-долгоножки. Личинки  их развиваются в почве, а во  взрослом состоянии это типичные  наземные обитатели.

- Геоксены — животные, иногда посещающие почву для  временного укрытия или убежища (таракановые, многие полужесткокрылые, грызуны, млекопитающие, живущие в  норах). Многие животные почвенной  среды, чаще всего это беспозвоночные (медведки, личинки майского жука), имеют мощный грызущий ротовой  аппарат, так как питаются корнями  растений. Тело их сегментировано, чтобы обеспечить продвижение  в почвенной среде (вспомните, как  передвигается дождевой червь). У  членистоногих, как, например, у медведки, покров тела хитиновый, голова  имеет мощную хитиновую капсулу, передние конечности часто копательного  типа. Почвенные насекомые обладают  способностью к вертикальной  миграции: с понижением температуры  почвы они уходят на значительную  глубину — ниже границы замерзания. Немногочисленные почвенные млекопитающие  имеют слабое зрение, но зато  у них сильно развиты обоняние  и осязание.

Адаптации организмов к жизни в почве. Мелкие почвенные членистоногие (клещи, насекомые, многоножки) используют для передвижения по стенкам почвенных полостей коготки на лапках. Многие из них имеют несмачиваемые покровы тела, снабженные волосками, чешуйками, которые позволяют переживать периоды затопления почвы в пузырьках воздуха.

Более крупные почвенные животные, такие как личинки майского жука, дождевые черви, при передвижении испытывают сильное сопротивление со стороны почвы. Для раздвигания почвенных частиц у них выработалось приспособление в виде гидроскелета (дождевые черви) либо способность к изгибанию тела (круглые черви).

Некоторые средние по размерам (медведки) и крупные почвенные животные (кроты, слепыши) выработали эффективный способ передвижения в почве — рытье. Внешнее строение землероев разных таксономических групп характеризуется сходными признаками: компактным телом, копательными конечностями, слаборазвитыми органами зрения и др., что отражает их приспособленность к подземному образу жизни.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Жизненные формы организмов.

 

Морфологический тип приспособления животного или растения к основным экологическим факторам местообитания и к определенному образу жизни называют жизненной формой организма.

Одна из первых классификаций жизненных форм была сделана для растений датским ботаником Раункиером по одному из признаков, имеющих большое приспособительное значение положению почек или верхушек побегов в течение неблагоприятного периода года по отношению к поверхности почвы или снежного покрова:

- эпифиты (Эпифиты были включены в перечень позднее) – воздушные растения, не имеющие корней в почве (мхи, лишайники и др.);

- фанерофиты – почки возобновления высоко над землей (деревья, кустарники, лианы);

- хамефиты – почки возобновления не выше 20-30см над землей (травянистые растения с побегами, уходящими зимой под снег и не отмирающими);

гемикриптофиты – почки возобновления на поверхности почвы или в ее поверхностном слое, в подстилке (многие луговые растения);

- криптофиты – почки возобновления скрыты в почве или под водой, на подземных органах (клубневые или корневищные растения);

- терофиты – возобновление после неблагоприятного времени года только семенами (однолетние растения).

Процентное распределение видов по жизненным формам Раункиер назвал биологическим (флористическим) спектром. Для разных зон и стран составлены биологические спектры, которые могут служить индикаторами климата.

Существует еще множество классификаций жизненных форм живых организмов, например, у растений по характеру подземных органов и способности к вегетативному размножению. И.Г. Серебряков по структуре и длительности жизни наземных осей разделил покрытосеменные растения на 4 отдела и 8 типов, в частности в 1 типе находятся наземные кронообразующие деревья с прямостоячими стволами; кустовидные, одноствольные с низкими стволами, стланцы с лежачими стволами. Жизненные формы, доминирующие в том или ином сообществе, могут выступать индикаторами условий обитания. Существует много различных классификаций жизненных форм животных: по особенностям размножения; способам передвижения или добывания пищи; по приуроченности к определенным экологическим нишам, ландшафтам, ярусам.

Плавающие формы: чисто водные (нектон – организмы, способные активно передвигаться на значительные расстояния; планктон – совокупность пассивно плавающих в толще воды организмов; бентос – обитатели дна); полуводные (ныряющие, неныряющие, только добывающие из воды пищу).

- Роющие формы: абсолютные и относительные землерои.

- Наземные формы: бегающие, прыгающие, ползающие, норные.

- Древесные лазающие формы.

- Воздушные формы.

Существуют классификации по влаголюбию, питанию, месту размножения и т. д.

Все жизненные формы – это результат естественного отбора в ходе эволюции. В результате внешних или внутренних причин одно сообщество может разделиться на два, при этом нарастают различия между популяциями одного вида или между близкородственными видами, такой процесс называется дивергенцией. У неродственных форм может вырабатываться внешнее сходство, если эти виды ведут идентичный образ жизни в аналогичных условиях среды. Этот процесс получил название конвергенции.

3. Видовая структура биоценоза.

 

Различают понятия «видовое богатство» и «видовое разнообразие» биоценозов. Видовое богатство   – это общий набор видов сообщества, который выражается списками представителей разных групп организмов. Видовое разнообразие   – это показатель, отражающий не только качественный состав биоценоза, но и количественные взаимоотношения видов.

Различают бедными и богатыми видами биоценозы. В полярных арктических пустынях и северных тундрах при крайнем дефиците тепла, в безводных жарких пустынях, в водоемах, сильно загрязненных сточными водами, – везде, где одни или сразу несколько факторов среды далеко уклоняются от среднего оптимального для жизни уровня, сообщества сильно обеднены, так как лишь немногие виды могут приспособиться к таким крайним условиям. Невелик видовой спектр и в тех биоценозах, которые часто подвергаются каким-либо катастрофическим воздействиям, например ежегодному затоплению при разливах рек или регулярному уничтожению растительного покрова при пахоте, применении гербицидов и других антропогенных вмешательствах. И, наоборот, везде, где условия абиотической среды приближаются к оптимальным в среднем для жизни, возникают чрезвычайно богатые видами сообщества. Примерами их могут служить тропические леса, коралловые рифы с их многообразным населением, долины рек в аридных районах и т. д.

Видовой состав биоценозов, кроме того, зависит от длительности их существования, истории каждого биоценоза. Молодые, только формирующиеся сообщества обычно включают меньший набор видов, чем давно сложившиеся, зрелые. Биоценозы, созданные человеком (поля, сады, огороды), также беднее видами, чем сходные с ними природные системы (лесные, степные, луговые). Однообразие и видовую бедность агроценозов человек поддерживает специальной сложной системой агротехнических мер – достаточно вспомнить борьбу с сорняками и вредителями растений. Однако даже самые обедненные биоценозы включают, по крайней мере, сотни видов организмов, принадлежащих к разным систематическим и экологическим группам. В агроценоз пшеничного поля, кроме пшеницы, входят, хотя бы в минимальном количестве, разнообразные сорняки, насекомые‑вредители пшеницы и хищники, питающиеся фитофагами, мышевидные грызуны, беспозвоночные – обитатели почвы и напочвенного слоя, микроскопические организмы ризосферы, патогенные грибки и многие другие.

Почти все наземные и большинство водных биоценозов включают в свой состав и микроорганизмы, и растения, и животных. Однако в некоторых условиях формируются биоценозы, в которых нет растений (например, в пещерах или водоемах ниже фотической зоны), а в исключительных случаях – состоящие только из микроорганизмов (например, в анаэробной среде на дне водоемов, в гниющих илах, сероводородных источниках и т. п.).

Общее число видов в биоценозе подсчитать довольно сложно из-за методических трудностей учета микроскопических организмов и неразработанности систематики многих групп. Ясно, однако, что богатые видами природные сообщества включают тысячи и даже десятки тысяч видов, объединяемых сложной системой разнообразных взаимосвязей.

Сложность видового состава сообществ в значительной мере зависит от разнородности среды обитания. В таких местообитаниях, где могут найти для себя условия различные по экологическим требованиям виды, формируются более богатые по флоре и фауне сообщества. Влияние разнообразия условий на разнообразие видов проявляется, например, в так называемом пограничном, или опушечном, эффекте. Общеизвестно, что на опушках обычно пышнее и богаче растительность, гнездится больше видов птиц, встречается больше видов насекомых, пауков и т. п., чем в глубине леса. Здесь разнообразнее условия освещенности, влажности, температуры. Чем сильнее различия двух соседствующих биотопов, тем разнороднее условия на их границах и тем сильнее проявляется пограничный эффект. Видовое богатство сильно возрастает в местах контактов лесных и травянистых, водных и сухопутных сообществ и др. Проявление пограничного эффекта свойственно флоре и фауне промежуточных полос между контрастирующими природными зонами (лесотундра, лесостепь). Исключительное видовое богатство флоры европейской лесостепи В. В. Алехин (1882–1946) образно называл «курской флористической аномалией».

Разнородность среды создается как абиотическими факторами, так и самими живыми организмами. Каждый вид создает условия для закрепления в биоценозе и других видов, связанных с ним трофическими и топическими отношениями. Например, суслики, осваивающие новые для них местообитания, могут привлечь туда хищников, для которых они служат привычной добычей, а также привнести около 50 видов своих паразитов и сотни видов норовых сожителей. Для животных дополнительное разнообразие среды создает растительность. Чем сильнее она развита и чем больше расчленена, тем более многообразны микроклиматические условия в биоценозе, тем больше видов животных он может вместить.

Кроме числа видов, входящих в состав биоценоза, для характеристики его видовой структуры важно определить их количественное соотношение. Если сравнить, например, две гипотетические группировки, включающие по 100 особей пяти одинаковых видов, с биоценотической точки зрения они могут оказаться неравноценными. Группировка, в которой 96 особей из 100 принадлежат к одному виду и по одной особи – к четырем другим, выглядит гораздо более однообразной, чем та, в которой все 5 видов представлены одинаково – по 20 особей.

Численность той или иной группы организмов в биоценозах сильно зависит от их размеров. Чем мельче особи видов, тем выше их численность в биотопах. Так, например, в почвах обилие простейших исчисляется многими десятками миллиардов на квадратныйметр, нематод – несколькими миллионами, клещей и коллембол – десятками или сотнями тысяч, дождевых червей – десятками или сотнями особей. Численность роющих позвоночных – мышевидных грызунов, кротов, землероек рассчитывают уже не на квадратные метры, а на гектары площади.