Биосфера и её структура. Среды жизни

Сообщества живых организмов со средами обитания объединённые между собой обменом веществ и энергией образуют биологические системы – экосистемы Земли. 

Все природные экосистемы связаны между собой и вместе образуют живую оболочку Земли, которую можно рассматривать как самую большую экосистему — биосферу.

Биосфера — это оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «плёнка жизни»; глобальная экосистема Земли.

Что значит оболочка Земли?

Это значит, что, суша, воды, воздушное пространство населённые живыми существами представляют собой оболочку, которая окутывает земной шар, образуя сферу жизни – биосферу.

Границы биосферы

Она захватывает нижнюю границу в атмосфере. Которая определяется озоновым слоем.

Верхнюю границу в литосфере до 7,5 км.

А также границу между атмосферой и литосферой ─ гидросферу.

Учение о биосфере создал советский биогеохимик и философ Владимир Иванович Вернадский.

Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.

Все живые организмы существуют в форме видов. Каждый вид каким-то образом взаимодействует с окружающей средой.

Эта деятельность создаёт удивительное природное разнообразие.

Для ослабления конкуренции за пищу и жилье, организмы расселяются по разным экологическим нишам.

Каждый вид приспособился к обитанию в определённой среде.

Выделяют четыре основные среды обитания. Водную среду обитания, наземно-воздушную, почвенную и организменную среду, то есть тело какого-либо живого организма, которое используется для жизни другим организмом (паразитом).

Приспособления обитателей гидросферы. Водная среда жизни

Она является самой древней средой, в которой возникла жизнь. Водную среду разделяют на пресноводную и морскую среду обитания. Если в воде на литр содержится менее 0,5 грамм растворенных солей, то вода считается пресной.

Если на один литр воды приходиться 35 грамм солей, то она считается морской.  Морская вода отличается постоянной солёностью. Водой покрыто более 70% поверхности планеты.

Однако, разнообразие организмов в водной среде намного меньше, чем на суше. Это объясняется тем что плотность воды выше плотности воздуха в 800 раз.

Давление также намного выше, чем в наземных условиях: на каждый 10 м глубины оно возрастает на 1 атм. (атмосферу)  

Содержание кислорода в воде примерно в 20 раз ниже, чем в атмосфере, и составляет 6–8 миллилитров на литр.

Вместе с этим есть и благоприятные факторы, например, теплоёмкость воды, то есть способность накапливать и удерживать тепло в воде намного выше чем на суше. Благодаря этому в воде не наблюдается резких колебаний температуры, которые часто случаются на суше.

Содержание углекислого газа в морской воде в 150 раз выше, чем в атмосфере. Он потребляется фитопланктоном и водорослями. Концентрация ионов водорода в воде может меняться в пределах

От 3,7 до 7,8 pH. Нейтральными считаются воды с рН от 6,4 до 7,3.

С понижением рН биоразнообразие организмов, населяющих водную среду, быстро убывает.

Речной рак, многие виды моллюсков гибнут при рН ниже 6 (то есть в кислых водах). Окунь и щука могут выдержать рН до 5.

Угорь и арктический голец выживают при понижении рН до 5 – 4,4.

В более кислых водах, сохраняются лишь некоторые виды зоопланктона и фитопланктона.

Кислотные дожди, связанные с выбросами в атмосферу больших количеств оксидов серы и азота промышленными предприятиями, стали причиной подкисления вод и резкого обеднения их биологического разнообразия.

Как же водные организмы приспособились ко всем этим условиям?

Некоторые из них (такие как представители планктона – водоросли, простейшие, бактерии) могут парить в воде.

Мельчайшие рачки, дафнии и циклопы, живущие огромными колониями в самых различных водоёмах — от морей и океанов до лесных луж, и деревенских канав. Способны за счёт специальных придатков антенн, которые увеличивают поверхность тела, проводить всю жизнь в толще воды.

Необычными представителями морского планктона являются – одноклеточные панцирные жгутиконосцы – ночесветки. 

Светятся они благодаря жировым внутриклеточным включениям, которые под влиянием механического или химического раздражения излучают свет. Испускаемый ночесветками свет по цвету голубоватый.

Медузы за счёт того, что их форма напоминает парашют, а также за счёт того, что плотность их тела близка к плотности воды, способны парить в водной толще.

Медузы используют реактивный способ движения. За счёт сокращения мускулатурных волокон, вода выбрасывается из полости купола. В результате чего медуза толчками поднимается и опускается в толще воды.

Некоторые водные обитатели способны активно перемещаться. К ним относят рыб и других представителей водной фауны, которые формируют нектон. Дельфинов, тюленей, водных черепах и других активно плавающих организмов.  Быстрому передвижению в водной среде способствуют веретенообразная форма тела, наличие плавников и ласт, гладкая кожа или чешуя.

А выделение кожей слизи, снижает трение о воду. Некоторая часть организмов прикреплена к поверхности дна.

Мшанки, губки, актинии, асцидии и другие организмы, обитающие на грунте и в грунте дна водоёмов, образуют бентос.

Сидячий образ жизни ведут многощетинковые черви.  Они питаются детритом, добывая его с помощью ловчих щупалец, выполняющих также функцию жабр.

Морские ежи пасутся в зарослях водорослей или собирают мелкие частицы пищи с поверхности дна.

Морские звезды ─ хищницы, их жертвой становятся моллюски. Медленно ползают по дну брюхоногие моллюски. Многие из них являются хищниками или трупоедами.

Широко распространённой бродячей формой являются крабы. Это настоящие санитары моря. Они подбирают и поедают всевозможные гниющие остатки растений и животных.

Но если животные могут выжить на огромных океанических глубинах, то растения выживают только в верхних слоях воды. Там, куда проникают лучи света (лучистая энергия) необходимая для фотосинтеза.

Проникновение солнечного света в толщу воды, зависит от её прозрачности.

В прозрачной воде океана луч света может достигнуть 200 м глубины.

В сильно взмученных пресноводных водоёмах слой, заселённый растениями, может составлять всего несколько десятков сантиметров.

Как и наземным организмам, так и водным необходим кислород. С увеличение температуры, количество растворенного кислорода в воде снижается.

Поэтому в открытых водоёмах тропического пояса гораздо меньше живых организмов, чем в водах субарктического пояса. Которые богаты мелкими рачками, рыбой и крупными китообразными.

Количество кислорода снижается также в стоячих водоёмах в зимнее время, когда вода изолирована от атмосферы слоем льда.

Происходит снижение концентрации кислорода, это может стать причиной гибели многих обитателей водных экосистем.

Однако и к этим условиям животные водной среды приспособились. Например, устойчивые к дефициту кислорода виды, подобные карасю или линю.

Наземно-воздушная среда обитания

Она разнообразна высокоорганизованными живыми организмами. Важным фактором для обитающих здесь организмов является плотность воздуха, она гораздо ниже, чем плотность воды.

По этой причине у животных, которые населяют данную среду обитания сильно развиты опорные ткани – внутренний или наружный скелет. Он позволяет организмам противостоять действию закона всемирного тяготения и ветра.

Организмы наземно-воздушной среды способны бегать, прыгать, лазать, летать.

Перемещение организмов по воздуху возможно за счёт специальных приспособлений – крыльев у птиц и насекомых, некоторых видов млекопитающих и даже рыб.

Но в условиях только воздушной среды ни один организм постоянно жить не может, и поэтому даже лучшие «летуны» должны иногда опускаться на землю.

Так как воздушные массы постоянно находятся в движении температура воздуха меняется быстро. Поэтому организмы, которые обитают на суше имеют различные приспособления к таким переменам. Вы их знаете это и перьевой покров тела и волосяной, и роговой, который защищает от воздействия ультрафиолетовых лучей.

Так же обитателям суши важен и химический состав воздуха. Однако он изменяется в различных частях земли в пределах от 1 до 3 % для каждого газа.

В горах, например, пониженное содержание кислорода, из-за того, что кислород тяжелее азота, и поэтому его плотность с высотой уменьшается быстрее.

Пары воды, которые находиться в воздухе так же важный фактор, распределения видов. При температуре 0 °C 1 м³ воздуха может вмещать максимально 5 граммов воды, а при температуре +10 °C — уже 10 граммов.

Недостаток воды — беда для всех обитателей пустыни и степи. В пустынях Северной Америки обитает каменистая белка — рекордсмен выносливости. Она может не пить в течение 100 дней!

Кенгуровая крыса питается лишь сухим кормом и совсем не пьёт: её организм сам вырабатывает воду.

Суслики (и не только они!) спят в самые жаркие месяцы, так же, как и медведь спит во время зимних холодов.

Большие уши слона необходимы для терморегуляции. Чем больше выступающие части тела, тем больше воды испаряется из организма.

Миниатюрная лисица фенек, так же имеет большие уши.  Среди хищников планеты по отношению к величине головы, у фенька самые большие уши.  Они так же не дают зверьку перегреваться в дневную жару.

Почвенная среда обитания

Почва — это важный и сложный компонент биосферы. Жизнь почвы необычайна богата.

Любая почва представляет собой многофазную систему, в состав которой входят: минеральные частицы, органическое вещество, газовая (воздушная) фаза и водная фаза

Многофазность почвы делает среду насыщенной жизнью.

В почвах сконцентрирована основная биомасса животных, бактерий, грибов, в ней расположены корни растений, живущих в наземно-воздушной среде.

Дождевые черви во время жары, впадают в особое состояние — анабиоз, в котором все жизненные процессы замедляются. Однако стоит пройти дождю, и они вновь оживают. 

Организменная среда обитания

Тела многих организмов служат жизненной средой для других организмов, их называют эндопаразитами.

Тело для паразита практически не ограниченный ресурс пищи, условия обитания здесь не меняется, поэтому паразиты часто утрачивают некоторые органы (например, органы чувств) и системы (например, нервную), которые есть у свободноживущих организмов. Однако возникают различные приспособления, которые удерживают паразита в теле хозяина.

Например, такой паразит млекопитающих как Свино́й це́пень, или свино́й солитёр — вид ленточных, имеет на головной части в дополнение к четырём присоскам двойной венчик крючьев, который служит для лучшего закрепления червя в кишечнике хозяина.