Учебник для общеобразовательных учревдений Под редакцией профессора Н. М. Черновой
 Скачать 8.41 Mb.
|
|
Рис. 23. Инфузории из пищеварительного тракта копытных 39 Паразиты и другие обитатели органов и тканей хозяев живут в условиях практически неограниченного запаса пищи (рис. 24). Организм хозяина служит им также защитой от внешних воздействий. Им не грозит высыхание, а колебания температуры или смягчены, или (в телах теплокровных) почти отсутствуют. Основные экологические трудности в жизненном цикле паразитов — их перенос от одного хозяина к другому, поэтому на той стадии, когда они попадают во внешнюю среду, у них развиваются сложные защитные оболочки. Например, яйца аскарид защищены толстыми многослойными покровами. В период смены хозяев основная масса паразитов погибает. Высокая плодовитость, которая Рис. 24. Цикл развития широкого лентеца: 1 — взрослый червь в рыбоядных млекопитающих; 2, 3 — яйца; 4 — свободная личинка; 5, 6, 7 — формы, паразитирующие 8 промежуточных хозяевах; а, б, в — промежуточные хозяева; г, д, е — основные хозяева обеспечивается обилием пищи, компенсирует эту гибель. Поэтому говорят, что для паразитов характерен закон большого числа яиц. Паразиты должны также преодолевать защитные реакции организма хозяина. Поэтому чаще всего они поражают ослабленных особей. Например, жуки-короеды, которые с экологической точки зрения являются паразитами деревьев, заселяют стволы хвойных лишь в том случае, если дерево не в состоянии защищаться от них выделением смолы. О Основные среды жизни. Планктон. Заморы. Паразитизм. Закон большого числа яиц. □ Освоение разных сред жизни требует раз- личных экологических приспособлений. Виды, населяющие одну и ту же среду, должны реагировать и на общий комплекс условий, и на частные особенности местообитаний. По внешнему строению организмов всегда можно определить, какую среду они населяют и какой образ жизни ведут. 41 ■ Примеры и дополнительная информация 1. В водной среде условия жизни ее обитателей сильно различаются в разных частях водоема. В глубине океанов царит вечный мрак. Здесь огромное давление. В глубоких впадинах оно в тысячу раз больше, чем на поверхности Земли. У дна постоянная низкая температура около -2 С, низкое содержание кислорода. Живут здесь только микроорганизмы и некоторые животные. В верхних слоях морей и океанов вода пронизана светом, аэрирована, температура ее меняется в течение года, в ней обитают водоросли и идет фотосинтез. 2. Пустынные животные обладают удивительными приспособлениями для экономии влаги. Например, у жуков-чернотелок обнаружен замкнутый цикл в использовании воды. Подлежащие выделению продукты обмена веществ поступают из выделительных органов в кишечник в виде растворов, но в задней части кишки вода отсасывается вновь и используется для нового цикла. Дышат насекомые через трахеи, и в сухом воздухе это грозит большой потерей влаги. У жуков-чернотелок надкрылья срослись в прочную непроницаемую для воды «крышу» над телом, полость под которой насыщена водяными парами. Сюда и открываются дыхальца, поэтому иссушение через трахеи жукам не грозит. 3. Разная плотность водной и воздушной среды определяет предельные скорости передвижения животных. Дельфины плавают со скоростью 45 км/ч, а самые быстроходные среди рыб — тунец и меч- рыба — 75 и 90 км/ч. В воздухе же сокол-сапсан в пикирующем полете разгоняется до 290 км/ч, а стрижи летают с обычной скоростью 180 км/ч. Рекордсмен в беге по земле — гепард, его скорость достигает 120 км/ч. Для сравнения: человек в воде плывет со средней скоростью 7 км/ч, а в беге достигает скорости 36 км/ч. 4. Заморы — это массовая гибель водных обитателей от удушья, когда по каким-либо причинам сильно снижается аэрация воды. Летние заморы могут быть в прудах, озерах и даже морях из-за нагревания воды, при котором падает растворимость кислорода. Гибнут в первую очередь рыбы, моллюски и планктонные организмы. Летние заморы часто бывают в Азовском и Балтийском морях. Зимние заморы возникают даже в реках из-за ледового покрова, который мешает проникновению кислорода из воздуха в воду. Обширные заморные явления каждую зиму возникают на реке Оби, в которую стекают бедные кислородом болотные воды. 5. Паразиты, использующие хозяина и в качестве местообитания, и в качестве источника пищи, сами могут служить хозяевами для других паразитов. Например, наездник апантелес, поражающий гусениц известного вредителя капусты — капустной белянки, сам, в свою очередь, страдает примерно от 20 видов паразитов. Поскольку 42 апантелесов пытаются разводить для борьбы с гусеницами, деятельность их паразитов сильно снижает эффективность таких мер. Иногда на вторичных паразитах поселяются третичные, а в некоторых случаях доходит и до паразитизма в четвертой стадии. Так, в кишечнике головастиков и лягушек паразитируют ресничные простейшие — опалины, на них поселяются амебы, которые, в свою очередь, поражаются микроскопическими грибками. □ Вопросы. 1. Какие экологические факторы особенно важны в водной и какие — в наземно - воздушной среде жизни? 2. У некоторых водных позвоночных животных, например у акул, скелет состоит не из костей, а из эластичного хряща. Наземных позвоночных с хрящевым скелетом нет, у них скелеты только костные. Как это обьяснить с экологической точки зрения? 3. Многие паразиты имеют упрощенное строение тела по сравнению со свободноживущими родственными видами. Например, у свиного и бычьего цепней отсутствует кишечник, очень слабо развиты нервная система и органы чувств. Как вы думаете, почему? 4. Одно из экологических бедствий — кислотные дожди. Они образуются, когда в каплях дождя растворяются промышленные газы, в основном сернистый, в результате чего выпадают практически растворы серной кислоты. Как это может повлиять на жизнь в почве? 5. Что общего в приспособлениях к среде у таких разных наземных животных, как белый медведь и верблюд? 6. Мелкие планктонные животные имеют очень разнообразные и причудливые формы. Рассмотрите рисунок 16 и решите, что же все - таки общего во внешнем строении этих видов в связи с их образом жизни в воде. □ Темы ДЛЯ дискуссий. 1 . Влияет ли погода на обиташлей водоемов? 2. Во многих районах с интенсивным земледелием в почвах исчезли черви из - за постоянного внесения ядохимикатов. Как вы думаете, отразится ли это на почвенном плодородии, если в землю регулярно вносят высокие дозы минеральных удобрений? 3. В научной фантастике рисуют картины построения подводных городов для человека. С решением каких основных проблем столкнутся проектировщики таких городов? 4. В воздухе постоянно находятся поднятые ветром мелкие насекомые, пауки, семена, споры. Почему же на суше нет сидячих животных, которые питались бы, фильтруя через себя воздух? 5. Как лучше называть: «воздушная среда жизни» или «наземно - воздушная среда жизни»? Обоснуйте ответ. § 5. Пути воздействия организмов на среду обитания Живые организмы сильно влияют на среду обитания уже тем, что живут в ней. Они дышат, питаются, выделяют продукты обмена, растут и размножаются, перемещаются в пространстве, проявляют разные формы активности. В результате этого изменяются и газовый состав воздуха, и микроклимат, и почва, и чистота вод, и другие особенности местообитаний. И хотя воздействие каждого отдельного организма на ок- ружающую среду может быть мало, масштабы суммарной активности живых существ огромны. Влияние организмов на среду обитания назы- вают их средообразующей деятельностью. Влияние растений на климат и водный режим. Фотосинтез — главный источник кислорода в земной атмосфере. Растения создают ус- ловия для дыхания миллиардам живых существ, включая людей. По- требности в кислороде лишь одного человека за 70—80 лет жизни со- ставляют несколько десятков тонн. Если представить, что фотосинтез на планете прекратится, весь кислород атмосферы израсходуется всего за 43 2000 лет. Содержание в воздухе азота, углекислого газа и ряда других соединений также зависит от жизнедеятельности различных организмов. Поглощение и испарение воды наземными растениями влияет на вод- ный режим их местообитаний и на климат в целом. За час выделяется до 2,5 г воды с каждого квадратного дециметра листвы. Это составляет еже- часно многие тонны воды с гектара. Одно только дерево березы испаряет в день до 100 л воды. Увлажняя воздух, задерживая движение ветра, растительность создает особый микроклимат, смягчающий условия существования многих видов. В лесу колебания температуры в течение года и суток меньше, чем на открытых пространствах. Леса сильно изменяют также условия влажности: снижают уровень грунтовых вод, задерживают осадки, способствуют осаждению росы и тумана, предотвращают эрозию почвы. В них возникает особый световой режим, позволяющий тенелюбивым видам расти под пологом более светолюбивых. Почвообразующая деятельность живых организмов. Совместная деятельность множества организмов создает почву. Сбрасывая ежегодно листву, растительность образует на поверхности земли слой мертвого органического вещества. Этот слой растительного опада служит источником пищи и средой обитания для огромного количества мелких организмов — бактерий, грибов, животных, которые разрушают и перерабатывают его до неорганических молекул. Освободившиеся ми- неральные вещества вновь идут на питание растений. Некоторая часть органических веществ превращается в почвенный гумус. Это сложные соединения, которые улучшают структуру почвы, ее влаго- и воз- духопроницаемость. Тем самым улучшаются условия для развития корней растений. Таким образом, процесс образования почвы в первую очередь зависит от пищевой активности множества живых существ, использующих энергию мертвого органического вещества. Плотина Хатка шахта Вентиляционная Входы 44 Рис. 25. Средообразующая деятельность бобров Поднятый Каждый комочек почвы содержит миллионы клеток различных мик- роорганизмов. Кроме них, на каждый квадратный метр почвы приходятся сотни тысяч мелких животных, различимых только в микроскоп, и тысячи — видимых простым глазом. Особенно лажна для жизни почвы деятельность дождевых червей. Их нормальная численность в лесах и на лугах составляет от нескольких десятков до нескольких сотен особей на квадратный метр. Дождевые черви разрыхляют и перемешивают слои почвы, улучшают условия для прорастания корней растений, затягивают вглубь растительные остатки. Выделения из их кишечников представляют прочные органо-минеральные комочки. Большое их количество в почве резко улучшает ее структуру и повышает плодородие. При высокой численности дождевые черви за год могут образовывать до 120 т таких комочков на 1 га. Таким образом, почва — это среда обитания, созданная деятельностью самих живых организмов. Деятельность животных может иногда определять особенности ланд- шафта. Настоящие плотины устраивают бобры (рис. 25). Крупные жи- вотные-норники, такие, как суслики или сурки, обеспечивают мозаичность растительного и почвенного покрова, так как за счет выбросов почвы формируется микрорельеф, перераспределяющий осадки и видовой состав растений (рис. 26). Влияние водных организмов на качество природных вод. Качество воды в водоемах во многом зависит от фильтрующих животных. Многие из них ведут сидячий образ жизни или «парят» в толще воды, отцеживая из окружающей среды пищевые частицы. Многочисленные пластинчатожаберные моллюски, такие, как устрицы и мидии в морях, а в пресных водах — перловицы, беззубки, дрейссены, ресничками на ротовых лопастях подгоняют воду к ротовому отверстию и сортируют взвесь. При 45 этом частицы, непригодные в пищу, формируются в комочки и осаждаются на дно. Мелкие рачки, такие, как дафнии, отцежива- Обыкновенный хомяк Степная ПРГТПУ1111СЯ Желтопузик Слепыш Перевязка Байбак Рис. 26. Роющая деятельность норных животных в степи Рис. 27. Ветвистоусые ранки — фильтраторы пресных водоемов 46 ют пищевую взвесь густыми щеточками щетинок на своих конечностях. Личинки мошек в ручьях отфильтровывают пищу пучками щетинок на голове, а личинки комаров — щетками на верхней губе. Активно проце- живают воду через жаберный аппарат некоторые рыбы, как например толстолобик и китовая акула. Фильтрационное питание наблюдается у 40 тысяч видов водных животных. В результате этой деятельности происходит биологическое самоочищение водоемов, и от него зависит качество воды. Одна перловица длиной 5—6 см при температуре 20 С очищает до 16 л воды в сутки. В прудах и озерах, где много мелких рачков, весь объем воды пропускается через их фильтровальный аппарат всего за один день (рис. 27). Один квадратный метр морского мелководья, густо заселенный моллюсками мидиями, за сутки может очистить до 280 м 3 воды. Таким образом, чистота и прозрачность природных вод — результат деятельности живых организмов. Способность организмов изменять среду обитания широко используется в хозяйственной практике. Для улучшения микроклимата, условий увлажнения и защиты полей от иссушающих ветров в степных районах сажают лесополосы, для очистки воздуха в городах и курортных зонах создают парки и сады. На водоочистительных станциях строят специ- альные емкости, где поддерживается высокая активность мелких фильт- раторов. Используя почвообразующую деятельность животных и микро- организмов, предприятия по переработке органических отходов произ- водят удобрения для внесения в истощенные почвы. Условия жизни людей на Земле зависят от средообразующей роли миллиардов живых организмов. И состав воздуха, и качество вод, и поч- венное плодородие, и микроклимат складываются из их суммарной дея- тельности. Пути воздействия организмов на среду обитания — их питание, 47 дыхание, выделение, рост, размножение и другие формы активности. Суммарные результаты этого воздействия огромны и проявляются в масштабах всей планеты. Средообразующая деятельность организмов. Фильтрационное питание. Самоочищение водоемов. ■ Примеры и дополнительная информация 1. Одна из новейших технологий переработки отходов свиноводческих ферм, которые сильно загрязняют окружающую среду, основана на использовании средопреобразующей деятельности личинок комнатных мух. В специальных контейнерах навоз засевают яйцами мух. Личинки, вышедшие из яиц, питаются им и, кроме того, выделяют наружу вещества, убивающие болезнетворных бактерий и яйца паразитов. Через 5 суток субстрат полностью перерабатывается личинками в рыхлый стерильный перегной, очень ценный как органическое удобрение. Выросших личинок извлекают из субстрата автоматизированными методами и используют как белковый корм на птицефермах и в рыбных хозяйствах. Таким образом, вид, который ранее считался только вредным, превращен в хозяйственно ценный. 2. Для очистки промышленных и городских сточных вод от органических веществ используют деятельность бактерий и мелких фильтраторов (инфузорий, коловраток и др.). Один из видов очистных сооружений — аэротенки. Это длинные емкости глубиной 5 м и шириной 10 м, через которые протекает сточная жидкость. Со дна аэротенка подается воздух в виде мелких пузырьков, поднимающихся кверху. Ток воздуха создает благоприятные кислородные условия для микроорганизмов и простейших, которые размножаются в огромном количестве. Они очищают воду, образуя хлопья так называемого «активного ила». Из аэротенков вода поступает в отстойники, где «активный ил» оседает на дно, а затем вновь используется для зарядки аэротенка. 3. Зеленые насаждения в городе намного улучшают микроклимат. В городских парках в жаркий день температура на 6—8“ ниже, чем на улицах. Даже возле газонов на 2—3° прохладнее, чем на тротуаре, за счет испарения растениями влаги. Заметно изменяется и состав городского воздуха. Одно дерево выделяет столько кислорода, сколько нужно для дыхания 4 человек. Кроме того, растения поглощают примеси некоторых ядовитых газов и выделяют летучие вещества — фитонциды, которые губительны для бактерий, содержащихся в 48 воздухе. Один гектар парка из лиственных деревьев задерживает за год до 100 т пыли. В городах с интенсивной промышленностью рекомендуют высаживать особо газоустойчивые деревья и кустарники: различные тополя, тую западную, клен американский, черемуху, бузину красную и др. 4. Подсчитано, что в Волгоградском водохранилище мелкие двуствор- чатые моллюски дрейссены с апреля по ноябрь отфильтровывают 840 млрд м 3 воды, что в 24 раза превышает полный объем водохранилища. При этом ими осаждается на грунт 29 млн т несъедобной взвеси, в среднем более 8 кг на каждый квадратный метр. 5. Среднее число нор млекопитающих на 1 га составляет в лиственных лесах около 1000, в лесостепи — 7500, в степи — 5000, в пустынях — 1500. Ежегодно норы подновляются или роются на новом месте. Перерытые участки заселяются сорными растениями, которые способны прорастать только на нарушенных местах. Эти растения, которые широко распространены в настоящее время на пахотных почвах, существовали задолго до появления земледелия и обязаны своим происхождением деятельности роющих животных. □ Вопросы. 1. Известно, что бобовые растения улучшают условия для последующего урожая зерновых. Что же меняют они в окружающей среде? 2. Приведите примеры диких животных и растений, для которых человеческая деятельность явно улучшила среду их обитания. 3. Приведите свои примеры преобразования организмами окружающей их среды. 4. Загрязнены ли водоемы там, где вы живете? Много ли в них водных обитателей? Есть ли среди них фильтраторы? 5. В почву часто вносят ядохимикаты для борьбы с вредителями растений. Как это может отразиться на процессах разложения растительных остатков? 6 Какое влияние оказывают лесополосы вокруг полей на условия произрастания сель - скохозяйственных культур? 7. Возможности самоочищения водоемов сильно снижаются при сбросе в них теплых промышленных вод. Почему? Почему это явление называют тепловым загрязнением водоемов? Q Темы ДЛЯ дискуссий. 1. Растения можно выращивать без почвы, на гидропонике, т. е. в растворах питательных веществ, и получать большие урожаи. Значит ли это, что нарушения почвообразующей деятельности живых организмов уже не являются предметом беспокойства для людей? 2. Г нус (комары и мошки) в некоторых районах сильно досаждает человеку. Обсудите, что произойдет с окружающей средой, если полностью уничтожить этих насекомых, применив ядохимикаты. 3. Если в природе так много фильтрующих организмов и так велики возможности самоочищения водоемов, то почему же возникла проблема загрязнения вод? 4. Правильно ли используют роль зеленых насаждений для улучшения среды в том районе, где вы живете? §6. Приспособительные формы организмов ВСПОМНИТЕ Почва Плотность воды, воздуха Паразитизм Окислительные 49 реакции По внешнему облику разных видов животных и растений можно понять, не только в какой среде они обитают, но и какой образ жизни в ней ведут. Если перед нами четвероногое животное с сильно развитой мускулатурой бедер на задних конечностях и гораздо более слабой — на передних, которые к тому же и укорочены, с относительно короткой шеей и длинным хвостом, то мы с уверенностью можем сказать, что это — наземный прыгун, способный к быстрым и маневренным движениям, обитатель открытых пространств. Так выглядят и зна- Египетский тушканчик Сумчатый тушканчик |