Природознавство. 11 клас. Ільченко

Тема 2. Надорганізмові рівні організації живої природи: популяція, екосистема, біосфера

§ 18. Поняття про середовище існування, шляхи пристосувань до нього організмів. Біологічні адаптивні ритми організмів

Середовище — це комплекс природних тіл і явищ, з якими організм знаходиться в прямих або опосередкованих відносинах.

Середовища існування організмів. Середовище існування — це сукупність умов, у яких мешкають певні особини, популяції, угруповання організмів. Живі організми населяють чотири основні середовища існування: наземно-повітряне, водне (прісноводне, морське), ґрунтове (підземне) і організмове (мал. 4.51).

Мал. 4.51. Схема, що ілюструє різноманітність середовищ існування організмів із їх характеристиками

Наземно-повітряне середовище за своїми умовами найрізноманітніше. У ньому існують: переважна більшість рослин (наземні трави, дерева і кущі тощо), мешкають більшість тварин (наземні ссавці, співочі птахи, більшість комах), всі гриби.

Провідна роль серед чинників неживої природи тут належить світлу, температурі, вологості, складу атмосфери. Відповідно до цих чинників рослини і тварини мають різноманітні пристосування.

Відповідно до потреб в освітленості рослини поділяють на світлолюбних (береза, сосна), тіньовитривалих та тіньолюбних.

До світлолюбних видів належать мешканці відкритих, добре освітлених місцезростань. Як правило, вони мають вище стебло порівняно з видами, що мешкають у затінку, розсічені листкові пластинки, в листках добре розвинена стовпчаста асиміляційна паренхіма тощо (береза, сосна та ін.) (мал. 4.52, 1).

У тіньових рослин (плаун булавоподібний, квасениця звичайна, смерека) листки темно-зеленого кольору з високою концентрацією хлорофілу, стовпчаста паренхіма погано розвинена або відсутня (мал. 4.52, 2).

У тіньовитривалих рослин (дуб, липа, бузок), які можуть зростати як на відкритих, добре освітлених місцях, так і витримувати певний ступінь затінку, спостерігаються адаптації, властиві як світлолюбним, так і тіньолюбним видам (мал. 4.52, 3).

У тварин світло має важливе значення щодо орієнтації в просторі, а реакція на тривалість світлового дня (фотоперіодизм) дає їм можливість, як і рослинам, регулювати свої життєві функції залежно від сезону чи часу доби.

Мал. 4.52. Екологічні групи рослин, що населяють наземно-повітряне середовище: 1 — світлолюбна береза; 2 — тіньова смерека; 3 — тіньовитривалий бузок

За відношенням до світла у тварин можна виділити дві групи: «нічну» (активні вночі) та «денну» (активні у світлу частину доби). У представників «денної» групи добре розвинений зір, вони здатні розрізняти кольори, часто мають яскраве забарвлення. Натомість у представників «нічної» групи, а також видів, що походять від предків, які вели нічний спосіб життя (наприклад, із родин вовчих, котячих тощо), колірний зір не розвинений, очі можуть мати великі розміри (наприклад, у сов, лемурів), що дає змогу вловлювати навіть незначну кількість світла. У тварин, які живуть в умовах відсутності світла (мешканці глибоких шарів ґрунту, печер тощо), органи зору редуковані (кріт, сліпак) або можуть взагалі втрачатись (дощовий черв’як, протей).

За відношенням до температурного режиму організми поділяють на холодостійкі види (лишайники, бактерії, мохи, членистоногі, моржі, пінгвіни тощо), теплолюбні (бактерії, плазуни, більшість трав’янистих рослин тощо).

За відношенням до вологи повітря виділяють такі групи організмів: посухостійкі (ковила, кактус, типчак, більшість тварин), вологолюби (тропічні види рослин, земноводні, мокриці тощо).

У водному середовищі існування провідна роль належить температурі, світлу, тиску, газовому складу, солоності води, рельєфу дна тощо. Представниками водного середовища є одноклітинні рослини й тварини, водні і напівводяні види рослин, риби, двостулкові молюски, кишковопорожнинні тварини, деякі види земноводних, плазунів, птахів та ссавців (мал. 4.53). Є серед них мешканці прісних і солоних водойм.

Мал. 4.53. Мешканці водного середовища існування: 1 — бура водорість ламінарія; 2 — кальмар; 3 — морж

До екологічних груп організмів-гідробіонтів належать: планктон, нектон, бентос, перифітон і нейстон.

Планктонні організми (бактерії, ціанобактерії, водорості, радіолярії, медузи, дрібні рачки, личинки кісткових риб тощо) нездатні до протидії течіям, якими вони розносяться на значні відстані.

Нектонні організми (більшість риб, головоногих молюсків, китоподібні) здатні до активного пересування у товщі води незалежно від напрямів течій. Вони мають обтічну форму тіла і добре розвинені органи руху.

До складу бентосу входять організми, які мешкають на поверхні та в товщі ґрунту водойм (форамініфери, поліпи, круглі та багатощетинкові черви, двостулкові та деякі інші молюски, ракоподібні — вусоногі рачки, краби, омари та ін., голкошкірі, придонні риби, наприклад, бички, деякі водорості, ціанобактерії, бактерії тощо). Ці організми пристосовані до прикріплення до дна або пересування по ньому, заглиблення в його товщу тощо.

Організми, які селяться на різних субстратах у товщі води (днища кораблів, гідротехнічні споруди тощо), належать до перифітону (губки, частина водоростей, вусоногі ракоподібні та ін.). Вони мають різноманітні засоби прикріплення до субстрату. Поширюються ці істоти на певних фазах життєвого циклу (у вигляді спор, личинок).

Своєрідну групу складають організми, які мешкають на межі водного та наземно-повітряного середовищ, населяючи поверхневу плівку води (нейстон), (наприклад, клопи-водомірки) використовуючи сили поверхневого натягу води для пересування по цій плівці, чому сприяє незмочуваність тіла.

Ґрунтове середовище існування утворене внаслідок життєдіяльності різних організмів. Ґрунт становить систему порожнин, розміри яких залежать від діаметра механічних часток, що його складають. Ці порожнини заповнені водою або повітрям. Завдяки наявності вологи умови існування дрібних організмів у ґрунті наближаються до подібних у водоймах. Вологість ґрунту завжди вища, ніж вологість повітря, тому різноманітні організми можуть легше переживати там посушливий період.

Мешканцями ґрунтового середовища є ґрунтові бактерії, ґрунтові водорості, ґрунтові гриби, деякі тварини. Ґрунтові бактерії дуже різноманітні. В деяких типах ґрунтів вони можуть проникати вглиб на декілька метрів. Серед них є автотрофи (переважно хемосинтетики — нітрифікуючі бактерії та ін.) і гетеротрофи (сапрофіти, симбіонти, спори збудників захворювань людини, тварин і рослин тощо). Ґрунтові водорості трапляються як на поверхні ґрунту, так і в його товщі. Більшість ґрунтових водоростей мають мікроскопічні розміри. Ґрунтові гриби трапляються також у ґрунтах різних типів, там де є хоча б трохи органічних речовин. Як вам відомо, гриби — гетеротрофні організми. Серед ґрунтових грибів є як сапротрофи, такі паразитичні форми (паразити надземних та підземних частин рослин тощо). Тварини, які мешкають у ґрунті, належать до найрізноманітніших систематичних груп: найпростіших (амеби, джгутикові, інфузорії), черви (круглі, кільчасті, іноді — війчасті), членистоногих (комахи, багатоніжки, павукоподібні, ракоподібні), черевоногих молюсків, хребетних тварин (земноводні, плазуни, ссавці). Серед тварин є постійні мешканці ґрунту (кроти, сліпаки, круглі та дощові черви певні систематичні групи кліщів, комах, багатоніжок тощо) (мал. 4.54, 1), а також види, які мешкають у ґрунті протягом більшої частини свого життєвого циклу (личинки жуків — коваликів, хрущів тощо) (мал. 4.54, 2).

Мал. 4.54. Мешканці ґрунтового середовища існування: 1 — багатоніжка; 2 — личинка жука хруща

Організм як середовище існування за своїми властивостями істотно відрізняється від інших. Так, якщо на організми, які живуть на поверхні інших істот, впливають різні чинники довкілля, то на організми, що мешкають усередині організму хазяїна, ці чинники діють лише опосередковано. В ролі господарів можуть виступати будь-які організми — від бактерій до високорозвинутих організмів рослин і тварин. Прикладами можуть стати численні хвороботворні бактерії, рослини-паразити, тварини-паразити. Відомі рослини-паразити і напівпаразити — повитиця, омела (мал. 4.55, 1). Серед тварин-паразитів можна назвати різні види плоских і круглих червів, які живуть у внутрішніх органах людини і тварин (мал. 4.55, 2). Так, печінковий ціп’як живе в печінці та жовчних протоках корів, свиней, кролів, іноді трапляється й у внутрішніх органах людини.

Мал. 4.55. Організми-паразити і напівпаразити: 1 — омела; 2 — круглі черви; 3 — кліщ

Широкий стьожак і свинячий ціп’як паразитують у кишечнику людини, спричиняючи погане почуття та схуднення. На поверхні тіла тварин паразитують воші, блохи та кліщі (мал. 4.55, 3).

Біологічні адаптивні ритми. Слово «ритм» у перекладі з грецької означає розмірність, злагодженість. Із цим поняттям пов’язане уявлення про гармонію. Ритмічними також є явища, що періодично повторюються: рух небесних тіл; зміна пір року, доби; припливи і відливи; активність Сонця та Місяця.

Усі живі організми здатні самі відміряти час, як найточніші годинники. Впорядкованість в часі процесів в живих організмах виявляється в формі біологічних ритмів. Живі системи здатні не тільки сприймати, зберігати і передавати інформацію, але й переробляти та використовувати інформацію, яку сприймають відокремлено від енергії. Для взаємодії організму з навколишнім середовищем потрібна їх впорядкованість у просторі і часі. Це проявляється у різноманітних пристосуваннях до умов існування (мал. 4.56).

Мал. 4.56. Схема пристосувань організмів до умов існування

Біологічні ритми живих організмів залежать від зміни дня і ночі, місячних фаз, активності Сонця, як це показано на мал. 4.57.

Мал. 4.57. Схема біоритмів

За одиницю біологічного часу можна взяти період індивідуального розвитку організму. Інші часові проміжки: обертання Землі навколо Сонця, фази Місяця, зміна сезонів узгодились з фізіологічними функціями організму. Вони проявляються у вигляді біологічних ритмів з різними періодами.

Наука, що вивчає вплив часу на живі організми, називається хронобіологією.

Біоритми — знаряддя природного добору. У боротьбі за існування виживали лише ті організми, які могли відчувати і вимірювати час. Наприклад, багато тварин взимку залягають у сплячку в певно визначений час. Якщо тварина не залягає в сплячку своєчасно або з якихось причин прокидається серед зими, до весни вона практично не доживає. Так часто гинуть ведмеді, байбаки, ховрахи.

Періодичність життєдіяльності організмів є загальним проявом пристосованості до умов зовнішнього середовища. Сучасна людина підпорядковує своє життя не природним ритмам, а, насамперед, соціальним. Таке бездумне відношення до самого себе і до оточуючого світу може призвести до порушення віками встановленого ритму. А це загрожує катастрофою.

Живі організми населяють чотири основні середовища існування: наземно-повітряне, водне (прісноводне, морське), ґрунтове (підземне) і організмове. Впорядкованість процесів у живих організмах виявляється в формі біологічних ритмів. Наука, що вивчає вплив часу на живі організми, називається хронобіологією. Періодичність життєдіяльності організмів є загальним проявом пристосованості до умов зовнішнього середовища.

Перевірте себе

1. Які середовища існування заселяють живі організми?
2. Наведіть приклади організмів, що мешкають у наземно-повітряному середовищі, водному, ґрунтовому, організмовому.
3. Чим умови наземно-повітряного середовища відрізняються від організмового та ґрунтового?
4. Що таке біоритми?
5. Наведіть приклади біоритмів у житті рослин і тварин, та поясніть їх зв’язок із загальними закономірностями природи.

Поміркуйте

1. Чи є серед організмів такі види, що можуть мешкати у різних середовищах існування? Наведіть приклади.
2. Які чинники формують біоритми в організмів
3. Чи можна сезонні зміни віднести до біоритмів? Поясніть свою думку.

Подискутуйте