Среда и условия существования организмов. Признаки, характерные для представителей царства растения Наиболее разнообразные условия для жизни существуют

Условия существования животных организмов, обитающих в биоцикле «суша», резко отличаются от предыдущих. На суше наблюдаются гораздо более широкие изменения всех факторов среды обитания, чем в море или пресных водоемах.

Особое значение здесь приобретает климат и прежде всего одна из его составляющих - влажность воздуха, под влиянием которой и формировалась сухопутная фауна.

Главнейшими факторами, определяющими существование и распространение сухопутных животных, наряду с влажностью, служат температура и движение воздуха, солнечный свет, растительный покров. Пища здесь играет не меньшую роль, чем в других биоциклах, химизм же среды практически не имеет значения, поскольку атмосфера всюду одинакова, если не считать местных отклонений, обусловленных промышленными выбросами в атмосферу, о чем будет сказано далее.

Влажность воздуха в различных регионах Земли неодинакова. Изменение ее может вызвать разные реакции у животных. Если исключить организмы, нормальное существование которых не зависит от влажности, остальные животные будут либо влаголюбивыми - гигрофилы, либо сухолюбивыми - ксерофилы.

Влажность воздуха и почвы зависит от количества осадков. Следовательно, осадки оказывают на живые организмы опосредованное влияние. Вместе с тем осадки могут быть и самостоятельным фактором. Определенную роль играет, к примеру, форма осадков. Так, снежный покров зачастую ограничивает распространение видов, добывающих корм на земле. Например, хохластый жаворонок зимой не встречается севернее границы района относительно малоснежной и короткой зимы. С другой стороны, глубокий снег позволяет отдельным видам (сибирский лемминг и другие мелкие зверьки) перезимовывать и даже размножаться в зимний период. В снежных пещерах и тоннелях укрываются от холода нерпы и их враги - белые медведи.

Температура играет огромную роль в жизни обитателей суши, гораздо большую, чем в океане. Это объясняется большей амплитудой ее колебания на суше. Температура - прекрасный показатель климатических условий. Она часто более показательна, чем другие факторы (влажность, осадки). Средняя температура июля характеризует лето, января - зиму. Напомним, что воздействие температуры на организмы на суше более опосредовано другими климатическими факторами, чем в море.

Каждый вид имеет собственный диапазон наиболее благоприятных для него температур, который называется температурным оптимумом вида. Разница диапазонов предпочитаемых температур у разных видов очень велика. Если пределы температурного оптимума вида широки, он считается эвритермным. Если же этот оптимум узок и выход за пределы температурного лимита вызывает нарушение нормальной жизнедеятельности вида, последний будет стенотермным. Сухопутные животные более эвритермны, чем морские. Большая часть эвритермных видов населяет умеренные климатические зоны. Среди стенотермных могут быть термофильные, или политермные (теплолюбивые), и термофобные, или олиготермные (холодолюбивые) виды. Примерами последних служат белый медведь, мускусный овцебык, моллюски рода Vitrina, многие насекомые тундры и Альпийского пояса гор. В общем количество их сравнительно невелико хотя бы потому, что фауна холодных зон гораздо беднее по сравнению с другими. Стенотермных теплолюбивых видов значительно больше. Практически вся фауна тропиков земли, а это самая большая по числу видов фауна, состоит именно из них. Сюда входят целые классы, отряды, семейства. Типичными стенотермными теплолюбивыми животными являются скорпионы, термиты, рептилии, из птиц - попугаи, туканы, колибри, из млекопитающих - жирафы, человекообразные обезьяны и многие другие.

Кроме того, на суше существует немало эвритермных форм. Это изобилие обусловлено чрезвычайной изменчивостью температуры на суше. К эвритермным животным относятся многие насекомые с полным превращением, серая жаба Bufo bufo, а из млекопитающих - лисица, волк, пума и др. Животные, хорошо переносящие значительные колебания температур, распространены гораздо шире, чем стенотермные. Нередко ареалы эвритерм-ных видов простираются с юга на север через несколько климатических зон. К примеру, серая жаба населяет пространство от Северной Африки до Швеции.

Кроме указанных факторов среды в жизни наземных животных важную роль играет свет. Однако непосредственная зависимость, как это наблюдается у растений, здесь отсутствует. Тем не менее она есть. Это выражается хотя бы в существовании дневных и ночных форм. Следует отметить, что играет роль не само по себе освещение, а сумма света. В тропическом поясе этот фактор особого значения не имеет в силу своего постоянства, но в умеренных широтах положение меняется. Как известно, длина светового дня там зависит от времени года. Только длинным полярным днем (продолжительность его несколько недель) можно объяснить тот факт, что перелетные птицы Крайнего Севера успевают за короткое время вывести и выкормить птенцов, поскольку пищей им служат насекомые, а они деятельны круглые сутки. Изобилие света продвигает на север границы жизни многих видов. Короткий же зимний день не позволяет даже холодолюбивым птицам получить достаточное количество корма для компенсации энергетических затрат, и они вынуждены откочевывать на юг.

Мощным фактором, регулирующим жизненный цикл ряда животных, служит длина светового дня. Явление фотопериодизма, в объяснение которого существенный вклад внес советский зоолог А.С.Данилевский, обусловливает развитие определенного количества поколений у насекомых в течение года, а также возможность расширения ареалов животных в другие широтные пояса.

К существенным климатическим факторам нужно отнести и ветер. На земном шаре есть места, где он дует постоянно и с большой силой. Это особенно характерно для морских побережий и островов. Здесь, как правило, нет летающих насекомых - бабочек, мух, мелких пчел, ос, в то время как на близко расположенном материке они обитают. Отсутствие этих насекомых влечет за собой и отсутствие летучих мышей, питающихся ими. Для океанических островов типичны бескрылые насекомые, что уменьшает для них степень риска оказаться в море. Таким образом, ветер в известной мере определяет состав фауны.

Характер субстрата, т. е. грунта, также играет важную роль в жизни сухопутных животных. При этом имеет значение не только химизм почвы, но и ее физические свойства. Наблюдается зависимость распространения животных от наличия солей в почве. Наиболее чувствительны к засолению почв членистоногие. К примеру, жуки рода Bledius, как и многие жужелицы, обычно встречаются только на засоленных почвах. Такие животные относятся к галофильным. Многие животные чувствительны и к типу горных пород. На известковых скалах, например, обитают моллюски, раковина которых построена из извести.

Однако чаще химизм почвы оказывает на животных опосредованное влияние, в частности, через кормовые растения. Роль пищевого фактора в жизни животных общеизвестна. Как уже говорилось, животные, будучи гетеротрофами, в целом существуют за счет растений, используя только готовые органические соединения. Следует отметить, что видовое разнообразие растений и животных на суше создает ряд особенностей, характерных именно для наземных экосистем.

Во-первых, в наземных экосистемах преобладают раститель-ноядные животные, т. е. фитофагов больше, чем зоофагов. Во-вторых, животные здесь связаны с высшими растениями, а не с водорослями, как это наблюдается в море. В-третьих, фитофаги наземных экосистем отличаются большой избирательностью по отношению к виду кормового растения. Это так называемые стенофаги. Животные, проявляющие малую избирательность к виду корма, относятся к эврифагам. Крайняя стенофагия, т. е. когда животное питается только одним видом растения, называется монофагией. Она наблюдается, например, у гусеницы тутового шелкопряда. Стенофагия имеет большое значение, так как от распространения кормового растения зависит и распространение его потребителя. С другой стороны, истребление этого растения вызывает исчезновение животного, связанного с ним.

Особенности питания животных влияют не только на их распространение, но и на биологию, на сезонные передвижения, или миграции.

К числу важнейших факторов среды, от которых зависит существование и распространение животных, относится растительный покров, определяемый, в свою очередь, особенностями климата и почв. Растительный покров обусловливает характер биогеоценоза и является его индикатором. У каждой растительной формации свой набор видов животных. Так, в хвойных лесах нашего Севера, где растут брусника, багульник, зеленые мхи и другие растения, свойственные тайге, мы обязательно найдем глухаря, синицу-московку, кедровку, клестов, бурундука, соболя, рысь. К лиственным европейским лесам, состоящим из дуба, бука, липы, ясеня, приурочены сони, кроты, землеройки, ежи, благородный олень, лань, лесной кот, барсук, орлы (змееяд, карлик), дикий голубь, сова-сплюшка, дубонос, иволга, болотная черепаха, квакша. Степным и пустынным формациям также свойствен специфический комплекс видов. Отсюда следует, что распределение биоценозов на земном шаре подчиняется определенным законам, зависит главным образом от климата и имеет зональный характер.

На земле различают тропическую зону, две полярные и две переходные умеренные зоны. Для каждой из них характерны свои растительные формации и связанные с ними группировки животных.

Наиболее типичным биотопом тропической зоны является гилея, или влажный тропический лес. Для произрастания такого леса необходима высокая температура и достаточное увлажнение в течение круглого года, незначительные сезонные колебания температур, не превышающие 8 °С, и средние годовые их значения не ниже 20 °С, чаще 25-26 °С. Максимальная температура в этих лесах у экватора доходит до 35 °С, а суточные колебания ее составляют 3-15 °С. Осадков в гилее обычно выпадает не менее 2000 мм в год. Высокая и постоянная влажность, стабильно высокая температура, отсутствие ветра создают уникальный комплекс условий, в первую очередь, для растительности. Растения здесь плодоносят весь год. В экваториальных лесах обращает на себя внимание многоярусность, громадное видовое разнообразие деревьев и по-лидоминантность, т. е. на значительном пространстве не отмечается преобладание того или иного вида.

Необычная тропическая среда населена своеобразными животными. По количеству видов и жизненных форм при немногочисленности особей биоценозы гилей не знают себе равных. Этот биотоп, кроме всего прочего, предоставляет животным огромное количество убежищ и экологических ниш, больше, чем другие наземные биотопы. Естественно, что обитатели влажного тропического леса термо- и гигрофильны.

Между тропическими лесами, с одной стороны, и пустынями - с другой, простирается саванна. Саванные растительные формации возникают в районах с жарким климатом, где наблюдается периодичность выпадения осадков, т. е. сезон дождей сменяется сухим сезоном. Запасов воды в саванне недостаточно для произрастания лесов. Вместо них формируются разреженные древостой, иногда - отдельные группы деревьев. Это придает саванне вид парка. Необозримые пространства здесь заняты высокими травянистыми растениями - так называемой слоновой травой и др.

В сезон дождей саванна напоминает зеленое море: осадков выпадает много, температура высокая, бурно развивается растительность. В сухой же сезон влаги поступает меньше, чем испаряется, вегетация растений прекращается, травы засыхают, а деревья сбрасывают листья. В это время в саванне часты пожары, вызываемые иногда естественными причинами, но обычно траву выжигают местные жители.

Наиболее типичны саванны для Африки. Они занимают огромные территории к югу от Сахары, за исключением гор и влажных тропических лесов бассейна Конго. Саванны располагаются также на полуострове Индостан в Азии и в Южной Америке к северу и югу от района влажных тропических лесов. Здесь их называют парамо.

Фауна саванн богата и разнообразна и отличается особыми жизненными формами, принадлежащими к специфическим для нее систематическим группам животных. Это обусловлено двумя причинами: периодичностью выпадения осадков и отсутствием лесов. Животные здесь теплолюбивы, но не стенотермны. Кроме того, они приспособлены к периодическим засухам. В связи с этим у них наблюдается сезонная ритмика жизненных проявлений, в частности летняя спячка.

Среди животных саванн преобладают бегающие и роющие формы. К первым кроме копытных относятся хищники. Хищных млекопитающих в саванне вообще много. Львы и леопарды охотятся за копытными, кошки и виверры - за мелкими антилопами, грызунами и птицами, гиены и шакалы нападают на ослабленных и больных животных, не брезгуя и падалью. К типичным бегающим формам из птиц, встречающихся в саванне, относятся страусы, птицы-секретари, марабу, дрофы, рябки. На деревьях колониями гнездятся ткачики. Роющие животные представлены в основном грызунами из семейств мышиных и беличьих. Они питаются семенами, плодами и луковицами растений. Любопытно, что там, где много копытных, мало грызунов, и наоборот. В саваннах обитают многочисленные термиты, строящие большие гнезда, так называемые термитники, которые иногда достигают высоты 2 м и более.

На границах тропической и умеренных зон, большей частью в центре материков, располагаются пустыни, занимающие 23% площади континентов. В Восточном полушарии пояс пустынь тянется от Северной Африки (Сахара) через Аравию, Западный Индостан, Среднюю Азию, Казахстан до Центральной Азии. Центральные части Австралии также представляют собой пустыни. В Южной Африке простираются пустыни Калахари и Намиб, в Западном полушарии - пустыни Атакама (в Чили), Мохаве и ряд других.

Пустыни характеризуются комплексом признаков, главными из которых являются сухой климат (незначительное количество осадков при сильном испарении влаги), высокие температуры воздуха летом и низкие - зимой (в пустыне Гоби амплитуда колебаний их достигает 80-90 °С), недостаточное увлажнение верхних слоев почвы и глубокое залегание грунтовых вод, перегрев поверхности почвы, подвижность субстрата и нередкая его засоленность. Режим увлажнения в пустынях различного типа разный. В некоторых пустынях осадки выпадают летом, а засуха наступает зимой. В других, наоборот, осадки характерны для зимы, а засуха - для лета. В отдельных пустынях выраженного сезона дождей может не быть. Наконец, в так называемых пустынях туманов осадков вообще нет, а наблюдаются частые туманы. Однако при всем разнообразии режимов влажности в пустынях годовое количество осадков там обычно не превышает 100-200 мм. В пустынях Средней Азии и Казахстана, к примеру, в разных районах оно колеблется от 55 до 180 мм.

По характеру субстрата пустыни бывают песчаные, глинистые, щебнистые (гаммады), лёссовые, солончаковые и т.д.

Условия существования организмов в пустынях очень суровы. Растения здесь встречаются редко и не образуют сомкнутого покрова. Это либо сухие и колючие травы, либо полукустарнички и кустарники с мелкими кожистыми листьями и часто с колючками, либо, наконец, растения-суккуленты с сочной мякотью (кактусы, опунции, молочаи, солянки). В пустынях, где есть сезон дождей, появляются однолетники-эфемеры, успевающие за очень короткое время прорасти, созреть и дать семена.

Большинство животных пустынь ксерофилы и эвритермы, но у них есть пределы температурной выносливости. Насекомые, например, погибают при 50-55 "С, ящурки не могут находиться на раскаленном песке дольше 4 мин, тушканчики гибнут при 34 °С. Чтобы уберечься от перегрева, одни животные закапываются в грунт или сидят весь день в норах, другие забираются на веточки кустарников.

С другой стороны, малое количество убежищ, редкая тень кустарников, раскаленный субстрат вынуждают животных искать спасения в быстром беге. К таким животным относятся, например, некоторые грызуны (кенгуровые крысы), а из насекомоядных - прыгунчики. Классическим примером стремительных бегунов служат тушканчики. Их задние лапы удлинены, передние укорочены. Длинный хвост выполняет роль балансира и руля при быстром прыгающем беге, представляющем собой серию прыжков на задних ногах. Тушканчики идеально приспособлены к жизни в пустынях и прекрасно переносят недостаток воды. Почки их вырабатывают очень концентрированную мочу. Кал у них полусухой, а потовые железы отсутствуют. Кроме того, тушканчики вообще не пьют, они довольствуются метаболической водой.

В целом сухость воздуха и отсутствие водоемов (или они встречаются очень редко) обусловливают выработку у пустынных организмов целого ряда приспособлений, позволяющих им долгое время обходиться без воды. Многие животные, особенно насекомые, могут вообще не пить. Влагу они получают от растительного или животного корма. Физиологические процессы у них направлены на экономию воды, в частности, для них характерна способность использовать метаболическую воду, образующуюся при окислении пищи. Ряд животных запасают воду в организме. Те же виды, которым питьевая вода нужна, совершают переходы или перелеты к источникам или водоемам, располагающимся порой на расстоянии 200-300 км (например, рябки).

В самое жаркое время года некоторые животные пустынь впадают в спячку, которая, к примеру, у степной черепахи или у желтого суслика продолжается без перерыва 8-9 месяцев, захватывая и зимнее время.

Хищников в пустыне немного, и они обычно не бывают крупных размеров. Это лисицы фенек и корсак, барханная кошка и манул, рысь каракал, хорь-перевязка.

В целом пустынные биоценозы отличаются бедностью видового состава и простотой структуры. В то же время они очень чувствительны к антропическим воздействиям. В пустынях добываются нефть и газ, строятся оросительные каналы, создаются водохранилища, прокладываются дороги. Издавна здесь пасут овец, охотятся и заготавливают топливо. Эта деятельность в какой-то степени нарушает природный комплекс, а если она осуществляется не на научной основе, то это приводит к исчезновению многих видов растений и животных. В результате разрушаются целые экосистемы. Охрана животного мира пустыни, сохранение ее неповторимого фаунистического комплекса - важная задача современности.

В условиях континентального климата при годовой сумме осадков 200-500 мм на границах пустынь, с одной стороны, и лесов - с другой, образуются степи. Полоса степей в Евразии тянется от Восточной Венгрии до Забайкалья. В Северной Америке они называются прериями, в умеренной зоне Южной Америки - пампасами. Климат степей континентальный, контрастный. Летом здесь жарко и сухо. В наших степях среднеиюльские температуры составляют 20-23,5 °С, зима малоснежная и довольно холодная, нередки морозы до 40 °С, а в Зауралье - до 50 °С.

Степи характеризуются густым травяным покровом, развивающимся на черноземах или каштановых почвах. Древесная растительность отсутствует на плоских водоразделах и ютится в долинах рек, пересекающих степную зону. Летом, когда вегетация многих растений прекращается, наступает период полупокоя. Полный покой наблюдается зимой. В наших степях растительный покров составляют ковыли, типчак, корневищные злаки, севернее - разнотравье. В американских прериях растут те же ковыли, мятлик, бородач, но разнотравья здесь больше, чем в Евразии.

Животный мир степей характеризуется обилием фитофагов, особенно грызунов, живущих в норах. Это многочисленные суслики, сурки, полевки, а в Северной Америке - луговые собачки и суслики. Когда-то у нас в степях бродили стада копытных: дикие лошади-тарпаны, а также туры и сайгаки. Из них только сайгаки дожили до наших дней, но они вытеснены человеком в полупустыни Прикаспия. В американских прериях водились бизоны, однако увидеть их сегодня можно лишь в национальных парках.

Обилие грызунов создает хорошую кормовую базу для хищников. В степях обычны лисица, степной хорек, нередки волки. На грызунов охотятся и хищные птицы - орлы-могильники, луни, мелкие соколы. Наряду с грызунами степные хищники поедают большое количество насекомых, которых в степи очень много. Это разнообразные саранчовые, муравьи, листогрызущие жуки и т. д. Среди них есть массовые и вредные виды, размножающиеся периодически в огромном количестве и уничтожающие растительность.

На юге степи переходят в полупустыни, а на севере проявляется промежуточная зона - лесостепь. Разнообразие растений и животных в лесостепи возрастает, так как здесь есть все условия для существования животных, связанных с древесными породами. Некоторые ученые считают лесостепь самостоятельной ландшафтной зоной.

Леса развиваются в тех областях умеренных зон, где годичная сумма осадков превышает 300 мм. В южных частях своего пояса леса произрастают благодаря осадкам, в северных же, не страдающих от засухи, - только благодаря температуре и продолжительности вегетационного периода. В связи с этим тайга опоясывает север земного шара сплошным кольцом, а лиственные леса приобретают вид больших прерывистых массивов. Различают три основных типа лесов умеренной зоны: субтропические вечнозеленые, широколиственные листопадные и хвойные (тайга).

Широколиственные листопадные леса развиваются в областях с умеренной температурой, без летней жары и сильных зимних морозов, где количество осадков составляет не менее 500 мм в год, причем распределяется оно по сезонам сравнительно равномерно. Эти леса произрастают главным образом в странах с морским климатом. В центре материков они исчезают. В Евразии широколиственные леса тянутся постепенно суживающейся полосой от атлантического побережья Западной Европы до Урала, а затем после большого перерыва снова появляются в Приморском крае России, в Японии, Корее, Китае. В Западном полушарии они располагаются на востоке США. Породообразующие деревья этих лесов - дуб, липа, клен, ясень, бук, а также дикие плодовые.

Относительно мягкий климат, разнообразие растительности умеренных широт - основные условия существования животных. Но зима в этих областях довольно холодная, и это заставляет животных мигрировать к югу либо впадать в состояние спячки или диапаузы.

Состав и экологический облик фауны данной зоны всюду сходен, причем в разных частях ее сохраняется определенное соотношение древесных и наземных видов, фитофагов и хищников. Из копытных здесь встречаются благородный олень и изюбр, серна, дикий кабан. Зубр дожил до наших дней только в заповедниках. В кронах деревьев обычны белки и сони, с водоемами связаны бобры. Птицы разнообразны, особенно многочисленны певчие дрозды, соловьи, зарянки, иволги, из голубей обычен вяхирь. Среди насекомых масса фитофагов, питающихся листьями, побегами, корнями и плодами деревьев. Здесь часто наблюдаются вспышки массового размножения насекомых, но они редко происходят в естественных лесах, где равновесие между компонентами не нарушено. Однако лиственные леса Европы и востока США так давно используются человеком, что это равновесие практически нарушено повсюду. Созданные же искусственные леса отличаются бедностью породного состава и требуют постоянного ухода, в частности борьбы с вредителями.

Самый крупный тип леса - тайга, или хвойный лес, состоит из зарослей ели, пихты, кедра, лиственницы и сосны и имеет вид сплошной зоны, распространяющейся от Атлантики до Тихого океана. Большая часть хвойных лесов сосредоточена в Евразии (55 %), немало их и в Северной Америке. В Южном полушарии аналога тайги не существует.

Климат тайги суровый. Среднегодовые температуры тут колеблются от 5 до О "С. Лето короткое и относительно жаркое (средне-июльская температура 13-14°С), зима продолжительная, многоснежная, холодная, морозы нередко достигают 30 и даже 40 "С. Важным фактором является вечная мерзлота, что, в частности, типично для тайги Восточной Сибири.

Суровые климатические условия тайги - причина бедности видового состава как растений, так и животных. Последним свойственна долгая зимняя спячка (у зимоспящих видов), способность создавать зимние запасы корма, ряд морфологических приспособлений (густое оперение или шерстный покров, белая окраска зимой и т. д.). Наиболее характерными обитателями тайги являются рябчик, глухарь, бородатая и ястребиная совы, кукша, кедровка, клест и черный дятел желна. Из зверей только в тайге обитают соболь, лесной лемминг, красная полевка. Бурундук и белка-летяга также живут в этой зоне.

Для питания животных тайги особенно большое значение имеют семена хвойных деревьев, в том числе кедровые орешки. В основном ими питаются кедровка, дятел, белка, бурундук. В рационе соболя и медведя орешки тоже занимают важное место. У птиц - потребителей семян хвойных - строение клюва приспособлено для добывания корма из шишек. К примеру, клюв у клеста пинце-тообразный, у щура крючковидный, у кедровки долотообразный. Подобная специализация ведет к постоянным перекочевкам в поисках шишек. Периодичность урожаев обусловливает колебание численности птиц, дальние миграции последних и инвазии (вселение) в новые места. Много в тайге и потребителей ягод и грибов. Это медведь, олени, белки, куриные птицы.

Летом в тайге выплаживаются бесчисленные количества кровососущих насекомых - мошек и комаров. Ими питаются насекомоядные птицы. Однако обилие этих насекомых сильно затрудняет жизнь крупных млекопитающих, не говоря уже о человеке.

К северу от тайги лежит переходная полоса лесотундры и кустарниковой тундры. Побережье Северного Ледовитого океана и его острова занимает типичная тундра, простирающаяся через весь север Евразии и Северной Америки.

Полярные зоны, ограниченные на севере и на юге Полярным кругом, характеризуются астрономически непрерывным летним днем и такой же непрерывной зимней ночью. Это самые холодные области земного шара.

Растительный покров тундры включает ряд многолетних видов - полярную иву и березу, имеющих вид мелких кустарников, бруснику, веронику, дриаду. Но более всего развиты мхи и лишайники. Очень типичны подушки растительности. Из-за вечной мерзлоты корневая система растений поверхностная. Вообще, жизнь здесь сосредоточена в тонком слое, залегающем между почвой и атмосферой. Это хорошо прослеживается при анализе населения моховых дернин или «корочки» прогретого голого грунта, где обнаруживается масса беспозвоночных, особенно низших насекомых, личинок комаров-долгоножек, панцирных клещей, нематод и т. д. В водоемах летом выплаживается громадное количество кровососов (гнус). Беспозвоночные составляют 90 % зоомассы тундр.

Летом тундра оживает главным образом за счет появления большого количества птиц, особенно водоплавающих - гусей, уток, лебедей, многочисленных куликов. Много и хищников, таких как белые совы, кречеты, мохноногий канюк. Пищей соколам и кречетам служат птицы, канюкам и совам - лемминги и полевки. Лемминги наиболее многочисленны в фауне млекопитающих, особенно в годы массового размножения. Летом они находят вдоволь пищи, зимой же скрываются под толщей снега, где прокладывают ходы. На них охотится песец. Из крупных зверей в тундре живут северные олени, а в Северной Америке - овцебыки. Рептилии и амфибии практически не играют никакой роли в жизни тундры, так как за Полярным кругом изредка встречаются лишь живородящая ящерица, сибирский четырехпалый тритон и 2 вида жаб.

Зимой жизнь в тундре надолго замирает. Остаются зимовать только песец, белый медведь, овцебык, заяц-беляк, волк, горностай и лемминги. Даже белая сова и большинство оленей откочевывают к югу.

Благодаря бедности видового состава и простоте структуры экосистемы тундры сравнительно легко установить связи и взаимодействия между отдельными ее компонентами. В таком простом сообществе сильно возрастает роль каждого его звена. Массовое размножение леммингов вызывает увеличение численности их потребителей - песцов и белых сов, что, в свою очередь, влечет за собой уменьшение количества грызунов, за которым следует и снижение численности хищников. В этих процессах наблюдается определенная периодичность.

Освоение Крайнего Севера ставит перед человеком серьезные проблемы охраны природы, поскольку некоторые виды животных становятся все более редкими (белый медведь, краснозобая казарка), а экосистемы в целом оказываются легкоранимыми. Даже передвижение по тундре вездеходов и тракторов приводит к уничтожению растительности, протаиванию грунтов и эрозии почвы.

Высокогорья также отличаются специфическими условиями среды. Здесь отмечаются недостаток кислорода, низкая температура с резкими колебаниями даже в течение суток, интенсивная солнечная радиация с обилием ультрафиолетовых лучей, сильные ветры. Такая обстановка складывается в верхних поясах гор, выше лесной зоны. В зависимости от географического положения горного хребта и от местных условий границы высокогорья находятся на разном уровне, закономерно понижаясь от экватора к полюсам. Под экватором верхняя граница леса проходит на высоте 3800 м, в Гималаях - 3600, в Альпах - около 2000, а на Полярном Урале - на уровне 300 м. Имеет значение и экспозиция склона: на северных склонах Кавказа верхняя граница леса находится примерно на высоте 1800 м, на южных - 2500 м.

Из многих характерных черт высокогорья следует выделить температурный режим. При подъеме с равнины отмечается постепенное убывание температуры (на 1 °С через каждые 140-195 м в зависимости от широты местности). Поэтому в альпийской зоне лето короткое, а зима длинная и суровая.

Высокогорья покрыты низкорослыми коврами многолетних трав (альпийские луга) или подушковидными колючими кустарниками и полукустарниками (нагорные ксерофиты) либо заняты нагорными степями и пустынями. Растительный покров несомкнутый: отдельные площадки, покрытые зеленью, перемежаются со скалами и каменистыми осыпями. Для альпийского разнотравья характерны ярко цветущие растения на коротких стеблях. Это горечавка, примула, крокус, эдельвейс. Многочисленны особые виды злаков, осок, лапчаток. В субальпийской зоне отмечаются стланиковые и криволесные формации из рододендронов, можжевельников, а на юге Азии даже бамбуков.

Животный мир высокогорий также своеобразен, хотя и не богат видами. Жизнь в верхних поясах гор ограничена жесткими рамками. Резкие колебания температур обусловливают обитание здесь только эвритермных форм. Млекопитающие покрыты длинной и густой шерстью, а птицы - плотным оперением. Высокогорные животные крупные (проявление правила Бергманна), размножаются в сжатые сроки. Адаптация к недостатку кислорода выражается у них в увеличении числа эритроцитов в крови и размеров сердца. Пойкилотермные животные часто обнаруживают склонность к меланизму: рептилии, бабочки и жуки, живущие в горах, темнее, чем на равнине. Многие животные высокогорий ведут только дневной образ жизни. Темная окраска покровов, возможно, с одной стороны, полезна как экран, предохраняющий от ультрафиолетового излучения, а с другой - как поглотитель солнечной энергии. Сильными ветрами объясняется бескрылость многих насекомых, встречающихся здесь. Копытные звери - горные козлы, бараны - имеют узкое твердое копыто «стаканчиком» и великолепно прыгают. В высокогорьях преобладают потребители зеленой и подземной массы растений и сапрофаги. Многие, однако, всеядны. Насекомоядные птицы появляются тут только летом. Несмотря на приспособленность к суровым условиям высокогорий, птицы и крупные млекопитающие вынуждены зимой совершать вертикальные миграции в расположенные ниже пояса в поисках пищи.

Следует отметить, что, поскольку горные хребты не представляют собой единой зоны и разобщены равнинами и межгорными впадинами, распространение животных здесь носит островной характер. Этим, в частности, объясняются обилие в горных странах своеобразных эндемичных животных и низкая их численность. Вот почему высокогорные биоценозы особенно чувствительны к ант-ропическим воздействиям.

Азот является элементом, необходимым для существования животных и растений, он входит в состав белков, аминокислот, нуклеиновых кислот, хлорофилла, гемов и др. В связи с этим значительное количество связанного азота содержится в живых организмах, «мёртвой органике» и дисперсном веществе морей и океанов.

Несмотря на величайшую сложность, круговорот азота осуществляется быстро и беспрепятственно. Воздух, содержащий 78% азота, одновременно служит и огромным вместилищем и предохранительным клапаном системы. Он беспрерывно и в разных формах питает круговорот азота.

Цикл азота состоит в следующем. Его главная роль заключается в том, что он входит в состав жизненно важных структур организма - аминокислот белка, а также нуклеиновых кислот. В живых организмах содержится примерно 3% всего активного фонда азота. Растения потребляют примерно 1% азота; время его круговорота составляет 100 лет.

От растений-продуцентов азотосодержащие соединения переходят к консументам, от которых после отщепления аминов от органических соединений азот выделяется в виде аммиака или мочевины, а мочевина затем также превращается в аммиак (вследствие гидролиза).

В дальнейшем в процессах окисления азота аммиака (нитрификации) образуются нитраты, способные ассимилироваться корнями растений. Часть нитритов и нитратов в процессе денитрификации восстанавливается до молекулярного азота, поступающего в атмосферу. Все эти химические превращения возможны в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. Эти удивительные бактерии - фиксаторы азота - способны использовать энергию своего дыхания для прямого усвоения атмосферного азота и синтезирования протеинов. Таким путем в почву ежегодно вносится около 25 кг азота на 1 га.

Но самые эффективные бактерии живут в симбиозе с бобовыми растениями в клубеньках, развивающихся на корнях растений. В присутствии молибдена, который служит катализатором, и особой формы гемоглобина (уникальный случай у растений) эти бактерии (Rhizobium) ассимилируют громадные количества азота. Образующийся (связанный) азот постоянно диффундирует в ризосфере (часть почвы), когда клубеньки распадаются. Но еще азот поступает в наземную часть растений. Благодаря этому бобовые исключительно богаты протеинами и очень питательны для травоядных. Годовой запас, таким образом накапливаемый в культурах клевера и люцерны, составляет 150-140 кг/га.

Помимо бобовых такие бактерии живут на листьях растений (в тропиках) из семейства Rublaceae, а также актиномицеты - на корнях ольхи, фиксирующие азот. В водной среде - это синие водоросли.

С другой стороны, бактерии-денитрификаторы разлагают нитраты, освобождают N 2 , который улетучивается в атмосферу. Но этот процесс не очень опасен, так как разлагает примерно 20% общего азота, и то лишь в почвах, очень удобренных навозом (примерно 50-60 кг азота 1 га). Общая схема круговорота азота представлена на рисунке4.

Рис.4. Схема круговорота азота.

Очень важно изучать и контролировать круговорот азота, особенно в антропогенных биоценозах, потому что небольшой сбой в какой-либо части цикла может привести к серьёзным последствиям: сильным химическим загрязнениям почв, зарастанию водоемов и загрязнению их продуктами разложения отмершей органики (аммиак, амины и др.), высокому содержанию растворимых соединений азота в питьевой воде.

Круговорот азота в настоящее время подвергается сильному воздействию со стороны человека.

Во-первых, поступление оксидов азота в атмосферу при сжигании топлива на ТЭЦ, транспорте, заводах («лисий хвост»). В промышленных районах их концентрация в воздухе становится очень опасной. Под воздействием излучения происходят реакции органики (углеводородов) с оксидами азота с образованием высокотоксичных и канцерогенных соединений. А также возникают кислотные дожди - явление, при котором наблюдается понижение pH дождевых осадков и снега из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (например, оксидами азота). Химизм этого явления состоит в следующем. Для сжигания органического топлива в двигатели внутреннего сгорания и котлы подается воздух или смесь топлива с воздухом. Почти на 4/5 воздух состоит из газа азота и на 1/5 - из кислорода. При высоких температурах, создаваемых внутри установок, неизбежно происходит реакция азота с кислородом и образуется оксид азота:

N 2 + O 2 = 2NO - Q

Эта реакция эндотермическая и в естественных условиях происходит при грозовых разрядах, а также сопутствует другим подобным магнитным явлениях в атмосфере. В наши дни человек в результате своей деятельности сильно увеличивает накопление оксида азота (II) на планете. Оксид азота (II) легко окисляется до оксида азота (IV) уже при нормальных условиях:

2NO 2 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2

образуются азотная и азотистая кислоты. В капельках атмосферной воды эти кислоты диссоциируют с образованием, соответственно нитрат- и нитрит-ионов, а ионы попадают с кислотными дождями в почву.

Во-вторых, массовое производство азотных удобрений (селитра) и их использование приводит к избыточному накоплению нитратов. Азот, поступающий на поля в виде удобрений, теряется из-за выщелачивания и денитрификации.

И наконец, сброс сточных вод, несоблюдение санитарных норм (выгул собак, неконтролируемые свалки органических отходов, плохое функционирование канализационных систем и др.) приводят к повышению уровня биологического загрязнения. Как следствие почва загрязняется аммиаком, солями аммония, мочевиной, индолом, меркаптанами и другими продуктами разложения органики. В почве образуется дополнительное количество аммиака, который затем перерабатывается бактериями в нитраты.

Вода принадлежит к числу важнейших экологических факторов, причем одновременно относится и к климатическим и к эдафическим, поскольку многим организмам (особенно растениям) требуется наличие и определенное состояние воды и в атмосфере и в почве. Для гидробионтов вода составляет среду их обитания, но и для наземных растений и животных она - совершенно необходимое условие существования. Без нее не могут осуществляться процессы обмена веществ. Недаром сильные засухи сопровождаются большими неурожаями сельскохозяйственных культур.

Об исключительно важном биологическом значении воды говорит хотя бы тот факт, что тела живых организмов в основном состоят из воды. У растений ее процент колеблется от 40 до 98. В стволах деревьев содержится 50-55% воды, в листьях- 79-82%, в листьях трав - 83-86%, в плодах томатов и огурцов - 94-95%, в водорослях - 96-98%.

Содержание воды в теле животных изменяется в зависимости не только от вида, но и от возраста. Ее процент особенно велик у водных и земноводных форм, а также у более молодых возрастных стадий, как это видно из нижеприводимых показателей, %:
Пустынная саранча... 35
Амбарный долгоносик... 46-47
Японский хрущ, личинка... 78-81
Японский хрущ, куколка... 74
Японский хрущ, имаго... 66
Лягушка, головастик 93
Лягушка, взрослая... 77-80
Мышь, новорожденная... 83
Мышь, взрослая... 79
При столь высоком содержании воды не удивительно, что потеря влаги телом животного (дегидратация) влечет за собой понижение жизнедеятельности, а в дальнейшем - даже гибель. Как показывают многочисленные наблюдения и опыты, жажда по своим последствиям подчас губительнее голода. Выносливость к обезвоживанию тканей находится в зависимости от экологии видов. Например, живущая в сухих степях зеленая жаба гибнет из-за дегидратации при потере 50% веса, тогда как более влаголюбивая травяная лягушка не выдерживает утраты даже 15% веса.

Следует отметить, что с водным режимом связано не только утоление жажды и поддержание должной насыщенности тканей влагой, но и обеспечение нормального минерального обмена в организме. Поступающие с водой соли определяют осмотическое равновесие внутри организма и, следовательно, распределение в нем воды. Наконец, надо вспомнить, что режим влажности, водный обмен важен не только сам по себе, но и потому, что оказывает глубокое влияние на терморегуляцию.

Для нормального существования животных и растений необходимо, чтобы постоянно поддерживался определенный баланс между потреблением воды организмом и ее испарением, с одной стороны, и наличием влаги в окружающей среде и ее фактическим поступлением в организм, с другой. Подобное экологическое равновесие зависит от ряда моментов и прежде всего от характера местообитаний и адаптивных особенностей видов.

Растения и животные могут удовлетворять свои потребности в воде в первую очередь за счет атмосферных осадков (гидрометеоров) и отчасти влажности воздуха. Именно это определяет полноводность пресных водоемов, а также насыщенность водою почвенных горизонтов и обилие грунтовых вод. От этих обстоятельств зависит и качество кормов для растительноядных животных, в частности их сочность. Подчеркивая первостепенное значение атмосферных осадков, надо вместе с тем учесть, что дело не ограничивается их количеством, но также зависит от характера поступления. Во время ливней выпадает заметно больше осадков, чем в процессе затяжных моросящих дождей, но экологическая эффективность первых для растений безусловно ниже, так как быстро текущие потоки не успевают всасываться почвой и стекают в ручьи и реки, при тихом же дожде вода постепенно впитывается растениями, подстилкой и почвой и весьма полно используется в экосистемах. Например, из 5,4 мм воды, поступившей с получасовым ливнем, в почву просочилось 35%, а из 6,1 мм ©садков, выпавших за 6 ч тихого дождя, почвы достигло 93%. В некоторых специфических случаях высокой эффективностью могут отличаться даже осадки, выпадающие в форме росы или тумана. Надо, однако, иметь в виду, что в условиях жаркого и сухого климата слабые дожди порой вовсе не достигают почвы, поскольку очень быстро испаряются.

Отдельные виды растений и животных сильно разнятся по своим потребностям во влаге и, соответственно, предпочитают различные местообитания. В этом отношении все наземные организмы делятся на три группы: 1) гигрофильные (влаголюбивые); 2) мезофильные (умеренно влаголюбивые); 3) ксерофильные (сухолюбивые). Представители названных экологических групп различаются также по способности регулировать свой водный баланс с окружающей средой, которая в отношении гидротермического режима весьма неодинакова в разных биотопах, Водные организмы всегда, за редким исключением, располагают водой, тогда как наземные часто испытывают в ней недостаток. При этом их выручает не только наличие специальных адаптации, но и то, что экологическая пластичность в отношении режима влажности обычно бывает шире, чем применительно к температуре.

При характеристике водного баланса организмов, естественно, прежде всего возникает вопрос о способах получения влаги. Эти важные экологические вопросы особенно хорошо исследованы у растений и у тех животных, которые населяют главным образом пустыни.

Для существования сухопутных растений наибольшее значение имеет вода, содержащаяся в почве и представленная в форме гравитационной, капиллярной и гигроскопической (рис. 33). Большинство зеленых растений получает необходимую им почвенную влагу с помощью корней, точнее сказать специальных волосков, которыми обычно снабжены дистальные участки корней.

Рис. 33. Характер воды в почве (по: Шенников, 1950).
1 - частицы почвы; 2 - гравитационная вода; 3 - гигроскопическая вода;
4 - почвенный воздух с парами воды; 5 - капиллярная вода; 6 - грунтовая вода.

Страницы: 1

Мир живых существ составляют растения, животные и микроорганизмы, между которыми существует глубокое единение, которое проявляется в подобии клеточного строения, химического состава и обмена веществ. Раздражимость, рост, размножение и другие основные проявления жизнедеятельности характерны для всех живых организмов.

Однако по определённому комплексу признаков растения можно легко отличить от представителей иных царств.

Большинство растений имеют зелёную окраску, но иногда они могут быть другого цвета.

Пример 1

Например, существуют водоросли красного, бурого и жёлтого цветов. Окраска растений определяется присутствием в их клетках особенных соединений - красителей, которые называются пигментами (от лат. пигментум -краска). Зелёный цвет растений вызван особенным, наиболее распространённым, красителем - пигментом хлорофиллом (от греч. хлорос «зелёный» и филлон - «лист».

Именно хлорофилл обеспечивает процесс фотосинтеза, во время которого растения улавливают солнечные лучи и усваивают их энергию. Тем самым растения реализуют свою уникальную возможность: превращают солнечную энергию на химическую энергию созданных ими органических веществ.

Растения непосредственно или косвенно есть источником энергии для животных. Образованием органических веществ из неорганических значение фотосинтеза для существования на нашей планете не ограничивается. В процессе фотосинтеза растения не только усваивают углекислый газ, но и выделяют кислород, которым дышат другие организмы. До появления фотосинтезирующих организмов в атмосфере Земли кислорода не было.

Растения поддерживают необходимый для существования большинства организмов уровень кислорода в атмосфере $(21\%)$ и предупреждают накопление в ней излишка углекислого газа. Важная роль растений состоит также в очищении воздуха от загрязнения вредными веществами.

Все растения характеризуются наличием плотных клеточных оболочек (стенок), которые состоят в основном из целлюлозы. Клеточная стенка является надмембанной структурой. Целлюлоза - углевод, характерный именно растениям. Он придаёт клеткам упругость и сохраняет постоянную форму.

1. Растительные клетки имеют большие вакуоли, заполненные клеточным соком.
2. В растительных клетках отсутствует клеточный центр (центросома).
3. Минеральные соли в цитоплазме могут находиться как в растворённом состоянии, так и в виде кристаллов.

Растения часто отличаются очень сложным строением , однако некоторые из них есть одноклеточными организмами (хламидомонада, хлорелла).

Клетки данных организмов имеют достаточно большие размеры (до нескольких сантиметров), имеют большую центральную вакуоль, которая регулирует тургор (осмотическое давление в клетке, которое приводит к напряжению клеточной оболочки).

Запасным питательным веществом обычно есть зёрна крахмала или близкие по строению и химическим свойствам углеводы (багрянковый крахмал - водоросли, инулин - топинамбур). Клетки растений могут объединяться в ткани, в которых, в свою очередь, практически полностью отсутствует межклеточное вещество. Некоторые ткани, например, склеренхима и пробка, почти полностью состоят из мёртвых клеток.

При этом, в отличие от животных, в состав растений входят различные типы клеток, основу ксилемы составляют водопроводные элементы и волокна древесины.

В основном растения ведут прикреплённый образ жизни. Для них характерны только особенные виды движений : тропизмы - ростовые движения и настии - движения в ответ на раздражитель.

4. Растения не имеют специальных экскреторных органов.
5. Они способны к неограниченному росту , который происходит в определённых участках тела, образованных меристематическими недифференцированными клетками (камбий стебля и конусы наростания на верхушке корня и побега, вставная меристема в узлах злаков).
6. Для большинства растений характерно сильное ветвление тела, что увеличивает его поверхность. Эта особенность обусловлена образом жизни растений - поглощением газообразных (из атмосферы) и жидких (из почвы) компонентов. Благодаря ветвлению создаются более благоприятные условия для улавливания света и поглощения веществ.
7. Все процессы жизнедеятельности растений регулируются специальными веществами - фитогормонами.
8. Для большинства растений характерна сезонность увядания и опадания листьев с наступлением холодов , а также активный рост тканей и образование почек при потеплении.
9. Растения являются первым звеном всех трофических цепей , потому от них зависит жизнь животных.

Замечание 1

Известно около $350$ тыс. видов растений, среди которых есть одноклеточные, колониальные и многоклеточные организмы. Без растений существование подавляющего большинства других живых организмов на нашей планете было бы невозможным. Именно растения поддерживают постоянство газового состава атмосферы, поглощая из неё углекислый газ и выделяя кислород. Они накопляют на Земле органическое вещество (приблизительно $4,5 х 1011$ млрд. т за год).

Растительные сообщества (фитоценозы) формируют ландшафтное разнообразие нашей планеты, а так же неограниченное разнообразие экологических условий для других организмов. Это растения преимущественно и определяют характер конкретного сообщества.

Растения подразделяют на низшие (водоросли) и высшие. У каждой группы тоже, в свою очередь,есть свои характерные признаки.

Характерные черты низших растений :

• Тело представлено одно- или многоклеточной сланью, или таломом.
• Тело не разветвлённое, или дихотомично ветвистое, но не расчленённое на вегетативные органы.
• Тело лишено специальной проводящей ткани.

Характерные черты высших растений :

• Есть более или менее хорошо развитые вегетативные органы.
• Имеют специальную систему проводящих тканей и механических элементов.
• Правильное ритмическое чередование поколений.
• Отсутствие дополнительных пигментов в клетках.
• Развит многоклеточный женский половой орган (архегоний)

• Живое и мертвое
• Основные явления жизни
• Жизнь растения и жизнь животного
• Распространение жизни в пространстве и во времени
• Живые существа и внешняя среда
• Зависимость от физического состояния и химического состава среды
• Живая среда

Среди основных факторов эволюции взаимоотношения между живыми существами занимают одно из первых мест.

С раннего детства мы научаемся отличать живые существа от мертвых или неодушевленных предметов. Бегущая мышь, летящая птица, муравей, который тащит былинку, нисколько не похожи на камень, лежащий на поле. Их самопроизвольные движения направлены к какой-то цели, они начинают, прекращают и видоизменяют их в зависимости от различных условий. Растения, на первый взгляд кажущиеся неподвижными, также двигаются, но более слабо и медленно: их листья поворачиваются к свету, цветы открываются и закрываются, кроме того, они на наших глазах растут, как растут люди в молодости и как вырастают все животные.

Самым главным признаком жизни мы привыкли считать движение , но нередко этот признак обманывает нас.

Например, можно принять и игрушечную заводную мышь за живую, настоящую. Яйцо птицы или семя растения можно принять за мертвый предмет, а между, тем и в них таится жизнь, пробуждающаяся при известных обстоятельствах.

Признаком жизни более общим, хотя и менее заметным, чем движение, является способность живых существ поглощать из окружающего те или иные вещества, перерабатывать их внутри себя и выделять наружу другие вещества. Это свойство получило название обмена веществ . В самом деле, и животные, и растения, пока они живы, поглощают газы из окружающего воздуха, или, как мы говорим, дышат, поглощают воду и твердые тела, иначе говоря, питаются и перерабатывают все поглощенное внутри своего тела, усваивая посторонние вещества, т. е. превращая их в составные части собственного организма. В то же время различные другие вещества, газообразные, жидкие и твердые, выделяются наружу. Такой обмен веществ начинается с первого момента жизни и продолжается до момента смерти без перерыва. Он составляет самую существенную и основную особенность жизни. Даже на таком по виду безжизненном предмете, как яйцо птицы, легко обнаружить происходящий в нем обмен газов с окружающей атмосферой: если поверхность яйца покрыть лаком, чтобы в яйцо не мог проникнуть воздух, то дыхание находящегося в нем зародыша прекращается и он погибает. Благодаря обмену веществ, живой организм получает возможность производить движения и выполнять ту или иную работу. Всем известно, как сильно наша работа зависит от количества поглощаемой и перерабатываемой пищи. За счет обмена веществ организм выделяет также теплоту (например, у теплокровных животных), иногда выделяет свет (например, светляки и другие светящиеся животные) и электричество (электрические рыбы). Вообще говоря, на обмене веществ основывается то, что называется выделением энергии живым организмом в той или иной ее форме.

В тесной зависимости от обмена веществ находится рост живых существ, который составляет также одну из основных их особенностей. Каждое животное и растение появляется на свет и начинает жизнь в виде небольшого, сравнительно просто устроенного зачатка и затем начинает постепенно накоплять живое вещество, увеличивая объем и вес своего тела за счет принимаемой пищи. Мало-помалу живое существо начинает расти. Так, из маленького, легкого семечка, свободно переносимого ветром, вырастает мощное дерево, а такие гиганты, как киты и слоны, зарождаются из яичка - крохотной белой точки, едва различимой простым глазом.

Рост живого существа продолжается до тех пор, пока оно не достигнет определенных размеров и такого строения, при котором получает возможность производить себе подобных, - размножаться. Эта способность размножения является также одним из основных признаков жизни. Ни одно живое существо не живет вечно. После более или менее длительного периода оно начинает стареть, изнашивается, ослабевает и, наконец, гибнет. Взамен себя оно оставляет потомство: новые, молодые и жизнеспособные организмы, которые начинают тот же круговорот жизни.

Еще одна особенность свойственна только живым существам, - способность воспринимать те изменения, которые происходят во внешней среде и в соответствии с ними изменять свой образ действий, свое поведение. Это свойство можно назвать чувствительностью , или раздражимостью живых существ.

Такая способность позволяет приспособляться к различным, постоянно меняющимся внешним условиям, избегать тех, которые неблагоприятны для жизни, и отыскивать благоприятные. Почуяв наступивший холод, зверь забирается в нору, птица направляется на юг, в теплые страны, дерево приостанавливает распускание почек, задерживает развертывание листьев. Испытывая изменения внешних условий, живое существо изменяет свои движения, свой рост, различные процессы обмена веществ, даже время и способы своего размножения так, как это для него наиболее выгодно. Способность ощущать изменения среды сохраняет жизнь, спасает от гибели, она делает живое существо изменчивым, гибким, легко приспособляющимся и позволяет ему применяться к любым условиям.

Основные явления жизни - движение, обмен веществ, рост, размножение, чувствительность - характерны для всего живого; в той или иной форме они проявляются и у растений, и у животных. Общим для всех живых существ оказывается также химический состав их тела: основная масса живого вещества, обусловливающего жизнь и все связанные с нею явления, состоит из сложнейших химических соединений, которые называются белковыми веществами .

При чрезвычайной сложности эти соединения являются в то же время в высокой степени изменчивыми и легко превращаются из одного в другое, соединяются с одними веществами и отдают другие. Благодаря таким свойствам в них легко могут происходить те процессы обмена веществ, которые так характерны для живых существ и составляют основу всех жизненных явлений. Химический состав животных и растений и во многих других отношениях является сходным и указывает на единство всего живого.

Наконец, нельзя не отметить, что как ни различны бывают по размерам и по форме живые существа, их строение в основных чертах имеет общий план. Если мы будем рассматривать под микроскопом, при сильном увеличении, строение тела животных и растений, то увидим, что в основном оно состоит либо из одного микроскопически малого комочка живого вещества (с определенным устройством), получившего название клетки, либо из большого скопления таких клеток, соединенных в сложно устроенный организм . В первом случае мы говорим об одноклеточных растениях и животных, во втором - о многоклеточных.

Такое единство плана строения, а также единство химического состава и основных явлений жизнедеятельности живых существ свидетельствует о том, что жизнь едина по своему происхождению, - все живое имеет общее начало. Тем не менее в окружающей природе мы привыкли различать две группы живых существ - животных и растения. Действительно, различия между ними достаточно существенны, и нам необходимо в самых общих чертах познакомиться с этими различиями, так как в дальнейшем придется неоднократно рассматривать взаимоотношения животных и растений.

Если сравнить жизнь животного и жизнь растения, то можно заметить прежде всего огромное различие между ними в основных чертах их обмена веществ.

Растение может существовать за счет тех веществ, которые оно получает из окружающей его неживой минеральной среды, - для жизни ему необходимы вода, газы, содержащиеся в воздухе, и некоторые минеральные вещества (соли): оно извлекает их из окружающей его воды или из почвы, в глубину которой проникают его корни. Из таких неживых составных частей окружающей среды растение, при содействии солнечного тепла и света, само строит те живые вещества, из каких слагается, его тело, а также запасные вещества, как, например, сахар, крахмал и другие. Эти так называемые органические вещества отличаются от минеральных более сложным строением и главным образом тем, что в природе они образуются в результате переработки минеральных веществ растениями. Для жизни животного также необходимы вода и воздух, необходимы и некоторые минеральные вещества, но всего этого недостаточно: животное нуждается в органической пище, и такой пищей могут быть растения или другие животные, которые в свою очередь питаются растениями. Иными словами, для того, чтобы строить свое тело и поддерживать в нем жизнь, животное должно добывать из окружающей природы уже готовое органическое вещество.

Эта особенность животных делает понятными и другие основные признаки, отличающие их от растений: животным приходится быть гораздо более подвижными, чем растениям, так как пища не окружает их сплошь со всех сторон, как вода или воздух, - ее необходимо отыскивать в окружающем пространстве. В связи с этим у животных развиваются мощные органы передвижения - плавники, ноги, крылья, с помощью которых они перемещаются в воде, на суше или в воздухе для отыскания пищи. Это же самое обстоятельство приводит к развитию у них гораздо большей чувствительности, чем у растений: Превосходные органы чувств, органы зрения, слуха, обоняния и осязания - при содействии высокоразвитой нервной системы дают им возможность находить добычу, настигать ее и овладевать ею.

То обстоятельство, что растения могут существовать за счет воды, воздуха и минеральных веществ, тогда как животные нуждаются в готовых органических веществах, доказывает, что растения первыми появились на земле, а животные развились позднее, когда уже имелась готовая растительная пища.

Растения создают живое вещество из минеральных составных частей окружающей природы, и только за их счет получают возможность существовать, развиваться и совершенствоваться представители животного царства.

Жизнь на земле распространена чрезвычайно широко. На поверхности земного шара нет таких условий, к которым не приспособилась бы жизнь, трудно найти место, где бы она не проявлялась в той или иной форме. Густо населены мелкими и крупными растительными и животными организмами воды морей, изобилует жизнью и суша, затянутая сплошным растительным покровом. Тянутся бесконечные зеленые степи, широко простираются густые дремучие леса и непроходимые болотистые тундры. Среди растений всюду и везде кишат мириады мелких и крупных представителей животного царства. Они ползают, бегают, прыгают по земле, летают в воздухе, перемещаются всякими способами. Даже мертвые на взгляд, выжженные солнечными лучами песчаные пустыни южных стран и обширные ледяные пустыни крайнего севера не лишены жизни; на самых голых скалах ютятся лишайники и мхи с населяющим их миром живых существ. Жизнь проникает и под поверхность земли. Верхние слои почвы обильно населены различными роющими насекомыми и их личинками, дождевыми червями и невероятным множеством незаметных простейших животных и растительных организмов - инфузорий, амёб, бактерий.

Изучение строения земной коры показывает, что жизнь широко распространена не только в пространстве, но и во времени, - она существует с самых отдаленных времен. Остатки живых организмов в виде костей, раковин, твердых панцирей, отпечатков листьев находятся в слоях, глубоко лежащих под поверхностью земли. По ним можно судить о том, что растения и животные населяли землю много миллионов лет тому назад и что в прежние времена они были совершенно непохожи на современных. Сравнивая остатки из слоев, имеющих различную давность, можно доказать, что живые существа в течение долгих периодов постепенно изменялись, развивались и только в относительно недавние времена приобрели облик, свойственный им в настоящее время.

Широкое распространение жизни на поверхности земного шара, с ее разнообразными условиями, и существование жизни с отдаленнейших времен свидетельствуют о том, что жизнь животных и растений чрезвычайно гибка и пластична, - она способна приспособляться к самым разнообразным условиям внешней среды, от которых она все же всецело зависит. И на самом деле, внешняя среда оказывает огромное влияние на организмы, на их строение и жизнь.

На живые существа влияют прежде всего механические условия среды. В этом отношении различается среда жидкая, газообразная и твердая. Жидкая среда - вода морей или пресноводных водоемов, - благодаря своей плотности и в то же время благодаря подвижности своих частиц поддерживает тело животного, дает ему опору и позволяет передвигаться с помощью различных придатков тела - ресничек или жгутиков, сложно устроенных плавников, выполняющих роль весел.

Совсем иные условия жизни на твердой поверхности суши, в воздушной среде. Здесь постоянной поддержкой является только почва. Растению, перешедшему к наземному существованию, пришлось выработать органы опоры - ствол (или стебель) и корни. Животные должны были выработать твердый «наружный скелет», как у насекомых, или еще более прочный внутренний скелет, свойственный позвоночным Части этого скелета служат для опоры и поддержки тела, а также для передвижения путем отталкивания от твердой поверхности.

Мы не знаем живых существ, которые всю жизнь проводили бы исключительно в воздушной среде; даже самые лучшие летуны - птицы и бабочки - лишь незначительную часть своей жизни проводят в воздухе. Он служит им только удобной средой для быстрого передвижения, а основная их жизнь протекает все же на поверхности земли.

Механические условия среды влияют на форму тела животных. Так, в водной среде животные, свободно и быстро плавающие, обыкновенно имеют заостренное спереди и сзади веретеновидное тело, Сжатое с боков, - такая форма тела свойственна большинству рыб, головоногим моллюскам (каракатица, кальмар), китам и дельфинам, а также вымершим ящерам, ихтиозаврам. Эта рыбообразная форма является наилучше обтекаемой и по чисто механическим причинам особенно пригодна для движения в относительно плотной жидкой среде. На суше организм утрачивает форму тела водных обитателей и приобретает органы опоры и движения - конечности, которые представляют собой сложные рычаги. Когда животное оставляет поверхность земли и поднимается на воздух, являющийся средой наименее плотной, у него развиваются крылья, в виде широких плоскостей, служащих для того, чтобы, поддерживать тяжесть тела в воздухе и отталкиваться от него.

Таким образом, форма тела и устройство органов передвижения всецело зависят от свойств окружающей среды.

Точно так же и химический состав среды играет огромную роль в жизни живых существ. От него зависит их обмен веществ - основа их существования. Особенно важна для жизни вода, составляющая у некоторых организмов до 98% веса их тела. Обитатели морей и пресных вод, конечно, не испытывают недостатка в воде, но как только растения и животные становятся наземными им приходится заботиться о том, чтобы найти воду. У неподвижных растений развиваются длинные и тонкие корни, проникающие на большую глубину в почву и добывающие из ее глубоких слоев воду. По тончайшим сосудам вода поднимается в стебель и в листья, где имеется целый ряд приспособлений, препятствующих ее быстрому испарению. Животные обладают подвижностью и могут сами отыскивать необходимую им воду, а в их теле имеются приспособления к тому, чтобы вода из него не испарялась слишком быстро.

Большое значение для жизни животных и растений имеет присутствие в окружающей среде газов - кислорода и углекислоты. Водные обитатели пользуются газами, которые растворены в воде и могут непосредственно проникать сквозь поверхность тела в живое вещество. В тех случаях, однако, когда тело покрыто толстой кожей или непроницаемым панцирем, или оболочкой, у животных образуются жабры - специальные приспособления для поглощения газов, - для дыхания.

Наземные растения и животные, окруженные со всех сторон воздухом, подвергаются опасности испарить в него слишком много воды и высохнуть, поэтому их тело обычно покрыто непроницаемой для воды и воздуха оболочкой, которая предохраняет от чрезмерного испарения воды, воздух же поступает в тело лишь в количестве, необходимом для дыхания. Для этого у растений в покрывающей их листья кожице имеются замыкающиеся отверстия - устьица, а у животных для обмена газов служат особо устроенные органы дыхания.

Каждое растение приспособлено к тому или иному содержанию воды в почве и к определенному составу солей в ней. Одни растения довольствуются малым количеством воды и могут произрастать в сухих местностях, даже в песчаных пустынях, другие требуют большого количества влаги - мы их встречаем в степях и в лесах, третьи приспособляются к избытку воды - таковы растения болот и тундр севера. Точно так же среди водных животных мы различаем обитателей морей, приспособленных к жизни в сильно соленой воде, но среди них имеются и такие, которые выносят сильное опреснение и водятся, например, в устьях рек, впадающих в море, или в почти пресных водах заливов. Другие животные не переносят большого содержания солей в воде и обитают исключительно в пресноводных водоемах. Таким образом, и на распространение животных может влиять химический состав среды.

Одним из наиболее важных для живых существ условий среды является температура.

Жизнь может протекать лишь в определенных температурных пределах уже вследствие того, что вода находится в жидком состоянии лишь между 0 и 100°. Пределы жизни даже еще уже, так как при 50-60° свертываются и утрачивают жизнеспособность белковые вещества тела животных и растений, так что обыкновенно при нагревании до 50° (а иногда и при более низкой температуре) живые существа погибают. Нужно, впрочем, заметить, что некоторые бактерии приспособились к существованию при 70-80°, а споры бактерий сохраняют жизнеспособность при 100° и более. Каждое живое существо привязано к определенным температурам, являющимся для него наиболее благоприятными, и при температурах более высоких или более низких чувствует себя хуже или даже не может жить вовсе.

Вследствие такой зависимости от температуры животные и растения привязаны к определенным климатическим областям на земном шаре: одни из них нуждаются в большом количестве тепла и совершенно не переносят холода, а потому могут жить только под тропиками, другие - более выносливы к холоду и населяют умеренные страны, наконец, третьи даже предпочитают холод, не переносят высоких температур и живут в полярных странах.

Температурные условия влияют на жизнь каждого отдельного растения и животного; тепло пробуждает к жизни семя и вызывает птенца из яйца, в жаркую летнюю пору жизнь бьет ключом, с наступлением холодного времени она замирает. Однолетние растения и многие животные осенью погибают, многолетние живые существа сокращают на зиму свои жизненные проявления, и лишь немногие зимующие птицы и не впадающие в спячку звери оживляют нашу зимнюю природу. От внезапного наступления холодов, чрезвычайных дождей или засухи зависит полностью существование любого растения и животного. Жизнь его подчиняется изменчивости и. капризам климата и прежде всего - температурным изменениям. Правда, чем выше и совершеннее организация животного, тем более способно оно бороться с неблагоприятными температурными условиями, но все же ему никогда не удается совершенно избавиться от этой зависимости. Для защиты от холода вырабатываются разнообразные приспособления, и прежде всего наружный покров, состоящий из шерсти или из пуха и перьев, защищающий тело от потери тепла.

Наиболее действительной защитой от холода служит способность вырабатывать тепло внутри организма и поддерживать постоянную температуру тела; теплокровные и позвоночные (млекопитающие и птицы) обладают этой способностью в совершенстве, и она позволяет им переносить зимний холод и жить среди ледяных пустынь севера. Вырабатываются у животных также инстинкты зарываться на зиму в землю, а у многих теплокровных животных мы наблюдаем сложное явление зимней спячки. В этом случае животное также прячется на зиму в нору, утрачивает подвижность, температура тела его сильно падает, дыхательные движения становятся очень редкими, равно как и удары пульса, весь обмен веществ сокращается до крайних пределов, но не прекращается полностью, - жизнь теплится в теле за счет тех запасов, которые накоплены за лето в виде жира. За зиму животное сильно худеет и теряет в весе.

Мы видим, таким образом, что температура самыми различными способами вторгается в жизнь живого мира. Она может усиливать и ускорять проявления жизни и может ослаблять и тормозить их. Она приурочивает живое существо к определенной степени тепла и заставляет его страдать и даже гибнуть при выходе за указанные пределы, она, наконец, вызывает самые разнообразные приспособления для защиты от ее вредного влияния.

Свет представляет собой также одно из важных условий внешней среды, действующих на живые организмы. Для растений свет является даже одним из самых существенных условий жизни, так как только при помощи солнечных лучей способны они создавать из неживых элементов окружающей среды живое и органическое вещество. Растение, поставленное в темноту, утрачивает свой зеленый цвет, становится бледным, чахнет и погибает. Для растений большое количество, света - необходимое условие для их процветания, и если дерево все выше и выше поднимает крону и все шире раскидывает ветви, то это ведет к тому, что листья получают большее количество света. Многие растения обладают даже способностью вращать свои листья вслед за движением солнца так, чтобы солнечные лучи падали возможно более перпендикулярно к пластинке листа и освещали бы листья наиболее сильно. Существуют, впрочем, растения, боящиеся слишком яркого солнечного света, прячущиеся в лесной чаще, в тени деревьев. Наконец, имеются незеленые растения: грибы, плесени, бактерии, которые совсем не нуждаются в свете.

Для представителей животного царства свет в меньшей степени является непременным условием существования; мы знаем животных, которые за всю свою жизнь не видят и одного луча света, - таковы обитатели больших морских глубин, куда свет не проникает, а также обитатели глубоких пещер. Но не следует думать, что свет не играет никакой роли в жизни животных; очень многим из них свет необходим для ориентировки в пространстве, нахождения пищи и т. д. Широкое распространение органов зрения в животном царстве и то совершенство, которого они достигают у высших представителей, достаточно свидетельствуют о том, как велико значение света. В одной из следующих глав нам придется еще касаться и другой стороны влияния света, именно - участия его в развитии и усовершенствовании окраски животных.

Итак, окружающая мир живых существ среда чрезвычайно разнообразна и изменчива, она ни на минуту не остается постоянной и всеми своими условиями - механическими, химическими, физическими - влияет на жизнь самым различным образом. Живое существо должно приспособляться к этим условиям, и такая способность приспособления составляет одну из самых основных его особенностей. Благодаря этой способности живой организм может, с одной стороны, существовать за счет внешней среды, черпать из нее нужные для построения тела вещества и необходимую для жизненных отправлений энергию (тепловую, световую и химическую), а с другой - он сопротивляется неблагоприятным условиям среды, борется за свое существование.

Внешняя среда и приспособление к ней играют, таким образом, самую основную, важнейшую роль в происходящей эволюции всего живого, т. е. в развитии новых видов растений и животных.

Кроме неживой среды, каждому из живых существ приходится сталкиваться и с окружающей его живой средой. Животные и растения, находящиеся вокруг него, представляют для него такую же внешнюю среду, как окружающие его вода или воздух. И подобно тому, как из неживой среды живое существо черпает необходимые для жизни вещества и вместе с тем обороняется от ее вредных влияний, так и живая среда служит для него источником существования и в то же время содержит элементы, опасные для жизни, от которых приходится защищаться. Между каждым живым организмом и многочисленными окружающими его растениями и животными, с которыми он постоянно приходит в более или менее тесное соприкосновение, устанавливаются самые разнообразные, иногда очень запутанные и сложные взаимоотношения, рассмотрение которых и составляет основной предмет настоящей книги.

Прежде всего, как мы уже упоминали, одна половина живого мира - животное царство - в конечном счете существует всецело за счет другой половины - царства растительного. Подобно тому, как растение извлекает из окружающей мертвой среды необходимые ему воду, газы и соли, животное черпает из живой среды пищу.

Далее, каждое живое существо привязано к некоторому ограниченному пространству с подходящими для него условиями жизни, и в этом же пространстве находятся другие живые существа, с которыми ему приходится неизбежно сталкиваться. Результаты таких постоянных столкновений могут быть различны. Если сталкиваются на узком пространстве два существа, имеющие одинаковые источники существования, - питающиеся, например, одной и той же пищей, - то между ними возникает конкуренция из-за жизненных благ. В этой конкуренции одерживает верх то существо, которое лучше приспособлено к условиям жизни, - более сильное, а существо более слабое, менее вооруженное и приспособленное, страдает и часто гибнет.

В тех случаях, когда одно живое существо живет за счет другого, - им питается, между ними возникает непосредственная борьба за жизнь, в которой одерживает верх также более приспособленный организм и гибнет менее приспособленный.

Реже случается, что при столкновении двух разнородных живых существ они оказываются как бы дополняющими друг друга и вместо борьбы вступают между собою в тесное сожительство, при котором не только не наносят ущерба друг другу, но даже оказывают известные услуги и пользу. Таким путем создаются взаимоотношения, получившие название явлений симбиоза.

Наконец, возможно объединение однородных организмов в некоторое общее целое, для того чтобы облегчить существование, добывание пищи и улучшить защиту от неблагоприятных условий. В результате таких взаимоотношений возникает тесно связанная из однородных организмов колония или менее тесная община, нередко с весьма сложной общественной жизнью.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .