В экологии , среда обитания относится к массиву ресурсов, физических и биотических факторов, которые присутствуют в области, например, для поддержки выживания и воспроизводства определенного вида . Среда обитания вида может рассматриваться как физическое проявление его экологической ниши . Таким образом, «среда обитания» является видоспецифическим термином, принципиально отличающимся от таких понятий, как окружающая среда или растительные сообщества, для которых термин «тип среды обитания» более уместен. [2]
Физические факторы могут включать (например): почву , влажность , диапазон температур и интенсивность света . Биотические факторы включают доступность пищи и наличие или отсутствие хищников . Каждый вид имеет особые требования к среде обитания, виды-универсалы способны процветать в широком спектре условий окружающей среды, в то время как виды-специалисты по среде обитания требуют очень ограниченного набора факторов для выживания. Среда обитания вида не обязательно находится в географической области, это может быть внутренняя часть стебля, гнилое бревно, камень или комок мха ; паразитический организм имеет в качестве своей среды обитания тело своего хозяина , часть тела хозяина (например, пищеварительный тракт) или отдельную клетку в теле хозяина. [3]
Типы местообитаний — это экологические классификации различных сред, основанные на характеристиках данной географической области, в частности, растительности и климата. [2] Таким образом, типы местообитаний относятся не к одному виду, а к нескольким видам, обитающим в одной и той же области. Например, типы наземных местообитаний включают лес , степь , луга , полузасушливые или пустынные . Типы пресноводных местообитаний включают болота , ручьи , реки , озера и пруды ; типы морских местообитаний включают солончаки, побережье, приливную зону , эстуарии , рифы , заливы, открытое море, морское дно, глубоководные и подводные жерла .
Типы среды обитания могут меняться с течением времени. Причинами изменений могут быть сильные события (например, извержение вулкана , землетрясение , цунами , лесной пожар или изменение океанических течений); или изменения могут происходить более постепенно в течение тысячелетий с изменениями климата , по мере того как ледяные щиты и ледники наступают и отступают, и поскольку различные погодные условия приводят к изменениям осадков и солнечной радиации . Другие изменения являются прямым результатом деятельности человека, такой как вырубка лесов , вспашка древних лугов, отвод и строительство плотин на реках, осушение болот и дноуглубление морского дна. Внедрение чужеродных видов может иметь разрушительные последствия для местной дикой природы — из-за возросшего хищничества , из-за конкуренции за ресурсы или из-за внедрения вредителей и болезней, к которым у местных видов нет иммунитета.
Слово «среда обитания» используется примерно с 1755 года и происходит от латинского habitāre , населять, от habēre , иметь или удерживать. Среду обитания можно определить как естественную среду обитания организма , тип места, в котором ему естественно жить и расти. [4] [5] По значению оно похоже на биотоп ; область однородных условий окружающей среды, связанная с определенным сообществом растений и животных. [6]
Главными факторами окружающей среды, влияющими на распространение живых организмов, являются температура, влажность, климат, почва и интенсивность света , а также наличие или отсутствие всех требований, которые организму необходимы для его поддержания. В общем, сообщества животных зависят от определенных типов сообществ растений. [7]
Некоторые растения и животные имеют требования к среде обитания, которые удовлетворяются в широком диапазоне мест. Например, маленькая белая бабочка Pieris rapae встречается на всех континентах мира, за исключением Антарктиды . Ее личинки питаются широким спектром Brassicas и различными другими видами растений, и она процветает в любом открытом месте с разнообразными растительными ассоциациями. [8] Большая голубая бабочка Phengaris arion гораздо более специфична в своих требованиях; она встречается только в меловых лугах , ее личинки питаются видами Thymus , и из-за сложных требований жизненного цикла она обитает только в районах, где живут муравьи Myrmica . [9]
Нарушение важно для создания типов биоразнообразных местообитаний. При отсутствии нарушения развивается климаксный растительный покров, который препятствует появлению других видов. Луга диких цветов иногда создаются защитниками природы, но большинство используемых цветковых растений являются однолетними или двухлетними и исчезают через несколько лет из-за отсутствия участков голой земли, на которых могут расти их саженцы. [10] Удары молний и поваленные деревья в тропических лесах позволяют поддерживать видовое богатство, поскольку пионерные виды перемещаются, чтобы заполнить образовавшиеся пробелы. [11] Аналогичным образом прибрежные типы местообитаний могут стать занятыми водорослями, пока морское дно не будет нарушено штормом и водоросли не будут смыты, или смещение осадка не обнажит новые области для колонизации. Другая причина нарушения - это когда область может быть захвачена инвазивным интродуцированным видом , который не контролируется естественными врагами в его новой среде обитания. [12]
Наземные типы местообитаний включают леса, луга, водно-болотные угодья и пустыни. В пределах этих широких биомов существуют более конкретные типы местообитаний с различными типами климата, температурными режимами, почвами, высотами и растительностью. Многие из этих типов местообитаний переходят друг в друга, и у каждого из них есть свои собственные типичные сообщества растений и животных. Тип местообитания может хорошо подходить определенному виду, но его присутствие или отсутствие в каком-либо конкретном месте зависит в некоторой степени от случая, от его способности к распространению и его эффективности как колонизатора. [13]
Засушливые местообитания — это те, где мало доступной воды. Самые экстремальные засушливые местообитания — это пустыни . У пустынных животных есть множество адаптаций, чтобы выживать в засушливых условиях. Некоторые лягушки живут в пустынях, создавая влажные типы местообитаний под землей и впадая в спячку, когда условия неблагоприятны. Лопатоногая жаба Кауча ( Scaphiopus couchii ) вылезает из своей норы, когда идет ливень, и откладывает икру в образующиеся временные лужи; головастики развиваются очень быстро, иногда всего за девять дней, претерпевают метаморфоз и жадно питаются, прежде чем вырыть собственную нору. [14]
Другие организмы справляются с высыханием своей водной среды обитания другими способами. Весенние водоемы — это эфемерные пруды, которые образуются в сезон дождей и затем высыхают. У них есть специально адаптированная характерная флора, в основном состоящая из однолетних растений, семена которых переживают засуху, но также и некоторые уникально адаптированные многолетние растения. [15] Существуют также животные, приспособленные к этим экстремальным типам среды обитания; креветки-феи могут откладывать «зимние яйца», которые устойчивы к высыханию , иногда их разносит пыль, и они оказываются в новых углублениях в земле. Они могут выживать в состоянии покоя до пятнадцати лет. [16] Некоторые киллифи ведут себя похожим образом; их икра вылупляется, и молодь рыбы растет с большой скоростью, когда условия подходящие, но вся популяция рыб может оказаться в виде икры в диапаузе в высохшем иле, который когда-то был прудом. [17]
Типы пресноводных местообитаний включают реки, ручьи, озера, пруды, болота и трясины. [18] Их можно разделить на проточные воды (реки, ручьи) и стоячие воды (озера, пруды, болота, трясины). [19] Хотя некоторые организмы встречаются в большинстве этих типов местообитаний, большинство из них имеют более специфические требования. Скорость воды, ее температура и насыщенность кислородом являются важными факторами, но в речных системах есть быстрые и медленные участки, заводи, заливы и заводи, которые обеспечивают ряд типов местообитаний. Аналогичным образом водные растения могут быть плавающими, полупогруженными, погруженными или расти в постоянно или временно насыщенных почвах помимо водоемов. Маргинальные растения являются важной средой обитания как для беспозвоночных, так и для позвоночных, а погруженные растения обеспечивают насыщение воды кислородом, поглощают питательные вещества и играют роль в снижении загрязнения. [20]
Морские местообитания включают солоноватую воду, эстуарии, заливы, открытое море, приливную зону, морское дно, рифы и глубоководные/мелководные зоны. [18] Другие вариации включают каменные бассейны , песчаные отмели , илистые отмели , солоноватые лагуны, песчаные и галечные пляжи и заросли морской травы , все из которых поддерживают свою собственную флору и фауну. Бентическая зона или морское дно предоставляет дом как для статичных организмов, прикрепленных к субстрату , так и для большого количества организмов, ползающих по поверхности или зарывающихся в нее. Некоторые существа плавают среди волн на поверхности воды или сплавляются по плавающему мусору, другие плавают на разных глубинах, включая организмы в придонной зоне вблизи морского дна, и мириады организмов дрейфуют с течениями и образуют планктон . [21]
Многие животные и растения обосновались в городской среде. Они, как правило, являются адаптивными универсалами и используют особенности города для создания своего дома. Крысы и мыши следуют за человеком по всему миру, голуби , сапсаны , воробьи , ласточки и городские ласточки используют здания для гнездования, летучие мыши используют пространство на крыше для ночлега, лисы посещают мусорные баки, а белки , койоты , еноты и скунсы бродят по улицам. Считается, что в Чикаго и его окрестностях обитает около 2000 койотов . [22] Обследование жилых домов в городах Северной Европы в двадцатом веке выявило около 175 видов беспозвоночных внутри них, включая 53 вида жуков, 21 муху, 13 бабочек и моли, 13 клещей, 9 вшей, 7 пчел, 5 ос, 5 тараканов, 5 пауков, 4 муравья и ряд других групп. [23] В более теплом климате термиты являются серьезными вредителями в городской среде обитания; известно, что 183 вида поражают здания, а 83 вида вызывают серьезные структурные повреждения. [24]
Микросреда обитания — это мелкомасштабные физические потребности конкретного организма или популяции. Каждая среда обитания включает в себя большое количество типов микросред обитания с тонко различным воздействием света, влажности, температуры, движения воздуха и других факторов. Лишайники, которые растут на северной стороне валуна, отличаются от тех, что растут на южной стороне, от тех, что на ровной вершине, и тех, что растут на земле поблизости; лишайники, растущие в канавках и на возвышенных поверхностях, отличаются от тех, что растут на жилах кварца. Среди этих миниатюрных «лесов» скрывается микрофауна , виды беспозвоночных , каждый из которых имеет свои собственные специфические требования к среде обитания. [25]
В лесу существует множество различных типов микросред обитания; хвойный лес, широколиственный лес, редколесье, разбросанные деревья, опушки леса, поляны и поляны; ствол дерева, ветка, сучок, почка, лист, цветок и плод; грубая кора, гладкая кора, поврежденная кора, гнилая древесина, дупло, канавка и отверстие; полог, ярус кустарников, ярус растений, листовая подстилка и почва; опорный корень, пень, упавшее бревно, основание ствола, травяная кочка, гриб, папоротник и мох. [26] Чем больше структурное разнообразие в лесу, тем больше будет типов микросред обитания. Диапазон видов деревьев с отдельными образцами разных размеров и возрастов, а также ряд особенностей, таких как ручьи, ровные участки, склоны, тропы, поляны и вырубленные площади, обеспечат подходящие условия для огромного количества биологически разнообразных растений и животных. Например, в Великобритании было подсчитано, что различные типы гниющей древесины являются домом для более чем 1700 видов беспозвоночных. [26]
Для паразитического организма его среда обитания — это определенная часть внешней или внутренней части его хозяина , на которой или в которой он приспособлен жить. Жизненный цикл некоторых паразитов включает несколько различных видов хозяев, а также свободноживущие стадии жизни, иногда в пределах совершенно разных типов микросред обитания. [27] Одним из таких организмов является трематода (плоский червь) Microphallus turgidus , обитающая в солоноватых болотах на юго-востоке США. Ее первым промежуточным хозяином является улитка , а вторым — стеклянная креветка . Окончательным хозяином является водоплавающая птица или млекопитающее, которое потребляет креветку. [28]
Хотя подавляющее большинство жизни на Земле обитает в мезофильных (умеренных) средах, несколько организмов, большинство из которых микробы , сумели колонизировать экстремальные среды, которые не подходят для более сложных форм жизни. Например, есть бактерии , живущие в озере Уилланс , на полмили ниже льда Антарктиды; при отсутствии солнечного света они должны полагаться на органический материал из других мест, возможно, разлагающиеся вещества из талой ледниковой воды или минералы из подстилающей породы. [29] Другие бактерии можно найти в изобилии в Марианской впадине , самом глубоком месте в океане и на Земле; морской снег дрейфует вниз с поверхностных слоев моря и накапливается в этой подводной долине, обеспечивая питание для обширного сообщества бактерий. [30]
Другие микробы живут в средах, где не хватает кислорода, и зависят от химических реакций, отличных от фотосинтеза . Скважины, пробуренные на глубину 300 м (1000 футов) в каменистом дне моря, обнаружили микробные сообщества, по-видимому, основанные на продуктах реакций между водой и составляющими горных пород. Эти сообщества не были изучены в достаточной степени, но могут быть важной частью глобального углеродного цикла . [31] Породы в шахтах глубиной в две мили также являются пристанищем для микробов; они живут на мельчайших следах водорода, образующегося в ходе медленных окислительных реакций внутри горной породы. Эти метаболические реакции позволяют жизни существовать в местах без кислорода или света, в среде, которая ранее считалась лишенной жизни. [32] [33]
Приливно -отливная зона и фотическая зона в океанах являются относительно знакомыми типами среды обитания. Однако большая часть океана негостеприимна для дышащих воздухом людей, а аквалангисты ограничены верхними 50 м (160 футов) или около того. [34] Нижний предел для фотосинтеза составляет от 100 до 200 м (от 330 до 660 футов), а ниже этой глубины преобладающие условия включают полную темноту, высокое давление, мало кислорода (в некоторых местах), скудные пищевые ресурсы и экстремальный холод. Эта среда обитания очень сложна для исследования, и, помимо того, что она мало изучена, она обширна, так как 79% биосферы Земли находится на глубине более 1000 м (3300 футов). [35] Из-за отсутствия растительной жизни животные в этой зоне являются либо детритофагами , зависящими от пищи, дрейфующей с поверхностных слоев, либо хищниками, питающимися друг другом. Некоторые организмы являются пелагическими , плавающими или дрейфующими в середине океана, в то время как другие являются бентосными, живущими на морском дне или около него. Их темпы роста и метаболизм, как правило, медленные, их глаза могут быть очень большими, чтобы обнаружить то небольшое освещение, что есть, или они могут быть слепыми и полагаться на другие сенсорные входы. Ряд глубоководных существ являются биолюминесцентными ; это выполняет различные функции, включая хищничество, защиту и социальное распознавание. [35] В целом, тела животных, живущих на больших глубинах, адаптированы к средам с высоким давлением, имея устойчивые к давлению биомолекулы и небольшие органические молекулы, присутствующие в их клетках, известные как пьезолиты, которые придают белкам необходимую им гибкость. В их мембранах также есть ненасыщенные жиры, которые не дают им затвердевать при низких температурах. [36]
Гидротермальные источники были впервые обнаружены в глубинах океана в 1977 году. [37] Они возникают в результате нагревания морской воды после просачивания через трещины в места, где горячая магма находится близко к морскому дну. Подводные горячие источники могут бить при температуре более 340 °C (640 °F) и поддерживать уникальные сообщества организмов в непосредственной близости от них. [37] Основой этой кишащей жизни является хемосинтез , процесс, посредством которого микробы преобразуют такие вещества, как сероводород или аммиак, в органические молекулы. [38] Эти бактерии и археи являются основными производителями в этих экосистемах и поддерживают разнообразный спектр жизни. Около 350 видов организмов, среди которых преобладают моллюски , полихеты и ракообразные , были обнаружены вокруг гидротермальных источников к концу двадцатого века, большинство из них являются новыми для науки и эндемичными для этих типов среды обитания. [39]
Помимо предоставления возможностей передвижения для крылатых животных и канала для распространения пыльцевых зерен, спор и семян , атмосфера может считаться самостоятельным типом среды обитания. В ней присутствуют метаболически активные микробы, которые активно размножаются и проводят всю свою жизнь в воздухе, при этом, по оценкам, в кубическом метре воздуха присутствуют сотни тысяч отдельных организмов. Воздушное микробное сообщество может быть столь же разнообразным, как и в почве или других наземных средах, однако эти организмы распределены неравномерно, их плотность пространственно варьируется в зависимости от высоты и условий окружающей среды. Аэробиология изучена не так уж и много, но есть свидетельства фиксации азота в облаках и менее явные свидетельства круговорота углерода, и то и другое происходит благодаря микробной активности. [40]
Существуют и другие примеры экстремальных типов среды обитания, где существуют специально адаптированные формы жизни: смоляные ямы, кишащие микробной жизнью; [41] естественные нефтяные бассейны, населенные личинками нефтяной мухи ; [42] горячие источники , где температура может достигать 71 °C (160 °F), а цианобактерии создают микробные маты ; [43] холодные просачивания , где метан и сероводород выходят со дна океана и поддерживают микробов и высших животных, таких как мидии , которые образуют симбиотические ассоциации с этими анаэробными организмами ; [44] соляные озера , в которых обитают солеустойчивые бактерии , археи , а также грибы, такие как черные дрожжи Hortaea werneckii и базидиомицет Wallemia ichthyophaga ; [45] [46] ледяные щиты в Антарктиде, которые поддерживают грибы Thelebolus spp., [45] ледниковый лед с различными бактериями и грибами; [47] и снежные поля, на которых растут водоросли . [48]
Будь то из-за естественных процессов или деятельности человека, ландшафты и связанные с ними типы среды обитания меняются со временем. Существуют медленные геоморфологические изменения, связанные с геологическими процессами, которые вызывают тектонические подъемы и опускания , и более быстрые изменения, связанные с землетрясениями, оползнями, штормами, наводнениями, лесными пожарами, прибрежной эрозией , вырубкой лесов и изменениями в землепользовании. [49] Затем идут изменения в типах среды обитания, вызванные изменениями в сельскохозяйственных методах, туризме, загрязнении, фрагментации и изменении климата. [50]
Потеря среды обитания является самой большой угрозой для любого вида. Если остров, на котором обитает эндемичный организм, по какой-то причине становится непригодным для проживания, вид вымрет . Любой тип среды обитания, окруженный другой средой обитания, находится в аналогичной ситуации с островом. Если лес разделен на части вырубкой леса, при этом полосы расчищенной земли разделяют лесные массивы, а расстояния между оставшимися фрагментами превышают расстояние, которое может преодолеть отдельное животное, этот вид становится особенно уязвимым. Небольшие популяции, как правило, лишены генетического разнообразия и могут подвергаться угрозе со стороны возросшего хищничества, возросшей конкуренции, болезней и неожиданных катастроф. [50] На краю каждого фрагмента леса повышенный свет стимулирует вторичный рост быстрорастущих видов, а старые деревья более уязвимы для вырубки по мере улучшения доступа. Птицы, которые гнездятся в их расщелинах, эпифиты, которые свисают с их ветвей, и беспозвоночные в опавших листьях — все это подвергается неблагоприятному воздействию, и биоразнообразие сокращается. [50] Фрагментация среды обитания может быть в некоторой степени улучшена путем предоставления коридоров для диких животных, соединяющих фрагменты. Это может быть река, канава, полоса деревьев, живая изгородь или даже подземный переход к шоссе. Без коридоров семена не могут распространяться, а животные, особенно мелкие, не могут перемещаться по враждебной территории, подвергая популяции большему риску локального вымирания . [51]
Нарушение среды обитания может иметь долгосрочные последствия для окружающей среды. Bromus tectorum — это энергичная трава из Европы, которая была завезена в Соединенные Штаты, где она стала инвазивной. Она хорошо приспособлена к огню, производя большое количество горючего детрита и увеличивая частоту и интенсивность лесных пожаров. В районах, где она укоренилась, она изменила местный режим пожаров до такой степени, что местные растения не могут выжить в частых пожарах, что позволяет ей стать еще более доминирующей. [52] Морской пример — это когда популяции морских ежей « взрываются » в прибрежных водах и уничтожают все присутствующие макроводоросли . То, что раньше было лесом из водорослей , становится бесплодной ежовой пустошью , которая может существовать годами, и это может иметь глубокое влияние на пищевую цепочку . Удаление морских ежей, например, из-за болезни, может привести к возвращению морских водорослей с избыточным обилием быстрорастущих водорослей. [53]
Разрушение среды обитания (также называемое потерей среды обитания и сокращением среды обитания) происходит, когда естественная среда обитания больше не может поддерживать свои местные виды. Организмы, которые когда-то там жили, либо переместились в другие места, либо погибли, что приводит к сокращению биоразнообразия и численности видов . [59] [60] Разрушение среды обитания на самом деле является основной причиной потери биоразнообразия и вымирания видов во всем мире. [61]
Люди способствуют разрушению среды обитания посредством использования природных ресурсов , сельского хозяйства, промышленного производства и урбанизации ( разрастание городов ). Другие виды деятельности включают добычу полезных ископаемых , лесозаготовки и траление . Экологические факторы могут способствовать разрушению среды обитания более косвенно. Геологические процессы, изменение климата , [60] внедрение инвазивных видов , истощение питательных веществ экосистемы , загрязнение воды и шумовое загрязнение являются некоторыми примерами. Потеря среды обитания может предшествовать первоначальной фрагментации среды обитания . Фрагментация и потеря среды обитания стали одной из важнейших тем исследований в области экологии, поскольку они представляют собой основные угрозы для выживания исчезающих видов . [62]Защита типов местообитаний является необходимым шагом в поддержании биоразнообразия, поскольку если происходит разрушение среды обитания , страдают животные и растения, зависящие от этой среды обитания. Во многих странах приняты законы для защиты своей дикой природы. Это может принимать форму создания национальных парков, лесных заповедников и заказников дикой природы, или это может ограничивать деятельность людей с целью принесения пользы дикой природе. Законы могут быть разработаны для защиты определенного вида или группы видов, или законодательство может запрещать такие виды деятельности, как сбор птичьих яиц, охота на животных или удаление растений. Общий закон о защите типов местообитаний может быть сложнее реализовать, чем требования, касающиеся конкретных участков. Концепция, введенная в Соединенных Штатах в 1973 году, предусматривает защиту критической среды обитания исчезающих видов , и похожая концепция была включена в некоторые австралийские законы. [63]
Международные договоры могут быть необходимы для таких целей, как создание морских заповедников. Другое международное соглашение, Конвенция о сохранении мигрирующих видов диких животных , защищает животных, которые мигрируют по всему миру и нуждаются в защите более чем в одной стране. [64] Даже там, где законодательство защищает окружающую среду, отсутствие правоприменения часто препятствует эффективной защите. Однако защита типов местообитаний должна учитывать потребности местных жителей в пище, топливе и других ресурсах. Столкнувшись с голодом и нищетой, фермер, скорее всего, вспахает ровный участок земли, несмотря на то, что это последнее подходящее место обитания для исчезающего вида, такого как кенгуровая крыса Сан-Квинтин , и даже убьет животное как вредителя. [65] В интересах экотуризма желательно, чтобы местные сообщества были осведомлены об уникальности своей флоры и фауны. [66]
Монотипный тип местообитания — это концепция, иногда используемая в природоохранной биологии , в которой один вид животного или растения является единственным видом своего типа, который встречается в определенной среде обитания и образует монокультуру . Хотя может показаться, что такой тип местообитания обеднен в плане биоразнообразия по сравнению с политипными типами местообитаний, это не обязательно так. Монокультуры экзотического растения Hydrilla поддерживают столь же богатую фауну беспозвоночных как более разнообразную среду обитания. [67] Монотипное местообитание встречается как в ботаническом, так и в зоологическом контексте. Некоторые инвазивные виды могут создавать монокультурные насаждения, которые не позволяют другим видам расти там. Доминирующая колонизация может происходить из-за выделяемых замедляющих химикатов, монополизации питательных веществ или из-за отсутствия естественного контроля, такого как травоядные или климат, которые поддерживают их в равновесии с их естественными типами местообитаний. Желтый звездчатый чертополох, Centaurea solstitialis, является примером ботанического монотипного местообитания, в настоящее время доминирующим на площади более 15 000 000 акров (61 000 км 2 ) только в Калифорнии. [68] Неместная пресноводная дрейссена, Dreissena polymorpha , которая колонизирует районы Великих озер и водораздела реки Миссисипи , является примером зоологического монотипного местообитания; хищники или паразиты, которые контролируют ее в ее естественном ареале в России, отсутствуют. [69]
Под морским льдом и конечными частями шельфового ледника Росса и языка ледника Кёттлиц находится водная среда обитания с почти равномерной температурой замерзания -1,9 °C (28,6 °F) и примечательным скоплением животных.
Среда обитания вируса [кори] — человек.