§43. Среды обитания организмов

Определения и обозначения

Среда обитания — совокупность условий и факторов, в которых живёт организм. Она включает неживые компоненты, например воду и температуру, и живые — другие организмы. Это понятие помогает объяснить, почему на организм влияют не только место и климат, но и соседи, пища или враги.

Водная среда — среда, в которой вода служит основным окружением организмов. Она плотнее воздуха, а давление обычно возрастает с глубиной; в воде могут быть растворены кислород, соли и другие вещества. Эти свойства важны для понимания опоры тела, дыхания и распределения водных организмов.

Наземно-воздушная среда — условия жизни организмов на суше и в атмосфере. Воздух обладает небольшой плотностью, а температура и влажность могут заметно меняться. Это определение помогает связать особенности наземных организмов с необходимостью удерживать тело и сохранять воду.

Организменная среда — среда, образованная телом другого организма, в котором или на котором живёт организм-поселенец. Хозяин может служить источником пищи и укрытием, но одновременно ограничивает поселенца и влияет на его выживание. Понятие используют, чтобы разбирать паразитизм и другие формы зависимости организмов.

Как это устроено

Условия существования различаются потому, что вода, воздух, почва и тело организма имеют разные свойства. В воде организм окружён плотной жидкостью, на суше — газовой средой, а в почве перемещается между твёрдыми частицами, водой и воздухом. Внутри хозяина условия во многом создаются его тканями и обменом веществ. Поэтому одна и та же потребность, например в кислороде, решается организмами по-разному в разных средах.

Плотность воды помогает поддерживать тело и уменьшает нагрузку на опорные структуры, но движение в ней требует преодолевать сопротивление. Давление увеличивается с глубиной, поэтому обитатели водоёмов должны переносить соответствующие условия. Кислорода в воде меньше, чем в воздухе, и его количество меняется с температурой и перемешиванием воды. Освещённость быстро ослабевает с глубиной, ограничивая фотосинтез и влияя на распределение организмов; жабры, обтекаемая форма тела и другие приспособления помогают использовать ресурсы и перемещаться.

На суше организмы сталкиваются с переменами температуры и влажности, потому что воздух и поверхность нагреваются и остывают быстрее, чем большие массы воды. Потеря воды при испарении может привести к обезвоживанию, поэтому важны покровы, уменьшающие испарение, и поведение, позволяющее избегать жары. Воздух почти не поддерживает тело, и сила тяжести действует на него без помощи плотной окружающей среды. Отсюда необходимость развитых опорных тканей, скелета или иных способов удерживать форму.

Почва неоднородна: размеры частиц, количество пор, воды и органических веществ различаются даже на небольшом участке. Свет проникает в неё слабо, поэтому фотосинтез в глубине ограничен, а газообмен зависит от того, насколько свободно воздух проходит через поры. Избыток воды вытесняет воздух, а пересыхание затрудняет жизнь организмов, которым нужна влага. Органические остатки служат пищей и источником веществ, поэтому влажность и содержание органики особенно важны для почвенных обитателей.

Тело хозяина может давать поселенцу пищу и защищать его от резких изменений внешней температуры или влажности. Но эти преимущества не делают среду безусловно благоприятной: ресурсов может не хватать, а состояние поселенца зависит от хозяина. Хозяин способен сопротивляться чужеродному организму защитными реакциями или удалять его. Поэтому организм-поселенец часто имеет приспособления к жизни в хозяине, но платит за стабильность ограниченной самостоятельностью.

Сравнение основных сред обитания организмов

Сравнивайте среды по всем столбцам, а не по одному признаку: так становится ясно, какие условия одновременно помогают организму и ограничивают его. Указанные характеристики типичны, но не одинаковы повсюду; например, освещённость и содержание кислорода в воде меняются с глубиной.

Разбор задач

Дождевой червь

Условие. Определите среду обитания дождевого червя и назовите два условия, которые существенно влияют на его жизнь. Важно опираться не только на то, где можно обнаружить червя, но и на факторы, определяющие его существование. В данном случае решающими будут характеристики грунта.

1. Сопоставим организм со средами: дождевой червь прокладывает ходы и обитает в грунте, значит, его среда — почвенная.
2. Выберем существенные факторы: влажность нужна червю, чтобы не высыхать, а газовый режим определяет доступ кислорода в почвенных порах.
3. Проверим ответ: оба названных условия характеризуют почву и непосредственно влияют на жизнь червя.

Ответ. Дождевой червь обитает в почвенной среде. На его жизнь существенно влияют влажность почвы и газовый режим, то есть доступность кислорода в её порах.

Рыба и наземное млекопитающее

Условие. Сравните условия жизни рыбы и наземного млекопитающего по плотности среды, газообмену и воздействию силы тяжести. Нужно объяснить, как различия условий отражаются на организмах. Сравнение удобно строить отдельно по каждому из трёх признаков.

1. Плотность: рыбу окружает плотная вода, поддерживающая тело; млекопитающее находится в разреженном воздухе, поэтому ему необходима опора.
2. Газообмен: рыба получает кислород, растворённый в воде, а млекопитающее — кислород из воздуха. В воде его меньше и количество сильнее зависит от условий среды.
3. Сила тяжести: вода частично поддерживает тело рыбы, тогда как на суше наземное животное должно удерживать массу тела опорными структурами.

Ответ. Рыба живёт в более плотной среде, которая поддерживает её тело, но кислород ей нужно извлекать из воды. Наземное млекопитающее дышит атмосферным воздухом, однако воздух почти не помогает удерживать тело против силы тяжести.

Паразит внутри хозяина

Условие. Паразит живёт внутри организма-хозяина. Объясните, какие преимущества и ограничения даёт ему такая среда по сравнению с внешней. Следует рассмотреть обе стороны взаимодействия, не сводя ответ только к доступу к пище.

1. Определим возможные преимущества: хозяин служит источником питательных веществ и может защищать паразита от некоторых внешних изменений.
2. Назовём ограничения: паразит зависит от состояния и ресурсов хозяина, а сам хозяин может противодействовать ему защитными реакциями.
3. Сравним с внешней средой: там больше самостоятельности, но условия могут сильнее колебаться и пищу приходится добывать самому.

Ответ. Организм-хозяин может обеспечить паразита пищей и более стабильными условиями. Одновременно паразит становится зависимым от хозяина и сталкивается с его сопротивлением, поэтому организменная среда не является исключительно благоприятной.

Типичные ошибки

Ошибка — считать средой обитания только неживые условия. Так думают, потому что температуру, воду и свет легко измерить, а влияние живых организмов не всегда заметно сразу. Проверка: включите в описание возможные взаимодействия с пищей, конкурентами, хозяином или врагами.

Ошибка — называть только место, где найден организм, вместо характеристик его среды. Место отвечает на вопрос «где?», но не показывает, какие условия воздействуют на организм. Чтобы проверить себя, назовите хотя бы несколько факторов: например, влажность, доступ кислорода и освещённость.

Ошибка — считать одну и ту же среду одинаковой во всех её частях. Такое представление возникает, если воспринимать «воду» или «почву» как однородное целое. Уточните, где именно живёт организм: глубина, влажность, рыхлость и количество света могут заметно менять условия.

Ошибка — считать организменную среду исключительно благоприятной. Наличие пищи и укрытия легко принять за полное преимущество, забыв о зависимости от хозяина. Проверьте ответ, назвав не только ресурсы, но и возможные ограничения: нехватку пищи, защитные реакции или вред со стороны хозяина.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о том, что такое организм, условия среды и экологические факторы — факторы, влияющие на живые организмы. Также важно различать живые и неживые компоненты природы, поскольку среда включает и те и другие. Это позволяет не путать место обитания с совокупностью воздействующих условий.

Представления о средах помогают объяснять экологические факторы и приспособленность организмов: особенности строения и поведения связаны с условиями жизни. Они также нужны при изучении паразитизма и других межвидовых отношений. Сравнение сред показывает, почему сходные потребности организмов приводят к разным способам жизни.

Что запомнить

• Среда обитания включает совокупность условий и факторов, воздействующих на организм.
• Выделяют водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную среды.
• Свойства среды определяют ограничения, с которыми сталкиваются организмы.
• В воде плотность среды выше, чем в воздухе, а содержание растворённых газов зависит от условий.
• На суше организмы сталкиваются с риском высыхания и значительными колебаниями температуры.
• Почва неоднородна; освещённость и газообмен в ней ограничены.
• Организменная среда может обеспечивать ресурсами, но усиливает зависимость организма-поселенца от хозяина.