Среды жизни. Биосфера и её границы

Определения и обозначения

Среда жизни — условия и совокупность факторов, в которых обитают организмы. Выделяют водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную среды. Такое деление помогает понять, почему одним организмам подходят одни условия, а другим нужны особые приспособления.

Организменная среда — тело другого организма, используемое живым существом как место обитания и источник ресурсов. Например, внутри или на поверхности хозяина могут жить паразиты. Это понятие помогает описать особые условия, в которых организм получает пищу и укрытие, но зависит от хозяина.

Биосфера — оболочка Земли, населённая живыми организмами и преобразуемая ими. В неё входят части атмосферы, гидросферы и литосферы, где возможно существование жизни. Понятие показывает, что живые организмы связаны с разными оболочками планеты и влияют на них.

Границы биосферы — верхний и нижний пределы распространения жизни, определяемые условиями, необходимыми организмам. За ними жизнь не обнаруживается или не может поддерживаться. Эти пределы нужны, чтобы отличать область жизни от всей протяжённости оболочек Земли.

Как это устроено

Вода, воздух, почва и тело организма по-разному обеспечивают живые существа водой, кислородом, светом и опорой. В воде кислород растворён, а свет ослабевает с глубиной; на суше свет и кислород доступны, но влаги может не хватать. В почве движение затрудняет плотность, а внутри хозяина ресурсы зависят от его организма. Поэтому у обитателей разных сред складываются разные условия жизни и способы приспособления.

Вода плотнее воздуха, поэтому поддерживает тело и помогает ему не опускаться на дно: действует выталкивающая сила. Но свет поглощается и рассеивается, поэтому с глубиной его становится меньше, а фотосинтез возможен лишь там, где хватает освещения. Давление возрастает с глубиной из-за массы воды над организмом. Температура водоёмов обычно меняется медленнее, чем температура воздуха, потому что вода медленно нагревается и остывает.

В наземно-воздушной среде обычно доступны свет и кислород, необходимые для фотосинтеза и дыхания. Однако воздух плохо поддерживает тело, поэтому животным нужна опора, а растениям — прочные стебли или другие поддерживающие структуры. Температура и влажность здесь могут быстро меняться, ведь воздух и поверхность суши нагреваются и остывают быстрее воды. Организмам приходится защищаться от потери воды и переносить перепады условий.

Почва состоит из твёрдых частиц, между которыми остаются поры с водой и воздухом. Её плотность затрудняет передвижение и почти не пропускает свет, поэтому под землёй его мало. Зато частицы почвы поддерживают тело, а вода и минеральные вещества доступны корням и почвенным организмам. Условия зависят от состава и влажности почвы, поэтому её обитатели приспособлены к жизни в узких пространствах и ограниченному освещению.

Тело организма становится особой средой, потому что в нём можно найти пищу, воду и защищённое место. Внутренние условия часто меняются меньше, чем условия снаружи, что облегчает жизнь обитателя. Но пространство и ресурсы ограничены, а хозяин может быть источником питания, средством распространения или, напротив, защищаться от обитателя. Поэтому связи между хозяином и организмом, живущим на нём или внутри него, бывают разными.

Среды жизни и их особенности

Сравнивайте среды по тому, какие ресурсы они дают и какие условия ограничивают жизнь. В таблице примеры показывают, что особенность среды может одновременно облегчать существование и создавать трудности. Один и тот же организм может использовать разные среды на разных этапах жизни.

Разбор задач

Задача 1. Определить среду жизни карася и назвать один характерный для неё фактор. Сначала выясним, где обычно обитает это животное, затем сопоставим место обитания с четырьмя средами. После этого назовём условие, которое действительно связано с выбранной средой.

1. Карась живёт в водоёме, значит, его среда жизни — водная.
2. В водной среде тело поддерживает выталкивающая сила, а давление увеличивается с глубиной.
3. В качестве характерного фактора можно назвать высокую плотность воды по сравнению с воздухом.

Ответ: среда жизни карася — водная; характерный фактор — высокая плотность воды.

Задача 2. Сравнить условия жизни крота и ласточки по доступу к свету, плотности среды и возможностям передвижения. Не следует сравнивать только животных: нужно учесть свойства почвы и воздуха, где они перемещаются. По этим условиям можно объяснить, почему у животных различаются способы движения.

1. Крот обитает в почве, где света мало, а плотная среда затрудняет перемещение.
2. Ласточка живёт в наземно-воздушной среде, где света много, а воздух менее плотный и не мешает движению так, как почва.
3. Крот прокладывает ходы и передвигается с помощью сильных передних лап; ласточка летает, используя крылья и опору воздуха при движении.

Ответ: крот живёт в темноте среди плотных частиц и перемещается, раздвигая почву; ласточка получает больше света и летает в воздухе.

Задача 3. Бактерии обнаружены в глубоком океаническом желобе и в верхних слоях атмосферы. Нужно определить, к каким оболочкам Земли относятся эти места, и объяснить, почему оба участка связывают с биосферой. Не стоит считать, что биосфера заканчивается там же, где начинается или заканчивается целая оболочка.

1. Глубокий океанический желоб относится к гидросфере, то есть водной оболочке Земли.
2. Верхние слои атмосферы относятся к атмосфере, газовой оболочке планеты.
3. Если в этих областях обнаружены организмы, они входят в область распространения жизни, а значит, относятся к биосфере. Её границы определяются наличием жизни, а не границами гидросферы и атмосферы.

Ответ: бактерии найдены в частях гидросферы и атмосферы; эти места относят к биосфере, поскольку там существуют живые организмы.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что у каждого организма всегда только одна среда жизни. Так думают, потому что часто представляют взрослое животное в привычном месте обитания. Но некоторые организмы используют разные среды на этапах развития или в разные периоды; проверяйте, где организм живёт и развивается на каждом этапе.

Ошибка — объединять почву и наземно-воздушную среду в одну. Обе связаны с сушей, поэтому различие легко упустить. Однако почва плотная и почти не освещена, а воздух гораздо менее плотный и обычно хорошо освещён; сравните условия движения, влажность и доступ кислорода.

Ошибка — считать, что биосфера охватывает всю атмосферу, гидросферу и литосферу. Это предположение возникает из-за того, что биосфера связана со всеми тремя оболочками Земли. На самом деле в неё входят только части, где распространяется жизнь; проверяйте, говорится ли об оболочке целиком или о её обитаемой области.

Ошибка — представлять границы биосферы как резкие непроницаемые линии. На деле пределы распространения жизни связаны с тем, насколько условия подходят организмам, и не обязаны совпадать с заметной границей оболочки. Чтобы проверить себя, спросите, может ли организм существовать за предполагаемым пределом и какие условия ему для этого нужны.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны понятия «организм», «среда обитания» и «факторы среды». Они помогают описывать, где живёт организм и какие условия влияют на его существование. Знание строения атмосферы, гидросферы и литосферы позволяет соотнести место обитания с оболочками Земли.

Представления о средах жизни и биосфере пригодятся при изучении экосистем — сообществ организмов и их связей со средой. Они также помогают понять круговорот веществ и роль живых организмов в изменении природы. Поэтому тема связывает условия жизни отдельных организмов с процессами, происходящими на всей планете.

Что запомнить

• Выделяют водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную среды жизни.
• У каждой среды свой набор условий и ограничивающих факторов.
• Водная среда плотнее воздуха, а условия в ней меняются с глубиной.
• В наземно-воздушной среде особенно заметны колебания температуры и влажности.
• Биосфера — оболочка Земли, где существует жизнь и проявляется её влияние.
• Биосфера охватывает части атмосферы, гидросферы и литосферы.
• Границы биосферы определяются пределами распространения жизни.