§ 8. Понятие о среде жизни. Водная среда

Определения и обозначения

Среда жизни — это совокупность условий, в которых существует организм и с которыми он взаимодействует. Сама среда не равна одному фактору, например температуре или освещённости: каждый фактор — лишь часть условий. Такое различение помогает понять, почему на организм одновременно воздействует множество причин.

Водная среда — среда жизни, образованная водами морей, океанов и пресных водоёмов. Водоёмы различаются площадью, глубиной, солёностью, течением и другими свойствами. Это понятие нужно, чтобы сравнивать условия жизни организмов не только в воде и на суше, но и в разных водоёмах.

Гидробионты — организмы, постоянно или преимущественно живущие в воде. К ним относятся, например, водоросли, рыбы и многие беспозвоночные, хотя способы их существования различны. Термин помогает объединить водных обитателей и рассматривать их приспособления к общей среде.

Планктон — организмы, которые переносятся течениями и не могут активно им противостоять. Среди планктона есть мелкие животные и водоросли; их перемещение во многом зависит от движения воды. Понятие важно отличать от образа жизни активно плавающих организмов, способных выбирать направление движения.

Как это устроено

Вода стала средой жизни для многочисленных организмов, потому что в ней растворяются вещества, необходимые для обмена, а её объём предоставляет пространство для жизни. При этом условия в океане, море, реке или озере не одинаковы: морская вода солёная, пресная содержит меньше растворённых солей, а течение и глубина меняются от водоёма к водоёму. Различия влияют на то, какие виды способны там жить. Поэтому водную среду нельзя считать единым и одинаковым пространством.

Плотность воды значительно выше плотности воздуха, поэтому она поддерживает погружённые тела и оказывает на них выталкивающую силу. Это уменьшает нагрузку, связанную с удержанием тела в толще воды, но не делает всех обитателей неподвижными: многие рыбы активно плавают. Обтекаемая форма тела снижает сопротивление воды при движении. Планктон, напротив, обычно не может направленно преодолевать течения и переносится ими.

Солнечный свет поглощается и рассеивается в воде, поэтому по мере увеличения глубины освещённость падает. Фотосинтез, для которого необходим свет, возможен преимущественно в верхних освещённых слоях, где живут многие водоросли и другие фотосинтезирующие организмы. Животные могут обитать и глубже, если находят там пищу и приспособлены к местным условиям. Следовательно, свет косвенно влияет на распределение животных через доступность пищи.

Температура воды воздействует на скорость жизненных процессов, а её изменения по глубине и сезонам могут менять условия существования видов. Солёность определяет концентрацию растворённых веществ и влияет на водно-солевой баланс организмов, поэтому обитатели морей и пресных водоёмов приспособлены к разным условиям. Для дыхания многие гидробионты используют кислород, растворённый в воде. Его количество не постоянно: оно зависит от температуры, перемешивания и других процессов, поэтому доступность кислорода может ограничивать распространение организмов.

Водные организмы имеют приспособления, которые помогают им жить при определённых освещённости, температуре, солёности и движении воды. Рыбы используют плавники для движения и удержания равновесия, а обтекаемая форма облегчает плавание; некоторые организмы прикрепляются к субстрату, то есть к поверхности дна или другим опорам. На глубине могут встречаться виды, не зависящие от фотосинтеза и приспособленные к слабому свету. Поэтому состав обитателей различается между поверхностными и глубокими слоями, а также между участками и типами водоёмов.

Свойства водной среды и их значение для организмов

Используя таблицу, сначала определите, какое свойство воды меняется, а затем проследите его влияние на жизнедеятельность организма. Примеры приспособлений показывают, как организм справляется с условиями, но не означают, что все представители группы устроены одинаково.

Разбор задач

Задача 1. Объяснить, почему водоросли встречаются преимущественно в освещённых слоях водоёма. Нужно связать расположение водорослей с тем, как глубина влияет на свет, и вспомнить, какой процесс обеспечивает им образование органических веществ. Сам факт нахождения водорослей в воде ещё не объясняет, почему они распределены неравномерно. Решение строится от свойства среды к потребности организма.

1. Солнечный свет необходим водорослям для фотосинтеза.
2. Вода поглощает и рассеивает свет, поэтому на глубине освещённость уменьшается.
3. В слабом свете фотосинтез ограничен, и водорослям труднее получать достаточно органических веществ.

Ответ: водоросли чаще встречаются в освещённых слоях, потому что там достаточно света для фотосинтеза. На глубине света меньше, поэтому условия для их роста становятся менее подходящими.

Задача 2. Сравнить условия жизни рыб в поверхностном и глубинном слоях водоёма по освещённости, температуре и содержанию кислорода. Сравнивать нужно по каждому названному свойству, не предполагая, что оно одинаково во всех водоёмах. Поверхность обычно освещена сильнее, а с глубиной свет ослабевает. Температура и содержание кислорода зависят от водоёма, сезона и перемешивания, поэтому для них нельзя без дополнительных данных назвать универсальное направление изменения.

1. По освещённости: у поверхности света больше, в глубинном слое — меньше.
2. По температуре: она может различаться между слоями, но конкретное сравнение требует сведений о водоёме и времени года.
3. По кислороду: его количество тоже может отличаться; на него влияют температура, перемешивание и фотосинтез.
4. Сделайте вывод о рыбах: они должны быть приспособлены к условиям своего слоя или перемещаться туда, где условия подходят.

Ответ: поверхностный слой обычно светлее, чем глубинный. Температуру и содержание кислорода следует сравнивать по данным о конкретном водоёме, поскольку одной глубины недостаточно для точного вывода.

Задача 3. В водоёме изменились температура и содержание растворённого кислорода. Предсказать, какие группы организмов могут пострадать и почему. В условии не сказано, выросла температура или снизилась, а также увеличилось или уменьшилось содержание кислорода. Поэтому нужно показать, какие последствия возможны при неблагоприятном изменении, и не приписывать всем водоёмам одинаковую реакцию. Учитывайте, что разные виды имеют разные потребности.

1. Определите, какие виды чувствительны к изменению температуры или нуждаются в определённом температурном диапазоне.
2. Проверьте, достаточно ли кислорода для организмов, использующих растворённый кислород при дыхании.
3. Если кислорода стало меньше или температура вышла за подходящий диапазон, в первую очередь могут пострадать виды с высокими потребностями или узкой переносимостью условий.
4. Сопоставьте реакцию разных групп с их образом жизни и приспособлениями, а не только с названием группы.

Ответ: могут пострадать гидробионты, для которых новые температура или уровень кислорода неблагоприятны, в том числе организмы, чувствительные к недостатку кислорода. Точный прогноз зависит от направления и масштаба изменений, а также от потребностей конкретных видов.

Типичные ошибки

Ошибка — считать водную среду однородной, потому что вода на вид кажется одинаковой. На деле глубина, свет, температура, течение и состав веществ меняют условия даже в пределах одного водоёма. Проверьте себя: сравните поверхность и глубину или два разных водоёма — одинаковыми ли будут условия?

Ошибка — путать кислород, растворённый в воде, с кислородом воздуха и считать, что водным организмам нечего использовать для дыхания. Растворённый кислород присутствует в воде в виде молекул, но его количество меняется. Чтобы проверить рассуждение, спросите себя, откуда организм получает кислород и какие условия влияют на его доступность.

Ошибка — полагать, что с глубиной изменяется только освещённость. Могут также меняться температура, давление и содержание газов, причём особенности зависят от водоёма. Проверяйте выводы по каждому фактору отдельно, а не объясняйте распределение организмов одним лишь светом.

Ошибка — считать всех водных обитателей пассивными пассажирами течения. Это неверно, потому что многие животные активно плавают, а другие прикрепляются к субстрату; перенос течением характерен для планктона. Для самопроверки уточните, может ли организм направленно двигаться или удерживаться на месте, и не называйте планктоном всех гидробионтов.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о среде обитания и экологических факторах: они помогают увидеть, что организм испытывает действие сразу нескольких условий. Представления о фотосинтезе объясняют, почему освещённость ограничивает распространение водорослей, а знания о дыхании — зачем гидробионтам растворённый кислород. Далее эти понятия пригодятся при изучении приспособлений организмов и пищевых связей в водоёмах. Они также помогают оценивать, как деятельность человека меняет водные экосистемы.

Что запомнить

• Водная среда неоднородна: условия зависят от глубины и особенностей водоёма.
• Высокая плотность воды влияет на опору и передвижение организмов.
• Свет проникает в воду на ограниченную глубину, поэтому фотосинтез возможен не во всех её слоях.
• Для дыхания многие водные организмы используют кислород, растворённый в воде.
• Температура и солёность влияют на жизнедеятельность и распространение гидробионтов.
• Водные организмы имеют приспособления к условиям конкретных частей водоёма.