§ 9. Наземно-воздушная и почвенная среды жизни

Определения и обозначения

Среда обитания — совокупность условий, в которых живёт организм. Эти условия складываются под воздействием факторов разной природы: неживых, например температуры и влажности, и связанных с другими организмами. Понятие помогает рассматривать жизнь вида не отдельно, а в связи с окружающими условиями. От них зависят его рост, размножение и распространение.

Наземно-воздушная среда — среда жизни на поверхности суши и в атмосфере. В ней доступны свет и кислород, но воздух имеет низкую плотность, а температура, освещённость и влажность могут сильно колебаться. Это определение помогает понять, почему организму нужны опора и защита от высыхания. Условия на открытом месте и под пологом леса, например, неодинаковы.

Почвенная среда — среда жизни в почве, состоящая из твёрдых частиц, воды и воздуха. Между частицами есть поры, и их размер и количество зависят от состава и строения почвы. Поэтому почва бывает рыхлой или плотной, лучше или хуже удерживает воду и пропускает воздух. Понимание её устройства объясняет, где организмы могут жить и перемещаться.

Эдафические факторы — свойства почвы, влияющие на живые организмы. К ним относятся влажность, кислотность, состав, плотность и содержание воздуха. Они определяют, сколько воды и кислорода доступно корням и почвенным животным. Этот термин нужен, чтобы отличать влияние почвы от других условий среды, например света или температуры.

Как это устроено

Наземно-воздушная среда отличается от водной прежде всего плотностью и обеспеченностью влагой. Воздух слабее поддерживает тело, чем вода, поэтому наземным организмам приходится опираться на твёрдую поверхность или иметь прочные опорные структуры. В воздухе меньше доступной влаги, и вода испаряется с поверхности тела и листьев. При этом кислород обычно легче поступает к организмам, а температура и освещённость меняются сильнее, чем в водной среде.

На суше организмы должны снижать риск высыхания, переносить смену температур и противодействовать силе тяжести. Растения ограничивают потерю воды покровными тканями и регулируют газообмен, а животные защищают тело покровами, например чешуёй или наружным скелетом. Передвижение тоже связано с условиями: конечности помогают перемещаться по твёрдой поверхности, а у некоторых животных есть способы избегать жары или засухи. Размножение, не зависящее от свободной воды, позволяет многим наземным организмам развиваться в более сухих местах.

Свет нужен растениям для фотосинтеза, но его количество зависит от времени суток, сезона, облачности и затенения. Температура влияет на скорость жизненных процессов, а влажность — на потери и поступление воды. Движение воздуха усиливает испарение и может переносить тепло, пыльцу или семена. Поэтому воздействие факторов меняется и во времени, и в пространстве: на открытом участке обычно больше света и ветра, чем в защищённом месте.

Пористость почвы определяет, сколько в ней свободного пространства для воды и воздуха. В рыхлой почве корням и животным часто проще перемещаться, а вода и кислород поступают через поры; в плотной почве доступ к ним может быть ограничен. Если поры заполнены водой, воздуха становится меньше, и корни испытывают нехватку кислорода. Состав и влажность почвы также влияют на доступность минеральных веществ и на то, какие организмы могут в ней обитать.

Растения и животные используют почву по-разному. Корни закрепляют растение, удерживая его в субстрате, и поглощают воду с растворёнными минеральными веществами. Животные перемещаются в свободных промежутках между частицами, а некоторые прокладывают ходы, изменяя структуру почвы. Их тело и способы передвижения должны соответствовать плотности среды; так, вытянутое тело помогает дождевому червю продвигаться в узких ходах.

Сравнение наземно-воздушной и почвенной сред жизни

Сравнивай не отдельные клетки, а связи между условиями и ответами организмов. Например, низкая доступность кислорода в переувлажнённой почве объясняет, почему корням важно получать воздух. Условия внутри каждой среды различаются, поэтому таблица показывает общие тенденции, а не неизменные правила.

Разбор задач

Назовите два условия наземно-воздушной среды, из-за которых организмам важно сохранять воду.

Чтобы ответить, нужно найти условия, которые ускоряют потерю воды или затрудняют её восполнение. Сравнение с водной средой показывает, что воздух не обеспечивает организм влагой так же постоянно. Назовём два связанных с этим условия.

1. В воздухе обычно мало доступной влаги, поэтому организм не может постоянно получать воду непосредственно из окружающей среды. Это делает особенно важным удержание воды внутри тела или тканей.
2. С поверхности организма вода испаряется, а сухой воздух и движение воздуха могут усиливать этот процесс. Следовательно, покровы и поведение, уменьшающие испарение, дают преимущество.

Ответ: малое содержание доступной влаги в воздухе и риск потери воды при испарении, особенно в сухих и ветреных условиях.

Объясните, почему уплотнение и переувлажнение почвы могут ухудшить условия жизни корней растений.

Здесь важно проследить цепочку от изменения почвы к доступности ресурсов для корня. В почве вода и воздух находятся в промежутках между твёрдыми частицами. Если изменить количество или заполнение этих промежутков, изменится поступление кислорода и воды.

1. При уплотнении частицы сближаются, пор становится меньше. Корням труднее проникать между ними, а движение воздуха и воды в почве ограничивается.
2. При переувлажнении вода заполняет поры, в которых обычно находится воздух. Корням становится труднее получать кислород, необходимый для жизненных процессов.
3. Оба изменения могут нарушить нормальное развитие корней: в одном случае мешает плотная структура, в другом — недостаток воздуха. Значит, растению нужна не просто вода, а почва с подходящим соотношением влаги и воздушных пор.

Ответ: уплотнение затрудняет рост корней и уменьшает пористость, а переувлажнение вытесняет из пор воздух и ограничивает доступ кислорода.

Сравните условия жизни дождевого червя и наземного насекомого и укажите по одному приспособлению каждого к своей среде.

Сначала сравним сами среды. Дождевой червь живёт в почве, где пространство ограничено частицами и ходами, а влажность важна для его покровов. Наземное насекомое передвигается по поверхности или в воздухе, где кислород доступен, но есть риск высыхания.

1. Для дождевого червя важны влажность почвы и возможность перемещаться между частицами. Его вытянутое гибкое тело помогает двигаться в узких ходах, а влажные покровы связаны с необходимостью не пересыхать.
2. Наземное насекомое сталкивается с более сухим воздухом и меняющимися температурами. Наружный покров уменьшает потерю воды и защищает тело, а конечности помогают перемещаться по поверхности.
3. Сопоставляя животных, не следует считать, что один из них всегда получает больше кислорода или влаги. Условия меняются, например, после дождя и при засухе, поэтому сравнение относится к типичным особенностям их сред.

Ответ: червю помогают вытянутое тело для движения в почве и влажные покровы; насекомому — защитный наружный покров, снижающий потерю воды.

Типичные ошибки

Ошибка — считать наземно-воздушную среду всегда сухой и одинаковой. Так думают, потому что часто сравнивают сушу с водоёмом и забывают о различиях между местообитаниями. Влажность и температура меняются в течение суток и сезона, а также зависят от затенения и погоды. Проверь себя вопросом: одинаковы ли условия в пустыне, лесу и после дождя?

Ошибка — представлять почву однородной твёрдой массой. Из-за её плотного вида легко не заметить пространства между частицами. Однако в порах находятся вода или воздух, и именно они важны для корней и животных. Проверка простая: вспомни, что происходит с воздухом в почве, если поры полностью заполнены водой.

Ошибка — считать, что на почвенных организмов не влияют свет и температура. Свет не всегда достигает глубины, но условия поверхности могут воздействовать на почву и её обитателей косвенно. Температура и влажность также меняются с глубиной. Чтобы проверить ответ, уточни, где именно в почве находится организм и как это меняет действие фактора.

Ошибка — думать, что один фактор одинаково действует на все виды. Одни и те же температура или влажность могут быть подходящими для одного организма и неблагоприятными для другого. Эффект зависит от особенностей вида и сочетания условий. Проверяй себя так: учитывай не только фактор, но и организм, а также остальные условия его среды.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о среде обитания и экологических факторах — условиях, влияющих на организмы. Также важно различать живые и неживые компоненты среды: например, других организмов и влажность. Эти понятия помогают объяснить, почему один и тот же участок суши подходит не всем видам одинаково. Они дают основу для разбора приспособлений.

Тема пригодится при изучении приспособленности организмов и экосистем суши. Знание почвенных условий помогает разбираться в почвенных сообществах и последствиях деятельности человека: уплотнение или изменение влажности почвы отражается на корнях и других обитателях. Так свойства среды связываются с состоянием целой экосистемы. Это позволяет оценивать последствия изменений не только для одного организма.

Что запомнить

• Наземно-воздушная среда отличается низкой плотностью воздуха и значительными колебаниями условий.
• На суше для организмов особенно важны доступность воды, температура и освещённость.
• Почва состоит из твёрдых частиц, воды и воздуха.
• Пористость почвы влияет на доступ организмов к воде и кислороду.
• Свойства почвы создают особые условия для растений и животных.
• Приспособления организма связаны с условиями его среды обитания.