"Биология. Введение в общую биологию и экологию", Каменский А.А., Крискунов Е.А., Пасечник В.В.
Биосфера — часть Земли, где существует жизнь: организмы населяют нижние слои атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы. Жизнь в этих областях устроена по-разному, потому что отличаются доступность воды, света и кислорода, температура и другие условия. Поэтому выделяют водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную среды. Понимание их особенностей помогает объяснить, почему у организмов есть определённые приспособления и где они могут жить.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Биосфера — оболочка Земли, населённая живыми организмами. Она включает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы, где условия позволяют существовать жизни. Это понятие помогает увидеть жизнь не как набор отдельных организмов, а как явление планетарного масштаба. При этом биосфера не равна всей Земле: её границы определяются распространением жизни.
Среда жизни — совокупность условий, в которых обитают организмы. Например, пруд — место обитания карася, а вода, температура, кислород, свет и другие влияющие условия составляют его среду. Отдельный фактор среды — только одно условие, например температура или солёность. Это различие нужно, чтобы оценивать не одну характеристику, а весь набор условий существования организма.
Водная среда — среда жизни, в которой организмы существуют в воде. Её характерные особенности — высокая плотность, небольшие колебания температуры и ограниченное содержание растворённого кислорода. Вода поддерживает тело, но создаёт сопротивление при движении, поэтому животным часто нужна обтекаемая форма. Понятие помогает объяснить, почему водные организмы отличаются от наземных.
Наземно-воздушная среда — среда на поверхности суши и в окружающем её воздухе. Здесь обычно много света и кислорода, однако температура и влажность могут заметно меняться. Организмы должны переносить высыхание, перепады температуры и действие силы тяжести. Поэтому особенности среды помогают объяснить, например, появление у растений корней и защитных покровов.
Границы биосферы связаны с тем, где сохраняются условия, необходимые живым организмам. В атмосфере жизнь встречается главным образом в нижних слоях, куда поступают вода и питательные частицы и где подходящая температура; отдельные микроорганизмы и споры могут подниматься выше. Гидросфера заселена почти целиком, включая большие глубины, хотя там мало света. В литосфере жизнь обнаруживается лишь в верхних слоях: с глубиной растут температура и давление, а доступ кислорода и питательных веществ обычно уменьшается.
Условия сред различаются из-за свойств воздуха, воды и почвы, а также из-за того, как в них распределяются свет, тепло и вещества. Например, вода медленно нагревается и остывает, поэтому водные организмы часто испытывают меньшие суточные перепады температуры, чем обитатели суши. Но в воде движение требует преодоления сопротивления, а кислород нужно получать из ограниченного запаса, растворённого в воде. Разные условия становятся ограничениями, поэтому организмы имеют приспособления, помогающие добывать ресурсы и сохранять жизнедеятельность.
В водной среде большое значение имеет глубина: с её увеличением света становится меньше, а на больших глубинах он может отсутствовать. Это влияет на фотосинтез и распределение растений и животных, которые от них зависят. Температура обычно меняется менее резко, чем на суше, но может различаться в разных слоях водоёма. Солёность определяет, какие организмы способны жить в морской или пресной воде, а содержание кислорода зависит, в частности, от температуры и перемешивания воды.
Наземно-воздушная среда даёт растениям свет и углекислый газ, а животным — кислород для дыхания, но организмы на суше не окружены водой и могут терять её при испарении. Поэтому у растений засушливых мест встречаются мелкие листья, толстая кутикула — защитный наружный слой — и развитые корни. Почва состоит из минеральных частиц, перегноя, воды и воздуха, поэтому в ней темно, а количество кислорода и влаги неодинаково. Корни проникают между частицами, а почвенные животные, например дождевые черви, имеют форму тела, подходящую для движения в узких ходах.
Средой жизни может быть и другой организм — хозяин. Паразит, например ленточный червь в кишечнике животного, получает пищу и относительно постоянные условия, но зависит от хозяина и сталкивается с его защитными реакциями. Организм-хозяин может быть и средой для полезных или нейтральных видов, например бактерий, живущих на коже или в кишечнике. Следовательно, живая среда не просто предоставляет место: её обитатель сам влияет на условия жизни другого организма.
| Характеристика | Водная | Наземно-воздушная | Почвенная | Организм как среда жизни |
|---|---|---|---|---|
| Основные условия | Плотная вода, глубина и солёность | Воздух, открытое пространство | Плотные частицы, вода и воздух между ними | Условия внутри или на поверхности хозяина |
| Доступность кислорода и света | Свет убывает с глубиной; кислород растворён в воде | Свет и кислород обычно доступны | Света почти нет; кислород зависит от рыхлости почвы | Зависит от участка тела и процессов в хозяине |
| Колебания температуры и влажности | Температура обычно меняется медленно | Значительные колебания температуры и влажности | Влажность меняется; температура обычно устойчивее, чем на поверхности | Часто условия относительно постоянны |
| Главные ограничения для организмов | Недостаток света и кислорода, солёность, давление | Высыхание и резкие перепады температуры | Недостаток света и ограниченное пространство | Зависимость от хозяина и его защитные реакции |
| Примеры приспособлений | Жабры, обтекаемая форма тела | Корни, защитные покровы, уменьшение испарения | Удлинённое тело, способность рыть ходы | Органы прикрепления, устойчивость к условиям хозяина |
| Примеры обитателей | Карась, водоросли | Птицы, наземные растения | Дождевой червь, почвенные бактерии | Ленточный червь, кишечные бактерии |
Сравнивайте среды по строкам: так видно, какое условие становится ограничением для организмов и какие приспособления помогают его преодолеть. Примеры в таблице типичные, но условия конкретного водоёма, участка суши или почвы могут различаться. Поэтому при разборе отдельного организма учитывайте его конкретное место обитания.
Задача 1. Назвать среду жизни карася и указать два условия, определяющих его существование. Нужно сначала определить, где обитает организм, а затем выбрать факторы, которые существенно влияют на него в этой среде. Не следует подменять ответ названием водоёма: требуется назвать именно среду и условия. Решаем последовательно.
Ответ: карась обитает в водной среде; важные условия его существования — содержание растворённого кислорода и температура воды. В зависимости от водоёма значение имеют также глубина и солёность.
Задача 2. Объяснить, почему у растений засушливых мест часто бывают мелкие листья или толстая кутикула. Здесь нужно связать особенность строения с условием среды, а не просто назвать признак. На суше вода может быстро испаряться с поверхности растения, особенно при высокой температуре и сухом воздухе. Ход объяснения будет таким.
Ответ: мелкие листья и толстая кутикула помогают уменьшить потерю воды. Это приспособления растений к недостатку влаги в наземно-воздушной среде.
Задача 3. Червь-паразит живёт в кишечнике животного. Определить его среду жизни и объяснить, какие условия она обеспечивает и какие ограничения создаёт. Важно учесть, что хозяин — живой организм, поэтому условия зависят от его строения и жизнедеятельности. Нужно назвать как преимущества, так и трудности для паразита.
Ответ: среда жизни червя — организм животного, точнее его кишечник. Эта среда обеспечивает пищей и убежищем, но создаёт зависимость от хозяина и его защитных механизмов.
Ошибка: считать биосферой всю Землю. Так думают, потому что биосфера охватывает несколько крупных оболочек планеты. Но она включает только области, где существует жизнь, а не всю толщу Земли и атмосферы. Проверьте себя: можете ли вы назвать её части и объяснить, почему на большей глубине или высоте жизнь ограничена?
Ошибка: смешивать среду жизни с местом обитания. Пруд или лес — это конкретное место, поэтому его легко принять за среду целиком. Однако среда жизни включает совокупность условий, воздействующих на организм в этом месте. Для проверки назовите не только участок, но и несколько факторов: например, воду, температуру, свет и кислород.
Ошибка: полагать, что во всех средах действуют одинаковые условия. Можно исходить из того, что каждому организму нужны вода, кислород и подходящая температура, и не заметить различий в их доступности. В действительности в воде мало растворённого кислорода, на суше меняется влажность, а в почве почти нет света. Проверьте себя, сравнив среды хотя бы по двум условиям, а не только по общим потребностям организмов.
Ошибка: считать организм-хозяина обычной неживой средой. Такое представление возникает, когда внимание сосредоточено только на месте, где находится паразит. Но хозяин живёт, изменяет условия и может защищаться от обитателя. Проверка простая: спросите, может ли эта среда влиять на организм и реагировать на его присутствие; если да, её нельзя считать неживой.
Для изучения сред жизни нужно знать, что такое организм, популяция, экосистема и факторы окружающей среды: эти понятия помогают переходить от отдельного живого существа к его связям с природой. Различия сред пригодятся при изучении экологических факторов и приспособлений организмов, а также пищевых связей, поскольку условия влияют на то, где виды могут жить и взаимодействовать. Представление о биосфере подводит к теме круговорота веществ и роли живого вещества в природе. Благодаря этому становится понятнее, как жизнь связана с процессами, происходящими на всей планете.
Где проходят границы биосферы?
Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Точные границы связаны с тем, насколько глубоко или высоко могут существовать организмы. В атмосфере жизнь встречается примерно до 20–25 км, а в литосфере — на глубине нескольких километров.
Чем среда жизни отличается от места обитания?
Место обитания — конкретный участок, где живёт организм, например пруд или лесная поляна. Среда жизни — совокупность условий, действующих на него в этом месте. Поэтому среда описывает не только местоположение, но и доступность воды, света, кислорода, особенности температуры и другие факторы.
Какие основные среды жизни выделяют?
Основные среды жизни — водная, наземно-воздушная, почвенная и организменная. В последней один организм служит местом обитания для другого. У каждой среды свои условия и ограничения.
Почему в водной среде условия отличаются от наземно-воздушной?
Вода плотнее воздуха, поэтому она поддерживает тело и затрудняет движение, а температура в ней обычно меняется медленнее. Свет и кислород распределены неравномерно: с глубиной света становится меньше, а кислород растворён в воде и его количество ограничено. На суше кислорода и света обычно больше, но сильнее колеблются температура и влажность.
Как организм может стать средой жизни для другого организма?
Другой организм может жить на хозяине или внутри него, используя его как источник пищи и место обитания. Например, ленточный червь живёт в кишечнике животного. Такая среда обеспечивает сравнительно постоянные условия, но может ограничивать расселение и подвергать обитателя воздействию защитных реакций хозяина.
Биосфера. Среды жизни
