§ 5. Среды жизни

Определения и обозначения

Среда жизни — совокупность условий и ресурсов, в которых обитают организмы и к которым они приспосабливаются. Это понятие включает не только место, но и температуру, воду, кислород, свет, пищу и ограничения. Оно помогает объяснить, почему разные виды имеют неодинаковое строение и образ жизни.

Водная среда — среда обитания, где основным окружающим фактором является вода, определяющая газообмен, движение и температурный режим организмов. Вода плотнее воздуха и содержит растворённые вещества, поэтому поддерживает тело, но усложняет получение кислорода. Понятие нужно, чтобы связать особенности рыб, водорослей и других обитателей с условиями водоёма.

Наземно-воздушная среда — среда с относительно малой плотностью воздуха, значительными колебаниями температуры и доступностью света. В ней много кислорода, но организмы легко теряют воду и испытывают влияние погоды. Определение позволяет понять происхождение покровов, органов дыхания и способов терморегуляции наземных видов.

Почвенная среда — среда, образованная почвой, её частицами, водой, воздухом и органическими веществами. Размер пор определяет, сколько в почве воздуха и влаги, а плотность влияет на движение организмов. Это понятие нужно для объяснения жизни корней, дождевых червей, кротов и микроорганизмов.

Как это устроено

Четыре среды выделяют потому, что в каждой складывается особое сочетание факторов и ресурсов. В воде, воздухе, почве и теле хозяина различаются плотность, температура, освещённость, количество кислорода и доступность воды. Организм приспосабливается не к одному признаку, а к их совокупности, поэтому границы сред связаны прежде всего с условиями жизни.

Плотность воды примерно во много раз выше плотности воздуха: она поддерживает тело, но создаёт сильное сопротивление движению. Температура в воде меняется медленнее, потому что вода медленно нагревается и остывает, а перемешивание распределяет тепло. В воздухе плотность мала, зато поверхность быстро нагревается и охлаждается, поэтому колебания температуры заметнее.

Вода сглаживает перепады температуры, что защищает водных обитателей от резких изменений условий. Однако кислорода в единице объёма воды обычно меньше, чем в воздухе, а его содержание зависит от температуры, перемешивания и растворённых веществ. Поэтому жабры извлекают кислород из большого потока воды, а форма тела и плавники уменьшают затраты на движение.

Наземно-воздушная среда освещена и богата кислородом, но влажность и температура здесь быстро меняются. Испарение с поверхности тела может привести к обезвоживанию, а солнечный нагрев — к перегреву. Поэтому наземные организмы используют покровы, норы, поведенческую активность в подходящее время и механизмы регулирования температуры.

Почва становится средой обитания благодаря порам, где размещаются воздух и вода, а также частицам и органическим остаткам. Внутри неё мало света, пространство ограничено, а передвижение зависит от рыхлости и влажности. Организм-хозяин также предоставляет пищу и устойчивый микроклимат, но его иммунная защита, выделения и конкуренция обитателей создают ограничения.

Сравнение сред жизни

При работе с таблицей сначала определите главные условия среды, затем найдите фактор, который сильнее всего ограничивает жизнь. После этого сопоставьте ограничение с приспособлением организма. Один и тот же признак может быть полезным только в определённой среде.

Разбор задач

Задача 1

Определите среду жизни карася, дождевого червя, крота, паразитического ленточного червя и объясните выбор по двум признакам. Нужно учитывать не случайное место встречи, а условия, в которых организм постоянно живёт и получает ресурсы.

1. Карась живёт в воде: он получает кислород из воды жабрами и передвигается с помощью плавников.
2. Дождевой червь относится к почвенной среде: его тело находится в порах почвы, а влажная кожа участвует в дыхании.
3. Крот использует почвенную среду: он прокладывает ходы в грунте и имеет приспособленные к рытью передние конечности.
4. Паразитический ленточный червь обитает в организме хозяина: получает готовые питательные вещества и защищается от воздействия среды специальными покровами и присосками.

Ответ: карась — водная среда; дождевой червь и крот — почвенная; ленточный червь — организм как среда обитания. Для каждого выбора названы условия среды и связанный с ними признак организма.

Задача 2

Сравните приспособления рыбы и верблюда к получению кислорода и воды. Требуется связать различия не с размером животных, а с тем, в какой среде они живут и какие ресурсы там ограничены.

1. Рыба извлекает кислород из воды жабрами, потому что кислород в её среде растворён. Вода поступает через рот и выходит через жаберные щели, омывая поверхность газообмена.
2. Верблюд получает кислород из воздуха лёгкими, так как в наземно-воздушной среде газ доступен непосредственно. Воду он бережёт благодаря уменьшению потерь с испарением и способности переносить обезвоживание.
3. Сравните ограничения: рыбе трудно получать кислород из бедной им воды, а верблюду — сохранять воду в сухом воздухе. Значит, органы дыхания и водный обмен отражают разные свойства сред.

Ответ: рыбе нужны жабры и постоянный ток воды, а верблюду — лёгкие и приспособления к экономии влаги. Различия вызваны растворённым кислородом в воде и высокой опасностью высыхания на суше.

Задача 3

На участке почвы уменьшилось содержание воздуха и воды. Спрогнозируйте последствия для корней растений, дождевых червей и почвенных микроорганизмов. В условии изменились сразу два ресурса, поэтому последствия нужно рассмотреть для каждой группы отдельно.

1. При нехватке воздуха корням становится труднее дышать, а при нехватке воды нарушается поглощение веществ и тургор клеток. Рост корней замедлится, растения могут увядать.
2. Дождевым червям необходимы влажная кожа и почвенный воздух. Недостаток воды вызывает высыхание, а недостаток воздуха нарушает дыхание, поэтому численность и активность червей снизятся.
3. Микроорганизмам не хватает влаги для обмена веществ и кислорода для аэробного дыхания. Разложение органики и круговорот веществ могут замедлиться, что уменьшит доступность питательных элементов растениям.

Ответ: ухудшение сразу двух условий ослабит корни, дождевых червей и часть микроорганизмов. Итогом станет снижение биологической активности почвы и ослабление растений.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Считать средой жизни только место, где находится организм, и не учитывать условия, ресурсы и ограничения. Так происходит из-за бытового понимания слова «среда». Проверьте себя: назовите не только место, но и доступные воду, кислород, пищу и главный ограничивающий фактор.

Ошибка 2. Путать наземно-воздушную среду с почвенной. Почва имеет поры, частицы, особую влажность и состав воздуха, поэтому жизнь в ней не равна жизни на поверхности. Для проверки спросите, может ли организм свободно получать свет и перемещаться в воздухе.

Ошибка 3. Утверждать, что в воде всегда много кислорода. Его содержание зависит от температуры, перемешивания и количества растворённых веществ. Проверка проста: вспомните, что тёплая застойная вода обычно беднее кислородом, чем холодная проточная.

Ошибка 4. Считать организм как среду обитания полностью благоприятным. Хозяин даёт пищу и стабильные условия, но защищается от обитателей, а они конкурируют между собой. Уточните, какие преимущества получает организм и какие препятствия создаёт хозяин.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны понятия среды обитания, экологического фактора, популяции и адаптации. Среда обитания описывает конкретные условия, фактор — отдельное воздействие, популяция — группу особей одного вида, а адаптация — полезное соответствие условиям.

Свойства сред пригодятся при изучении экологических факторов, цепей питания, экосистем и приспособлений организмов. Например, доступность света влияет на растения, а их положение в цепи питания — на другие виды.

Знание сред помогает объяснять распределение видов и последствия деятельности человека. Осушение почвы, загрязнение воды или вырубка растительности меняют условия и нарушают связи в экосистемах.

Что запомнить

• Выделяют четыре основные среды жизни: водную, наземно-воздушную, почвенную и организм как среду обитания.
• Каждая среда отличается сочетанием условий, ресурсов и ограничивающих факторов.
• Вода смягчает перепады температуры, но обычно ограничивает доступность кислорода.
• Наземно-воздушная среда отличается высокой изменчивостью температуры и влажности.
• Почва одновременно содержит твёрдые частицы, воду, воздух и органические вещества.
• Организм может быть средой обитания для паразитов, симбионтов и других организмов.
• Строение и жизнедеятельность организма связаны со свойствами среды его обитания.