§ 4. Основные среды жизни*

Определения и обозначения

Среда жизни — совокупность условий, в которых обитает организм и с которыми он взаимодействует. Это понятие включает не только само место, но и действующие в нём факторы: например, температуру, влажность, свет и доступность кислорода. Оно нужно, чтобы объяснять, почему строение и поведение организма связаны с условиями его обитания.

Водная среда — среда обитания организмов, где основным окружающим фактором является вода. Её плотность, температура и содержание растворённых веществ влияют на дыхание и передвижение обитателей. Это определение помогает отличать жизнь в воде от жизни на её поверхности или в воздухе.

Наземно-воздушная среда — среда обитания на поверхности суши, для которой характерны доступ кислорода, свет и значительные колебания температуры и влажности. Организмы здесь часто сталкиваются с высыханием и резкими изменениями погоды. Понятие помогает связать особенности их покровов, дыхания и поведения с переменчивостью условий.

Почвенная среда — рыхлый слой земной коры, заселённый организмами и отличающийся малым количеством света, ограниченным газообменом и высокой влажностью. Между частицами почвы есть поры, в которых находятся вода или воздух, а также органические остатки. Это определение помогает понять, почему обитатели почвы приспособлены к тесноте и темноте.

Как это устроено

Все места обитания разнообразны, но их условия можно сгруппировать по тому, какие факторы сильнее всего воздействуют на организмы. В водоёмах важны плотность воды, её температура и растворённый кислород; на поверхности суши — свет, воздух и перемены погоды. В почве главными становятся строение пор, влажность и доступ газов. Организмы также создают особую среду для других организмов, поэтому выделяют четыре основные среды жизни.

Вода плотнее воздуха и поддерживает тело, поэтому водным животным обычно не нужны такие массивные опорные конструкции, как наземным. Плавучесть помогает оставаться в толще воды, а обтекаемая форма уменьшает сопротивление при движении. Вода медленно нагревается и остывает, поэтому её температура часто меняется плавнее, чем температура воздуха. Но кислород в ней растворён и доступен в ограниченном количестве, что делает важными жабры и постоянное обновление воды у органов дыхания.

На суше воздух не поддерживает тело так, как вода, поэтому животным нужны прочные конечности и опора. Одновременно тепло и влага быстро теряются, а температура и влажность могут заметно меняться в течение суток. Покровы уменьшают испарение или защищают от перегрева и холода, а органы дыхания должны извлекать кислород из воздуха, не допуская чрезмерной потери воды. Способы передвижения разнообразны, потому что организмы ходят, бегают, прыгают, ползают или летают в воздушном пространстве.

Почва состоит из минеральных частиц и органических остатков, между которыми расположены поры. Крупные поры могут содержать воздух, а мелкие — удерживать воду; поэтому влажность и доступ кислорода неодинаковы даже на небольшом участке. Поскольку свет почти не проникает в толщу почвы, её обитатели чаще ориентируются на ощупь и химические сигналы. Тесное пространство благоприятствует вытянутому телу, а недостаток кислорода требует переносить его колебания или находить более подходящие участки.

Организм становится средой жизни, когда другой организм постоянно или временно использует его тело, ткани либо внутренние полости. Паразит получает пищу и часто защищён от резких внешних перемен, но сталкивается с защитными реакциями хозяина и ограниченным пространством. При симбиозе оба участника получают пользу, а при комменсализме один пользуется ресурсом, не причиняя заметного вреда другому. Такие отношения показывают, что организм-хозяин — не только источник пищи, но и особая среда с собственными условиями.

Основные среды жизни и приспособления организмов

Сравнивая строки таблицы, сначала найди главные условия среды, а затем проследи, какие трудности из них следуют. После этого соотнеси трудности с приспособлениями: одна особенность организма обычно помогает справляться с несколькими связанными факторами. Примеры показывают типичных обитателей, но не означают, что каждый вид обладает всеми перечисленными признаками.

Разбор задач

Задача 1. Определить среду жизни карася, дождевого червя, крота, воши и лишайника на коре дерева. Нужно выяснить, где каждый организм непосредственно живёт, а не ограничиваться тем, на суше он находится или в воде. Для этого последовательно задаём вопрос: что окружает организм большую часть времени и с какими условиями он непосредственно взаимодействует?

1. Карась постоянно обитает в толще воды, значит, его среда — водная.
2. Дождевой червь живёт в почве, а крот прокладывает ходы и перемещается в её толще; оба связаны с почвенной средой.
3. Вошь живёт на теле хозяина и получает от него пищу, поэтому для неё среда жизни — организм-хозяин.
4. Лишайник на коре находится на поверхности дерева и получает условия от окружающего воздуха, света и влаги; это наземно-воздушная среда, а кора служит субстратом.

Ответ: карась — водная среда; дождевой червь и крот — почвенная; вошь — организменная; лишайник на коре — наземно-воздушная. При классификации важно учитывать непосредственное окружение, а не просто то, что организм найден на дереве или на суше.

Задача 2. Сравнить приспособления рыб и наземных млекопитающих к дыханию, передвижению и поддержанию формы тела. Здесь нужно связать строение не с общим словом «жизнь», а с конкретными свойствами среды. Сравним плотность окружающей среды, доступность кислорода и действие силы тяжести.

1. Рыбы извлекают растворённый в воде кислород жабрами; у млекопитающих лёгкие получают кислород из воздуха.
2. Плотная вода поддерживает тело, а плавники и обтекаемая форма помогают двигаться в ней. На суше животное опирается на конечности, потому что воздух почти не поддерживает его массу.
3. Скелет млекопитающего должен выдерживать действие силы тяжести, тогда как плавучесть в воде уменьшает нагрузку на тело рыбы.

Ответ: различия в жабрах и лёгких связаны с тем, где доступен кислород; плавники и обтекаемая форма помогают перемещаться в воде, а конечности и крепкая опора — на суше. Это не единственная причина каждого признака: на строение влияют также образ жизни и особенности конкретного вида.

Задача 3. Объяснить, почему почвенные животные обычно имеют вытянутое тело, развитые органы осязания и способность переносить недостаток света и кислорода. Выведем признаки из условий в толще почвы. Там мало света, пространство между частицами ограничено, а состав воздуха и влажность меняются от поры к поре.

1. Вытянутое тело легче помещается в узких ходах и промежутках между частицами, поэтому оно помогает перемещаться в тесном пространстве.
2. При недостатке света зрение не всегда эффективно для поиска пути; осязание помогает обнаруживать стенки хода, препятствия и пищу.
3. Ограниченный газообмен означает, что кислорода в почве может быть мало. Способность переносить его недостаток помогает переживать неблагоприятные условия, хотя животное всё равно нуждается в кислороде.

Ответ: вытянутая форма облегчает движение в узких ходах, осязание компенсирует недостаток света, а переносимость низкого содержания кислорода помогает выживать при ограниченном газообмене. Приспособления объясняются сочетанием условий, а не одной лишь темнотой.

Типичные ошибки

Ошибка — считать среду жизни только местом на карте или в пространстве. Так думают, потому что слова «среда» и «местообитание» кажутся равнозначными, хотя среда включает и действующие факторы. Чтобы проверить себя, назови не только место, но и условия, влияющие на организм: например, влажность, свет и доступ кислорода.

Ошибка — относить к наземно-воздушной среде всех животных, найденных на суше. Внешнее положение на поверхности не показывает, где животное проводит жизнь: крот и дождевой червь обитают в толще почвы. Проверь себя вопросом, что непосредственно окружает организм: воздух на поверхности или почвенные частицы и поры.

Ошибка — объяснять приспособление единственной причиной, например считать, что жабры нужны только из-за воды. Так проще запомнить признак, но упускаются плотность среды, количество кислорода и способ передвижения. Проверяй объяснение: назови несколько условий и покажи, как каждое связано с особенностями организма.

Ошибка — воспринимать хозяина паразита только как запас пищи. При таком взгляде теряются его температура, химические условия, ограниченность пространства и защитные реакции. Чтобы проверить себя, представь, что организму нужно не просто питаться, но и прикрепиться, избежать защиты хозяина и завершить жизненный цикл.

Связь с другими темами

Для этой темы полезно знать, что такое экосистема, экологический фактор, местообитание и приспособленность организма. Экологические факторы связывают особенности среды с условиями жизни конкретного вида, а понятие местообитания помогает определить, где его искать. При этом местообитание не заменяет понятия среды жизни: нужно учитывать воздействующие условия.

Различия между средами помогают изучать лимитирующие факторы — условия, которые ограничивают существование организма, если их недостаточно или слишком много. Это напрямую связано с законами действия экологических факторов и объясняет, почему один и тот же вид не может жить повсюду. Позже эти знания пригодятся при изучении экосистем, пищевых связей, биоразнообразия, паразитизма и адаптаций.

Что запомнить

• Выделяют водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную среды жизни.
• Среда жизни включает не только пространство, но и совокупность условий, воздействующих на организм.
• В воде важны плотность, плавучесть, температура и содержание растворённого кислорода.
• Для наземно-воздушной среды характерны свет, доступ кислорода и резкие изменения температуры и влажности.
• Почва сочетает твёрдую, жидкую и газообразную фазы и отличается недостатком света и ограниченным газообменом.
• Организм может быть средой жизни для другого организма.
• Строение и жизнедеятельность организмов связаны с условиями среды их обитания.