§ 5. Пути воздействия организмов на среду обитания

Определения и обозначения

Средообразующая деятельность — совокупность воздействий организмов, изменяющих физические, химические и биологические условия среды. Иными словами, организмы не просто занимают местообитание, но и перестраивают его. Это понятие помогает рассматривать среду как результат взаимодействия живых существ и условий их жизни.

Живое вещество — совокупность всех живых организмов планеты, участвующих в преобразовании среды. К нему относятся организмы разных групп, от растений до микроорганизмов. Термин нужен, чтобы говорить о влиянии живых существ в целом, а не только о воздействии одного вида.

Биогенная миграция атомов — перемещение и превращение химических элементов при участии организмов. Элементы могут переходить из среды в тело организма, а после выделения или разложения возвращаться обратно. Понятие помогает проследить, как вещества перемещаются и снова становятся доступными другим организмам.

Биокосное вещество — результат взаимодействия живых организмов и неживой природы; примером служит почва. Её свойства зависят и от минеральных частиц, и от деятельности организмов. Это понятие показывает, что некоторые компоненты среды нельзя объяснить только живой или только неживой природой.

Как это устроено

Организмы не только приспосабливаются к среде, но и сами её изменяют. Это происходит потому, что любое живое существо получает вещества и энергию, выделяет продукты обмена, растёт и взаимодействует с другими организмами. Изменённые условия затем воздействуют на обитателей той же территории: например, затенение уменьшает освещённость для растений нижнего яруса. Так возникает обратное влияние среды, созданной живыми организмами, на условия их жизни.

Физическое воздействие возникает, когда организмы строят сооружения или меняют форму и свойства местообитания. Корни способны удерживать частицы почвы, роющие животные перемешивают грунт, а бобровая плотина задерживает воду. Из-за таких действий меняются рельеф, течение, освещённость или движение воздуха. Вслед за этим меняется микроклимат — местные условия температуры и влажности, — поэтому одни организмы получают подходящее место для жизни, а другим становится труднее существовать.

Химическое воздействие связано с обменом веществ организмов и разложением органических остатков. При фотосинтезе растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, а при дыхании организмы потребляют кислород и выделяют углекислый газ. Организмы также выделяют различные вещества, а разложение остатков меняет состав почвы и воды. Поэтому химические условия воздуха, водоёмов и почвы складываются не только под влиянием неживых процессов, но и благодаря жизнедеятельности организмов.

Организмы поглощают химические элементы из окружающей среды, переносят их в своих телах, накапливают и возвращают после выделения или разложения. Такое перемещение и превращение элементов при участии живых существ называют биогенной миграцией атомов. Например, растение получает элементы из почвы, а после его отмирания часть веществ высвобождается при разложении. Это связывает организмы с круговоротом веществ и помогает объяснить, почему элементы переходят между живой природой и окружающей средой.

Совокупная деятельность организмов влияет на формирование почвы, газовый состав атмосферы и круговороты веществ. Отдельное действие может быть малозаметным, однако многочисленные воздействия многих организмов складываются и со временем меняют условия целой территории. Почва, например, возникает при взаимодействии минеральной основы с организмами и их остатками. В результате живые сообщества не просто существуют в экосистемах, но участвуют в создании условий, необходимых для их дальнейшего существования.

Основные пути воздействия организмов на среду обитания

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, какое действие описано: изменение физических условий, состава веществ, перемещение элементов или переработка остатков. Затем сопоставьте механизм с изменяемым компонентом среды и результатом. Один организм может воздействовать сразу несколькими способами, поэтому строки таблицы не всегда описывают взаимоисключающие процессы.

Разбор задач

Как лес меняет воздух и микроклимат?

Условие. Нужно объяснить, как лес влияет на состав воздуха и местные условия на своей территории. Для решения разделим воздействие растений на химическое и физическое. Так мы не сведём сложный эффект леса к одному процессу.

1. Сначала рассмотрим химическую сторону. При фотосинтезе растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, а при дыхании потребляют кислород и выделяют углекислый газ. Значит, лес участвует в изменении газового состава воздуха, хотя нельзя учитывать только фотосинтез.

2. Затем проследим физические изменения. Кроны задерживают часть солнечного света, поэтому под пологом леса становится более затенённо. Листья испаряют воду, а деревья ослабляют движение воздуха; вследствие этого меняются влажность и микроклимат.

Ответ. Лес химически изменяет воздух благодаря фотосинтезу и дыханию растений. Физически он влияет на освещённость, испарение воды и движение воздуха, поэтому условия внутри леса отличаются от открытого пространства. Сила и итог этого влияния зависят от состава и густоты растительности.

Что меняет бобровая плотина в лесном ручье?

Условие. Нужно определить изменения среды после появления плотины на небольшом ручье. Здесь важно проследить не только сооружение, но и последовательность его последствий. Изменение водного режима далее влияет на другие компоненты местообитания.

1. Плотина преграждает часть потока и задерживает воду. Поэтому меняются скорость течения и уровень воды выше сооружения. Это физическое преобразование среды, вызванное деятельностью животных.

2. Задержавшаяся вода постепенно образует водоём или расширяет уже существующий. Вместе с этим меняются глубина, движение воды и условия на прилегающей территории. Такие изменения могут создать местообитания для организмов, которым подходит спокойная вода.

3. Наконец, нужно учесть, что новые условия подходят не всем видам. Организмы быстрого течения могут потерять подходящие участки, а обитатели стоячей или медленно текущей воды — получить их. Значит, последствие плотины зависит от потребностей разных организмов.

Ответ. Цепочка изменений такова: плотина задерживает воду, меняет уровень и течение, способствует образованию нового водоёма и меняет условия для обитателей ручья. Для одних видов это создаёт подходящее место, для других — ухудшает условия жизни.

Как азот возвращается в круговорот после отмирания растения?

Условие. Нужно проследить судьбу азота, который содержался в растении, после его отмирания. Важно показать переход вещества между организмом и окружающей средой. Разложение выполняют организмы-разрушители, прежде всего микроорганизмы.

1. После отмирания растение становится органическим остатком, в составе которого есть азотсодержащие вещества. Микроорганизмы используют этот материал и постепенно разлагают его. При этом сложные органические вещества превращаются в более простые соединения.

2. В ходе разложения азот переходит в минеральные соединения почвы. Это возвращение элемента в неживую часть среды, но его путь на этом не заканчивается. Минеральные соединения могут стать доступными корням растений.

3. Растения поглощают доступные соединения азота и используют его для построения собственных веществ. Так элемент снова оказывается в живом организме. Если растение позднее отомрёт, процесс разложения и поглощения может повториться.

Ответ. Азот проходит последовательность: остаток растения — разложение микроорганизмами — минеральные соединения в почве — поглощение новым растением. Этот путь показывает, как организмы возвращают элементы в среду и обеспечивают их дальнейшее участие в круговороте.

Типичные ошибки

Первая ошибка — считать, что организмы только испытывают влияние среды и не меняют её. Так думают, если воспринимают организм как пассивного обитателя, но плотины, корни и растительный покров показывают обратное. Проверка: спросите, какие условия меняются из-за жизнедеятельности организма.

Вторая ошибка — сводить воздействие живых существ к выделению кислорода. Это происходит, если запомнить один заметный результат фотосинтеза и не учитывать дыхание, разложение, физическое преобразование и перенос веществ. Проверка: назовите хотя бы один химический и один физический способ воздействия.

Третья ошибка — путать отдельное действие организма с результатом деятельности всего сообщества или экосистемы. Она возникает, когда не учитывают, что многие изменения становятся заметными лишь при накоплении воздействий множества организмов. Проверка: уточните масштаб процесса — отдельная особь, популяция, сообщество или экосистема.

Четвёртая ошибка — считать любое изменение среды полезным для всех. Так можно подумать, если оценивать результат только с точки зрения вида, который его вызвал. Проверка: выясните, как изменившиеся условия влияют на организмы с разными потребностями; одним видам они могут помочь, а другим помешать.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны понятия среды обитания, экологических факторов, круговорота веществ и обмена веществ организмов. Средообразующая деятельность связывает эти знания: обмен веществ вызывает изменения среды, а экологические факторы определяют, как они повлияют на обитателей. В экосистемах эти изменения отражаются на составе сообществ, пищевых цепях и сукцессиях — последовательной смене сообществ. Позже тема пригодится при изучении биосферы, глобальных круговоротов и антропогенного воздействия на природу.

Что запомнить

• Организмы одновременно зависят от среды и преобразуют её.
• Средообразующая деятельность бывает физической, химической и биологической.
• Фотосинтез изменяет газовый состав атмосферы и запас энергии в экосистеме.
• Разложение возвращает химические элементы из органических остатков в среду.
• Живые организмы участвуют в переносе и концентрации химических элементов.
• Почва и многие другие компоненты среды формируются при взаимодействии живого и неживого вещества.