Какие свойства среды вам известны



1. Что такое биосфера?

Биосфера — оболочка Земли, включая сушу, воды и окружающее воздушное пространство, населённое живыми существами. Биосфера представляет собой экосистему, объединяющую все экосистемы Земли.

2. Какие среды жизни вам известны?

В пределах биосферы выделяют четыре основные среды обитания. Это водная среда, наземно-воздушная среда, почва и среда, образуемая самими живыми организмами.

3. В чём состоят особенности жизни организмов в той или иной среде?

Живя в той или иной среде, организмы приспособились к тем условиям, которые характерны для каждой из них.

Вопросы

1. Что характерно для биосферы?

Состав биосферы и её основные свойства определяются взаимодействием её биотического (живого) и абиотического (неживого) компонентов.

Живые организмы не просто зависят от лучистой энергии Солнца.

Биосфера характеризуется разнообразием природных условий, зависящих от широты и рельефа местности, от сезонных изменений климата. Но основная причина этого разнообразия — деятельность самих живых организмов.

Между организмами и окружающей их неживой природой происходит непрерывный обмен веществ, и поэтому разные участки суши и моря отличаются друг от друга по физическим и химическим показателям.

2. Чем объясняется многообразие живых организмов на нашей планете?

Большое разнообразие живых организмов на нашей планете объясняется тем, что условия жизни на Земле очень различны.

3. Могут ли организмы влиять на окружающую их среду?

Живые организмы не только испытывают влияние со стороны окружающей их среды, но и сами активно влияют на среду своего обитания. В результате их жизнедеятельности физические и химические свойства среды (газовый состав воздуха и воды, структура и свойства почвы и даже климат местности) могут заметно меняться.

4. В чём проявляется воздействие живых организмов на среду обитания?

Наиболее простым способом влияния жизни на среду является механическое воздействие. Строя норы, прокладывая ходы, животные сильно изменяют свойства грунта. Почва изменяется и под действием корней высших растений: она укрепляется, становясь менее подверженной разрушению потоками воды или ветром.

Живущие в толще воды мелкие рачки, личинки насекомых, моллюски, многие виды рыб имеют своеобразный тип питания, который называется фильтрацией. Пропуская через себя воду, эти животные непрерывно отцеживают из неё пищевые частицы, содержащиеся в твёрдых взвесях.

Механическое воздействие, однако, гораздо слабее по сравнению с воздействием организмов на физико-химические свойства среды. Наибольшая роль здесь принадлежит зелёным растениям, формирующим химический состав атмосферы. Фотосинтез — главный механизм поставки кислорода в атмосферу, тем самым он обеспечивает жизнь огромному количеству организмов, включая и человека.

Поглощая и испаряя воду, растения оказывают влияние на водный режим их местообитаний. Наличие растительности способствует постоянному увлажнению воздуха. Растительный покров смягчает суточные колебания температуры у поверхности земли (под пологом леса или травы), а также колебания влажности и порывы ветра, воздействует на структуру и химический состав почв. Всё это создаёт определённый, комфортный микроклимат, оказывающий благотворное воздействие на обитающие здесь организмы.

Во многом благодаря деятельности живых существ контролируется образование таких газов, как азот, оксид углерода, аммиак.

Живое вещество изменяет и физические свойства среды, её термические, электрические и механические характеристики.

Организмы способны перемещать огромные массы различных веществ. По законам физики неживое вещество перемещается на Земле только сверху вниз. Живые организмы могут осуществлять обратные перемещения — снизу вверх. Стаи морских рыб мигрируют на нерест вверх по рекам, перемещая против течения большие количества живого органического вещества. Растения поднимают снизу вверх из почвенного раствора в корни, стебли и листья огромные массы воды и растворённые в ней вещества.

Задания

На основе знаний, полученных на уроках биологии, приведите примеры, показывающие воздействие живых организмов на различные среды жизни.

Влияние на водную среду:

Живущие в толще воды мелкие рачки, личинки насекомых, моллюски, многие виды рыб имеют своеобразный тип питания, который называется фильтрацией. Пропуская через себя воду, эти животные непрерывно отцеживают из неё пищевые частицы, содержащиеся в твёрдых взвесях.

Влияние на наземно-воздушную среду:

Наибольшая роль здесь принадлежит зелёным растениям, формирующим химический состав атмосферы. Фотосинтез — главный механизм поставки кислорода в атмосферу, тем самым он обеспечивает жизнь огромному количеству организмов, включая и человека.

Поглощая и испаряя воду, растения оказывают влияние на водный режим их местообитаний. Наличие растительности способствует постоянному увлажнению воздуха. Растительный покров смягчает суточные колебания температуры у поверхности земли (под пологом леса или травы. Всё это создаёт определённый, комфортный микроклимат, оказывающий благотворное воздействие на обитающие здесь организмы.

Во многом благодаря деятельности живых существ контролируется образование таких газов, как азот, оксид углерода, аммиак.

Влияние на почвенную среду:

Организмы оказывают решающее влияние на состав и плодородие почв. Благодаря их деятельности, в частности в результате переработки организмами мёртвых корней, опавших листьев, иных омертвевших тканей, в почве образуется гумус — лёгкое пористое вещество бурого или коричневого цвета, содержащее основные элементы питания растений. В образовании гумуса участвует множество живых организмов: бактерий, грибов, простейших, клещей, многоножек, дождевых червей, насекомых и их личинок, пауков, моллюсков, кротов и др. В процессе жизнедеятельности они преобразуют в гумус животные и растительные остатки, перемешивают его с минеральными частицами, формируя тем самым почвенную структуру. Строя норы, прокладывая ходы, животные сильно изменяют свойства грунта. Почва изменяется и под действием корней высших растений: она укрепляется, становясь менее подверженной разрушению потоками воды или ветром.



1. Какие среды жизни вам известны?

Ответ. Основные среды жизни — водная среда, наземно-воздушная среда и в почвенная среда. Каждая определяются физическими и химическими свойствами этих сред жизни. Эти свойства оказывают значительное влияние на действие других факторов неживой природы — стабилизируют сезонные колебания температуры (вода и почва), постепенно изменяют освещенность (вода) или полностью ее исключают (почва) и т. п. Вода — плотная по сравнению с воздухом среда, обладающая выталкивающей силой и являющаяся хорошим растворителем. Поэтому многие организмы, обитающие в воде, характеризуются слабым развитием опорных тканей (водные рас­тения, простейшие, кишечнополостные и т. п.), особыми способами передвиже­ния (парение, реактивное движение), особенностями дыхания и приспособлениями к поддержанию постоянства осмотического давления в клетках, образующих их тела. Плотность воздуха гораздо ниже плотности воды, поэтому у наземных организмов сильно развиты опорные ткани — внутренний и наружный скелет. Почва — это верхний слой суши, преобразованной в результате жизнедеятельности живых существ. Между частицами почвы имеются многочисленные полости, которые могут быть заполнены водой или воздухом. Поэтому почву населяют как водные, так и воздуходышащие организмы.

Также выделяется организменная среда.

2. Какие экологические факторы вы знаете?

Ответ. Экологические факторы подразделяют на три типа.

1) Абиотические факторы — элементы неживой природы, воздействующие на живой организм. К ним относят свет, температуру, влажность, химический состав почвы, воздуха, воды. Также в эту группу входят такие сложные факторы, как рельеф местности, ветер, водные течения, приливы и отливы, смена времен года и др.

2) Биотические факторы — все виды влияний на организмы со стороны других живых организмов. Воздействие может быть прямым (например, отношения «хищник — жертва») либо косвенным — если один вид изменяет среду обитания другого (например, земляной червь, питаясь, рыхлит землю, и это оказывает благоприятное действие на растения, поскольку улучшается аэрация корней).

3) Антропогенные факторы — все формы активности человека, которые производят воздействие на живую природу — повреждающее (вырубка лесов, загрязнение водоемов, воздуха) или благоприятное (создание заповедников, сохранение редких видов).

Вопросы после § 75

1. Что такое экологические факторы? Какие группы экологических факторов вам известны?

Ответ. Условия среды оказывают определенное влияние (положительное или отрицательное) на существование и географическое распространение живых существ. В связи с этим условия среды рассматривают как экологические факторы.

Экологические факторы очень многообразны как по своей природе, так и по воздействию на живые организмы. Условно все факторы среды подразделяются на три основные группы – абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы – это факторы неживой природы, прежде всего климатические: солнечный свет, температура, влажность, и местные: рельеф, свойства почвы, соленость, течения, ветер, радиация и т. д. Эти факторы могут влиять на организмы прямо, т. е. непосредственно, как свет или тепло, либо косвенно, как, например, рельеф, который обусловливает действие прямых факторов – освещенности, увлажнения, ветра и пр.

Биотические факторы – это всевозможные формы влияния живых организмов друг на друга (например, опыление насекомыми растений, конкуренция, поедание одних организмов другими, паразитизм) и на среду. Биотические взаимоотношения имеют чрезвычайно сложный и своеобразный характер и также могут быть прямыми и косвенными.

Антропогенные факторы – это все те формы деятельности человека, которые воздействуют на естественную природную среду, изменяя условия обитания живых организмов, или непосредственно влияют на отдельные виды растений и животных.

В свою очередь, организмы сами могут оказывать влияние на условия своего существования. Например, наличие растительного покрова смягчает суточные колебания температуры вблизи поверхности Земли (под пологом леса или травы), влияет на структуру и химический состав почв.

Все имеющиеся в природе экологические факторы воздействуют на жизнь организмов по-разному и имеют различную степень важности для разных видов.

2. Какие среды обитания организмов вам известны? Докажите, что среда обитания оказывает влияние на строение и жизнедеятельность организма.

Ответ. Средой называют всё то, что окружает живое существо в природе. На Земле существуют четыре основные среды обитания, освоенные и заселённые организмами. Это наземно-воздушная среда, водная, почвенная, и, наконец, одни живые организмы могут являться средой обитания для других. Каждая из этих сред имеет свои специфические условия жизни. Каждый живой организм приспосабливается к среде обитания и к специфическим условиям жизни, в которых ему приходится существовать.

Этим объясняется большое многообразие живых организмов на нашей планете. Наземно-воздушная среда более сложна и разнообразна по сравнению с другими средами.

Наибольшее значение для живущих в ней организмов имеют свойства и состав воздушных масс. Плотность воздуха гораздо ниже плотности воды, поэтому у наземных организмов сильно развиты опорные ткани — внутренний и наружный скелет.

Температура воздуха может меняться очень быстро и на больших пространствах, поэтому живущие на суше организмы имеют многочисленные приспособления, позволяющие выдерживать резкие перепады температуры.

Важное значение для наземных организмов имеет химический состав воздуха. Поэтому загрязнение воздуха оказывает негативное воздействие на организмы.

У наземных организмов, живущих в условиях различной влажности, также выработались специальные приспособления.

Вода служит средой обитания для многих организмов. Из воды они получают всё, что необходимо им для жизни. Водные организмы очень разнообразны, но все их особенности строения и приспособления определяются физическими и химическими свойствами воды.

Вода обладает выталкивающей силой, её плотность больше, чем у воздуха. Это свойство позволяет многим организмам парить в толще воды. К ним относятся как множество мелких растений и животных, так и достаточно крупные организмы, например медузы. У активных пловцов (рыбы, дельфины, киты и др.), как правило, обтекаемая форма тела, а конечности в виде плавников или ласт. Многие водные организмы ведут малоподвижный или даже прикреплённый образ жизни, например коралловые полипы.

Вода способна накапливать и удерживать тепло, в связи с этим в воде не бывает таких резких колебаний температуры, как на суше.

Животные заселили всю толщу воды, вплоть до самых глубоких океанских впадин. Растения живут только в верхних слоях воды, куда проникает солнечный свет.

Большое значение для водных организмов имеет солевой состав воды.

Почва — верхний рыхлый плодородный слой суши. Она состоит из неорганических веществ — минеральных веществ, воды и воздуха, а также содержит много органического вещества — остатки растений и животных, продукты их разложения (перегной). В почве обитают бактерии, грибы, черви, насекомые и их личинки и даже такие крупные животные, как кроты и землеройки.

Огромную роль играет почва в жизни растений. Почва обладает особым свойством — плодородием, способностью обеспечивать растения питательными веществами и влагой, создавать условия для их жизнедеятельности. Чем больше в почве минеральных веществ и перегноя, тем она плодороднее. От плодородия почвы зависит урожай возделываемых культур.

Почва постепенно истощается из-за того, что каждый урожай уносит из почвы какое-то количество минеральных веществ. Чтобы восполнить их содержание, в почву вносят органические и минеральные удобрения.

Тела живых организмов могут служить средой обитания для других организмов. Условия жизни внутри другого организма характеризуются большим постоянством по сравнению с жизнью в других средах. Поэтому организмы, находящие себе место в теле растений или животных, часто полностью утрачивают органы и даже системы органов, необходимые свободноживущим видам. Изменяются физиологические процессы, например, у них анаэробное дыхание.

3. Что такое толерантность? Что характеризует кривая толерантности?

Ответ. У организмов, живущих в определенной среде, вырабатываются специфические приспособления к экологическим условиям именно этой среды.

Однако организмы имеют разную толерантность (от лат. tolerantia – терпение) – способность выдерживать изменения условий жизни (например, колебания температуры, влажности, света). Это очень важное свойство живого, позволяющее приспособляться к изменяющимся условиям.

Любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы. Например, организм может погибнуть как от слишком низкой, так и слишком высокой температуры. Графики, показывающие условия толерантности называют кривыми толерантности. Положение вершины кривой указывает оптимальные (наилучшие) условия по этому фактору для особей данного вида.

Для некоторых видов характерны кривые с очень острыми пиками. Это означает, что диапазон условий, при которых особи данного вида могут нормально существовать, очень узок. Пологие кривые соответствуют широкому диапазону толерантности.

Организмы с широкими границами устойчивости, конечно, имеют шансы на более широкое распространение. Однако широкие границы по одному экологическому фактору вовсе не означают широких границ по всем факторам. Например, многие земноводные могут выдерживать значительные колебания температуры, но не переносят даже кратковременного высыхания кожи.

4. В чем сущность закона минимума и к каким последствиям может привести пренебрежение его требованиями в сельском хозяйстве?

Ответ. По экологическому закону минимума успешную жизнедеятельность организма ограничивает экологический фактор, количество и качество которого близки к минимуму, необходимому организму.

Если в почве достаточно азота, фосфора и других минеральных веществ, но не хватает калия, растение будет развиваться только до тех пор, пока не усвоит весь калий.

Факторы, сдерживающие развитие организмов из-за недостатка или их избытка по сравнению с потребностями, называются лимитирующими.

5. Что такое адаптация? Какую роль она играет в жизни организма?

Ответ. Процесс и результат приспособления организмов к условиям окружающей среды называется адаптацией.

Адаптация означает приспособление строения и жизнедеятельности организма к воздействию тех или иных экологических факторов. Среди приспособлений организмов к условиям среды наиболее наглядными можно считать морфологические адаптации, т. е. особенности внешнего строения растений и животных.

Соответствие организма и среды особенно отчетливо прослеживается при ознакомлении с реакциями ее обитателей на циклические изменения внешних условий. Смена времен года является периодически повторяющимся, или циклическим, изменением, так же как и поочередное наступление то темного, то светлого времени суток или прилива и отлива.

Многократное воздействие циклических изменений привело к возникновению у организмов ряда особенностей образа жизни, которые сами по себе также являются циклическими. Таковы, например, диапауза (состояние физиологического покоя) насекомых, ежегодное сбрасывание листвы листопадными деревьями, приливно-отливный ритм перемещения животных, обитающих в зоне прилива (например, крабов), сезонный цикл изменения густоты и часто окраски меха у млекопитающих.

Из сезонных изменений образа жизни широко распространенным приспособлением к неблагоприятным условиям у многих животных являются миграции. К ним относятся перемещения в новые убежища или массовые переселения в иные климатические области (наподобие ежегодных перелетов птиц, миграций северных оленей и т. п.).

Растения и прикрепленные животные перемещаться не могут. Именно у этих организмов сезонные изменения нередко проявляются наиболее ярко. Например, некоторые виды молочаев, живущие в засушливых районах, образуют в течение одного года три поколения листьев, причем листья каждого поколения обладают своим характерным строением. У некоторых из них во время влажного сезона образуются сравнительно крупные листья. Во время более засушливого сезона они опадают, а на смену им приходят мелкие листья или чешуйки. Иногда исчезает и такая листва, а растение проводит наиболее засушливый период лишь с зелеными стеблями да колючками.

Особым приспособлением к неблагоприятным условиям является анабиоз – состояние организма, при котором жизненные процессы настолько замедляются, что отсутствуют все видимые признаки жизни. Такое состояние характерно для спор, сухих семян, для одноклеточных организмов, некоторых червей, членистоногих, земноводных. В состоянии анабиоза организмы могут переносить крайне неблагоприятные условия, например глубокое промерзание.

►Приведите примеры адаптации (приспособленности) у животных и растений, живущих в сходных условиях.

Ответ. Процесс и результат приспособления организмов к условиям окружающей среды называется адаптацией.

Адаптация означает приспособление строения и жизнедеятельности организма к воздействию тех или иных экологических факторов. Среди приспособлений организмов к условиям среды наиболее наглядными можно считать морфологические адаптации, т. е. особенности внешнего строения растений и животных.

Соответствие организма и среды особенно отчетливо прослеживается при ознакомлении с реакциями ее обитателей на циклические изменения внешних условий. Смена времен года является периодически повторяющимся, или циклическим, изменением, так же как и поочередное наступление то темного, то светлого времени суток или прилива и отлива.

Многократное воздействие циклических изменений привело к возникновению у организмов ряда особенностей образа жизни, которые сами по себе также являются циклическими. Таковы, например, диапауза (состояние физиологического покоя) насекомых, ежегодное сбрасывание листвы листопадными деревьями, приливно-отливный ритм перемещения животных, обитающих в зоне прилива (например, крабов), сезонный цикл изменения густоты и часто окраски меха у млекопитающих.

Из сезонных изменений образа жизни широко распространенным приспособлением к неблагоприятным условиям у многих животных являются миграции. К ним относятся перемещения в новые убежища или массовые переселения в иные климатические области (наподобие ежегодных перелетов птиц, миграций северных оленей и т. п.).

Растения и прикрепленные животные перемещаться не могут. Именно у этих организмов сезонные изменения нередко проявляются наиболее ярко. Например, некоторые виды молочаев, живущие в засушливых районах, образуют в течение одного года три поколения листьев, причем листья каждого поколения обладают своим характерным строением. У некоторых из них во время влажного сезона образуются сравнительно крупные листья. Во время более засушливого сезона они опадают, а на смену им приходят мелкие листья или чешуйки. Иногда исчезает и такая листва, а растение проводит наиболее засушливый период лишь с зелеными стеблями да колючками.

Особым приспособлением к неблагоприятным условиям является анабиоз — состояние организма, при котором жизненные процессы настолько замедляются, что отсутствуют все видимые признаки жизни. Такое состояние характерно для спор, сухих семян, для одноклеточных организмов, некоторых червей, членистоногих, земноводных. В состоянии анабиоза организмы могут переносить крайне неблагоприятные условия, например глубокое промерзание.

Жизненными формами, или биоморфами, называют определенный тип приспособления разных организмов к основным факторам общей среды обитания, приводящий к выработке некоторого сходства во внешнем облике, строении и функциях (конвергенция). В то же время в определении одного из специфических понятий экологии, каким является «жизненная форма» , в литературе существует большой разнобой, как и в оценке его значения (одни считают очень важным, другие — бесполезным) .

Это понятие раньше стали применять ботаники, позднее (благодаря Д. Н. Кашкарову) — зоологи.

Понятие о жизненных формах растений развилось на почве ботанической географии. А. Гумбольдт (1807) и Гризебах (1872) при описании растительного покрова выделили группы растений, которые определяют ландшафт. Эти группы были названы физиогномическими формами растений. Рейтер (1885) дал систему этих форм. Варминг (1895), сформулировавший понятие о жизненных формах растений, понимает под ними группы растений, вегетативное тело которых «находится в гармоническом сочетании с окружающим миром, среди которого проходит жизненный процесс растения от проростка до плодоношения и до смерти».

Конвергенция (от лат. convergo — приближаюсь, схожусь)

Конвергентная эволюция — эволюционный процесс, при котором возникает сходство между организмами различных систематических групп, обитающих в сходных условиях, то есть относящихся к одной экологической гильдии.

Примером конвергенции на основе аналогичных органов могут служить крылья насекомых и крылья птиц, жабры моллюсков и рыб,

У плавающих ископаемых пресмыкающихся ихтиозавров и у млекопитающих дельфинов форма тела и передних конечностей в процессе эволюции приобрела конвергентное сходство с формой тела и плавниками рыб.

Формирование жёсткого тяжёлого скелета с защитной функцией в различных группах сидячих животных. Такие скелеты характерны для губок (Porifera), кораллов

Кактус и молочай, произрастая в очень похожих условиях жарких пустынь (одно — в Америке, а другое — в Африке), оба растения независимо друг от друга приобрели толстый стебель, чтобы накапливать влагу, и шипы для защиты от поедания животными.

Дикобразы, ежи и ехидны относятся к совершенно разным отрядам (а ехидна так и вообще яйцекладущее млекопитающее). Да и живут в совершенно разных местах. Тем не менее конвергенция сыграла свою роль — для защиты все эти животные вырастили иголки.