Все что окружает живые организмы
Биосфера и ее границы (3 фото)
История термина «биосфера»
Ж. Б. Ламарк в 1802 году назвал биосферой совокупность всех живых организмов Земли.
Э. Зюсс в 1875 году ввел термин «биосфера» — тонкая пленка земной поверхности, населенная жизнью.
В. И. Вернадский в 1919 создал учение о биосфере, в нем:
«Биосфера — «область жизни», включающая живые организмы и среду их обитания; особая оболочка Земли, в пределах которой проявляется геологическая деятельность живого населения планеты».
Ноосфера (по Вернадскому) — сфера человеческого разума.
Границы биосферы
Верхняя граница в атмосфере: 15 — 20 км.
Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.
Нижняя граница в литосфере: 3,5 — 7,5 км.
Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.
Нижняя граница в гидросфере: 10 — 11 км (Марианская впадина).
Определяется дном Мирового океана, включая донные отложения.
Ту часть биосферы, в которой в настоящее время постоянно встречаются живые организмы, называют эубиосферой, ее границы несколько уже.
Таким образом, биосфера включает в себя часть атмосферы, гидросферы и литосферы.
Биомасса биосферы
Общая сухая биомасса биосферы оценивается в 2,5 x тонн. Большая часть этой биомассы приходится на наземные экосистемы, биомасса океана составляет лишь около 0,003 x тонн. Основную часть биомассы суши составляют наземные растения, их биомасса примерно в 500–1000 раз больше, чем биомасса животных. Из всех видов диких животных, по-видимому, наибольшей биомассой обладает морской рачок Euphausia suberba (150 млн. тонн), но общая биомасса одомашненного человеком крупного рогатого скота (Bos taurus) еще больше — 520 млн. тонн, как и самих людей — 350 млн тонн. Большой биомассой обладают муравьи (3 млрд тонн) и морские рыбы (800 — 2000 млн. тонн), но это группы животных, включающие множество видов. Общая биомасса наземных растений — 560 млрд. тонн, морского фитопланктона и растений — 5 — 10 млрд. тонн, наземных животных — 5 млрд. тонн.
Наибольшая концентрация биомассы на границах сред:
граница литосферы и атмосферы;
граница гидросферы и атмосферы (планктонные организмы);
граница литосферы и гидросферы (бентосные организмы).
Первичная биомасса образуется автотрофами (обычно растениями) в процессе фотосинтеза с использованием солнечной энергии. Поэтому минимальная биомасса наблюдается в пустынях и во льдах, что связано в первую очередь с минимальным количеством растений в качестве источника прироста биомассы.
Структура биосферы
1.Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4 — 3,6 x тонн (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (около 3 x тонн), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Однако именно эта часть биосферы является наиболее важной, т. к. активно участвует в биогеохимических циклах и преобразует неживое вещество Земли.
2. Биогенное вещество — осадочные породы, состоящие из продуктов жизнедеятельности живых организмов или представляющие собой их разложившиеся остатки (известняки, ракушечные породы, горючие сланцы, ископаемые угли, нефть и др.).
3. Косное вещество — вещество, образующееся без участия живых организмов.
4. Биокосное вещество — вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д.
5. Радиоактивные вещества и продукты их распада, а также атомы, непрерывно образующиеся из земного вещества под влиянием космических излучений.
6. Вещество космического происхождения (метеориты).
Основные среды жизни
Жизнь зародилась на Земле приблизительно 3,7 миллиарда лет назад, по другому источнику около 4,1 млрд лет назад. Развитие продолжается и по сегодняшний день. По всем предположениям, и в дальнейшем жизнь будет продолжаться, приспосабливаясь к окружающей среде, и наличие или отсутствие человека не сможет ее прервать.
Ученые Австралии обнаружили признаки жизни на суше, и им 3,5 млрд лет. Их находки дали подтверждение, что жизнь образовалась в пресных водоемах, а не в соленых источниках. Ученые обратили внимание на эти факты и ищут подтверждение им и на других континентах.
Основные виды жизни
К основным средам жизни относятся:
Каждая из сред обладает своими особенностями и содержит различные организмы, которые проживают, размножаются и эволюционируют.
Наземно-воздушная среда
Эту среду представляет все разнообразие растительной и животной жизни на Земле. Развитие органической жизни на суше позволило возникнуть почве. Дальше пошло развитие растений, лесов, степей, тундры и различных животных, адаптирующихся к разным средам обитания. В результате дальнейшей эволюции органического мира, жизнь распространялась на все верхние оболочки Земли – гидросферу, литосферу, атмосферу. Все живое развивалось и приспосабливалось к резким колебаниям температур и различным средам обитания. Возникли теплокровные и хладнокровные представители животной фауны, разнообразные птицы и насекомые. В наземно-воздушной среде растения приспособились к различным условиям произрастания. Одни любят светлые теплые участки, другие произрастают в тени и влажности, а третьи выживают при низких температурах. Разнообразие этой среды представлено разнообразием жизни в ней.
Водная среда
Параллельно развитию наземно-воздушной среды шло развитие и водного мира.
Водная среда представлена всеми водоемами, которые есть на нашей планете, начиная от океанов и морей, заканчивая озерами и ручейками. 95% поверхности Земли относится к водной среде.
Различные гигантские обитатели водной среды менялись и приспосабливались под волнами эволюции, адаптировались к среде обитания и принимали вид, наиболее увеличивающий выживаемость популяций. Уменьшились размеры, поделились ареалы распространения разных видов их сосуществования. Многообразие жизни в воде удивляет и восхищает. Температура в водной среде не подвержена таким резким колебаниям как в наземно-воздушной среде и даже в самых холодных водоемах не понижается ниже +4 градусов по Цельсию. В воде живут не только рыбы и животные, также вода изобилует различными водорослями. Только на больших глубинах они отсутствуют, там, где царит вечная ночь, идет совсем другое развитие организмов.
Почвенная среда обитания
К почве относится верхний слой земли. Смешение различных пород почвы с горными породами, останками живых организмов, образует плодородную почву. В этой среде нет света, в ней живут, а вернее произрастают: семена и споры растений, корни деревьев, кустарников, трав. В ней также есть мелкие водоросли. Земля представляет собой дом для бактерий, животных и грибов. Это основные ее обитатели.
Организм как среда обитания
На Земле нет ни одного человека, вида животных или растений, в котором не поселился какой-либо организм или паразит. К паразитам растений относится всем известная повилика. Из маленьких спор-семечек вырастает организм, который живет за счет поглощения питательных сил растения хозяина.
Паразиты (от греческого – «нахлебник») – это организм, живущий за счет своего хозяина. Многие организмы паразитируют в телах людей и животных. Они разделяются на временных, которые живут на хозяине определенный цикл, и постоянных, которые паразитируют на теле хозяина цикл за циклом. Это приводит часто к гибели хозяина-носителя. Паразитам подвержено все живое, начиная от бактерий, и завершает этот список высшие растения и животные. К паразитам относятся и вирусы.
К организмам можно прибавить и симбиоз (совместная жизнь).
Симбиоз растений и животных не угнетает хозяина, а выступает партнером в жизни. Симбиотические отношения позволяют выживать определенным видам растений и животных. Симбиоз – промежуток между союзом и слиянием организмов.
§ 2. Среды жизни живых организмов
1. Что такое среда обитания и условия существования?
Все, что окружает организм и прямо или косвенно влияет на его жизнедеятельность, рост, развитие, размножение, называется окружающей средой или средой обитания.
Совокупность необходимых организму элементов среды, без которых он не может существовать, называется условиями существования или условиями жизни.
2. Что называется экологическими факторами? Какие группы экологических факторов выделяют?
Из биологии 6-го класса вы помните, что отдельные элементы или свойства среды называются факторами среды или экологическими факторами.
Выделяют три группы факторов: факторы неживой природы, факторы живой природы (влияние одних организмов на другие) и деятельность человека (влияние человека на организмы).
Факторы неживой природы — это свет, вода, воздух, температура и др. Они оказывают существенное влияние на жизнь организмов и границы их распространения.
Факторы живой природы — это любые взаимодействия живых организмов, как положительные, так и отрицательные. Например, поедание одних организмов другими (лоси питаются растениями, лисицы — мышами) или использование одних в качестве площадки для жизни других (птицы строят гнезда на деревьях) и т. д.
Влияние человека — это все формы деятельности человека, которые приводят к истреблению видов растений и животных или воздействуют на естественную среду, изменяя условия обитания живых организмов (вырубка лесов, распахивание лугов, изменение русла и уровня воды в реках, создание искусственных водоемов и т. п.).
3. Какие свойства характерны для наземно-воздушной среды?
Наземно-воздушная среда характеризуется низкой плотностью воздуха, обилием света, быстрым изменением температуры, переменной влажностью. Поэтому организмы, обитающие в наземно-воздушной среде, имеют хорошо развитые опорные структуры — наружный или внутренний скелет у животных, специальные структуры у растений. Многие животные имеют органы передвижения по земле — конечности либо крылья для полета. Благодаря развитым органам зрения они хорошо видят. Сухопутные организмы имеют приспособления, которые защищают их от колебаний температуры и влажности (например, специальные покровы тела, устройство гнезд, нор). У растений хорошо развиты корни, стебель, листья.
4. Почему считают, что наземно-воздушная среда жизни более сложная, чем водная или почвенная?
Наземно-воздушная среда жизни считается более сложная потому, что совокупность необходимых организму элементов среды, без которых он не может существовать (или условия жизни) более сложные, переменчивые, иногда более суровые, а факторы среды или экологические факторы, оказывают более существенное влияние на живые организмы, чем в иных средах обитания. Т.е., например, организмам в наземно-воздушной среде требуются более развитые опорные структуры, конечности, органы зрения, более сложные защитные механизмы. В других средах, для сравнения, нет резких перепадов или колебаний температур, отсутствует свет или вовсе защищены от воздействия факторов внешней среды и, как следствие, организмы могут иметь упрощенное строение организма.
5. В чем состоят особенности организмов, живущих внутри других организмов? Приведите примеры организмов, среда обитания которых — другой организм.
Организмы, живущие в телах других организмов, защищены от воздействия факторов внешней среды. Их окружает обилие пищи. Они малоподвижны. Поэтому у таких организмов упрощенное строение, а некоторые органы могут вообще отсутствовать.
Пример организмов, среда обитания которых – другой организм: печеночный сосальщик или бычий цепень. Могут обитать в организме теплокровных животных и человека.
6. Как вы считаете, почему организмы, живущие в наземно-воздушной среде, более многообразны, чем обитатели водной среды?
Организмы, живущие в наземно-воздушной среде более многообразны, чем обитатели водной среды потому, что на них воздействует больше факторов и процессов окружающей среды. Т.е. их жизнедеятельность, размножение, рост и развитие происходят в более сложных условиях, что не могло не повлиять на их внешний вид и особенности строения.
7. Приведите пример влияния температуры на живые организмы. Как разные виды приспосабливаются к этому фактору? При необходимости обратитесь к Интернет-источникам.
Человек – постоянная температура тела, независимо от температуры окружающей среды.
Бурый медведь – в активном состоянии температура тела постоянная, в период зимней спячки температура тела равна температуре окружающей среды.
Змеи, лягушки – температура тела регулируется слабо, зависит от температуры окружающей среды. При движении может отличаться на один-два градуса.
Пример адаптации: в зимний период впадают в анабиоз, замерзают в прямом смысле, прекращается кровообращение, дыхание, сердцебиение останавливается, а весной оттаивает и возвращается к активному образу жизни.
Среда обитания
Среда обитания — это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие. Из среды организмы получают всё необходимое для жизни и в неё же выделяют продукты обмена веществ. Среда каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком и его производственной деятельностью. При этом одни элементы могут быть частично или полностью безразличны организму, другие необходимы, а третьи оказывают отрицательное воздействие.
Различают естественную и искусственную (созданную человеком) среду обитания. Естественные среды обитания в основном делятся на наземно-воздушную, почвенную, водную и внутреорганизменную. Отдельные свойства и элементы среды, воздействующие на организмы, называют экологическими факторами. Все экологические факторы можно разделить на три большие группы:
Возможно также выделить следующие компоненты среды обитания: естественные тела среды обитания, гидросреду, воздушное пространство среды, антропогенные тела, поле излучений и тяготения среды.
В ООН создана специальная организация — Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП). В целях привлечения внимания к проблемам охраны окружающей среды ООН установила Всемирный день окружающей среды.
См. также
Литература
Афанасьев В. Г. Мир живого. Системность, эволюция и управление. — М: Изд. полит. л-ры, 1986.
Живые организмы
В предыдущей статье мы рассказывали, что биология — это наука о живых существах, или живых организмах. Казалось бы, все просто. Но что такое живое существо? Что такое жизнь? Что значит быть живым?
С полной уверенностью можно сказать, что ты, твои родители, сестры, братья, друзья, одноклассники, соседи по дому, домашние питомцы относятся к живым существам. А вот капли дождя, падающие на землю, телефон, стол, стул, компьютер, велосипед и масса других предметов являются неживыми. По каким критериям мы понимаем, что перед нами — живой организм? Конечно, если привести список, в котором перечислены как живые существа, так и неживые предметы, ты вряд ли ошибешься — правильно укажешь, что из этого живое, а что — нет. А по каким признакам биологи отличают живые организмы? Давай разбираться.
Признаки живых организмов
В составе живых существ — клетки
Все живые существа содержат одну или иного клеток, при этом многоклеточные организмы отличаются сложным и упорядоченным строением.
Клетки можно сравнить с кирпичами. Внимательно присмотрись к кирпичной кладке. Если ты находишься далеко от здания, то перед тобой будет ровная поверхность, но подойдя ближе, ты увидишь, что стена выложена из огромного количества кирпичей, причем лежат они в определенном порядке. Такое же упорядоченное строение характерно и для живого организма.
Движение
Все живые существа шевелятся или движутся. Это действительно так.
Попробуй проанализировать свои действия за последние полчаса. Возможно, ты только что проснулся, умылся, позавтракал и собираешься на улицу?
Активное движение свойственно и животным. А что происходит с растениями? Они тоже двигаются. Конечно, не так быстро, как животные, но, тем не менее, движение большинства из них заметно. Многие растения направляют свои цветки к солнцу, открывают и закрывают соцветия, а некоторые хищные даже умудряются ловить насекомых!
Получение энергии
Все живые существа получают энергию из окружающей среды и используют ее для поддержания своих жизненных функций, роста и размножения.
Рост и развитие
Все живые организмы растут и развиваются. Жизнь каждого из них начинается по-разному но, пройдя определенные этапы развития, у большинства видов малыш в конце концов превращается во взрослое существо.
Так, например, лягушка должна пройти стадию головастика, бабочка начинается с гусеницы, а процесс развития детенышей кенгуру просто уникален! Малыши рождаются на стадии эмбриона и сами заползают в сумку матери, где продолжают свое развитие. Растения тоже проходят определенные жизненные циклы.
Реакция на раздражители
Одна из важных отличительных черт живых организмов заключается в том, что они реагируют на изменения окружающей среды и внешние раздражители.
Например, если ты дотронешься до любого животного (кошки, собаки, хомячка и т.д.), то оно обязательно каким-то образом отреагирует на твое прикосновение (убежит, свернется в клубок, повернет к тебе голову). А если ты коснешься любого неживого предмета, то вряд ли тебе стоит ожидать какой-либо ответной реакции. В лучшем случае ты просто сдвинешь предмет с места, если он не очень тяжелый.
Размножение
Очень важной характеристикой живых существ является способность размножаться, т.е. оставлять после себя потомство. Этот процесс называется репродукцией.
Твои родители создали тебя, у кошек появляются котята, у собак — щенята. Так происходит со всеми представителями живого мира. Более того, посредством репродукции живые организмы передают свои качества новым поколениям.
Смерть
Все организмы не вечны, они умирают. Это одна из уникальных особенностей живых существ. Все живое когда-нибудь умрет. Период времени, в течение которого организмы функционируют и размножаются, называется продолжительностью жизни, и у всех она разная.
Жизнь некоторых организмов ограничивается всего лишь днями или даже часами.
Например, существуют бактерии и насекомые, которым достаточно нескольких часов, чтобы появиться на свет, повзрослеть, оставить потомство и умереть. Средняя продолжительность жизни человека составляет 65—70 лет.
А среди представителей растительного мира есть и настоящие долгожители, среди которых секвойи и баобабы. Возраст этих растений может достигать 5000 лет!
Что необходимо для поддержания жизни?
Что нам нужно для комфортной жизни? Возможно, первыми в списке будут еда, вода, дом, одежда.
Среди других потребностей могут быть общение, образование, занятия спортом и т.д. Если у тебя есть домашние животные, то ты знаешь, что для комфортного проживания им тоже нужны еда, вода, дом, твое внимание, игры, прогулки, иногда даже и одежда.
У всех живых существ есть определенные потребности, и у каждого они разные. Рыбам нужна вода, птицам — веточки, чтобы свить гнездо, растениям — свет и вода. Но базовые потребности любых живых организмов одинаковые. Нам всем нужны пища, вода, кислород, жизненное пространство и возможность поддерживать оптимальное состояние, которое называется гомеостаз.
Все живые организмы нуждаются в питании. Те, которые могут сами создавать питательные вещества, как, например, растения, называются продуцентами. Те, которые только потребляют пищу, так и называются — потребители, при этом они могут питаться продуцентами. Типичные потребители — животные в том числе и люди.
Энергия
Для поддержания жизненных функций всем существам нужна энергия. Это один из тех ресурсов, которые позволяют им выживать.
Каким образом энергия используется? Однозначного ответа на этот вопрос нет. В природе огромное количество живых организмов, и каждый из них по-своему применяет энергию. Например, гепардам она нужна для погони за добычей, а некоторые виды червей используют энергию для прокачивания воды через собственное тело.
Солнечный свет
Основным источником энергии для большинства живых организмов является Солнце. Оно согревает Землю и создает благоприятные условия для существования всего живого. Для растений и других организмов, живущих за счет фотосинтеза, солнечный свет — жизненно необходимое условие существования.
Для человека солнечная энергия также очень важна. При ясной и солнечной погоде в нашем организме вырабатываются гормоны радости и удовольствия (эндорфины). Более того, солнечный свет — это еще и отличный источник витамина D для человека.
Питание
Для роста, развития и восстановления всем живым существам нужно питание, причем у каждого организма свой путь получения питательных веществ. Например, к животным питательные элементы поступают из пищи, которую они потребляют.
Питание — одно из условий для создания новых клеток, восстановления роста и пополнения сил живого организма.
Как долго человек сможет обходиться без воды? Уже через несколько часов его будет одолевать жажда. Несколько дней без воды приведут организм в критическое состояние, а ее отсутствие в течение недели может стать причиной смерти.
Почему жизнь без воды невозможна? Большинство живых существ состоит из воды. Например, ее доля в твоем организме составляет 66%. Вода необходима для протекания большинства химических реакций, происходящих в клетках. Она также помогает доставлять питательные вещества и выводить шлаки. Вода охлаждает твое тело, помогает сохранить его чистоту. Водные процедуры — обязательное условие сохранения здоровья человека.
Кислород
В воздухе нуждается большинство живых организмов (в том числе и растения), хотя есть и такие, которые не переносят кислород. Преобладающее количество организмов использует его во многих жизненно необходимых химических реакциях. По мнению ученых, кислород в земной атмосфере появился в результате деятельности древних простейших форм жизни.
Живые существа получают кислород из окружающей среды различными способами. Большинство наземных животных берет его непосредственно из воздуха, в то время как представители водного мира получают кислород, растворенный в воде. На самом деле не важно, каким образом это вещество попадает в живые организмы.
Жизненное пространство
Ты уже знаешь, что живые существа нуждаются в питании, воде, кислороде и энергии, и все это они получают из окружающей среды. Иногда количество ресурсов, необходимых для поддержания жизнедеятельности, бывает ограниченным. Не всегда доступна вода, порой сложно добыть пищу. Именно поэтому живые организмы нуждаются в определенном жизненном пространстве.
Например, растениям и грибам необходимо место для роста и развития, а животные испытывают потребность также в территории, где они могут найти себе пищу. Каждому виду нужна своя среда обитания которая отвечает его потребностям.
Известно, что животные очень ревностно защищают свою территорию. Ты наверняка сталкивался с ситуацией, когда приходил в дом друзей и их собака начинала на тебя рычать, даже несмотря на то, что видела тебя не в первый раз и всегда довольно дружелюбно относилась к тебе на улице. Почему так происходит? Ответ прост: у собаки срабатывает естественный инстинкт защиты своей территории. В данном случае она защищает дом, в который пришел чужой человек — ты!
Точно так же ведут себя и представители дикой природы. Так, например, все животные, живущие в стае, прогоняют чужаков из враждебных стай. Птицы отпугивают представителей других видов, давая понять, что они не рады случайным гостям. А смысл всех этих действий заключается в обеспечении безопасности собственного вида и создании условий для нормальной жизнедеятельности.
Экстремофилы
Экстремофилы — так называются существа, способные жить и размножаться в экстремальных условиях: при чрезвычайно высоких либо низких температурах или давлении, отсутствии света и т.д. Такие организмы не зависят от солнечной энергии, дышат газами и питаются неорганическими веществами, которые совершенно не пригодны для человека.
Классификация живых организмов
На Земле насчитывается более 10 млн видов различных организмов. Для того чтобы изучить и описать их развитие, поведение и образ жизни, ученые решили разделить всех живых существ на группы, т.е. сгруппировать их по сходным и родственным признакам Такое деление называется классификацией.
Существуют различные системы классификации живых организмов. Однако наиболее приемлемым и удобным считается деление живого мира на пять больших групп, которые называются царствами (животные, растения, грибы, бактерии и вирусы).
При этом в каждом царстве все живые существа включены в довольно сложную иерархическую структуру, в которой выделяют определенные ранги: типы, классы, порядки, семейства, роды и виды.
По мере изучения живых организмов было предложено много разных классификаций. Так, например, 2500 лет назад Аристотель предложил разделить всех животных на два типа: с кровью и без крови. Позже животных с кровью он поделил на три группы по способу их передвижения: умеющих плавать, ходить и летать. Такая классификация была актуальной до XVIII в., затем она была усовершенствована шведским врачом и натуралистом Карлом Линнеем. Согласно Линнею, основным критерием классификации растений были количество, величина и расположение пестиков и тычинок цветка, а мир животных он разделил на шесть классов по их совершенно очевидным признакам: млекопитающие, птицы, рыбы, гады, насекомые и черви. Систематик или таксономист — так называется ученый, который занимается классификацией живых организмов.
Царство животных
Животные — самое многочисленное царство. Среди его представителей находятся как самые маленькие одноклеточные организмы (инфузории-туфельки и амебы), так и гигантские млекопитающие (слоны, киты и пр.). Сюда отнесены все живые существа, у которых есть следующие признаки: особое строение клеток, способность к активному самостоятельному передвижению, питанию, дыханию, росту, развитию и размножению.
Несмотря на то, что человек также является представителем царства животных, он часто рассматривается отдельно от них.
Животные бывают одноклеточными и многоклеточными, при этом многоклеточные отличаются более крупными размерами.
По признаку наличия или отсутствия скелета все животные делятся на две группы: позвоночные и беспозвоночные. Более того, у многоклеточных животных симметричное строение тела, которое помогает им активно двигаться, сохранять равновесие и поворачиваться как вправо, так и влево. Животные бывают теплокровными и холоднокровными. У теплокровных животных температура тела постоянна и не зависит от окружающей среды, а у холоднокровных такая зависимость есть.