Содержание
Биология Среды жизни планеты Земля
Материалы к уроку
Конспект урока
Среды жизни планеты Земля
Перед вами планета Земля, покрытая огромной оболочкой жизни, в которой обитают все живые организмы. Она едина и неделима. Но давайте рассмотрим ее поближе. Все ли живые организмы имеют одинаковые условия обитания? Нет. Птицы летают в воздухе, рыбы плавают в воде, дождевой червь и крот – в земле. Это их дом, их место обитания. Оно носит название среда жизни.
Среды жизни планеты Земля очень разнообразны и на этом уроке мы условно разделим их на несколько типов. Почему условно? Потому что, как мы увидим далее, не все организмы имеют единую среду обитания.
Вся живая оболочка Земли разделяется на четыре среды обитания:
- Водная.
- Почвенная.
- Наземно-воздушная.
- Организменная.
Рассмотрим каждую среду обитания и ее представителей более подробно.
Водная среда обитания включает в себя весь запас воды на планете Земля – это океаны, моря, реки, озера и любые другие водные образования. В воде обитают рыбы, раки, водоросли, очень много микроскопических водных животных. Жители этой среды являются наиболее древними животными, так как некогда весь земной шар покрывала вода. Зачастую у животных в водной среде есть такие особенности, как жабры, плавники, особая поверхность кожи, у растений — строение, предназначенное для жизни в плотной малокислородной среде: отсутствие пор, жесткой коры, особая проводящая система.
Почвенную среду обитания составляет вся почва Земли. Здесь обитают кроты, дождевые черви, личинки жуков и множество микроорганизмов. Почвенная среда обитания является самой богатой по разнообразию микроорганизмов.
Животные имеют особенности, предназначенные для обитания только в это среде: слабое зрение, обтекаемая форма тела, приспособления для рытья. Многие из них могут обитать только в этой среде.
Наземно-воздушная среда считается самой жесткой средой обитания среди других сред. Человек живет именно в этой среде обитания. Зачастую ее обитатели (птицы, звери, растения) имеют приспособления для жизни в разреженной воздушной среде с особенностями для меняющихся погодных условий: шерстяной или перьевой покров, хорошо развитые органы зрения, обоняния, слуха.
Организменная среда обитания включает всех живых существ, обитающих внутри другого организма. Они делятся на симбионтов, паразитов. Организм, в котором обитает этот тип живых существ, называется хозяином. Симбионты приносят хозяину пользу. Паразиты являются вредоносными для хозяина. Примером симбионта могут служить лишайники – взаимовыгодное сожительство гриба и водоросли.
Паразита – аскариды: паразитические черви, питающиеся соками живых организмов и вредящих им.
Есть организмы, которые в течение жизни меняют свою среду обитания. Например, личинки майского жука, ведущего наземно-воздушный образ жизни, обитают в почвенной среде жизни.
Также есть организмы, одновременно обитающие в двух средах жизни:
Примеры:
- Деревья – ствол и крона: наземно-воздушная; корни – почвенный.
- Лягушка – обитает как в водной, так и в наземно-воздушной среде.
Остались вопросы по теме? Наши репетиторы готовы помочь!
Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
Повысим успеваемость по школьным предметам
Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ
Выбрать репетитора
Жизнь под другим солнцем — Санкт-Петербургский государственный университет
На эти вопросы в ходе открытой лекции ответила директор института солнечной физики имени Кипенхойера, член Международного астрономического союза и выпускница СПбГУ Светлана Бердюгина.
В середине 1990-х годов ученые начали открывать объекты вне Солнечной системы — экзопланеты, которых оказалось так много, что возникла необходимость дать четкое определение самому понятию «планета». Это было сделано в 2006 году на XXVI Ассамблее Международного астрономического союза.
Во Вселенной существует приблизительно 1022 звезд, причем только в нашей галактике их насчитывается около 100 миллиардов. Некоторые из них превратились уже в черные дыры или нейтронные звезды, некоторые еще даже не проэволюционировали, но объектов все равно чрезвычайно много. А сколько у них может быть планет и как их найти?
Сейчас принято считать, что Солнечная система состоит из восьми планет и нескольких десятков карликовых планет, к ним принадлежит Плутон (он был исключен из списка планет, поскольку на его орбите находится много похожих по размеру объектов).
По сравнению со звездами яркость планет невелика, и увидеть их в телескоп довольно сложно. Поэтому для их поиска используются другие, непрямые методы.
Первый из них — спектроскопический — предполагает замерить скорость и период обращения звезды, которая, как и планета, вращается вокруг центра тяжести системы. В Солнечной системе это расстояние относительно невелико, этот метод эффективен для поиска массивных планет, расположенных очень близко к звезде. Другой способ — фотометрический. Иногда изменение яркости звезды говорит о том, что по ее диску совершает транзит (то есть проходит) некий непрозрачный объект и частично блокирует исходящий от нее свет. Этот способ позволяет даже исследовать состав атмосферы планет: это один из способов узнать, пригодна ли планета для жизни. Существуют и другие методы: в частности, научная группа Светланы Бердюгиной использует поляриметрию, но наиболее надежными считаются спектроскопия и фотометрия.
Метод транзитной фотометрии, график показывает изменение светимости звезды при прохождении планеты по ее диску
За почти 30 лет с начала поиска экзопланет было обнаружено около четырех тысяч планетных систем.
Статистика показывает, что обычно вокруг звезд вращается не одна, а несколько планет, чаще всего около 5–6. Более 30 % звезд имеют объекты, схожие по размерам с Землей, в пределах одного-трех ее радиусов — получается, что маленьких экзопланет, теоретически пригодных для зарождения жизни, довольно много. «Как определить, что планета подходит для жизни? Мы подбираем критерии, опираясь на пример Земли: важно наличие тепла, воды, определенного состава атмосферы и ее давления. Основным критерием пригодности сейчас считается присутствие жидкой воды на поверхности. Для ее существования необходимо наличие атмосферы: например, на Марсе она слишком тонкая для существования жидкой субстанции, — пояснила Светлана Бердюгина. — Зона потенциального обитания зависит от яркости звезды: у горячих голубых звезд она находится дальше, а у более холодных красных звезд ближе. Лучшим расстоянием для планет желтых звезд, таких, как Солнце, будет одна астрономическая единица — та дистанция, на которой находится Земля.
Венера располагается ближе, и температура на ее поверхности достигает 500 градусов Цельсия, а на Марсе, наоборот, редко поднимается до нуля. Таким образом, мы определили, что из 4000 планет примерно 14 пригодны для такой жизни, как наша: они достаточно маленькие и находятся на подходящем расстоянии от звезды».
Как определить, что планета подходит для жизни? Мы подбираем критерии, опираясь на пример Земли: важно наличие тепла, воды, определенного состава атмосферы и ее давления. Основным критерием пригодности сейчас считается присутствие жидкой воды на поверхности. Для ее существования необходимо наличие атмосферы: например, на Марсе она слишком тонкая для существования жидкой субстанции.
Директор института солнечной физики имени Кипенхойера, выпускница СПбГУ Светлана Бердюгина
Какой может быть другая жизнь? Судя по истории Земли, у людей гораздо больше шансов найти на другой планете бактерии, нежели развитую цивилизацию. Одноклеточные существуют около 4 млрд лет и до сих пор являются доминирующей формой жизни.
Бактерии способны приспосабливаться к самым разным условиям: отдельные виды экстремофилов способны жить в горячих источниках, где температура превышает 120 градусов Цельсия, в соленых озерах с концентрацией хлорида натрия до 20 % или в пустынных местностях с влажностью менее 10 %. Условия на других планетах могут быть самыми разными, поэтому ученые внимательно наблюдают за тем, какие бактерии адаптируются к экстремальным условиям и какие источники энергии они используют.
Участок кратера Гусев (мозаика снимков марсохода Spirit)
Впрочем, в список кандидатов на наличие жизни входят не только экзопланеты, но и объекты Солнечной системы.
Хотя сейчас Марс выглядит не вполне пригодным для обитания, существуют предположения, что в начале своей истории он был похож на Землю, на нем были вода и атмосфера, хотя в наше время для этого сложно найти свидетельства.
Директор института солнечной физики имени Кипенхойера, выпускница СПбГУ Светлана Бердюгина
«Тем не менее исследования показали, что под поверхностью планеты находится слой вечной мерзлоты толщиной от пяти до пятисот метров.
Если там была жизнь, то она могла уйти под землю, а на подогретых солнцем участках бактерии могли бы оттаивать и проявлять некую активность», ― рассказала Светлана Бердюгина.
Следующие кандидаты — ледяные спутники планет Солнечной системы: Энцелад, Европа, Титан. Было обнаружено, что в промежуточной области между поверхностным слоем и более плотным внутренним ядром находится вязкая соленая материя. Иногда из-под ледяной корки бьют гейзеры, и в этих выбросах, состоящих из воды, были обнаружены молекулы органики. Одним из наиболее перспективных мест для поиска жизни считается спутник Сатурна Титан. На нем нет воды, однако существуют устойчивые озера и даже реки, наполненные жидким метаном и этаном. «Если и искать там жизнь, то ни в коем случае не такую, как на Земле, ― прокомментировала Светлана Бердюгина. ― Там могут проходить химические реакции и возможно появление сложной органики, но жизнь при таких условиях будет эволюционировать очень медленно».
Почему на Земле есть только жизнь?
Действующие члены
Воспитатели
Посещение
Список задач
Присоединиться
Пожертвовать
Около
В настоящее время вышел из системы.
Логин
Главная /
Блог /
Почему существует только жизнь на Земле?
У всех нас есть вопросы о космосе. Так почему бы не спросить космонавта? Эта серия Никогда не переставай спрашивать «ПОЧЕМУ?» включает вопросы, заданные ВАМИ и на которые ответил астронавт музея доктор Дэвид Вольф!
Мы действительно не знаем, существует ли жизнь только на Земле! Мы знаем, что жизнь, как мы ее понимаем, требует особых условий для существования. На самом деле, многие ученые считают, что такие условия существуют где-то еще и дают возможность жизни за пределами нашей Земли. Это могут быть очень простые организмы, такие как бактерии, или даже более сложные формы жизни, такие как растения и животные. Все живые существа нуждаются в пище, воде, подходящей атмосфере и температуре. Людям, например, необходимо дышать кислородом, и они могут выжить при температурах, которые не являются экстремально жаркими или холодными. Даже сила гравитации определяет форму наших тел, таких как наши кости и мышечная сила.
Условия на других планетах не такие, как на Земле, поэтому жизнь там будет несколько иной. Например, в этих местах может быть другая атмосфера, поэтому нам не хватит кислорода для дыхания. Все живые существа на земле приспособились к нашей атмосфере, а это значит, что всем живым существам нужна наша смесь атмосферных газов. Жизнь в другом месте будет специально адаптирована к их собственным условиям.
Вода является очень важным компонентом для поддержания той жизни, которую мы знаем на Земле. И растениям, и животным для выживания требуется вода. Планета Земля очень особенная, потому что она содержит так много воды в жидкой форме. Нам еще предстоит найти планету с таким же количеством жидкой воды, как на Земле, но есть много новых «экзопланет», обнаруженных на орбитах других звезд, которые предлагают такую возможность. Одна из вещей, которую ищет марсоход Curiosity, — это наличие воды сейчас или доказательства того, что она существовала на Марсе в прошлом. Похоже, что когда-то на Марсе было много жидкой воды.
Возможно, на Марсе были подходящие условия для жизни. Существует даже вероятность того, что жизнь зародилась на Марсе раньше, чем на Земле, и что Марс «посеял» жизнь на Земле.
Для живых существ очень важна правильная температура. Большая часть жизни на Земле живет при температуре от теплой до умеренной. Существует не так много форм жизни, которые живут при действительно низких температурах, например, на полюсах, или в очень жаркой среде, например, внутри вулканов. Одним из факторов, влияющих на температуру атмосферы планеты, является ее расстояние от звезды, вокруг которой она вращается, — это «Солнце». Ближайшие к Солнцу планеты очень горячие, а планеты, расположенные дальше, намного холоднее. Люди не могли выжить на этих планетах. Мы обнаруживаем «экзопланеты» вокруг других звезд на нужном расстоянии, чтобы иметь правильную температуру для существования жизни. Итак, на других планетах или даже на спутниках других планет все еще может быть жизнь, но она, вероятно, будет сильно отличаться от жизни на Земле! Эти другие возможные формы жизни будут очень далеко, так что о них не стоит беспокоиться.
Ищете больше Никогда не переставайте спрашивать «Почему?» вопросы? Узнайте обо всех прошлых «почему» в блоге.
Какой была первая жизнь на Земле?
Строматолиты, подобные найденным в районе всемирного наследия Шарк-Бей в Западной Австралии, могут содержать цианобактерии, которые, скорее всего, были первыми фотосинтезирующими организмами на Земле.
(Изображение предоставлено Робом Байером/Shutterstock)
Самые ранние свидетельства существования жизни на Земле возникают среди древнейших горных пород, сохранившихся на планете.
Возраст Земли составляет около 4,5 миллиардов лет, но самые старые породы, которые все еще существуют, датируются возрастом всего 4 миллиарда лет. Вскоре после того, как начинается эта горная летопись, появляются дразнящие свидетельства жизни: набор нитевидных окаменелостей из Австралии, о которых сообщалось в журнале Astrobiology в 2013 году, может быть остатками микробного мата, который мог извлекать энергию из солнечного света около 3,5 лет назад.
миллиард лет назад. Еще одним претендентом на звание древнейшей жизни в мире является набор горных пород в Гренландии, которые могут содержать окаменелости колоний цианобактерий возрастом 3,7 миллиарда лет, которые образуют слоистые структуры, называемые строматолитами.
Некоторые ученые утверждают, что видели признаки жизни в породах возрастом 3,8 миллиарда лет на острове Акилия, Гренландия. Исследователи впервые сообщили в 1996 году в журнале Nature, что изотопы (формы элемента с разным числом нейтронов) в этих породах могут указывать на древнюю метаболическую активность какого-то таинственного микроба. С тех пор эти результаты горячо обсуждаются, как, впрочем, и все заявления о ранней жизни.
Совсем недавно ученые сообщили в журнале Nature, что они обнаружили в Канаде микроокаменелости, число которых может составлять от 3,77 миллиарда до 4,29миллиард лет, утверждение, которое отодвинуло бы зарождение жизни очень скоро после того, как Земля впервые сформировала океаны.
Окаменелости, похожие на нити, содержали химические сигналы, которые могли предвещать жизнь, но трудно доказать, что это так, сообщили исследователи, не участвовавшие в исследовании. Также трудно доказать, что окаменелости, найденные в древних горных породах, обязательно являются древними сами по себе; флюиды проникли в трещины в породе и могли позволить новым микробам проникнуть в более старую породу. Исследователи использовали самариево-неодимовое датирование, чтобы получить 4,29миллиардов максимальный возраст окаменелостей. Этот метод, в котором используется распад одного редкоземельного элемента на другой, может измерять возраст магмы, сформировавшей горные породы, а не самих горных пород. ).
Тем не менее, тот факт, что предполагаемые свидетельства жизни появляются сразу после того, как начинается запись горных пород, вызывает вопрос, сказала геохимик Элизабет Белл из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в ходе SETI Talk в феврале 2016 года: более ранние формы жизни, чьи остатки исчезли вместе с самыми древними горными породами планеты?
Эти конусообразные структуры, обнаруженные в породах возрастом 3,7 миллиарда лет в Гренландии, размером примерно с четверть, могут быть окаменелыми колониями микробов и самыми ранними окаменелостями жизни на Земле, говорят исследователи.
(Изображение предоставлено Allen Nutman/Nature)
Период, предшествующий началу рок-записи, известен как Hadean. Это было экстремальное время, когда на планету обрушивались астероиды и метеориты. Белл и ее коллеги сказали, что у них могут быть доказательства того, что жизнь зародилась в это очень неприятное время. В 2015 году исследовательская группа сообщила об обнаружении графита, формы углерода, в кристаллах циркона возрастом 4,1 миллиарда лет. Соотношение изотопов в графите предполагает биологическое происхождение, как написали Белл и ее коллеги в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Есть некоторый скептицизм, который оправдан», — сказал Белл Live Science. По ее словам, метеориты или химические процессы могли вызвать странное соотношение углерода, поэтому изотопы сами по себе не являются доказательством жизни. По словам Белла, после публикации статьи в 2015 году исследователи обнаружили еще несколько включений редкого углерода, которые ученые надеются проанализировать в ближайшее время.
Из того, что известно об этом периоде, на планете должна была быть жидкая вода, сказал Белл в интервью Live Science. Возможно, там была гранитная кора, похожая на континентальную, хотя это спорно, сказала она. Белл добавил, что любая жизнь, которая могла бы существовать, была бы прокариотом (одноклеточным организмом без связанных с мембраной ядер или клеточных органелл). По ее словам, если бы в то время на Земле существовала континентальная кора, прокариоты могли бы иметь минеральные источники питательных веществ, таких как фосфор.
Другой подход к поиску ранней жизни на Земле предполагает, что океанические гидротермальные жерла могли стать местом обитания первых живых существ. В статье, опубликованной в июле 2016 года в журнале Nature Microbiology , исследователи проанализировали прокариоты, чтобы найти белки и гены, общие для всех этих организмов, предположительно последние остатки последнего универсального общего предка (LUCA) — первый общий родственник, от которого сегодня происходит вся жизнь.
Исследовательская группа обнаружила 355 белков, общих для всех линий архей и бактерий. Основываясь на этих белках, исследователи реконструировали геном LUCA, намекая на то, что он жил в анаэробной (бескислородной) гидротермальной среде. Если это так, то первая жизнь на Земле (или, по крайней мере, первая жизнь, оставившая потомство) была бы похожа на микробов, которые сегодня скапливаются вокруг глубоководных жерл, говорят исследователи.
Оригинальная статья о Live Science.
Стефани Паппас — автор статей для журнала Live Science, освещающего самые разные темы — от геонаук до археологии, человеческого мозга и поведения. Ранее она была старшим автором журнала Live Science, но теперь работает внештатным сотрудником в Денвере, штат Колорадо, и регулярно публикует статьи в журналах Scientific American и The Monitor, ежемесячном журнале Американской психологической ассоциации. Стефани получила степень бакалавра психологии в Университете Южной Каролины и диплом о высшем образовании в области научной коммуникации в Калифорнийском университете в Санта-Круз.