§ 30. Биогеоценоз, его состав и структура

Определения и обозначения

Биогеоценоз — целостная природная система на однородном участке земной поверхности, где живые организмы связаны с условиями среды обменом веществ и энергии. Это понятие помогает описывать не отдельные виды, а их совместную жизнь вместе с неживой природой. Границы такой системы обычно совпадают с границами участка, где условия среды достаточно сходны.

Биоценоз — сообщество популяций разных видов, совместно населяющих участок среды. В него входят растения, животные, грибы и микроорганизмы, а видовой состав показывает, какие организмы образуют сообщество. Между ними возникают пищевые и другие связи, поэтому биоценоз нужен для понимания взаимодействий живой части системы.

Биотоп — участок территории с относительно однородными условиями неживой среды, в пределах которого существует биоценоз. Его характеризуют, например, свойства почвы, влажность, освещённость и температура. Понятие биотопа помогает описать условия, от которых зависит жизнь сообщества.

Экосистема — система организмов и среды их обитания, объединённых обменом веществ и энергии. Термин применяют к природным системам разного масштаба, а биогеоценоз обычно связан с конкретным однородным участком суши. Поэтому биогеоценоз можно рассматривать как частный случай экосистемы, но границы экосистемы не всегда задаются так же строго.

Как это устроено

Биогеоценоз образуют биотоп и биоценоз: условия среды задают возможности жизни, а организмы, в свою очередь, изменяют среду. Например, растения затеняют почву, а отмершие части растений обогащают её органическими остатками. Границы системы проводят там, где условия и состав сообщества заметно отличаются от соседних участков, хотя в природе переходы не всегда резкие.

Биоценоз имеет видовую и пространственную структуру. Видовая структура показывает разнообразие и соотношение видов, а пространственная — где именно они живут. В лесу деревья занимают верхний ярус, кустарники — нижний, травы растут у поверхности почвы; животные тоже распределяются по ярусам и местообитаниям. Такое разделение уменьшает конкуренцию за свет, пищу и пространство, потому что разные организмы используют неодинаковые ресурсы.

По способу получения пищи организмы образуют трофические группы. Продуценты, прежде всего зелёные растения, создают органические вещества из неорганических, используя энергию света. Консументы получают готовые органические вещества, поедая растения или других животных. Редуценты — главным образом бактерии и грибы — разлагают органические остатки до веществ, которые снова могут попасть в среду; без них остатки накапливались бы, а доступных минеральных веществ становилось бы меньше.

Пищевые цепи показывают последовательную передачу пищи и заключённых в ней веществ от одного организма к другому. В природе одна и та же пища может быть доступна нескольким видам, а животное нередко питается разными организмами, поэтому отдельные цепи соединяются в пищевую сеть. Сеть связывает разные трофические уровни и создаёт дополнительные пути передачи вещества и энергии. Если один источник пищи становится недоступен, некоторые потребители могут использовать другие связи.

Вещества переходят из среды в организмы, затем — между организмами и обратно в среду благодаря разложению остатков. Поэтому атомы и соединения могут многократно использоваться в пределах биогеоценоза и участвовать в круговороте. Энергия ведёт себя иначе: она поступает, например, от Солнца, передаётся по цепям питания и при жизнедеятельности организмов рассеивается в виде тепла. Значит, энергия проходит через систему, а для её работы требуется постоянное поступление новой энергии.

Состав и структура биогеоценоза

В таблице собраны компоненты системы и две её основные структуры. Сначала определите, относится ли пример к условиям среды, живым организмам или к их расположению и пищевым связям. Затем проследите, какую роль он выполняет: это поможет увидеть, как отдельные части поддерживают существование биогеоценоза.

Разбор задач

Задача 1. В описании лесного участка указаны почва, влажность, растения, животные и грибы. Нужно определить, какие элементы относятся к биотопу, а какие — к биоценозу. Разделяйте их по признаку: это неживая характеристика среды или живой организм.

1. Почва и влажность — характеристики неживой среды, поэтому они относятся к биотопу. Они описывают условия, в которых существует сообщество.
2. Растения, животные и грибы — живые организмы разных видов. Вместе они составляют биоценоз этого участка.

Ответ: почва и влажность относятся к биотопу, растения, животные и грибы — к биоценозу. При этом сами организмы могут изменять условия среды, но от этого не перестают быть частью биоценоза.

Задача 2. Для цепи «трава → заяц → лисица → бактерии» определите продуцента, консументов и редуцентов, а также направление передачи вещества и энергии. Стрелка показывает переход органического вещества и заключённой в нём энергии от пищи к потребителю. Чтобы распределить роли, выясните, кто создаёт органику, кто её ест и кто разлагает остатки.

1. Трава создаёт органические вещества, поэтому это продуцент. Она является началом данной цепи.
2. Заяц питается травой, а лисица — зайцем; оба являются консументами. Бактерии разлагают органические остатки и относятся к редуцентам.
3. Передача идёт от травы к зайцу, затем к лисице, а остатки разлагаются бактериями. Вещество возвращается в среду, энергия же по мере передачи рассеивается.

Ответ: трава — продуцент, заяц и лисица — консументы, бактерии — редуценты. Вещество переходит по цепи и возвращается в среду после разложения, а поток энергии направлен от продуцента к потребителям и далее рассеивается.

Задача 3. В смешанном лесу есть деревья верхнего яруса, кустарники, травы, насекомые, птицы, грибы и почвенные бактерии. Объясните, как пространственное и трофическое распределение организмов способствует устойчивости биогеоценоза. Здесь нужно учесть и размещение видов, и их пищевые связи, и разложение остатков.

1. Деревья, кустарники и травы занимают разные ярусы. Благодаря этому виды могут использовать свет и пространство на разных уровнях, а конкуренция за одни и те же ресурсы уменьшается.
2. Насекомые и птицы включены в пищевые связи, которые переплетаются в сеть. Разнообразие связей даёт сообществу несколько путей передачи пищи и энергии.
3. Грибы и бактерии разлагают остатки организмов. Это возвращает вещества в среду, где их вновь могут использовать растения.

Ответ: ярусность помогает организмам разделять местообитания и ресурсы, пищевые сети связывают разные виды, а редуценты поддерживают возврат веществ. В совокупности эти особенности помогают системе сохранять связи при изменении численности отдельных организмов.

Типичные ошибки

Ошибка — считать биогеоценоз только сообществом организмов. Так думают, если сосредоточиться на видах и забыть об условиях неживой среды, хотя именно их взаимодействие образует целостную систему. Проверьте себя: в описании должны быть и живые компоненты, и биотоп, и связи между ними.

Ошибка — путать биотоп и биоценоз. Это легко сделать, потому что оба понятия относятся к одному участку, но биотоп обозначает условия неживой среды, а биоценоз — населяющие её организмы. Для проверки спросите себя, можно ли назвать перечисленный объект живым организмом: почва и влажность указывают на биотоп, растения и животные — на биоценоз.

Ошибка — считать редуцентов просто ещё одним звеном, которое питается предыдущим организмом. Редуценты действительно используют органические остатки, но их особая роль — разлагать их и возвращать вещества в среду. Проверьте ответ: если в нём показано только место грибов или бактерий в цепи, дополните его объяснением разложения и возврата веществ.

Ошибка — представлять круговорот энергии как замкнутый. Её путают с веществами, которые многократно переходят между организмами и средой. Чтобы проверить себя, проследите путь энергии: она передаётся по цепям питания и рассеивается, поэтому системе требуется её постоянное поступление, например от Солнца.

Связь с другими темами

Для понимания биогеоценоза нужны знания о популяциях, видах, среде обитания и пищевых цепях: они помогают увидеть, из каких групп складывается сообщество и как оно связано с условиями. Позже эти понятия пригодятся при изучении экосистем, круговорота веществ, потока энергии и влияния человека на природные сообщества. Сравнение биогеоценоза и экосистемы показывает, что экологические системы можно выделять и описывать с разной степенью точности и в разных масштабах.

Что запомнить

• Биогеоценоз состоит из биотопа и биоценоза.
• Биотоп — участок среды с относительно однородными условиями.
• Биоценоз — сообщество организмов разных видов.
• Продуценты создают органические вещества, консументы их потребляют, редуценты разлагают остатки.
• Пищевые цепи образуют взаимосвязанные пищевые сети.
• Ярусность отражает пространственное распределение организмов.
• Вещества участвуют в круговороте, а энергия передаётся и рассеивается.