§ 17. Биогеоценоз как био- и экосистема

Определения и обозначения

Биогеоценоз — природная система на однородном участке земной поверхности, в которой сообщество организмов связано с условиями неживой среды обменом веществ и потоком энергии. Это понятие помогает увидеть не отдельные виды, а целое: живые организмы и условия их существования вместе.

Биоценоз — совокупность популяций разных видов, совместно обитающих на определённой территории и взаимодействующих друг с другом. Популяция — группа особей одного вида; объединение популяций показывает, какие организмы составляют живую часть природного сообщества.

Биотоп — относительно однородный участок среды с характерными для него абиотическими условиями, занимаемый биоценозом. К таким условиям относятся, например, освещённость, температура, влажность, состав почвы и наличие воды. Термин нужен, чтобы обозначить место обитания сообщества и его неживые особенности.

Экосистема — совокупность организмов и среды их обитания, связанных обменом веществ и энергии. Экосистемами называют природные и созданные человеком системы разного масштаба: от небольшого пруда до крупной природной области. Это более широкое понятие, чем биогеоценоз по масштабу применения.

Как это устроено

Биогеоценоз включает биоценоз и биотоп, потому что жизнь организмов невозможна отдельно от условий участка. Свет, вода, температура и почва влияют на то, какие виды здесь могут жить и размножаться. В свою очередь, организмы изменяют среду: растения затеняют почву и удерживают влагу, а корни и микроорганизмы влияют на её состав. Поэтому живую и неживую части рассматривают как взаимодействующие компоненты одной системы.

В круговороте веществ участвуют производители, потребители и разрушители. Производители, прежде всего растения, создают органические вещества из неорганических, используя энергию света. Потребители получают вещества и энергию, поедая растения или других животных, а разрушители — грибы и бактерии — расщепляют отмершие остатки и отходы. Благодаря разрушителям элементы вновь оказываются в почве, воде или воздухе и могут использоваться организмами повторно.

Пищевые связи передают энергию вместе с пищей: от производителей к потребителям, а затем к следующим звеньям цепи. На каждом этапе часть энергии расходуется организмами и рассеивается в виде тепла, поэтому её поток не замыкается. Вещества при питании переходят между организмами, а после выделения отходов и разложения остатков возвращаются в среду. Так поддерживается круговорот веществ, хотя энергия движется через систему в одном направлении.

Биогеоценоз и экосистема описывают связи организмов со средой, поэтому их смысл во многом совпадает. Однако биогеоценозом называют природную систему, ограниченную участком с относительно однородными условиями. Экосистема может быть разного масштаба и не обязательно имеет такие же чёткие природные границы: ею может быть и лес, и аквариум. Различие помогает понять, что речь идёт о близких, но не полностью одинаковых понятиях.

Устойчивость биогеоценоза зависит от того, насколько разнообразны связи между его организмами и сохраняются условия среды. Если исчезает один вид, другие могут потерять источник пищи или начать чрезмерно размножаться. Разнообразие видов и пищевых связей иногда позволяет сообществу частично компенсировать такие изменения. Но сильное изменение освещённости, влажности, почвы или других условий может повлиять сразу на многие популяции, поэтому состояние биотопа тоже важно.

Биогеоценоз и экосистема: общие черты и различия

Сначала сравните, какие компоненты входят в каждое понятие, затем обратите внимание на границы и масштаб. Общая черта — обязательная связь организмов со средой, а главное различие — пространственная определённость биогеоценоза. Примеры в последней строке показывают, почему экосистемой можно назвать систему, не являющуюся биогеоценозом.

Разбор задач

Задача 1. В сосновом лесу перечислены сосны, кустарники, грибы, животные, почва, вода и воздух. Распределите объекты между биотопом и биоценозом и назовите образуемую ими систему.

1. Сначала разделим перечисленное на живые организмы и неживые компоненты. Сосны, кустарники, грибы и животные относятся к живой части.
2. Живое сообщество называется биоценозом, а почва, вода и воздух относятся к условиям участка. Вместе эти неживые компоненты образуют биотоп.
3. Поскольку организмы связаны с условиями лесного участка, объединение биоценоза и биотопа образует биогеоценоз. Его также можно описать как экосистему, но биогеоценоз подчёркивает природные границы участка.

Ответ: биоценоз — сосны, кустарники, грибы и животные; биотоп — почва, вода и воздух. Вместе они образуют биогеоценоз соснового леса.

Задача 2. Определите роли организмов в цепи «трава — заяц — лисица — бактерии» и объясните передачу энергии и веществ.

1. Трава создаёт органические вещества, поэтому она производитель. Заяц питается травой, а лисица — зайцем; оба являются потребителями, причём лисица занимает более высокий уровень в цепи.
2. Бактерии разлагают остатки организмов и выполняют роль разрушителей. При этом вещества из органических остатков возвращаются в окружающую среду.
3. Энергия пищи передаётся от травы зайцу, затем лисице, но часть её на каждом этапе рассеивается. Вещества переходят между звеньями и после разложения могут снова попасть к растениям.

Ответ: трава — производитель, заяц и лисица — потребители, бактерии — разрушители. Энергия проходит по цепи и рассеивается, а вещества возвращаются в среду и участвуют в круговороте.

Задача 3. На участке леса вырубили деревья, после чего изменились освещённость, влажность почвы и состав животных. Почему перемены затронули весь биогеоценоз и какое его свойство проявилось?

1. Деревья относятся к биоценозу, но их кроны также затеняют участок и влияют на влажность. После вырубки меняются не только состав живых организмов, но и условия биотопа.
2. Новые условия сказываются на растениях, животных и других обитателях участка. Одни виды могут потерять место обитания, а для других условия станут подходящими.
3. Значит, компоненты системы связаны и изменение одного из них вызывает последствия для остальных. Это показывает целостность биогеоценоза и взаимное влияние его частей.

Ответ: вырубка изменила и сообщество, и условия среды, поэтому последствия затронули связанные компоненты всей системы. Проявилось свойство целостности биогеоценоза.

Типичные ошибки

Ошибка: считать биоценоз и биогеоценоз одним и тем же. Такое смешение возникает, потому что оба слова обозначают природное сообщество. Но биоценоз включает только живые организмы, а биогеоценоз — ещё и участок неживой среды. Проверьте себя: если в определении названы почва, вода или другие условия, речь идёт о биогеоценозе.

Ошибка: называть биотопом сообщество организмов. Термины легко перепутать из-за их сходного звучания. Биотоп — пространство и абиотические условия, тогда как живое сообщество — биоценоз. Чтобы проверить ответ, спросите себя: описывается место обитания или населяющие его виды?

Ошибка: полностью отождествлять биогеоценоз и экосистему. Их объединяет связь организмов со средой, поэтому понятия кажутся синонимами. Однако биогеоценоз относится к природному участку с однородными условиями, а экосистемой может быть система разного масштаба, например аквариум. Проверьте, уточнены ли природные границы и условия участка.

Ошибка: считать, что энергия возвращается в круговорот вместе с веществами. Такое представление появляется, когда передачу пищи принимают за одинаковое движение всех компонентов. Вещества после разложения могут вновь использоваться, а энергия при передаче рассеивается и не возвращается к началу цепи. Для самопроверки проследите отдельно судьбу атомов вещества и энергии.

Связь с другими темами

Для понимания темы понадобятся знания о популяции и виде: популяции разных видов составляют биоценоз. Также важно знать, что такое среда обитания и экологические факторы, ведь они определяют условия биотопа. Пищевые цепи помогают проследить связи между производителями, потребителями и разрушителями.

Строение биогеоценоза служит основой для изучения круговорота веществ и потока энергии. Эти знания помогают объяснять последствия деятельности человека: например, почему изменение растительного покрова влияет на влажность и состав животных. Так связь компонентов позволяет оценивать не только отдельный фактор, но и его воздействие на всю систему.

Что запомнить

• Биогеоценоз объединяет биоценоз и биотоп.
• Биоценоз — живая часть биогеоценоза.
• Биотоп — участок среды с характерными условиями обитания.
• Организмы и неживая среда взаимно влияют друг на друга.
• Вещества в экосистеме совершают круговорот, а энергия проходит через неё.
• Экосистема может быть разного масштаба; биогеоценоз связан с определённым природным участком.