§ 18. Строение и свойства биогеоценоза

Определения и обозначения

Биогеоценоз — природная система на однородном участке территории, где живые организмы связаны между собой и с условиями среды. Это понятие позволяет рассматривать участок природы не как набор отдельных объектов, а как единую систему. В ней важны и сами организмы, и их взаимодействия.

Биотоп — неживая среда биогеоценоза: участок с определёнными климатическими, почвенными и другими условиями. К нему относят, например, особенности освещённости, влажности и состава почвы. Понятие помогает описать условия, в которых живёт сообщество.

Биоценоз — совокупность популяций разных видов, совместно обитающих в биотопе. Популяция — это особи одного вида, живущие на определённой территории. Понятие биоценоза нужно, чтобы обозначить живую часть биогеоценоза и связи организмов внутри неё.

Экологическая ниша — положение вида в сообществе, включающее условия его существования и роль в связях с другими организмами. Она описывает не только место обитания, но и то, чем вид питается и с кем взаимодействует. Это понятие помогает понять, как разные виды могут сосуществовать и использовать ресурсы среды.

Как это устроено

Биогеоценоз включает биоценоз и биотоп, потому что жизнь сообщества зависит от неживой среды, а сами организмы воздействуют на неё. Температура, вода и свойства почвы ограничивают возможность существования видов. В то же время растения изменяют освещённость и влажность, а микроорганизмы и животные влияют на состав почвы. Поэтому живую и неживую части рассматривают вместе.

В биоценозе есть растения, животные, грибы и микроорганизмы, и каждая группа участвует в работе системы. Растения чаще всего создают органические вещества, используя свет; животные потребляют растения или других животных. Грибы и многие микроорганизмы разлагают органические остатки, благодаря чему вещества возвращаются в среду. Такое разделение ролей связывает организмы в общий процесс обмена веществом.

Организмы распределяются в биогеоценозе неравномерно: например, в лесу выделяются ярусы, от верхушек деревьев до почвы. Разные виды используют разные участки пространства, источники пищи и условия. Благодаря этому снижается конкуренция за одни и те же ресурсы. Такое распределение связано с экологическими нишами видов.

Пищевые связи соединяют организмы в цепи, а несколько переплетённых цепей образуют пищевую сеть. Трофический уровень — это место организма в такой передаче пищи: например, растение относится к первому уровню, а питающееся им животное — к следующему. По цепи передаются вещества и энергия, содержащаяся в органических веществах. На каждом переходе часть энергии рассеивается, поэтому её количество уменьшается по мере движения по уровням.

Биогеоценоз целостен, потому что изменения одной его части могут отразиться на других: например, уменьшение количества растений повлияет на растительноядных животных. Вещество в системе многократно переходит между организмами и средой, образуя круговорот. Саморегуляция — способность системы ослаблять последствия изменений за счёт взаимодействия её частей. Устойчивость при этом не означает неподвижность: внешние факторы могут менять состав и численность организмов, а сильные воздействия способны нарушить связи.

Структурные части биогеоценоза и их роль

Используйте таблицу, чтобы различать части системы по тому, что они включают и какую функцию выполняют. Сначала определите, относится ли объект к живой или неживой части, затем уточните его роль в обмене веществ и пищевых связях. Так, растение — часть биоценоза и обычно продуцент, а почва — часть биотопа.

Разбор задач

Задача 1. В лесном сообществе перечислены почва, сосны, грибы, насекомые и птицы. Распределите объекты между биотопом и биоценозом и укажите, какие сведения нужны, чтобы описать весь биогеоценоз. Рассуждайте по признаку: является объект живым организмом или неживым условием.

1. Почва относится к биотопу, потому что это неживая часть среды.
2. Сосны, грибы, насекомые и птицы — живые организмы, поэтому относятся к биоценозу.
3. Для описания всего биогеоценоза нужно учесть также климатические и другие условия участка, а ещё связи организмов со средой и друг с другом.

Ответ: почва — биотоп; сосны, грибы, насекомые и птицы — биоценоз. Для полного описания нужны сведения о неживых условиях и взаимосвязях в системе.

Задача 2. Для цепи «трава — кузнечик — лягушка — цапля» определите продуцента и консументов, обозначьте трофические уровни и объясните направление передачи вещества и энергии. Стрелки в цепи показывают, кто служит пищей следующему организму. Начните с определения способа получения органических веществ.

1. Трава создаёт органические вещества, поэтому она продуцент и занимает первый трофический уровень.
2. Кузнечик питается травой и является консументом первого порядка, лягушка — консументом второго порядка, цапля — консументом третьего порядка.
3. Вещество и энергия передаются от травы к кузнечику, затем к лягушке и цапле; на каждом уровне часть энергии рассеивается.

Ответ: трава — продуцент; кузнечик, лягушка и цапля — консументы. Последовательность передачи идёт от пищи к потребителю: от травы к цапле.

Задача 3. После сокращения численности хищников в биогеоценозе увеличилось количество растительноядных животных, а растительный покров стал редеть. Объясните последовательность изменений и назовите свойство системы, которое помогает ей ослаблять такие нарушения. Важно проследить влияние от одного звена пищевой сети к следующему. Затем нужно назвать способность, которая помогает системе сдерживать последствия изменения.

1. Когда хищников становится меньше, они поедают меньше растительноядных животных, поэтому численность последних может возрасти.
2. Увеличившаяся группа растительноядных животных потребляет больше растений, и растительный покров редеет.
3. Ослаблять такие нарушения помогает саморегуляция — взаимодействие частей системы, которое может сдерживать последствия изменений.

Ответ: сокращение хищников может привести к росту численности растительноядных и уменьшению растительного покрова. Свойство, помогающее ослабить нарушение, — саморегуляция.

Типичные ошибки

Ошибка: считать биогеоценоз только сообществом живых организмов. Так можно подумать, если сосредоточиться лишь на видах, но без биотопа не учтены условия, от которых зависит жизнь сообщества. Проверьте себя: в полном описании должны быть и живые организмы, и неживая среда, и связи между ними.

Ошибка: путать продуцентов, консументов и редуцентов. Эти роли иногда ошибочно связывают с размером организма или местом его обитания, хотя важен способ получения органических веществ. Спросите себя, создаёт ли организм их, потребляет готовые или разлагает остатки.

Ошибка: представлять пищевые связи только как одну цепь. Это упрощение возникает, когда рассматривают один пример питания, но в природе у организмов обычно есть разные источники пищи и потребители. Чтобы проверить ответ, посмотрите, могут ли несколько цепей соединяться общими видами; тогда это пищевая сеть.

Ошибка: считать устойчивость неизменностью состава. Численность популяций может колебаться, поэтому изменения сами по себе не означают, что система перестала быть устойчивой. Проверьте, сохраняются ли основные связи и способность к саморегуляции, а не только осталось ли прежним число организмов каждого вида.

Связь с другими темами

Для понимания биогеоценоза нужны знания о популяции, виде, среде обитания и пищевых связях. Они помогают определять, какие организмы входят в сообщество и как взаимодействуют. Тема пригодится при изучении экосистем, круговорота веществ, потока энергии и влияния человека на природу. С географией её связывают климат, почва и рельеф: они определяют условия существования сообществ.

Что запомнить

• Биогеоценоз объединяет биотоп и биоценоз.
• Биоценоз состоит из популяций разных видов.
• Продуценты создают органические вещества, консументы их потребляют, редуценты разлагают остатки.
• Пищевые цепи связаны между собой и образуют пищевые сети.
• Вещество в биогеоценозе участвует в круговороте, а энергия передаётся по трофическим уровням.
• Саморегуляция помогает биогеоценозу сохранять устойчивость при изменениях.