63. Биоразнообразие – основа устойчивости сообществ

Определения и обозначения

Биоразнообразие — разнообразие живых организмов на генетическом, видовом и экосистемном уровнях. Генетический уровень показывает различия между особями одного вида, видовой — разнообразие видов, а экосистемный — разнообразие природных сообществ и мест их обитания. Такое деление помогает не сводить оценку природы к простому подсчёту видов.

Видовое разнообразие — разнообразие видов в сообществе с учётом их числа и соотношения численности. Например, два сообщества могут включать одинаковый набор видов, но в одном особи распределены равномерно, а в другом преобладает один вид. Понятие нужно, чтобы учитывать не только наличие видов, но и то, насколько каждый из них представлен.

Устойчивость сообщества — способность сообщества сохранять структуру и функции или восстанавливаться после воздействия. Воздействием могут быть засуха, похолодание или изменение численности организмов. Это понятие позволяет оценить, насколько сообщество сохраняет свои процессы при изменении условий.

Функциональное разнообразие — разнообразие экологических функций и ролей организмов в сообществе. Одни организмы создают органическое вещество, другие потребляют его, а третьи разлагают остатки. Понимание этих ролей помогает выяснить, какие процессы могут продолжаться при изменении численности отдельных видов.

Как это устроено

Видовое разнообразие определяется и числом видов, и тем, как распределены между ними особи. Если в сообществе много видов, но почти все особи относятся к одному из них, остальные виды мало влияют на общую картину. При более равномерном распределении разные виды заметнее представлены в жизни сообщества. Поэтому при сравнении учитывают не одно видовое богатство, а также соотношение численности.

Виды поддерживают разные процессы, потому что их экологические роли различаются. Растения и другие продуценты образуют органическое вещество, которым питаются консументы, а редуценты разлагают остатки организмов. Разложение возвращает вещества в доступные для других организмов формы и поддерживает круговорот. Если одна из этих групп или выполняемых ею функций ослабевает, меняется движение вещества и энергии по сообществу.

Некоторые виды способны частично выполнять сходные функции, поэтому снижение численности одного из них не всегда сразу прекращает процесс. Такая функциональная взаимозаменяемость создаёт своего рода запас: оставшиеся виды могут поддержать часть опыления, потребления или разложения. Однако замещение не обязательно будет полным, потому что виды могут различаться по активности, условиям жизни и связям с другими организмами. Чем меньше подходящих замен, тем сильнее последствия сокращения вида.

Сообщества с большим разнообразием видов часто лучше переносят изменения среды, потому что в них больше разных связей и возможных вариантов поддержания процессов. Если один вид становится менее активным, другой может продолжить часть его функции; это снижает риск резкого нарушения работы сообщества. Разнообразие также повышает вероятность того, что после нарушения найдутся организмы, способные заселить освободившиеся места и восстановить связи. Поэтому такие сообщества нередко восстанавливаются быстрее, хотя результат зависит от конкретных условий.

Одно лишь количество видов не гарантирует устойчивости, потому что виды могут выполнять разные функции и быть связаны между собой неодинаково. Если важный процесс зависит от одного вида, его сокращение может нарушить работу сообщества даже при большом видовом богатстве. Имеет значение и само воздействие: кратковременное изменение и длительное сильное нарушение создают разные последствия. Поэтому устойчивость оценивают с учётом состава видов, их ролей, связей и характера воздействия.

Биоразнообразие и устойчивость сообщества

Сравнивая сообщества, сначала проверьте число видов и распределение их численности, а затем — какие функции они выполняют. По строкам о зависимости процессов и реакции на сокращение вида можно оценить возможные последствия нарушения. Таблица показывает общие тенденции, а не правило, которое автоматически подходит каждому сообществу.

Разбор задач

Задача 1. В двух сообществах одинаковое число видов, но в первом почти все особи принадлежат одному виду, а во втором численность видов распределена равномернее. Сравните их видовое разнообразие. Для ответа нужно отделить число видов от распределения их численности. Именно второй показатель позволяет различить эти сообщества.

1. Сначала сравним видовое богатство: оно одинаково, поскольку в обоих сообществах одинаковое число видов.
2. Затем учтём соотношение численности: в первом сообществе резко преобладает один вид, а во втором виды представлены равномернее.
3. При одинаковом видовом богатстве более равномерное представительство видов означает более высокое видовое разнообразие по этому сравнению.

Ответ: видовое разнообразие выше во втором сообществе, потому что его численность распределена равномернее. В первом один вид преобладает, поэтому остальные представлены слабее. Одного подсчёта видов для такого сравнения недостаточно.

Задача 2. После засухи в сообществе резко сократилось число растений одного вида. Объясните, от чего зависит, сохранится ли образование растительной биомассы. Биомасса — это масса живых организмов или их частей; в данном случае речь идёт о растениях, создающих органическое вещество. Нужно выяснить, насколько сильно процесс зависит от пострадавшего вида.

1. Определим роль вида: если он был главным продуцентом, его сокращение уменьшит вклад в образование биомассы.
2. Проверим, есть ли другие растения, способные продолжать этот процесс и занимать доступные ресурсы.
3. Учтём силу засухи: если она затронула и другие растения, их присутствие может не компенсировать потери.

Ответ: образование биомассы сохранится лучше, если другие виды растений выполняют сходную функцию и пережили засуху. Если пострадавший вид был единственным или главным источником растительной продукции, процесс заметно ослабнет. Следовательно, результат зависит от функциональной взаимозаменяемости и характера воздействия.

Задача 3. В одном сообществе опыление растений обеспечивает один вид насекомых, в другом — несколько видов. Предскажите последствия сокращения численности этого насекомого и обоснуйте ответ. В обоих случаях воздействие касается опылителей, но возможности сообщества поддержать опыление различаются. Сравним наличие видов, способных выполнять сходную роль.

1. В первом сообществе проверим, есть ли другие опылители: по условию процесс обеспечивается одним видом, поэтому прямой замены не указано.
2. Во втором сообществе опыление выполняют несколько видов, значит, оставшиеся насекомые могут частично поддержать процесс.
3. Сравним прогноз: сокращение одного опылителя сильнее угрожает опылению там, где он единственный; во втором сообществе последствия могут быть мягче.

Ответ: в первом сообществе опыление, вероятно, сильнее ослабнет, а во втором другие виды могут компенсировать часть потери. Компенсация зависит от того, насколько активно они опыляют те же растения. Сам факт присутствия нескольких видов не гарантирует полной замены.

Типичные ошибки

Ошибка — считать биоразнообразием только число видов. Так делают, потому что видовое разнообразие заметно при обычном наблюдении, а генетический и экосистемный уровни менее очевидны. Проверьте себя: перечислите три уровня биоразнообразия и убедитесь, что не свели понятие к одному из них.

Ошибка — отождествлять видовое богатство с видовым разнообразием. Путаница возникает потому, что оба понятия связаны с количеством видов, но разнообразие учитывает также их численность. Проверьте себя: если видов поровну, спросите, одинаково ли они представлены в сообществах.

Ошибка — заключать, что любое сообщество с большим числом видов обязательно устойчивее. Такой вывод игнорирует функции видов, связи между ними и силу воздействия. Проверьте себя: выясните, зависит ли важный процесс от одного вида и какие организмы могут его поддержать.

Ошибка — считать, что исчезновение одного вида всегда полностью прекращает его функцию. Эту ошибку допускают, если воспринимают экологическую роль как уникальную для каждого вида. Проверьте себя: поищите виды со сходными функциями, но помните, что они могут заменить исчезнувший вид лишь частично.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания об уровнях организации живой природы, а также понятия «экосистема» и «популяция». Роли продуцентов, консументов и редуцентов помогают проследить, кто образует органическое вещество, кто его потребляет и кто разлагает остатки. Эти связи объясняют, какие процессы поддерживает разнообразие видов. Далее тема пригодится при изучении экологических сукцессий, охраны природы и последствий исчезновения видов.

Что запомнить

• Биоразнообразие рассматривают на генетическом, видовом и экосистемном уровнях.
• В видовом разнообразии важны и число видов, и соотношение их численности.
• Виды сообщества различаются экологическими функциями.
• Разнообразие функций помогает поддерживать процессы в сообществе.
• Функциональная взаимозаменяемость видов может смягчать последствия сокращения одного из них.
• Устойчивость зависит не только от числа видов, но и от связей между ними и характера воздействия.