§13. Экосистемы — живая мозаика планеты

Определения и обозначения

Экосистема — единство живых организмов и неживой природы, связанных обменом веществ и энергии. Это понятие помогает увидеть не отдельные виды, а целое: например, в пруду водоросли, рыбы, вода и свет влияют друг на друга. Поэтому, изучая экосистему, учитывают и живые организмы, и условия их жизни.

Сообщество организмов — совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, совместно обитающих на одной территории. Оно показывает, какие живые существа делят место обитания и могут взаимодействовать. Но само по себе сообщество не включает воду, почву, свет и другие неживые условия.

Производители, потребители и разрушители — группы организмов, различающиеся способом получения пищи и ролью в экосистеме. Такое деление помогает понять, откуда берётся пища и что происходит с остатками организмов. Например, растения производят органические вещества, животные их потребляют, а бактерии и грибы разлагают остатки.

Цепь питания — последовательность организмов, в которой каждый предыдущий служит пищей для следующего. Она показывает, как передаются пища и энергия между организмами. Если поставить стрелки правильно, станет понятно, кто кого ест и откуда получает энергию.

Как это устроено

Экосистема включает не только живые организмы, потому что каждый из них зависит от условий окружающей среды. Растениям нужны свет, вода, воздух и вещества из почвы, а животным — подходящая температура, вода, укрытия и пища. Если исключить эти условия из описания, нельзя понять, почему организмы живут именно здесь и как они существуют. Поэтому экосистему рассматривают как целое из живых и неживых компонентов.

Производители создают органические вещества, используя энергию Солнца. Например, зелёное растение берёт из среды воду и углекислый газ и образует вещества, которыми может питаться само. Животные обычно не умеют создавать такую пищу из неорганических веществ и получают её от других организмов. Поэтому производители становятся началом большинства цепей питания и источником пищи для многих потребителей.

Потребители получают вещества и энергию, поедая растения или других животных. Травоядное животное может быть потребителем первого порядка, а хищник, который охотится на него, — потребителем следующего порядка. Разрушители, например бактерии и грибы, используют остатки организмов и разлагают их на более простые вещества. Эти вещества возвращаются в почву и воду, откуда их снова могут использовать растения, поэтому разрушители поддерживают круговорот веществ.

В экосистеме возникают не только отдельные цепи, но и сети питания. Один и тот же организм может есть несколько видов пищи, а сам становиться добычей для разных животных. Из-за этого цепи переплетаются: например, птица может питаться разными насекомыми, а насекомыми питаются разные животные. Сеть показывает больше реальных связей, чем одна цепь, и помогает понять, почему исчезновение одного вида может затронуть несколько других.

Компоненты экосистемы связаны, поэтому изменение одного из них может отразиться на остальных. Если станет меньше растений, травоядным будет труднее найти пищу, а вслед за ними может уменьшиться число хищников. Если исчезнет хищник, численность его добычи может вырасти и усилить давление на растения. Последствия зависят от конкретных связей, поэтому при оценке изменений нужно прослеживать всю цепь или сеть питания.

Роли организмов в экосистеме

Чтобы определить роль организма, спроси себя, чем он питается и что происходит с пищей после этого. Если организм сам создаёт органические вещества, это производитель; если ест готовую пищу — потребитель. Разрушители питаются остатками и возвращают вещества в среду.

Разбор задач

Задача 1. Распредели объекты пруда: водоросли, щука, карась, бактерии, вода, ил, солнечный свет. Нужно отделить живые компоненты от неживых, а живые распределить по ролям. Сначала выясним, какие объекты являются организмами, затем определим их способ питания. Так мы не перепутаем организм с условием его жизни.

1. Живые объекты здесь — водоросли, щука, карась и бактерии; вода, ил и солнечный свет относятся к неживым компонентам.
2. Водоросли создают органические вещества, используя свет, поэтому это производители. Карась и щука получают готовую пищу от других организмов, значит, они потребители.
3. Бактерии разлагают остатки организмов, поэтому относятся к разрушителям. Неживые компоненты не относят ни к производителям, ни к потребителям, ни к разрушителям.

Ответ: водоросли — производители; карась и щука — потребители; бактерии — разрушители; вода, ил и солнечный свет — неживые компоненты экосистемы.

Задача 2. Составь цепь питания для луга из травы, кузнечика, лягушки и аиста и покажи направление передачи энергии. В цепи сначала поставь того, кто создаёт органические вещества, а затем — тех, кто получает пищу от предыдущих звеньев. Проверь, действительно ли каждый организм может питаться тем, что стоит перед ним. Это поможет не развернуть цепь в обратную сторону.

1. Трава сама создаёт органические вещества, поэтому она будет первым звеном — производителем.
2. Кузнечик питается травой, значит, он ставится после неё. Лягушка может съесть кузнечика, а аист — лягушку.
3. Стрелки направляем от съедаемого организма к тому, кто его ест, то есть по ходу передачи пищи и энергии.

Ответ: трава → кузнечик → лягушка → аист. Энергия передаётся от травы к кузнечику, затем к лягушке и аисту.

Задача 3. Предскажи, как изменится экосистема озера, если резко уменьшится количество водорослей или исчезнут хищные рыбы. Это два разных изменения, поэтому каждое нужно проследить по отдельности. В первом случае ищем организмы, которые питаются водорослями, а во втором — добычу хищных рыб. Так можно составить обоснованный прогноз, не утверждая, что последствия обязательно будут одинаковыми в каждом озере.

1. Если водорослей станет меньше, уменьшится количество пищи для организмов, которые ими питаются. Затем нехватка пищи может отразиться и на животных, питающихся этими организмами.
2. Если исчезнут хищные рыбы, численность их добычи может вырасти. Если эта добыча питается другими животными или водорослями, изменится и их численность.
3. В обоих случаях нужно проследить связанные пищевые цепи и учесть, что один организм может иметь несколько источников пищи и врагов.

Ответ: уменьшение водорослей может сократить численность их потребителей и следующих за ними звеньев; исчезновение хищных рыб может увеличить численность их добычи. Точные последствия зависят от пищевых связей в конкретном озере.

Типичные ошибки

Ошибка — считать экосистемой только совокупность животных и растений. Так думают, потому что живые организмы заметнее воды, воздуха, почвы и света. Но без неживых компонентов невозможно объяснить, откуда растения берут воду и почему животные могут жить в определённых условиях. Проверь себя: назвал ли ты и живые организмы, и неживую среду, и связи между ними?

Ошибка — называть разрушителей вредными и не учитывать их работу. Их роль менее заметна, чем роль растений или животных, поэтому разложение остатков легко принять за что-то ненужное. Однако без разрушителей вещества не возвращались бы в почву и воду в доступном для других организмов виде. Проверь себя: можешь ли ты объяснить, куда попадают вещества после разложения остатков?

Ошибка — строить цепь питания в обратном направлении. Это случается, когда стрелку понимают как указание на того, кто охотится, или просто перечисляют организмы в случайном порядке. Стрелка показывает передачу пищи и энергии от съедаемого к тому, кто его ест: трава → кузнечик. Чтобы проверить себя, прочитай цепь словами: «это съедают, а затем съедает следующий».

Ошибка — считать, что исчезновение одного вида не затронет остальных. Кажется, что небольшое изменение касается только одного организма, но виды связаны питанием и условиями среды. Например, уменьшение числа растений может лишить пищи травоядных, а затем повлиять на хищников. Проверь себя: проследи, кто питается исчезнувшим видом и кому служит пищей он сам.

Связь с другими темами

Для изучения экосистем пригодятся знания о признаках живого, группах организмов, условиях среды обитания и способах питания растений и животных. Они помогают определить, какие компоненты живые, а какие неживые, и понять роль каждого организма в пищевых связях. Позже эта тема поможет разбираться в природных зонах, круговороте веществ, охране природы и влиянии человека на окружающую среду. В повседневной жизни понимание связей в экосистеме позволяет оценивать последствия загрязнения, вырубки лесов, исчезновения видов и нарушения цепей питания.

Что запомнить

• Экосистема состоит из живых организмов и неживой природы, связанных взаимодействиями.
• Производители создают органические вещества из неорганических.
• Потребители получают вещества и энергию, поедая другие организмы.
• Разрушители разлагают остатки организмов и возвращают вещества в среду.
• Цепь питания обычно начинается с производителя.
• Вещества совершают круговорот, а энергия передаётся по цепям питания.
• Изменение одного компонента может нарушить равновесие всей экосистемы.