18. Роль голосеменных в экосистеме тайги

Определения и обозначения

Тайга — природная зона, где преобладают хвойные леса. Для неё характерны холодная зима, короткое лето, большое количество болот и озёр в некоторых районах. Это определение помогает связать состав леса с условиями, в которых живут его организмы.

Голосеменные растения образуют семена открыто: они не заключены внутри плода. К ним относятся сосна, ель, лиственница, пихта и кедр. Понятие нужно, чтобы отличать хвойные от цветковых растений и понимать особенности их размножения.

Экосистема — единство живых организмов и неживой среды, связанных обменом веществ и энергии. В тайге это растения, животные, грибы, бактерии, почва, вода, воздух и свет. Такое определение показывает, почему изменение одного компонента может отразиться на других.

Продуценты — организмы, создающие органические вещества из неорганических. В тайге ими прежде всего являются растения, использующие энергию света при фотосинтезе. Благодаря продуцентам появляются пища и энергия для остальных звеньев пищевых цепей.

Как это устроено

Хвойные голосеменные преобладают в тайге потому, что приспособлены к холоду и короткому лету. Их игольчатые листья имеют небольшую площадь и плотную оболочку, поэтому растение теряет меньше воды при морозе и ветре. Многие хвойные остаются зелёными зимой и с наступлением тепла быстро возобновляют фотосинтез, не тратя время на образование новой листвы.

Кроны хвойных деревьев образуют лесной полог и задерживают часть солнечного света. Под ним обычно прохладнее, слабее ветер и медленнее испаряется вода, хотя густые кроны могут уменьшать освещённость для трав и кустарников. Стволы служат опорой, местом гнездования и убежищем, а лесная подстилка из хвои сглаживает перепады температуры и сохраняет влагу у поверхности почвы.

Голосеменные участвуют в питании обитателей тайги разными способами. Хвоей и молодыми побегами кормятся некоторые насекомые и растительноядные животные, семенами — белки, бурундуки, грызуны и птицы, например клесты. Эти животные сами становятся добычей хищников, поэтому хвойные входят в несколько пищевых цепей сразу.

Опавшая хвоя, ветви, кора и погибшие корни становятся пищей для грибов, бактерий и почвенных животных. Разлагатели превращают сложные органические вещества в минеральные соединения, которые снова могут поглощать растения. Так хвойные не только создают вещества, но и возвращают их в почву, участвуя в круговороте веществ и почвообразовании.

При вырубке или гибели хвойных деревьев открытое место получает больше света, сильнее нагревается и быстрее теряет влагу. Исчезают привычные укрытия и уменьшается количество семян, хвои и других кормов, поэтому численность связанных с деревьями животных может снизиться. Одновременно меняются растения нижних ярусов, работа разлагателей и пищевые связи, так что последствия затрагивают всю экосистему.

Роль голосеменных растений в экосистеме тайги

Таблицу удобно читать по строкам: сначала найти направление влияния, затем пример и его результат. По столбцам можно проследить, как конкретная часть растения связана с общим состоянием экосистемы. Если изменяется один пример, стоит проверить, какие другие направления тоже будут затронуты.

Разбор задач

Задача 1

Условие: укажите, какую роль в экосистеме тайги выполняет сосна и за счёт какого процесса она создаёт органические вещества. Нужно назвать не только процесс, но и место сосны среди организмов экосистемы.

1. Сосна является растением, поэтому получает энергию не поедая другие организмы, а используя свет.
2. В её зелёной хвое при фотосинтезе из воды и углекислого газа образуются органические вещества.
3. Органические вещества становятся пищей самой сосны и организмов, которые используют её семена, хвою или другие части.

Ответ: сосна выполняет роль продуцента. Органические вещества она создаёт в процессе фотосинтеза.

Задача 2

Условие: в тайге стало меньше елей. Объясните два возможных последствия для животных, использующих ель как источник пищи или укрытие. Нужно проследить последствия через потребности животных.

1. Сначала определяем прямое изменение: станет меньше еловых семян, хвои, ветвей и подходящих мест для гнёзд или укрытий.
2. Животным, питающимся семенами и хвоей, придётся искать другой корм, поэтому их численность может уменьшиться или они переселятся.
3. Животные, живущие в кронах и дуплах, потеряют часть убежищ, а хищники — привычную добычу, поэтому изменятся пищевые связи.

Ответ: уменьшатся запасы пищи и количество укрытий. Из-за этого одни животные могут сократить численность, а другие — покинуть участок, что повлияет и на связанных с ними хищников.

Задача 3

Условие: после вырубки участка хвойного леса изменились освещённость, влажность и количество лесной подстилки. Объясните влияние этих изменений на растения, животных и почву.

1. Без крон станет светлее и теплее, а испарение усилится. Светолюбивые растения получат преимущество, но влаголюбивые виды могут исчезнуть.
2. При уменьшении подстилки почва хуже защищена от высыхания и перепадов температуры. Разложение и поступление минеральных веществ также изменятся.
3. Животные потеряют корм, тень и укрытия, поэтому изменятся их численность, расселение и связи с хищниками.

Ответ: вырубка меняет сразу несколько условий среды. Поэтому изменяются состав растений, жизнь животных, состояние почвы и взаимосвязи всей экосистемы.

Типичные ошибки

Ошибка: считать голосеменные единственными растениями тайги. Так думают из-за преобладания хвойных деревьев, но в тайге растут также мхи, папоротники и цветковые растения. Проверить себя можно вопросом: какие растения занимают нижние ярусы и лесную подстилку?

Ошибка: сводить значение хвойных только к пище. Хвойные ещё создают укрытия, меняют условия леса и участвуют в круговороте веществ. Если в объяснении нет среды обитания и разложения опада, оно неполное.

Ошибка: называть семена голосеменных плодами. У голосеменных семена не заключены в плод, а развиваются открыто, например на чешуях шишек. Для проверки нужно спросить себя, есть ли у растения настоящий плод, образованный из завязи.

Ошибка: считать, что исчезновение дерева затронет только его. Животные могут потерять корм и убежища, а почва и микроклимат изменятся. Проверка проста: проследите последствия хотя бы для растения, животного и неживой среды.

Связь с другими темами

• Для понимания темы нужны знания о различиях между живой и неживой природой, а также о пищевых цепях.
• Тема связана с фотосинтезом, круговоротом веществ и приспособлениями растений к условиям среды.
• Знания о взаимосвязях тайги пригодятся при изучении природных сообществ, охраны лесов и последствий деятельности человека.

Что запомнить

• Голосеменные — важная часть растительного сообщества тайги.
• Хвойные растения выступают продуцентами и создают органические вещества при фотосинтезе.
• Деревья дают многим организмам пищу, укрытие и места обитания.
• Опавшие части растений включаются в круговорот веществ через разложение.
• Изменение численности хвойных может повлиять на другие организмы и условия среды.
• Тайга — экосистема, в которой живые организмы связаны между собой и с неживой природой.