§ 2. Экосистема — совместное «хозяйство»

Определения и обозначения

Экосистема — это сообщество живых организмов и среда их обитания, связанные обменом веществ и энергии. В неё входят, например, растения, животные, почва, вода и воздух. Их рассматривают как единое «хозяйство», потому что каждый участник получает что-то от среды или других организмов и влияет на них. Это понятие помогает увидеть не отдельные виды, а связи между ними.

Производители — организмы, которые создают органические вещества из неорганических, используя энергию света. Органические вещества — это вещества, из которых состоят тела живых организмов и которые могут служить пищей. Например, растения с помощью света создают такую пищу из воды и веществ, полученных из почвы и воздуха. Производители важны потому, что дают начало большинству пищевых цепей.

Потребители — организмы, которые получают вещества и энергию, питаясь другими организмами. Растительноядные животные, например заяц, едят растения, а хищники, например лиса, ловят других животных. Так пища переходит от одного организма к другому. Понятие помогает понять, какое место организм занимает в пищевой цепи.

Разрушители — организмы, разлагающие остатки и отходы до простых веществ. К ним относятся, например, многие грибы и бактерии. Они возвращают вещества в почву и воду, откуда их снова могут получить растения. Без разрушителей остатки накапливались бы, а вещества не возвращались бы в общий круговорот.

Как это устроено

Растения используют солнечную энергию, воду и минеральные вещества из почвы, а также углекислый газ из воздуха, чтобы создавать органические вещества. Этот процесс называют фотосинтезом: так растение производит пищу для своего роста. Само растение использует созданную пищу, а другие организмы получают её, поедая растение или животных, которые им питались. Поэтому пищевые цепи чаще всего начинаются с растений: они превращают энергию света в энергию, заключённую в пище.

В пищевой цепи вещества переходят от одного организма к другому вместе с пищей. Например, трава служит пищей зайцу, а заяц — лисе: трава → заяц → лиса. Стрелка направлена от того, кого едят, к тому, кто ест, и показывает, куда передаются пища и вещества. Каждый следующий организм получает их, когда поедает предыдущее звено; часть энергии при этом организм использует для жизни, поэтому она не передаётся дальше целиком.

В природе связи обычно сложнее одной цепочки, поэтому пищевые цепи переплетаются в пищевые сети. Один организм может питаться разной пищей: например, птица может ловить разных насекомых. А сама птица может стать пищей для нескольких хищников. Сеть показывает, что у организма часто есть несколько связей, поэтому изменение одного источника пищи может затронуть разные виды.

Когда организмы погибают или оставляют отходы, их остатки не исчезают сами собой. Разрушители, например грибы и бактерии, перерабатывают их и выделяют простые вещества в почву и воду. Растения поглощают эти вещества и снова используют их для создания органической пищи. Так вещества возвращаются в окружающую среду и могут многократно участвовать в жизни экосистемы.

Численность вида — это количество его особей на определённой территории. Если один вид резко сокращается или исчезает, у тех, кто им питался, становится меньше пищи, и их численность может уменьшиться. Организмы, которыми питался исчезнувший вид, могут, наоборот, размножиться активнее, потому что их поедают реже. Такие изменения способны затронуть несколько звеньев и нарушить равновесие экосистемы, ведь виды связаны между собой пищевыми отношениями.

Роли организмов в экосистеме

Чтобы пользоваться таблицей, сначала выясни, что делает организм, а затем определи, откуда он получает вещества и энергию. Смотри не только на название группы, но и на способ питания. Например, растение берёт вещества из среды, но само создаёт органическую пищу, поэтому оно производитель.

Разбор задач

Задача 1. В цепи «трава → заяц → лиса» определи производителей и потребителей. Нужно не просто перечислить участников, а проследить, кто создаёт пищу, а кто получает её, поедая другой организм.

1. Найди организм, который создаёт органические вещества с помощью энергии света. Это трава, значит, она производитель.
2. Определи, кто ест траву. Заяц питается растением, поэтому он потребитель и растительноядное животное.
3. Посмотри, кто ест зайца. Лиса получает пищу, поедая животное, поэтому она тоже потребитель, но хищник.

Ответ: трава — производитель; заяц и лиса — потребители. Стрелки показывают передачу пищи от травы к зайцу и от зайца к лисе.

Задача 2. Составь пищевую цепь из растений, гусеницы, птицы и гриба-разрушителя и обозначь роль каждого участника. Важно не ставить гриб просто следующим звеном после птицы: он получает вещества из остатков, а не поедает живую птицу как обычный хищник.

1. Начни с растения: оно создаёт органическую пищу и выступает производителем.
2. Поставь после него гусеницу, потому что она питается растением. Гусеница — потребитель.
3. Добавь птицу, которая может питаться гусеницей. Птица тоже потребитель, а стрелки направь от растения к гусенице и от гусеницы к птице.
4. Свяжи гриб с остатками растения, гусеницы и птицы. Гриб-разрушитель перерабатывает эти остатки и возвращает простые вещества в среду.

Ответ: пищевая цепь: растение → гусеница → птица; гриб связан с остатками организмов и выполняет роль разрушителя. Вещества, возвращённые грибом в среду, могут снова использовать растения.

Задача 3. В экосистеме резко уменьшилось число насекомых, которыми питаются лягушки. Объясни возможные последствия для лягушек и змей, питающихся ими. Проследи изменение не только для ближайшего звена, но и для следующего, учитывая, что живые организмы могут иметь и другие источники пищи.

1. Сначала определи, что изменилось: лягушкам стало доступно меньше насекомых, то есть уменьшилась их кормовая база.
2. Если лягушки не найдут достаточно другой пищи, часть из них может погибнуть или оставить меньше потомства, поэтому лягушек станет меньше.
3. Затем проследи связь со змеями. Если змеи питаются лягушками и их станет меньше, змеям тоже может не хватать пищи, и их численность способна снизиться.
4. Проверь, могут ли оба вида использовать другую пищу. Тогда последствия могут быть слабее, но уменьшение насекомых всё равно способно затронуть несколько звеньев.

Ответ: лягушек может стать меньше из-за недостатка насекомых, а вслед за ними могут сократиться и змеи. Точный результат зависит от того, есть ли у этих животных другая пища.

Типичные ошибки

Ошибка — считать экосистемой только живые организмы, забывая о среде обитания и связях с ней. Так думают, когда перечисляют заметные растения и животных, но не учитывают воду, почву и то, как организмы зависят друг от друга. Проверка: спроси себя, указаны ли в описании условия среды и связи между участниками. Если нет, это ещё не полное описание экосистемы.

Ошибка — направлять стрелку пищевой цепи от того, кто ест, к тому, кого едят. Это происходит, если воспринимать стрелку как указание на охотника. Но она показывает передачу пищи и веществ: от съеденного организма к тому, кто его съел. Проверь направление на примере «трава → заяц»: заяц ест траву, значит, стрелка идёт к зайцу.

Ошибка — называть растения потребителями, потому что они получают воду и минеральные вещества из почвы. Эти вещества нужны растению, но оно не получает готовую органическую пищу таким способом, а создаёт её с помощью света. Проверить себя можно вопросом: организм сам производит органические вещества или получает их, питаясь другими организмами? Растения относятся к производителям.

Ошибка — считать разрушителей ненужными или думать, что вещества исчезают после гибели организма. Остатки действительно не становятся сразу новой пищей для растений, поэтому легко забыть о работе грибов и бактерий. Но разрушители превращают остатки в простые вещества, возвращая их в почву и воду. Для проверки проследи путь вещества: остатки → разрушители → среда → растения.

Связь с другими темами

Чтобы понять экосистему, нужно знать, что живым организмам необходимы пища и подходящие условия среды. Полезно также помнить, что растения, животные и грибы получают пищу по-разному: растения создают органические вещества, животные обычно поедают другие организмы, а грибы могут разлагать остатки. Эти знания помогают различать роли организмов и объяснять пищевые связи.

Понятия экосистемы, пищевой цепи и круговорота веществ пригодятся при изучении природных сообществ и охраны природы. Они помогают рассуждать о том, почему исчезновение вида или изменение численности животных затрагивает другие организмы. Понимая связи внутри экосистемы, легче оценивать последствия изменений в окружающей среде.

Что запомнить

• Экосистема объединяет живые организмы и среду их обитания.
• Растения обычно выступают производителями.
• Потребители получают пищу, поедая другие организмы.
• Разрушители перерабатывают остатки организмов.
• Пищевые цепи показывают передачу пищи и веществ между организмами.
• Вещества в экосистеме возвращаются в среду и используются снова.
• Изменение численности одного вида может повлиять на другие виды.