6.3.1. Естественные сообщества живых организмов. Биогеоценозы

Определения и обозначения

Биоценоз — совокупность популяций разных видов, совместно обитающих на одной территории и связанных между собой. Это не случайный набор организмов: между ними складываются пищевые, конкурентные и другие отношения. Понятие помогает описать живую часть природного сообщества.

Биотоп — относительно однородный участок среды с характерными абиотическими условиями, в котором существует биоценоз. К таким условиям относят освещённость, температуру, влажность, свойства почвы, воды и воздуха. Биотоп показывает, в каких неживых условиях развивается сообщество.

Биогеоценоз — исторически сложившаяся система биоценоза и биотопа, связанных обменом веществ и энергии. В нём живые организмы влияют на среду, а среда отбирает виды, способные в ней существовать. Термин нужен для описания целостного природного комплекса на определённом участке суши.

Экологическая система — совокупность живых организмов и среды их обитания, связанных обменом веществ и энергии. Это понятие шире: экосистемой может быть лужа, лес, океан или биосфера, тогда как биогеоценоз обычно связывают с конкретным участком суши и его границами. Поэтому биогеоценоз рассматривают как один из вариантов экосистемы.

Как это устроено

Совместное обитание видов превращается в сообщество благодаря устойчивым связям между популяциями. Растения служат пищей травоядным, травоядные становятся добычей хищников, а конкуренты используют одни и те же ресурсы. Если численность или состояние одного вида меняется, это может вызвать последовательные изменения у связанных с ним организмов, поэтому сообщество обладает целостностью.

Условия биотопа определяют, какие виды смогут поселиться и размножаться на участке. Количество света влияет на продуктивность растений, температура ограничивает активность организмов, а влажность и свойства почвы определяют состав растительности и почвенных животных. В обратную сторону тоже действует связь: корни удерживают почву, растения меняют влажность и освещённость, а микроорганизмы преобразуют состав почвы.

Передача вещества и энергии начинается с продуцентов — растений, водорослей и некоторых бактерий, создающих органические вещества из неорганических. Консументы получают вещество и энергию, поедая растения или других животных, а редуценты разлагают остатки до минеральных соединений. Так вещество возвращается в среду и снова используется продуцентами, тогда как энергия переходит от звена к звену и постепенно рассеивается в виде тепла.

Пищевые цепи, конкуренция, хищничество, паразитизм и симбиоз связывают организмы в единую систему. Пищевые отношения ограничивают чрезмерный рост численности одних видов, а конкуренция регулирует использование света, воды, пищи и убежищ. Благодаря множеству таких связей сообщество способно сохранять относительную устойчивость, хотя сильное изменение среды может нарушить равновесие.

Биогеоценоз и экосистема описывают взаимодействие живого и неживого, но выделяются по-разному. Биогеоценоз имеет определённые границы и связан с конкретным участком суши, например с лесной поляной или озером в пределах природного комплекса. Экосистему можно выделить в любом масштабе, если в выбранной системе есть организмы, среда и обмен веществ и энергии.

Компоненты биогеоценоза и их роль

Сначала определите, относится ли объект к неживой среде или к живому компоненту. Затем установите его роль в потоке вещества и энергии: создание органики, потребление или разложение. Один организм может участвовать в нескольких пищевых цепях, поэтому таблицу используют как схему основных функций, а не как перечень изолированных групп.

Разбор задач

Задача 1. В сосновом лесу выделите биотоп и биоценоз, назвав по два примера компонентов каждого.

Нужно разделить неживые условия участка и живые организмы, населяющие его. Сосновый лес как природный комплекс включает обе части, но в условии требуется назвать их отдельно. Примеры должны соответствовать выбранной категории.

1. Определяем биотоп: это не организмы, а среда их обитания.
2. Называем два его компонента, например песчаную почву и умеренную влажность.
3. Определяем биоценоз как совокупность живых популяций и приводим два примера: сосны и белки.

Ответ: биотоп — участок с песчаной почвой и определёнными условиями влажности; биоценоз — сосны и белки, а также другие организмы леса.

Задача 2. Составьте цепь питания для лесного сообщества из растений, насекомого, птицы и грибов; укажите роль каждого звена.

Цепь должна начинаться с организма, который создаёт органические вещества, а завершаться разложением остатков. Грибы не обязательно поедают предыдущее звено: их роль в такой схеме — переработать отмершие организмы. Поэтому показываем основной поток пищи и отдельно учитываем работу редуцента.

1. Выбираем растение-продуцент, например берёзу.
2. Добавляем насекомое-консумента первого порядка, например гусеницу, питающуюся листьями.
3. Добавляем птицу-консумента второго порядка, например синицу, поедающую гусеницу.
4. После отмирания организмов грибы-редуценты разлагают остатки и возвращают минеральные вещества в среду.

Ответ: берёза → гусеница → синица; грибы разлагают остатки всех звеньев. Берёза — продуцент, гусеница и синица — консументы, грибы — редуценты.

Задача 3. После засухи в сообществе уменьшилась численность растений. Объясните последствия.

Засуха сначала меняет абиотический компонент — доступность воды, а затем воздействует на продуцентов. Уменьшение растений сокращает кормовую базу и количество мест обитания для других организмов. Нужно проследить последствия по трофическим уровням.

1. Фиксируем изменение биотопа: снижается влажность и доступность воды.
2. Отмечаем уменьшение продуцентов, значит, образуется меньше органического вещества.
3. Предсказываем сокращение травоядных из-за недостатка пищи, а затем уменьшение численности хищников, питающихся ими.
4. Указываем изменения редуцентов и круговорота веществ: станет меньше растительных остатков, но стресс растений может изменить состав почвы и активность разлагателей.

Ответ: засуха изменит биотоп и численность продуцентов, затем повлияет на консументов и хищников; возможны изменения численности редуцентов и интенсивности круговорота веществ.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Считать биогеоценоз и биоценоз синонимами. Так происходит, потому что оба термина обозначают сообщество организмов, но биоценоз включает только живую часть. Проверка: спросите себя, учтены ли почва, вода, свет и другие условия среды.

Ошибка 2. Называть биотопом совокупность организмов. Ошибку вызывает смешение названий «биотоп» и «биоценоз». Проверка проста: биотоп отвечает на вопрос «где и в каких условиях?», а биоценоз — «кто живёт?».

Ошибка 3. Считать, что энергия движется по замкнутому кругу. Вещество действительно многократно участвует в круговороте, но энергия передаётся по цепям и рассеивается в виде тепла. Проверяйте схему: у неё есть поступление энергии и её постепенная потеря.

Ошибка 4. Полагать, что продуценты, консументы и редуценты существуют независимо. На деле они соединены пищевыми отношениями и обменом веществ. Проверка: для каждого компонента назовите, откуда он получает вещество и кому оно передаётся.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о популяции, виде, среде обитания и экологических факторах. Популяция является частью биоценоза, а факторы среды определяют условия жизни её особей. Поэтому эти понятия помогают объяснить состав и устойчивость сообщества.

Тема связана с пищевыми цепями и сетями, круговоротом веществ, устойчивостью экосистем и влиянием человека на природу. Изменение одного звена можно проследить через остальные компоненты. Это позволяет оценивать последствия вырубки леса, загрязнения или изменения климата.

Конкуренция, хищничество, паразитизм и симбиоз — конкретные формы отношений организмов в сообществе. Они регулируют численность популяций и распределение ресурсов. Через эти связи проявляется взаимозависимость видов.

Что запомнить

• Биоценоз объединяет популяции разных видов, совместно обитающих на одной территории.
• Биотоп — участок среды с характерными абиотическими условиями.
• Биогеоценоз включает биоценоз и связанный с ним биотоп.
• Компоненты биогеоценоза взаимодействуют и влияют друг на друга.
• Продуценты создают органические вещества, консументы потребляют их, редуценты разлагают остатки.
• Вещество участвует в круговороте, а энергия передаётся по цепям и рассеивается.
• Экосистема может рассматриваться в разных масштабах; биогеоценоз связан с определённым участком суши.