Раздел III НАДОРГАНИЗМЕННЫЕ СИСТЕМЫ: ПОПУЛЯЦИИ, СООБЩЕСТВА, ЭКОСИСТЕМЫ

Определения и обозначения

Популяция — группа особей одного вида, длительно обитающих на общей территории, свободно скрещивающихся и относительно обособленных от других таких групп. Общая территория даёт особям возможность встречаться и размножаться. Поэтому популяцию рассматривают как группу, а не как случайный набор организмов.

Сообщество (биоценоз) — совокупность популяций разных видов, совместно обитающих на одной территории и связанных между собой. Например, на лугу вместе живут популяции трав, насекомых и птиц. Это понятие нужно, чтобы описывать не один вид, а совокупность организмов и их межвидовые связи.

Экосистема — единство сообщества живых организмов и среды их обитания, связанных обменом веществ и потоком энергии. В её состав входят, например, растения, животные, микроорганизмы, вода, воздух и почва. Понятие позволяет учитывать, как живые организмы зависят от условий среды и влияют на них.

Биогеоценоз — природная экосистема на определённом участке земной поверхности, где живые организмы и неживая среда образуют целостную систему. Термин подчёркивает связь организмов с конкретной территорией и её условиями. Так можно описать, например, лесной участок вместе с его почвой, климатом и обитателями.

Как это устроено

Популяция является надорганизменной системой, потому что её существование зависит от взаимодействий между особями. Они размножаются, используют общие ресурсы и вместе передают потомству наследственные признаки. Отдельная особь не может поддержать существование вида, тогда как группа способна воспроизводиться из поколения в поколение. Поэтому свойства популяции нельзя полностью свести к свойствам одного организма.

О состоянии популяции судят по численности, плотности, возрастному и половому составу. Численность показывает, сколько особей входит в группу, а плотность — насколько они сосредоточены на определённой площади или в объёме. Возрастной и половой состав помогают оценить, сколько особей может участвовать в размножении сейчас и в будущем. Эти показатели меняются из-за рождаемости, смертности, перемещений и условий среды, поэтому по ним можно судить о возможных изменениях группы.

Популяции разных видов образуют сообщество, потому что живут рядом и используют общие ресурсы. Если организмам нужен один и тот же ограниченный ресурс, возникает конкуренция; хищник поедает жертву, а паразит получает пользу, нанося вред хозяину. При взаимовыгодных отношениях пользу получают оба участника. Разнообразие связей объясняет, почему изменение численности одного вида может сказаться на других популяциях.

Сообщество вместе с неживой средой образует экосистему, потому что жизнь организмов зависит от воды, света, температуры, почвы и других условий. Пищевые цепи показывают, как энергия передаётся от одних организмов к другим, например от растений к растительноядным животным и затем к хищникам. Вещества переходят между организмами и средой и участвуют в круговороте. Поэтому экосистема объединяет живые и неживые компоненты общими связями.

Экосистемы отличаются составом видов, условиями среды и устойчивостью к изменениям. Устойчивость зависит, в частности, от разнообразия организмов и наличия связей, позволяющих системе сохранять работу при переменах. Засуха может уменьшить количество растений, а вслед за ними — численность организмов, которые ими питаются. Такие последствия распространяются по пищевым связям и затрагивают не только живые компоненты, но и взаимодействие системы со средой.

Сравнение надорганизменных систем

Пользуйся таблицей, чтобы определить, какой уровень описан в условии: группа одного вида, совокупность разных видов или система с неживой средой. Для различения экосистемы и биогеоценоза обрати внимание, говорится ли о природной системе конкретного участка. Примеры помогают проверить, все ли необходимые компоненты включены.

Разбор задач

Задача 1. В озере живут особи одного вида карася. Определите, можно ли считать их популяцией, и назовите два признака, по которым это устанавливают.

1. Проверяем видовую принадлежность: по условию все караси относятся к одному виду.
2. Учитываем территорию: особи обитают в одном озере, значит, у них есть возможность встречаться.
3. Проверяем размножение: если особи могут свободно скрещиваться, группа соответствует определению популяции.

Ответ: этих карасей можно считать популяцией, если они способны размножаться между собой. Признаки — принадлежность к одному виду и общая территория; также учитывается возможность скрещивания.

Задача 2. На лугу обитают злаки, насекомые, птицы и грибы. Определите, какие из перечисленных организмов входят в сообщество, и приведите пример связи между двумя популяциями.

1. Сообщество включает популяции разных видов, поэтому в него входят все перечисленные группы организмов, если они живут на этом лугу.
2. Не называем всё сообщество одной популяцией: злаки, насекомые, птицы и грибы относятся к разным видам.
3. Находим связь между популяциями: насекомые могут питаться злаками, а птицы — насекомыми.

Ответ: все перечисленные организмы входят в сообщество луга. Пример связи — питание насекомых злаками или птиц насекомыми.

Задача 3. После засушливого лета на лугу сократилось число растений, вслед за этим стало меньше растительноядных насекомых и насекомоядных птиц. Объясните изменения и укажите, какие компоненты экосистемы затронуты.

1. Определяем исходное изменение среды: засуха — неблагоприятное изменение условий увлажнения.
2. Связываем его с растениями: нехватка воды может ухудшить их рост и уменьшить количество пищи.
3. Прослеживаем пищевые связи: при сокращении растений растительноядным насекомым доступно меньше корма, а затем уменьшается кормовая база насекомоядных птиц.

Ответ: засуха повлияла на растения, а изменения передались дальше по пищевой цепи. Затронуты неживой компонент — водные условия среды — и живые компоненты: растения, растительноядные насекомые и насекомоядные птицы.

Типичные ошибки

Ошибка — считать популяцией всех особей одного вида на планете. Так думают, потому что путают популяцию с видом, хотя особи могут жить далеко друг от друга и не встречаться. Проверь себя: входят ли в группу организмы с общей территорией и возможностью размножаться между собой? Если нет, это не одна популяция.

Ошибка — путать популяцию и сообщество. Причина обычно в том, что оба понятия обозначают группы организмов, но популяция состоит из особей одного вида, а сообщество — из популяций разных видов. Для проверки посчитай, сколько видов объединяет описанная группа. Один вид указывает на популяцию, несколько видов — на сообщество.

Ошибка — называть экосистемой только совокупность живых организмов. Такое представление возникает, если забыть о влиянии воды, света, температуры и других условий. Проверь, включены ли в описание неживая среда и связи между ней и организмами. Если указаны только живые существа, описано сообщество, а не вся экосистема.

Ошибка — считать понятия «экосистема» и «биогеоценоз» полностью одинаковыми. Их легко смешать, потому что оба обозначают живые организмы вместе со средой. Проверь, говорится ли о природной системе, приуроченной к конкретному участку земной поверхности: это признак биогеоценоза. Экосистемой могут называть системы разных типов и масштабов.

Связь с другими темами

Для изучения надорганизменных систем нужно знать уровни организации живой природы, признаки видов и основные условия среды обитания. Эти знания помогают отличать особей одного вида от групп разных видов и замечать влияние среды на организмы. Позже они пригодятся при разборе пищевых цепей, круговорота веществ и изменений численности популяций. Понимание связей в экосистемах также важно для объяснения их устойчивости и обоснования охраны природы.

Что запомнить

• Популяция объединяет особей одного вида, связанных общей территорией и размножением.
• Сообщество состоит из популяций разных видов.
• Экосистема включает сообщество и неживую среду.
• Организмы в сообществе связаны разнообразными межвидовыми отношениями.
• В экосистеме энергия передаётся по пищевым цепям, а вещества участвуют в круговороте.
• Изменение одного компонента может повлиять на другие компоненты системы.