§ 61. Экосистема

Определения и обозначения

Экосистема — сообщество организмов вместе со средой их обитания, связанные обменом веществ и энергии. Например, в лесной экосистеме живые существа связаны с почвой, водой, воздухом и светом. Это понятие помогает рассматривать не отдельный организм, а целую систему взаимных связей.

Сообщество организмов — совместно обитающие популяции разных видов, которые взаимодействуют друг с другом. Популяция — группа особей одного вида, живущих на общей территории. Понятие сообщества нужно, чтобы описывать, какие виды живут рядом и как они влияют друг на друга.

Производители — организмы, создающие органические вещества из неорганических, обычно с помощью энергии света. К ним относятся зелёные растения, водоросли и некоторые бактерии. Они создают пищевую основу экосистемы, поэтому от их работы зависят многие другие организмы.

Разрушители — организмы, прежде всего бактерии и грибы, которые разлагают остатки живых существ и возвращают вещества в окружающую среду. Они используют органические вещества в остатках как источник питания. Без разрушителей вещества не возвращались бы в доступную для растений форму так же эффективно.

Как это устроено

Экосистема включает живые организмы и неживые компоненты: например, воду, воздух, свет и почву. Организмы зависят от условий среды, потому что вода нужна для жизненных процессов, свет — многим растениям для создания органических веществ, а температура влияет на активность живых существ. В то же время организмы изменяют среду: растения затеняют почву, а их корни удерживают её. Поэтому живую и неживую части нельзя понять по отдельности — между ними постоянно происходят взаимодействия.

Производители создают органическое вещество, используя воду, углекислый газ и минеральные вещества; энергия для этого обычно поступает от света. Это вещество становится пищей для потребителей, а вместе с пищей передаются содержащиеся в ней вещества и энергия. Например, в цепи «трава → кузнечик → лягушка» трава служит пищей кузнечику, а кузнечик — лягушке. Стрелка показывает направление передачи вещества и энергии: от того, кого едят, к тому, кто ест.

Потребители не создают органическое вещество из неорганического, а получают его, поедая другие организмы. Растительноядные животные, например гусеницы, питаются растениями и относятся к потребителям первого порядка. Хищники, например лягушки, поедают животных и могут быть потребителями последующих порядков. Такое разделение показывает, какое место организм занимает в пищевых связях, хотя в природе рацион некоторых животных бывает разнообразным.

Разрушители питаются остатками организмов и отходами, постепенно разлагая сложные органические вещества до минеральных. Получившиеся вещества оказываются в почве или воде и могут снова использоваться производителями. Так замыкается круговорот веществ: они переходят из среды в организмы и возвращаются обратно. Разрушители важны потому, что без их деятельности остатки накапливались бы, а возвращение веществ в среду замедлилось бы.

Организмы и условия среды влияют друг на друга в обе стороны. Например, если в пруду станет меньше водных растений, у растительноядных животных может сократиться запас пищи, а вслед за ними изменится численность их хищников. Причина в том, что пищевые связи соединяют разные виды в одну систему. Поэтому изменение одного компонента способно отразиться на других организмах и условиях жизни.

Роли организмов в экосистеме

Чтобы определить роль организма, сначала выясни, чем он питается или какие вещества использует. Затем проследи, создаёт ли он органическое вещество, потребляет его или разлагает остатки. Один организм может занимать разное место в пищевых цепях, если его рацион меняется.

Разбор задач

Берёза и гусеницы

В лесу растут берёзы, которыми питаются гусеницы. Нужно определить производителя и потребителя, не перепутав получение минеральных веществ корнями с питанием готовым органическим веществом. Для этого смотрим, кто создаёт органическое вещество, а кто получает его, поедая другой организм.

1. Берёза использует свет и неорганические вещества, чтобы создавать органическое вещество.
2. Гусеница ест листья берёзы и получает готовое органическое вещество с пищей.
3. Значит, берёза — производитель, а гусеница — потребитель первого порядка.

Ответ: производитель — берёза; потребитель — гусеница. Гусеница относится к потребителям первого порядка, потому что питается непосредственно производителем. Порядок рассуждения можно применить и к другим примерам пищевых связей.

Цепь питания в лугу

Составьте цепь питания из травы, кузнечика, лягушки и цапли и укажите направление передачи вещества и энергии. В цепи первым ставят организм, который создаёт органическое вещество, а затем располагают тех, кто им питается. Стрелку направляют от пищи к потребителю.

1. Трава — производитель, поэтому ставим её первой.
2. Кузнечик питается травой, а лягушка может питаться кузнечиком.
3. Цапля питается лягушкой, поэтому завершает эту цепь.

Ответ: трава → кузнечик → лягушка → цапля. Вещество и энергия передаются по стрелкам от травы к кузнечику, затем к лягушке и цапле. При этом энергия не передаётся целиком: организмы расходуют её на жизненные процессы, и часть рассеивается.

Мало разрушителей в пруду

В пруду резко сократилось количество бактерий и грибов-разрушителей. Нужно предсказать последствия не только для остатков организмов, но и для круговорота веществ. Рассуждаем от функции разрушителей: они разлагают остатки и возвращают минеральные вещества в воду и донные отложения.

1. При нехватке разрушителей разложение погибших организмов и отходов замедлится.
2. Остатки начнут накапливаться, а возвращение минеральных веществ в среду станет менее эффективным.
3. Производителям может достаться меньше доступных минеральных веществ, что скажется на их росте и пищевых связях.

Ответ: остатки будут разлагаться медленнее и могут накапливаться. Круговорот веществ нарушится, а последствия способны затронуть растения и питающихся ими животных. Это показывает, что даже незаметные микроорганизмы выполняют важную функцию в экосистеме.

Типичные ошибки

Ошибка — считать экосистемой только сообщество организмов. Так думают, потому что живые существа заметнее, чем вода, воздух или почва. Но экосистема включает также среду и связи между её частями. Проверь себя: назвал ли ты и живые, и неживые компоненты?

Ошибка — называть растения потребителями, потому что они получают воду и минеральные вещества из почвы. Это путает получение неорганических веществ с питанием готовым органическим веществом. Растения сами создают органическое вещество и потому являются производителями. Для проверки спроси: организм поедает готовую органику или создаёт её?

Ошибка — смешивать разрушителей с обычными потребителями и не учитывать разложение остатков. Причина в том, что и те и другие используют органические вещества, но роль в экосистеме у них различается. Разрушители превращают остатки в минеральные вещества, возвращая их в среду. Проверь себя: указал ли ты, что происходит с остатками после разложения?

Ошибка — представлять цепь питания так, будто вся энергия полностью переходит от одного организма к другому. На каждом этапе организм использует часть энергии для движения, роста и других процессов, а часть рассеивается. Поэтому передача энергии постепенно уменьшается по ходу цепи, хотя вещества продолжают участвовать в круговороте. Проверь себя: различаешь ли ты круговорот веществ и однонаправленную передачу энергии?

Связь с другими темами

Для понимания экосистемы нужно знать, что организмы зависят от условий среды и взаимодействуют друг с другом. Эта тема связана с пищевыми цепями: они показывают передачу вещества и энергии между организмами. Круговорот веществ объясняет, как вещества возвращаются из организмов в среду и снова используются. Понятие экосистемы пригодится при изучении природных сообществ, биосферы и охраны природы, потому что помогает оценивать последствия изменений в окружающей среде.

Что запомнить

• Экосистема объединяет живые организмы, среду их обитания и связи между ними.
• Производители создают органическое вещество из неорганического.
• Потребители получают органическое вещество, питаясь другими организмами.
• Разрушители разлагают остатки организмов и возвращают вещества в среду.
• Вещества в экосистеме участвуют в круговороте.
• Энергия передаётся по цепям питания и постепенно рассеивается.