§ 43. Биогеоценоз как особый уровень организации жизни

Определения и обозначения

Биогеоценоз — целостная природная система на определённом участке, где живые организмы связаны друг с другом и с неживой средой. Это понятие помогает описывать не отдельный вид, а совместную жизнь организмов и условия, от которых она зависит. Например, лес рассматривают вместе с его почвой, водой и климатом. Поэтому состояние системы нельзя понять, изучая только один её компонент.

Биоценоз — совокупность популяций разных видов, совместно обитающих на одной территории. Популяция — группа особей одного вида, живущих в определённом месте; в биоценозе такие группы соседствуют и взаимодействуют. В лесном сообществе к ним относятся, например, популяции деревьев, насекомых и птиц. Понятие нужно, чтобы выделять живую часть природной системы.

Биотоп — участок среды с относительно однородными условиями, занимаемый биоценозом. К нему относятся не организмы, а компоненты и факторы неживой природы: почва, вода, воздух, освещённость и влажность. Биотоп описывает местообитание сообщества. Это понятие позволяет понять, какие условия ограничивают или поддерживают жизнь организмов.

Экосистема — система взаимодействующих организмов и среды. Как и биогеоценоз, она объединяет живые и неживые компоненты, однако может иметь разный масштаб и не всегда чёткие территориальные границы. Биогеоценозом называют систему, приуроченную к определённому участку. Сопоставление терминов помогает не путать общий принцип взаимодействия с его территориально определённым вариантом.

Как это устроено

Биогеоценоз выделяют как особый уровень организации жизни, потому что на нём взаимодействуют целые сообщества и условия среды. Например, растения зависят от света, воды и почвы, а сами меняют влажность и состав почвы. Возникают свойства, которые нельзя приписать одному организму: пищевые связи, круговорот веществ и устойчивость сообщества. Поэтому биогеоценоз описывают как целостную систему, а не просто набор видов.

Основу его устройства составляет взаимосвязь биоценоза и биотопа. В биоценоз входят растения, животные, грибы и микроорганизмы, а биотоп образуют почва, вода, воздух и климатические условия. Среда предоставляет организму ресурсы и задаёт ограничения, а живые организмы, в свою очередь, изменяют эту среду. Например, растения создают тень и пополняют почву органическими остатками, поэтому изменение одной части постепенно влияет на другую.

Организмы связаны пищевыми отношениями: одни служат пищей другим. Группы организмов, занимающие сходное место в передаче пищи, называют трофическими уровнями. Продуценты, например зелёные растения, создают органические вещества; консументы питаются растениями или животными; редуценты, к которым относятся многие грибы и бактерии, разлагают остатки. Такие связи объединяют популяции в сообщество, а сложные пищевые сети связывают разные виды.

Вещества в биогеоценозе переходят между организмами и средой. Растения поглощают воду и минеральные вещества, животные получают вещества с пищей, а после отмирания организмов редуценты возвращают часть соединений в почву и воду. Так поддерживается круговорот веществ. Энергия ведёт себя иначе: её основной источник — Солнце, она передаётся по пищевым связям, но на каждом этапе часть рассеивается в виде тепла, поэтому требуется постоянное поступление энергии.

Связи между организмами и средой помогают биогеоценозу сохранять относительную устойчивость: некоторые изменения компенсируются за счёт других процессов и взаимодействий. Однако система не остаётся неизменной и не способна компенсировать любое воздействие. Если меняется один компонент, последствия могут переходить по пищевым связям и затрагивать другие виды. Например, сокращение растений уменьшает кормовую базу травоядных, а также меняет количество остатков, доступных разлагателям.

Компоненты биогеоценоза и их роль

Таблица показывает, что биоценоз и биотоп — разные, но связанные части одной системы. Продуценты, консументы и редуценты — функциональные группы организмов внутри биоценоза, а почва, вода, воздух и климат относятся к биотопу. Используйте её, чтобы определить, к какой части системы относится объект и какую роль он выполняет.

Разбор задач

Задача 1. В лесном сообществе перечислены деревья, птицы, насекомые, грибы, почва и влажность воздуха. Нужно распределить объекты между биоценозом и биотопом. Сначала определим, какие из перечисленного являются живыми организмами. Затем отнесём неживые условия к среде обитания, а не к сообществу.

1. Деревья, птицы, насекомые и грибы — живые организмы, поэтому они входят в биоценоз.
2. Почва и влажность воздуха — компоненты и характеристики неживой среды, поэтому они относятся к биотопу.
3. Проверим распределение: биоценоз содержит живые компоненты, а биотоп описывает условия их существования.

Ответ: биоценоз — деревья, птицы, насекомые и грибы; биотоп — почва и влажность воздуха. При классификации важно учитывать, что грибы относятся к живым организмам, хотя они не являются растениями. Почва при этом не становится частью биоценоза из-за того, что в ней живут организмы.

Задача 2. Для луга предложены трава, кузнечик, лягушка, уж и бактерии. Составьте цепь питания и назовите трофическую роль участников. Начнём с организма, который создаёт органическое вещество, после него расположим тех, кто питается предыдущим звеном. В конце укажем разлагателей, действующих на остатки организмов.

1. Трава — продуцент: она создаёт органическое вещество, используя энергию Солнца.
2. Кузнечик питается растениями, поэтому это консумент первого порядка; лягушка может питаться кузнечиками, а уж — лягушками.
3. Бактерии разлагают остатки организмов и относятся к редуцентам. Они не обязательно являются последним звеном каждой цепи питания: их роль связана с разложением остатков.

Ответ: трава → кузнечик → лягушка → уж; бактерии — редуценты. Стрелка показывает направление передачи вещества и энергии от пищи к потребителю. Бактерии включаются в круговорот веществ, разлагая остатки разных звеньев цепи.

Задача 3. После засухи на участке сократилось количество растений. Объясните возможные последствия для травоядных животных и организмов, разлагающих остатки. В условии сначала меняется абиотический фактор — недостаток воды, а затем количество продуцентов. Нужно проследить не только прямое воздействие засухи, но и влияние через пищевые связи.

1. Меньше растений означает меньше пищи для травоядных, поэтому их численность может сократиться или животные будут покидать участок.
2. Сокращение растений изменит количество и состав растительных остатков, доступных грибам и бактериям.
3. Изменения условий и поступления органического материала могут повлиять на активность и численность разлагателей; последствия зависят и от влажности, необходимой многим из них.

Ответ: засуха может уменьшить кормовую базу травоядных, а затем изменить условия и ресурсы для организмов-разлагателей. Воздействие распространяется от неживого фактора к продуцентам и далее к другим компонентам. Точный результат зависит от особенностей участка и организмов, поэтому нельзя утверждать, что все группы изменятся одинаково.

Типичные ошибки

Ошибка — считать биогеоценоз и биоценоз одним и тем же. Так бывает, потому что оба понятия описывают организмы, живущие вместе; однако биоценоз включает только сообщество, а биогеоценоз также включает среду и связи. Проверьте себя вопросом: учтены ли в описании почва, вода и другие условия? Если нет, речь может идти только о биоценозе.

Ошибка — относить почву, воду или климат к биоценозу. Эти компоненты часто упоминают рядом с организмами, поэтому их можно ошибочно принять за часть сообщества. На деле они относятся к биотопу, а биоценоз образуют живые организмы. Чтобы проверить классификацию, спросите, живой ли перед вами объект или фактор среды.

Ошибка — представлять пищевую цепь как одностороннее движение вещества. Пища действительно передаётся от одного организма к другому, но вещества после отмирания организмов возвращаются в среду и снова могут быть использованы. Вещество участвует в круговороте, а энергия проходит через систему и рассеивается. Для самопроверки проследите отдельно путь вещества и путь энергии.

Ошибка — считать границы любого биогеоценоза легко и точно заметными. Граница может быть условной: условия среды и состав сообщества нередко меняются постепенно, а не обрываются в одной точке. Эту ошибку допускают, представляя природные участки как отдельные клетки с резкими краями. Проверяйте себя: границу нужно обосновать особенностями участка, а не считать очевидной для любого случая.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания об уровнях организации живой природы, виде и популяции, а также о способах питания организмов. Понятия пищевой цепи, трофического уровня, продуцента, консумента и редуцента помогают описывать, как устроено сообщество. Эти знания пригодятся при изучении экосистем и биосферы, круговоротов веществ и влияния деятельности человека на природные сообщества. Так отдельные представления о живых организмах связываются с экологией крупных природных систем.

Что запомнить

• Биогеоценоз объединяет живое сообщество и среду его обитания.
• Биоценоз — живая часть биогеоценоза.
• Биотоп — участок среды с условиями существования сообщества.
• Организмы связаны пищевыми отношениями и образуют трофические уровни.
• В биогеоценозе происходит круговорот веществ.
• Энергия проходит через биогеоценоз и постепенно рассеивается.
• Изменение одного компонента может повлиять на другие.