§ 44. Многообразие биогеоценозов (экосистем)

Определения и обозначения

Биогеоценоз — природная система на относительно однородном участке суши, где организмы связаны друг с другом и с условиями среды. Это понятие помогает описывать не отдельные виды, а целое природное сообщество вместе с местом его обитания. Например, лесной участок рассматривают как систему, в которой живые организмы взаимодействуют с почвой и климатом.

Экосистема — совокупность живых организмов и среды их обитания, связанных обменом веществ и потоками энергии. Экосистемой могут быть и небольшая лужа, и крупный лес, и океан. Термин нужен, чтобы говорить о связях живого и неживого на разных пространственных уровнях.

Биоценоз — исторически сложившееся сообщество организмов, населяющих определённый участок среды и взаимодействующих друг с другом. В него входят, например, растения, животные, грибы и микроорганизмы. Выделение биоценоза позволяет описать именно живую часть природной системы и её связи.

Биотоп — относительно однородный участок среды с характерными абиотическими условиями, где существует биоценоз. К таким условиям относятся особенности почвы, влажность, температура и освещённость. Понятие помогает отделить неживую среду от сообщества организмов, не забывая об их взаимном влиянии.

Как это устроено

Биогеоценоз объединяет биоценоз и биотоп: первый представляет живое сообщество, второй — условия, в которых оно существует. Их нельзя считать независимыми частями, потому что организмы используют ресурсы среды и сами изменяют её. Растения, например, получают воду и минеральные вещества из почвы, а отмершие остатки организмов возвращают вещества в круговорот. Взаимосвязи и обмен веществом и энергией поддерживают работу системы.

Биогеоценоз и экосистема близки, поскольку оба понятия охватывают организмы, среду и связи между ними. Однако биогеоценоз привязан к относительно однородному участку суши, поэтому его пространственные границы можно соотнести с конкретной территорией. Экосистемой называют системы разного масштаба, и её границы могут быть условными. Поэтому каждый биогеоценоз можно рассматривать как экосистему, но не всякая экосистема обязательно является биогеоценозом.

Наземные биогеоценозы различаются из-за неодинаковых климатических условий, состава почвы, влажности и освещённости. Эти факторы влияют на то, какие растения способны здесь расти, а вслед за ними — какие животные и другие организмы могут найти пищу и убежище. Например, количество осадков ограничивает доступность воды, а освещённость влияет на рост растений. Так условия конкретного участка формируют состав и особенности его сообщества.

В наземной среде организмы сталкиваются с колебаниями температуры и влажности, а в водоёмах на жизнь влияют солёность, глубина, освещённость и содержание растворённых веществ. В пресной воде и морской воде могут жить разные виды, поскольку они приспособлены к разному содержанию солей. На суше растения и животные приспосабливаются к условиям почвы и воздуха, а водные организмы — к среде, окружающей их со всех сторон. Поэтому различия абиотических условий приводят к различиям в составе сообществ.

Естественные экосистемы возникают и развиваются без целенаправленного создания человеком. Искусственные системы, например поле или аквариум, человек создаёт либо поддерживает, выбирая виды и изменяя условия. В них часто меньше разнообразие организмов и меньше связей, способных самостоятельно поддерживать круговорот веществ. Поэтому без ухода, добавления ресурсов или контроля условий такая система может измениться или перестать существовать.

Разнообразие экосистем и их особенности

Сравнивайте экосистемы по условиям среды и по тому, какие организмы могут в них жить. Таблица показывает общие признаки типов, но внутри каждого типа условия тоже бывают разными. Поэтому приведённые примеры помогают сориентироваться, а не заменяют описание конкретной экосистемы.

Разбор задач

Задача 1. В описании лесного участка перечислены почва, климат, растения, животные и грибы. Нужно определить, какие компоненты относятся к биотопу, а какие — к биоценозу. Сначала разделим неживые условия и живые организмы, затем соотнесём их с определениями.

1. Почва и климат — абиотические условия, то есть характеристики неживой среды.
2. Растения, животные и грибы — живые организмы, составляющие сообщество.
3. Участок с почвой и климатическими условиями относим к биотопу, а перечисленные организмы — к биоценозу.

Ответ: почва и климат относятся к биотопу, растения, животные и грибы — к биоценозу. Такое разделение не означает, что части существуют отдельно: организмы зависят от условий участка. Вместе биоценоз и биотоп образуют биогеоценоз.

Задача 2. Сравните лес и аквариум: определите, какой из них естественная, а какой искусственная экосистема. Для обоснования назовите по одному признаку, связанному с происхождением или зависимостью от человека. Не нужно сравнивать все виды организмов: достаточно установить, как возникла система и кто поддерживает её условия.

1. Лес формируется в природе без целенаправленного создания человеком, поэтому его относим к естественным экосистемам.
2. Аквариум создаёт человек, подбирая организмы и среду, поэтому это искусственная экосистема.
3. Проверяем классификацию по зависимости: для аквариума обычно нужны уход и поддержание условий, а лес не создаётся человеком как единая система.

Ответ: лес — естественная экосистема, аквариум — искусственная. Признак леса — естественное происхождение, признак аквариума — создание и поддержка человеком. Даже если аквариум содержит живые организмы и связи между ними, это не делает его естественным.

Задача 3. Даны описание озера и описание участка морского побережья. Объясните, почему это разные экосистемы, указав различия условий среды и связанные с ними особенности организмов. Для решения сначала найдите главное различие в среде, а затем покажите, почему оно важно для обитателей. Одного названия места недостаточно: нужно связать условия и сообщество.

1. Озеро — пресноводная экосистема, а морское побережье относится к морской экосистеме.
2. Сравниваем условия: в морской воде выше солёность, тогда как озёрная вода обычно пресная; также различаются глубина, движение воды и освещённость.
3. Делаем вывод, что обитатели должны быть приспособлены к разным условиям, поэтому состав сообществ не совпадает.

Ответ: озеро и участок морского побережья — разные экосистемы, прежде всего из-за различий в солёности и других свойствах воды. Эти условия ограничивают, какие организмы могут жить в каждой среде. Поэтому сообщества пресного озера и морского побережья имеют свои особенности.

Типичные ошибки

Ошибка — считать биогеоценоз только сообществом организмов. Так думают, потому что внимание часто сосредоточено на растениях и животных, но без биотопа определение неполно. Проверьте себя: если в описании не названы условия участка и связи живого с неживым, система рассмотрена не целиком.

Ошибка — использовать слова биогеоценоз и экосистема как полностью взаимозаменяемые. Их значения близки, поэтому различие легко упустить, однако экосистема может иметь условные границы и разный масштаб. Проверка простая: укажите, привязано ли понятие к однородному участку суши; такая привязка характерна для биогеоценоза.

Ошибка — включать почву, воду и климат в биоценоз. Их иногда объединяют с живыми компонентами, когда говорят о природе в целом, но биоценоз — только живое сообщество. Чтобы проверить ответ, спросите, является ли перечисленный компонент организмом; если нет, он относится к условиям среды, а не к биоценозу.

Ошибка — считать искусственную экосистему полностью независимой от человека. Наличие растений и животных может создать впечатление, что система поддерживает себя сама, хотя ей часто нужны уход и дополнительные ресурсы. Проверьте классификацию по тому, кто регулирует условия и обеспечивает поступление необходимых ресурсов.

Связь с другими темами

Чтобы понять разнообразие биогеоценозов, нужно знать, что такое среда обитания и факторы среды, а также как организмы приспосабливаются к условиям жизни. Связи в экосистемах опираются на знания о пищевых цепях, круговороте веществ и потоке энергии. Эти представления помогают объяснить, как система функционирует и от чего зависит её устойчивость. Позже они пригодятся при изучении биомов и охраны природы.

Что запомнить

• Экосистема объединяет живые организмы и среду их обитания.
• Биогеоценоз состоит из биоценоза и биотопа.
• Для биогеоценоза характерна связь с относительно однородным участком суши.
• Разнообразие условий среды обусловливает разнообразие экосистем.
• Экосистемы бывают наземными, водными и искусственными.
• Искусственные экосистемы обычно зависят от деятельности человека.