§ 25. Сезонные изменения экосистем. Весна. Лето

Определения и обозначения

Сезонные изменения экосистем — повторяющиеся перемены в природе, связанные со сменой времён года. Они затрагивают живые организмы и условия их обитания: например, меняются температура и влажность, а растения и животные по-разному реагируют на эти перемены. Это понятие помогает рассматривать экосистему как систему, в которой состояние среды связано с жизнью организмов.

Фенология — наука о сезонных явлениях в природе. Фенологи и другие наблюдатели отмечают, когда распускаются почки, зацветают растения, прилетают птицы или появляются насекомые. Такие записи нужны, чтобы сравнивать сроки явлений в разные годы и замечать их связь с погодой.

Весеннее половодье — значительный подъём уровня воды в реках весной. Чаще всего оно связано с тем, что тающий снег даёт много воды, которая стекает в реки. Половодье увлажняет прилегающие территории и меняет условия жизни организмов у водоёмов.

Фотопериодизм — реакция организмов на соотношение продолжительности дня и ночи. Длина светлого и тёмного времени суток меняется в течение года, поэтому может служить для организма сигналом о наступлении сезона. Фотопериодизм помогает объяснить, почему сезонные процессы связаны не только с теплом.

Как это устроено

Весной продолжительность дня увеличивается, и поверхность Земли получает больше солнечной энергии. Поэтому постепенно повышается температура воздуха и почвы, а освещённость становится сильнее. Изменение тепла и света влияет на испарение, таяние снега и состояние водоёмов. В результате организмы оказываются в иных условиях, чем зимой, и могут возобновлять активность.

Снег, накопившийся за зиму, при потеплении превращается в воду. Она увлажняет почву и стекает в низины, ручьи и реки; при большом притоке уровень воды поднимается, возникает весеннее половодье. Затопление и увлажнение меняют условия у берегов: меняются доступность воды и участки, пригодные для жизни организмов. Поэтому весенний подъём воды отражается на экосистемах водоёмов и прилегающей суши.

Весной растения возобновляют рост: почки раскрываются, появляются листья, у многих видов начинается цветение. Для этих процессов нужны подходящие условия: тепло помогает протекать жизненным процессам, свет нужен для образования питательных веществ, а вода — для работы клеток и переноса веществ. Если нужные условия складываются раньше или позже, сроки развития тоже могут сдвигаться. На них влияют и особенности самого вида.

Изменение среды затрагивает и животных. С потеплением некоторые выходят из зимнего покоя, а перелётные виды возвращаются с мест зимовки; наличие пищи и подходящих условий помогает им оставаться активными. Весной у многих животных начинается размножение, потому что потомству нужны корм и благоприятное место для развития. Сроки возвращения, размножения и появления детёнышей у разных видов различаются.

Летом тепло и длинный световой день обычно поддерживают активную жизнь растений. Они продолжают расти, цветут, образуют плоды и семена; в плодах и семенах развивается новое поколение растений. Животные используют летнее изобилие корма, размножаются и заботятся о потомстве. Эти процессы зависят от доступности пищи, воды и подходящих мест, поэтому лето — не остановка сезонных изменений, а следующий этап жизни экосистемы.

Сезонные изменения экосистем весной и летом

Сравнивай в каждой строке, как условия среды связаны с изменениями у растений и животных. Таблица показывает общие сезонные признаки, но сроки и выраженность явлений зависят от местности и погоды. Для точного сравнения полезно вести наблюдения несколько лет.

Разбор задач

Задача 1. Назовите два весенних изменения в жизни растений и объясните, что их вызывает.

1. Сначала определим, что именно меняется у растения: весной могут распускаться почки, появляться листья и начинаться цветение. Это наблюдаемые явления, а не причины.
2. Затем назовём условия, которые изменяются к весне: становится теплее, увеличивается продолжительность дня и меняется увлажнение почвы. Эти условия помогают растению возобновить жизненные процессы.
3. Свяжем причины с явлениями: потепление и более долгий световой день способствуют распусканию почек и началу цветения. На сроки могут влиять также влажность и особенности вида.

Ответ: два весенних изменения — распускание почек и начало цветения. Им способствуют повышение температуры и увеличение продолжительности дня.

Задача 2. Сравните по таблице жизнь растений и животных весной и летом. Укажите по одному примеру для каждой группы организмов.

1. Сначала найдём в таблице строки о растениях и животных, затем сравним весну с летом. У растений весной раскрываются почки, а летом созревают плоды и семена.
2. Для животных отметим, что весной многие виды возвращаются с зимовки и начинают размножаться. Летом животные продолжают кормиться и заботятся о потомстве.
3. Проверим связь с условиями среды: весной растениям помогают потепление и увлажнение почвы, а летом тепло поддерживает дальнейший рост. Животным в оба сезона нужны пища и подходящие места для жизни.

Ответ: пример растения — весной распускаются почки, летом созревают плоды. Пример животного — весной возвращается перелётная птица, летом она кормит птенцов; конкретные сроки зависят от вида и условий.

Задача 3. В одной местности растения зацвели раньше обычного, а перелётные птицы вернулись в прежние сроки. Предложите возможную причину различий и укажите, какие наблюдения помогут её проверить.

1. Не будем предполагать, что все организмы реагируют на один сигнал одинаково. Цветение растения и возвращение птицы — разные сезонные явления, их сроки могут зависеть от разных условий.
2. Возможное объяснение: для цветения оказались важны местные тепло и влажность, тогда как сроки возвращения птиц могли быть связаны с другими условиями. Это предположение, а не доказанный вывод.
3. Чтобы проверить его, нужно несколько лет записывать даты цветения и прилёта, измерять температуру и отмечать осадки. Затем сравнить, какие условия совпадали с ранним цветением и обычным возвращением птиц.

Ответ: сроки могли различаться из-за того, что разные организмы зависят от разных условий среды. Проверить это помогут регулярные фенологические наблюдения вместе с записями о погоде.

Типичные ошибки

• Ошибка — считать, что сезонные изменения вызваны только температурой. Так думают, потому что потепление заметно сразу, но на организмы влияют также свет, длина дня, влажность и другие условия. Проверь себя: назови несколько условий, которые меняются по сезонам.
• Ошибка — путать сезонное явление с его причиной. Например, цветение — это само явление, а потепление и увеличение светового дня могут быть его причинами. Чтобы проверить себя, спроси: «Что происходит?» — это явление; «Из-за чего?» — возможная причина.
• Ошибка — утверждать, что все организмы реагируют на смену сезонов одинаково. Такое обобщение кажется удобным, но виды различаются, а их жизненные процессы зависят от разных условий. Проверь себя, сравнив хотя бы два примера и отметив, одинаковы ли сроки и изменения.
• Ошибка — думать, что летом сезонные изменения прекращаются. Летом продолжаются рост растений, размножение животных и созревание семян, хотя весенние явления уже завершились. Проверь себя: назови по одному процессу, который продолжается у растений и у животных.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в сезонных изменениях, нужно знать, что организмы зависят от условий среды и связаны между собой в экосистеме. Например, изменения растительности могут менять доступность пищи и укрытий для животных. Тема связана с жизненными циклами растений и животных: сезон помогает понять, когда происходят разные этапы их развития. Она также дополняет знания о приспособлениях организмов и учит наблюдать природу, фиксировать сроки явлений и сопоставлять их с погодой.

Что запомнить

• Сезонные изменения повторяются из года в год, но их сроки могут меняться.
• На сезонные явления влияют температура, освещённость, продолжительность дня и влажность.
• Весной снег тает, почва увлажняется, а уровень воды в реках может повышаться.
• Весной растения возобновляют рост, а у многих животных начинается период размножения.
• Летом активно растут растения, созревают плоды и семена.
• Фенологические наблюдения помогают сравнивать сроки сезонных явлений.