§ 3. Сообщества живых организмов. Экосистемы

Определения и обозначения

Сообщество живых организмов, или биоценоз, — совокупность популяций разных видов, совместно обитающих на одной территории и взаимодействующих друг с другом. Популяция — это особи одного вида, живущие в определённом месте. Понятие сообщества помогает понять, что виды существуют не по отдельности: они могут служить друг другу пищей, конкурировать или находить укрытие рядом.

Экосистема — сообщество организмов вместе с неживой средой, с которой оно связано обменом веществ и энергии. К такой среде относятся, например, вода, воздух, почва и свет. Это понятие нужно, чтобы рассматривать живые организмы и условия их жизни как части единого целого, а не как два не связанных друг с другом списка.

Производители, потребители и разрушители — группы организмов, различающиеся тем, как они получают и преобразуют органические вещества. Производители создают их, потребители получают с пищей, а разрушители перерабатывают остатки организмов. Такое деление помогает проследить, откуда в экосистеме берётся пища и как вещества переходят между организмами и средой.

Цепь питания — последовательность организмов, в которой каждый предыдущий служит пищей для следующего. Стрелки в записи цепи показывают направление передачи пищи и энергии, например от растения к растительноядному животному. Это обозначение помогает увидеть, кто с кем связан питанием и как изменение одного звена может отразиться на других.

Как это устроено

Сообщество складывается там, где популяции разных видов могут жить на одной территории. Условия среды влияют на то, какие организмы способны там выжить: одним нужны влажность и тень, другим — свет и сухая почва. Кроме того, виды взаимодействуют между собой: одни поедают другие, некоторые конкурируют за пищу или место, а другие находят рядом подходящие условия. Поэтому состав сообщества зависит сразу и от среды, и от связей между организмами.

Экосистема включает живые компоненты и неживую среду, потому что жизнь организмов зависит от воды, воздуха, почвы и света. Например, свет нужен растениям для образования органических веществ, а вода участвует в жизненных процессах. В то же время организмы сами меняют среду: растения затеняют почву, а остатки организмов становятся частью почвы. Между компонентами происходят обмен веществ и передача энергии, поэтому их рассматривают как части одной системы.

Растения и другие производители создают органические вещества, используя энергию света. Эти вещества становятся пищей для организмов, которые не могут создавать их таким способом. Потребители получают готовые органические вещества, поедая растения или других животных. Так пища и заключённая в ней энергия переходят от производителей к потребителям, связывая разные организмы.

Когда организмы погибают или оставляют остатки, вещества не исчезают бесследно. Разрушители, например бактерии и грибы, перерабатывают эти остатки на более простые вещества. Они возвращаются в окружающую среду и могут снова использоваться производителями. Благодаря работе разрушителей вещества продолжают участвовать в круговороте, а остатки не накапливаются без изменений.

Пищевые связи образуют цепи, но в природе обычно существует сразу много таких путей. Один организм может питаться несколькими видами, а сам становиться пищей для разных потребителей, поэтому отдельные цепи переплетаются в пищевые сети. По этим связям передаются вещества и энергия, однако при переходе к следующему звену часть энергии рассеивается. Если меняется одно звено, это может повлиять на организмы, которые от него зависят, и на те виды, которыми оно само питается.

Роль организмов и компонентов среды в экосистеме

Сначала определите, перед вами живой организм или компонент неживой среды. Затем для организмов выясните, создают ли они органические вещества, получают их с пищей или перерабатывают остатки. Так таблица помогает сравнить компоненты и проследить их разные роли в экосистеме.

Разбор задач

Берёза, гусеница и синица

Условие. В лесу растёт берёза, на ней питается гусеница, а гусеницу поедает синица. Нужно составить цепь питания и определить роль каждого организма. Начнём с того, что выясним, кто создаёт органические вещества, а кто получает их из пищи.

1. Берёза — растение, поэтому она создаёт органические вещества и является производителем.
2. Гусеница питается берёзой, значит, она потребитель первого звена.
3. Синица поедает гусеницу, поэтому она тоже потребитель и занимает следующее звено.

Ответ. Цепь питания: берёза → гусеница → синица. Стрелки показывают направление передачи пищи и энергии. Берёза — производитель, а гусеница и синица — потребители.

Засуха в цепи питания

Условие. В цепи трава → кузнечик → лягушка → уж после засухи стало меньше травы. Нужно определить, какие звенья могут испытать последствия. Для этого проследим, кто непосредственно питается травой, а затем — от кого зависит питание следующих организмов.

1. Сначала уменьшается кормовая база кузнечика, потому что он питается травой.
2. Если кузнечиков станет меньше, лягушкам может не хватать пищи.
3. При уменьшении числа лягушек ужам может стать труднее находить добычу.

Ответ. Последствия могут затронуть кузнечиков, лягушек и ужей, но не обязательно одинаково и не мгновенно. Причина — каждое звено связано с предыдущим передачей пищи. Поэтому изменение количества травы способно постепенно повлиять на всю цепь.

Компоненты прудовой экосистемы

Условие. Для пруда перечислены водоросли, карась, цапля, бактерии, вода и солнечный свет. Нужно разделить объекты на компоненты среды и группы организмов, а затем объяснить их связи. Здесь важно отличить всё сообщество организмов от экосистемы, в которую входят также неживые условия.

1. К неживой среде относятся вода и солнечный свет.
2. Водоросли — производители; карась и цапля — потребители, хотя их пища в условии не указана.
3. Бактерии относятся к разрушителям: они перерабатывают остатки организмов.

Ответ. Сообщество в данном перечне представлено водорослями, карасём, цаплей и бактериями. Вода и свет — компоненты неживой среды, необходимые организмам для жизни и связанных с ней процессов. Вместе живые организмы, среда и взаимодействия между ними образуют экосистему пруда.

Типичные ошибки

Смешивать сообщество и экосистему. Ошибка в том, что сообщество принимают за всю систему, хотя оно включает только живые организмы. Это происходит потому, что оба понятия описывают организмы, живущие вместе. Проверь себя: если в ответе не названы неживые компоненты и связи с ними, речь идёт о сообществе, а не о полной экосистеме.

Называть растительноядных животных производителями. Они не создают органические вещества, а получают их, поедая растения, поэтому относятся к потребителям. Путаница возникает из-за того, что такие животные питаются растениями, которые являются производителями. Чтобы проверить себя, спроси: организм сам создаёт органические вещества или получает их из пищи?

Считать, что разрушители только вредят экосистеме. Разрушители перерабатывают остатки организмов и возвращают вещества в среду, где их могут использовать производители. Их работу иногда считают вредной, потому что она связана с разложением. Проверь себя: если организм помогает веществам возвращаться в круговорот, его роль важна для экосистемы.

Представлять пищевые связи только одной цепью. Цепь показывает лишь один путь передачи пищи, тогда как в природе организмы часто имеют несколько источников пищи и потребителей. Поэтому цепи переплетаются и образуют пищевые сети. Проверь себя: если в схеме у организма есть несколько связей, одной цепи недостаточно, чтобы показать все пищевые отношения.

Связь с другими темами

Для изучения сообществ и экосистем нужно знать, что такое организм, вид и среда обитания. Также важно уметь отличать живые компоненты природы от неживых. Эти понятия помогают понять, какие объекты входят в сообщество, а какие — в окружающую его среду.

Тема пригодится при изучении пищевых связей и круговорота веществ, потому что показывает, как организмы получают пищу и как вещества возвращаются в среду. Она также поможет разбираться в природных зонах: условия среды влияют на состав живущих там сообществ. Знание связей в экосистеме необходимо и для понимания того, как деятельность человека может отражаться на природе.

Что запомнить

• Сообщество объединяет популяции разных видов, обитающие вместе.
• Экосистема включает сообщество и неживую среду.
• Производители создают органические вещества.
• Потребители получают вещества с пищей.
• Разрушители перерабатывают остатки организмов.
• Пищевые цепи связаны между собой и образуют пищевые сети.
• В экосистеме вещества участвуют в круговороте, а энергия передаётся по пищевым связям.