§ 14. Экологические сообщества

Определения и обозначения

Экологическое сообщество, или биоценоз, — совокупность популяций разных видов, совместно обитающих на определённой территории и взаимодействующих друг с другом. Проще говоря, это не случайный список живых организмов, а система их связей. Понятие помогает отделить изучение совместной жизни видов от изучения каждого организма по отдельности.

Видовая структура — состав сообщества и соотношение численности или обилия входящих в него видов. Одни виды могут быть многочисленными, другие — редкими, но заметно влиять на жизнь сообщества. Это понятие нужно, чтобы описывать разнообразие сообщества и сравнивать его с другими.

Трофическая структура — распределение организмов по способу получения пищи и их пищевым связям. Продуценты создают органическое вещество, консументы потребляют готовое, а редуценты разлагают остатки организмов. Такое деление помогает проследить, как вещество и энергия проходят через сообщество.

Экологическая ниша — место вида в сообществе, связанное с условиями его существования, используемыми ресурсами и взаимодействиями с другими организмами. Это не просто участок пространства: два вида могут жить рядом, но использовать разные ресурсы. Понятие ниши помогает объяснить, как виды избегают постоянной конкуренции.

Как это устроено

Состав сообщества зависит от условий среды: температуры, влажности, освещённости и доступности пищи. Каждый вид способен существовать только в определённых пределах этих условий, поэтому среда отбирает виды, которые могут здесь выжить и размножаться. Кроме того, поселившиеся организмы сами меняют среду: например, растения затеняют почву, а животные распространяют семена.

Виды связаны не только тем, что занимают одну территорию, но и отношениями между ними. Хищник поедает жертву, паразит использует организм-хозяина, а конкуренты борются за один и тот же ограниченный ресурс. Взаимодействия влияют на численность видов: например, увеличение числа хищников может уменьшить количество жертв, а вслед за этим изменится и доступность пищи для хищников.

Конкуренция возникает, когда организмы используют один ресурс, которого недостаточно для всех. Если виды полностью совпадают по потребностям, одному из них может быть трудно сохранять численность. Однако сходные виды нередко разделяют ресурсы: питаются разной добычей, активны в разное время или занимают разные участки. Благодаря этому они меньше мешают друг другу и могут сосуществовать.

Пищевые связи образуют цепи и сети. В цепи каждый организм служит пищей следующему, но в реальном сообществе у большинства видов несколько источников пищи и несколько потребителей. Поэтому отдельные цепи соединяются в пищевую сеть; она показывает, что изменение численности одного вида может затронуть сразу несколько других. При переходе от одного звена к следующему часть энергии рассеивается, поэтому длинные цепи обычно поддерживать труднее.

Расположение организмов в пространстве тоже помогает сообществу использовать ресурсы. В лесу растения могут образовывать ярусы: травы растут у земли, кустарники — выше, деревья формируют верхний полог. На разных уровнях различаются освещённость, влажность и доступная пища, поэтому там могут жить разные организмы. Ярусность уменьшает прямую конкуренцию за пространство и свет.

Сообщества способны меняться, когда меняются условия среды или состав видов. Постепенная закономерная смена одного сообщества другим называется сукцессией; она может начаться, например, после пожара или зарастания открытого участка. Одни виды первыми заселяют освободившееся место и изменяют условия, после чего для других видов появляются подходящие условия. Поэтому сообщество — не неподвижный набор видов, а изменяющаяся система.

Структура сообщества: что сравнивать

Таблица помогает понять, какой именно аспект сообщества нужно описать: его виды, питание организмов или размещение в пространстве. При разборе примера сначала определите, о каком признаке идёт речь, а затем подкрепите вывод конкретными видами или связями. Эти признаки не заменяют друг друга: одна и та же группа организмов может быть описана сразу по нескольким из них.

Разбор задач

Условие. На лугу растут травы, которыми питаются кузнечики и полёвки. Кузнечиками питаются лягушки, а лягушками и полёвками — ужи. Объясните, как может измениться сообщество, если численность ужей резко уменьшится. Считайте, что другие условия среды пока не меняются, а пищевые связи из условия сохраняются.

Решение. Чтобы не делать вывод слишком быстро, сначала выпишем связи, а затем проследим возможные последствия для каждого звена. Уменьшение численности одного потребителя не обязательно одинаково влияет на все виды: важно установить, кем он питается и кто служит пищей ему. В реальном сообществе результат также зависит от других связей и условий.

1. Определяем роль ужей: они выступают консументами, поскольку питаются другими животными. Их добыча в условии — лягушки и полёвки. Значит, после уменьшения числа ужей давление хищничества на эти виды может ослабнуть.

2. Проверяем возможный ответ лягушек и полёвок. Если их поедают реже, их численность может увеличиться, но только при наличии достаточного количества пищи и подходящих условий. Это вероятное направление изменения, а не гарантия резкого роста.

3. Прослеживаем влияние на кузнечиков. Лягушки питаются ими, поэтому увеличение числа лягушек может усилить поедание кузнечиков. В таком случае численность кузнечиков может снизиться, а травы, которыми они питаются, будут повреждаться слабее.

4. Отдельно учитываем полёвок: они тоже питаются травами, поэтому их возможное увеличение может усилить потребление растений. Эффекты от кузнечиков и полёвок могут действовать в противоположных направлениях, и без сведений об их численности нельзя точно предсказать итог для трав.

Ответ. При сокращении числа ужей лягушек и полёвок может стать больше, поскольку на них ослабнет хищничество. Тогда кузнечиков могут поедать интенсивнее, а потребление трав полёвками — усилиться. Точный результат для численности каждого вида определить нельзя без дополнительных данных о пищевых ресурсах, конкурентах и других хищниках.

Типичные ошибки

• Считать сообщество и экосистему одним и тем же. Так ошибаются, потому что оба понятия описывают связанные явления в природе. Сообщество включает живые организмы, а экосистема — также неживую среду и обмен веществ и энергии между ней и организмами. Проверьте себя: есть ли в вашем определении свет, вода, почва или температура как части системы?

• Сводить пищевую сеть к одной цепи. В учебном примере цепь выглядит наглядно, но многие организмы имеют несколько источников пищи и потребителей. Если нарисована только одна последовательность, часть связей теряется. Проверьте, можно ли для каждого названного вида указать другие возможные пищевые связи, если они даны в условии.

• Называть экологической нишей только место обитания. Путаница возникает из-за слова «место», но ниша охватывает также ресурсы и роль вида. Два организма могут жить на одном участке, но занимать разные ниши. Проверьте себя: указали ли вы, чем питается вид и как он взаимодействует с другими?

• Считать возможное изменение численности неизбежным. Обычно цепь рассуждений упрощают, забывая о других факторах и связях. Поэтому вместо «численность обязательно вырастет» лучше написать «может вырасти при прочих равных условиях». Проверьте вывод: опирается ли он только на данные задачи и назвали ли вы условия, от которых зависит результат?

Связь с другими темами

Экологические сообщества связаны с темой популяций: сообщество образуют популяции разных видов, а изменение численности одной популяции может повлиять на соседей. Пищевые сети помогают применить знания о потоке энергии и круговороте веществ в экосистеме. Понятие экологической ниши опирается на представления о приспособленности организмов к условиям среды. Сукцессии связывают изучение сообществ с динамикой экосистем и последствиями природных или вызванных человеком изменений.

Что запомнить

• Экологическое сообщество, или биоценоз, объединяет популяции разных видов, которые живут вместе и взаимодействуют.

• Видовая структура показывает состав и соотношение видов, трофическая — питание и пищевые связи, пространственная — размещение организмов.

• Продуценты создают органическое вещество, консументы питаются готовым, а редуценты разлагают органические остатки.

• В природе пищевые цепи соединяются в сети, поэтому изменение численности одного вида может повлиять на несколько других.

• Экологическая ниша включает условия жизни вида, используемые ресурсы и его роль в сообществе; сукцессия — постепенная смена сообществ.