Раздел 3. Основы экологии

Определения и обозначения

Экология — наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой. Она помогает выяснить, почему виды обитают в определённых местах и как изменения условий отражаются на живой природе. Экологические знания нужны, чтобы понимать связи в природе и оценивать последствия вмешательства человека.

Среда обитания — совокупность условий, в которых живёт организм. В неё входят и свойства неживой природы, и другие организмы, с которыми он взаимодействует. Это понятие позволяет рассматривать не одно условие, а всю обстановку, от которой зависит жизнь организма.

Экологические факторы — элементы среды, которые влияют на организмы, их жизнедеятельность и распространение. Их основные группы — абиотические, биотические и антропогенные. Такое деление помогает определить источник воздействия и объяснить, почему организм меняется или не может жить в данных условиях.

Экосистема — сообщество организмов вместе с неживой средой, связанные обменом веществ и энергии. В неё входят живые существа и условия их существования, например вода, почва и воздух. Понятие экосистемы нужно, чтобы видеть природу как систему взаимосвязанных частей, а не как набор отдельных видов.

Как это устроено

Условия среды влияют на то, как организм растёт, питается и размножается. Например, при недостатке воды растения медленнее образуют новые ткани, а часть из них может погибнуть. Поэтому подходящая среда позволяет виду существовать и увеличивать численность, а неблагоприятная ограничивает его распространение.

Абиотические факторы исходят от неживой природы: это освещённость, температура, влажность, свойства почвы. Биотические факторы возникают во взаимодействиях живых организмов: например, растения конкурируют за свет и воду, а хищник охотится на добычу. Антропогенные факторы связаны с человеком: вырубка леса сокращает места обитания, а загрязнение воды может вредить водным организмам. Различая группы, можно точнее объяснить причину изменений в природе.

Организмы обладают приспособлениями, которые помогают им выживать в определённых условиях. Например, густой мех удерживает тепло, а у растений засушливых мест листья могут быть уменьшены, чтобы терять меньше воды. Такие особенности повышают шансы на выживание и размножение именно в подходящей среде. Однако приспособленность не означает, что организм сможет одинаково хорошо жить при любых условиях.

Пищевая цепь показывает, кто кому служит пищей и в каком направлении передаются вещества и энергия. Её начало часто составляют производители — растения, которые создают органические вещества; ими питаются потребители, например растительноядные животные. Затем потребителями могут стать хищники, а остатки организмов разлагают разрушители — бактерии и грибы. Каждое звено получает вещество и энергию от предыдущего, поэтому изменение одного звена отражается на других.

Устойчивость экосистемы поддерживается множеством взаимосвязей: организмы питаются друг другом, конкурируют и влияют на среду. Вещество переходит между организмами и неживой природой, а разрушители возвращают в неё вещества из органических остатков. Энергия тоже передаётся по цепям питания, но её поток имеет направление и не замыкается в круг. Разнообразие связей помогает экосистеме сохранять работу при изменениях, хотя сильное воздействие может нарушить её равновесие.

Экологические факторы и их влияние на организмы

Чтобы воспользоваться таблицей, сначала определите источник воздействия: неживая природа, другой организм или человек. Затем найдите подходящий пример и проследите, на какую сторону жизни организма он влияет. Одно воздействие может иметь несколько последствий, поэтому полезно учитывать и прямое, и последующее влияние.

Разбор задач

Задача 1. Определите, к какой группе относятся освещённость, конкуренция между растениями и вырубка леса. Нужно установить, откуда берётся каждое воздействие, а затем соотнести его с группой факторов.

1. Освещённость — условие неживой природы, значит, это абиотический фактор.
2. Конкуренция между растениями возникает из-за взаимодействия живых организмов, поэтому она биотическая.
3. Вырубку леса осуществляет человек; это антропогенный фактор, который меняет условия обитания многих видов.

Ответ: освещённость — абиотический фактор, конкуренция — биотический, вырубка леса — антропогенный.

Задача 2. Составьте пищевую цепь луга из растений, кузнечика, лягушки и аиста. Укажите производителя и потребителей. Цепь нужно построить не по размеру животных, а по тому, кто передаёт пищу следующему звену.

1. Растения создают органические вещества, поэтому ставим их в начало как производителей.
2. Кузнечик питается растениями, значит, он первый потребитель.
3. Лягушка может поедать кузнечика, а аист — лягушку, поэтому добавляем их дальше по цепи.

Ответ: растения → кузнечик → лягушка → аист. Производитель — растения; кузнечик, лягушка и аист — потребители разных звеньев.

Задача 3. После засухи стало меньше травы, затем уменьшилось количество кузнечиков и насекомоядных птиц. Как это отразится на хищных птицах? Проследим, как засуха влияет не только на растения, но и на связанные с ними звенья питания.

1. Засуха — абиотический фактор: из-за нехватки воды травы хуже растут или погибают.
2. Кузнечикам становится доступно меньше пищи, поэтому их численность может снизиться.
3. Насекомоядным птицам не хватает кузнечиков, и их также становится меньше.
4. Хищным птицам может не хватить добычи — насекомоядных птиц; их численность способна уменьшиться или они могут искать другую пищу.

Ответ: последствия засухи передаются по пищевым связям от растений к кузнечикам, затем к птицам и их хищникам.

Типичные ошибки

Ошибка — считать экологическими факторами только живые организмы. Так думают, потому что легко заметить влияние хищника или конкурента, но освещённость, температура и деятельность человека тоже воздействуют на живые существа. Проверьте себя: можно ли назвать причину изменения организма, не связанную с другим организмом? Если да, это также может быть экологический фактор.

Не следует смешивать среду обитания и отдельный экологический фактор. Среда включает множество условий, а фактором называют конкретное воздействие, например недостаток влаги. Путаница возникает потому, что фактор является частью среды; чтобы проверить ответ, спросите себя, описываете ли вы всю совокупность условий или только одно из них.

Пищевая цепь — не просто список организмов, живущих рядом. В ней обязательно показано направление передачи пищи, вещества и энергии: от того, что съедают, к тому, кто ест. Если порядок звеньев непонятен, задайте каждому организму вопрос «чем он питается?» и расставьте звенья по этому признаку.

Вещество в экосистеме участвует в круговороте, а энергия движется направленно. Путаница появляется, когда оба процесса описывают как один и тот же замкнутый круг. Проверьте себя: разрушители возвращают вещества в среду, но энергия не возвращается к производителям в прежнем виде и количестве.

Связь с другими темами

Для понимания экологии пригодятся знания о признаках живых организмов, различиях между живой и неживой природой и способах питания. Они помогают отличать источники факторов и устанавливать, кто в пищевой цепи создаёт органические вещества, а кто потребляет готовую пищу. Без этих основ трудно проследить связи внутри сообщества.

Дальше экологические представления помогут изучать популяции — группы организмов одного вида, природные сообщества и биосферу. Понимание взаимосвязей также необходимо, чтобы разбирать влияние человека на природу: изменение среды может затронуть численность видов и всю экосистему.

Что запомнить

• Экология изучает связи организмов между собой и со средой.
• Экологические факторы делят на абиотические, биотические и антропогенные.
• Условия среды влияют на жизнедеятельность и распространение организмов.
• В экосистеме организмы связаны пищевыми отношениями.
• Производители создают органические вещества, потребители питаются готовыми веществами, разрушители разлагают остатки.
• В экосистемах происходит круговорот веществ и направленный поток энергии.