"Общая биология. Среднее профессиональное образование", В. М. Константинов, А. Г. Резанов, Е. О.Фадеева; под ред. В.М.Константинова
Экологическая система — это живые организмы вместе со средой, где они обитают, и связями между ними. Такой взгляд помогает понять, почему изменение условий или численности одного вида может затронуть всё сообщество. В экосистеме вещества переходят от среды к организмам и возвращаются обратно, а энергия передаётся по пищевым связям и постепенно рассеивается. Главное — видеть не отдельные виды, а целостную систему, в которой у организмов разные роли.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Экологическая система — единство организмов и среды их обитания, связанных обменом веществ и энергии. Живую и неживую части рассматривают вместе, потому что организмы зависят от условий среды, а сами изменяют её. Это понятие помогает увидеть не перечень видов, а работающую систему связей.
Биоценоз — совокупность популяций разных видов, совместно обитающих на одной территории и взаимодействующих друг с другом. В биоценоз входят, например, растения, животные, грибы и микроорганизмы. Понятие нужно, чтобы обозначить именно живое сообщество, не включая условия неживой природы.
Биотоп — относительно однородный участок среды с характерными для него условиями неживой природы. К таким условиям относятся, например, освещённость, влажность и состав почвы. Биотоп позволяет описать место жизни сообщества и условия, от которых зависят организмы.
Трофическая цепь — последовательность организмов, в которой каждый предыдущий служит пищей следующему и передаёт ему вещества и энергию. Направление цепи показывает, откуда организм получает пищу. По ней можно проследить связи между участниками экосистемы.
Экосистема складывается из сообщества организмов и условий среды, но простая совместная встреча видов ещё не образует систему. Связи возникают потому, что организмы используют ресурсы среды, влияют друг на друга и меняют условия жизни. Например, растения создают пищу, животные поедают растения или других животных, а остатки организмов становятся материалом для разрушителей. Если убрать эти взаимодействия, нельзя объяснить, как система поддерживает обмен веществ и энергии.
Вещества поступают в экосистему из среды, включаются в состав организмов и переходят между ними при питании. Когда организмы погибают или выделяют отходы, разрушители перерабатывают органические остатки и возвращают вещества в доступную для других организмов форму. Благодаря этому одни и те же элементы могут неоднократно использоваться живыми организмами. Без работы разрушителей круговорот замедлился бы, а вещества накапливались бы в неразложившихся остатках.
Энергия поступает в экосистему прежде всего от Солнца: производители используют её для создания органических веществ. Затем энергия передаётся потребителям, а с остатками и отходами попадает к разрушителям. При каждом переходе часть энергии расходуется организмами и рассеивается в виде тепла, поэтому обратно к началу цепи она не возвращается. Это объясняет, почему экосистеме нужен постоянный приток энергии.
Организмы распределены по трофическим уровням — положениям в пищевых связях. Производители образуют органические вещества из неорганических; потребители используют готовую пищу; разрушители разлагают остатки и отходы. Такое разделение показывает, откуда разные группы получают вещества и какую работу выполняют в системе. Роль зависит не только от названия организма, но и от его питания в конкретной связи.
Пищевые связи редко складываются в одну изолированную цепь: один организм может питаться несколькими видами и сам служить пищей разным животным. Поэтому цепи переплетаются в пищевую сеть. Если численность одного вида меняется, его добыча или пищевые объекты могут ответить изменением численности, а последствия передаются дальше. Сеть помогает понять, почему воздействие на один вид способно затронуть несколько звеньев сообщества.
| Группа организмов | Источник органических веществ | Роль в экосистеме | Пример |
|---|---|---|---|
| Производители | Создают органические вещества из неорганических | Образуют основу пищевых связей и запасают энергию | Зелёные растения, водоросли |
| Потребители первого порядка | Питаются производителями | Передают вещества и энергию от производителей дальше | Гусеница, заяц |
| Потребители последующих порядков | Питаются другими потребителями | Связывают разные уровни пищевой сети | Синица, лиса |
| Разрушители | Используют органические остатки и отходы | Разлагают их и возвращают вещества в среду | Грибы, бактерии |
Чтобы определить строку для организма, проследите, откуда он получает органические вещества и чем питается. Потребитель первого порядка ест производителя, а последующего — другого потребителя. Разрушители используют остатки и отходы, поэтому их роль отличается от роли хищников.
В лесном сообществе перечислены сосна, гусеница, синица и гриб. Распределите организмы по их роли в экосистеме. Сначала выясним, какие из них сами образуют органические вещества, а какие получают их из готовой пищи. Затем определим, кто использует остатки организмов.
Ответ: сосна — производитель, гусеница — потребитель первого порядка, синица — потребитель последующего порядка, гриб — разрушитель. При этом точное положение животного зависит от конкретной пищевой связи. Здесь синица рассмотрена как организм, питающийся гусеницей.
Составьте пищевую цепь из организмов: трава, лягушка, кузнечик, уж. Укажите направление передачи вещества и энергии. Начинать нужно с производителя, а затем расположить организмы по тому, кто кого ест. Стрелка в цепи направлена от пищи к тому, кто её потребляет.
Ответ: трава → кузнечик → лягушка → уж. По этой цепи вещества и энергия передаются от травы к кузнечику, затем к лягушке и ужу. На каждом переходе часть энергии рассеивается в виде тепла.
После резкого сокращения численности хищных птиц в экосистеме увеличилось количество змей. Предположите возможные последствия для других звеньев пищевой сети. Одного изменения недостаточно, чтобы точно предсказать результат: нужно проследить, на кого влияют змеи и кто влияет на них. Поэтому ответ будет предположением, зависящим от связей конкретной экосистемы.
Ответ: возможны сокращение численности добычи змей и изменение количества растений или других организмов, связанных с этой добычей. Эффект зависит от состава пищевой сети и того, какие именно виды входят в неё. Проверять предположение нужно по каждому звену связи, а не считать последствия одинаковыми для всех экосистем.
Считать экосистемой только живые организмы. Такую ошибку допускают, сосредоточившись на перечне видов и забыв об условиях их жизни. Но без среды и обмена с ней нельзя объяснить, откуда берутся ресурсы и куда возвращаются вещества. Проверьте себя: указаны ли в описании и организмы, и неживые условия?
Путать пищевую цепь с пищевой сетью. Цепь показывает одну последовательность питания, а сеть объединяет несколько взаимосвязанных цепей. Их смешивают, потому что обе описывают пищевые связи. Для проверки нарисуйте стрелки: одна непрерывная последовательность — цепь, несколько переплетённых последовательностей — сеть.
Считать, что энергия полностью возвращается в круговорот. Так думают, перенося свойства круговорота веществ на энергию. Однако при передаче между трофическими уровнями часть энергии рассеивается как тепло. Проверьте себя вопросом: откуда экосистема получает новую энергию, если прежняя не возвращается?
Определять положение организма только по его виду. Один и тот же организм может участвовать в разных пищевых связях, поэтому название вида не всегда указывает его уровень. Ошибка возникает, если не учитывать конкретную пищу. Проверяйте роль по тому, чем организм питается именно в рассматриваемой цепи.
Для понимания экосистем нужны знания о популяциях, сообществах организмов, условиях среды и круговороте веществ. Эти понятия помогают определить состав системы и проследить связи между её частями. Далее представления об экосистемах пригодятся при изучении биосферы, экологических факторов и последствий деятельности человека. Пищевые цепи также помогают объяснять перенос загрязнителей: вещества могут переходить от одного организма к другому и накапливаться в пищевой сети.
Чем экосистема отличается от биоценоза?
Биоценоз — это совокупность популяций разных видов, совместно живущих и взаимодействующих на одной территории. Экосистема включает биоценоз, среду его обитания и обмен веществ и энергии между ними.
Может ли экосистема существовать без разрушителей?
Без разрушителей остатки организмов накапливались бы, а многие вещества оставались бы связанными в них и не возвращались в среду. Поэтому без разрушителей нормальный круговорот веществ и устойчивое существование экосистемы нарушаются.
Почему пищевые цепи обычно состоят из небольшого числа звеньев?
При переходе от одного трофического уровня к следующему часть энергии рассеивается в виде тепла и не передаётся дальше. Поэтому на высоких уровнях обычно остаётся недостаточно энергии для большого числа последовательных звеньев.
Почему энергию нельзя считать замкнутым круговоротом?
Вещества переходят между организмами и средой, а энергия проходит через систему и постепенно рассеивается в виде тепла. Для поддержания экосистемы нужен постоянный приток энергии, прежде всего солнечной.
Как изменение численности одного вида влияет на пищевую сеть?
Если численность вида меняется, его пищевые объекты могут стать многочисленнее или, наоборот, сократиться. Из-за множества связей последствия способны затронуть и другие виды, в том числе не питающиеся этим организмом напрямую.
Экологические системы
