§ 15. Экосистемы разных регионов биосферы

Определения и обозначения

Экосистема — единство живых организмов и среды их обитания, связанных обменом веществ и энергии. Она может занимать небольшую территорию или охватывать обширный природный регион. Экосистемы существуют в разных условиях: от холодной тундры до жарких влажных лесов, а также в водоёмах. Понятие помогает рассматривать организмы не отдельно, а вместе с условиями, от которых зависит их жизнь.

Биом — крупная природная система, объединяющая сходные экосистемы региона. Их сходство связано прежде всего с климатом: он определяет, какие растения способны расти, а значит, и какие животные найдут пищу и убежища. Например, хвойные леса характерны для регионов с продолжительной холодной зимой. Понятие биома позволяет описывать крупные природные комплексы, не смешивая их с отдельными местными экосистемами.

Широтная зональность — закономерная смена природных условий и экосистем от экватора к полюсам. Она связана с тем, что разные широты получают неодинаковое количество солнечного тепла, а режим увлажнения тоже меняется. В результате сменяются климат, почвы и сообщества организмов. Это понятие объясняет, почему на равнинах соседствуют разные природные зоны.

Высотная поясность — смена природных условий и экосистем при подъёме в горы. Она напоминает широтную зональность последовательностью смены сообществ, но возникает по другой причине: с высотой меняются температура, увлажнение и другие условия. Поэтому на одной горе могут располагаться несколько природных поясов. Понятие помогает понять, почему условия у подножия и у вершины заметно различаются.

Как это устроено

Соотношение тепла и влаги задаёт пределы существования организмов: каждому виду нужны подходящие температура, вода и продолжительность благоприятного сезона. Если влаги мало, растениям трудно расти даже при высокой температуре; если холодно, рост может быть ограничен коротким летом. Сезонность определяет, когда доступны пища и условия для размножения, поэтому организмы приспосабливаются к зиме, засухе или дождливому периоду. Влияют и местные особенности — например, рельеф, который меняет освещённость и сток воды.

На равнинах условия закономерно меняются от экватора к полюсам, потому что угол падения солнечных лучей и поступление тепла зависят от широты. При этом количество и сезонность осадков также различаются, поэтому одинаковое тепло не означает одинакового увлажнения. В ответ на эти изменения сменяются природные зоны: от жарких влажных областей к умеренным, а затем к холодным. Так проявляется широтная зональность, хотя её рисунок могут осложнять океаны, горы и особенности местного климата.

Климат отражается на растительности, а через неё — на животных и свойствах всего сообщества. В тёплых влажных условиях растения могут расти долго и создавать много ярусов, предоставляя пищу и укрытия разнообразным организмам. При дефиците воды или тепла видов обычно меньше, а периоды активной жизни короче; обитатели приспосабливаются к засухе, холоду или сезонным изменениям. Продуктивность — образование органического вещества живыми организмами — обычно выше там, где растения получают достаточно тепла и воды, но зависит и от других факторов.

В горах температура обычно понижается с высотой, меняются увлажнение, ветровой режим и длительность вегетационного периода. Растения и животные, приспособленные к условиям нижних склонов, не всегда могут существовать выше, поэтому сообщества сменяются поясами. Последовательность зависит не только от высоты: важны широта гор, направление склонов и местный климат. Так возникает высотная поясность, сходная с широтной сменой зон результатом, но вызванная подъёмом, а не удалением от экватора.

Суша и водоёмы различаются самой средой обитания, поэтому для их сравнения недостаточно знать широту и температуру воздуха. В воде важны глубина и доступ света: они влияют на фотосинтез и распределение организмов по слоям. На состав водных сообществ воздействуют также солёность, течение и содержание растворённого кислорода. Поэтому региональное разнообразие включает не только наземные природные зоны, но и разные пресноводные и морские экосистемы.

Сравнение экосистем разных регионов биосферы

Таблица показывает общие тенденции, а не неизменный состав каждой местности. Сопоставляй климат с растительностью и приспособлениями животных: так можно увидеть причинные связи, а не просто выучить названия зон. Учитывай, что рельеф, почвы и местные условия могут заметно менять картину внутри одного региона.

Разбор задач

Условие: на первой территории зима холодная и продолжительная, а растительность низкорослая; на второй преобладают хвойные леса. Нужно определить природные регионы по сочетанию климата и растительности, а не по одному признаку.

1. Выделяем признаки первой территории: долгий холодный период и низкорослые растения.
2. Сопоставляем их с регионами таблицы: холод и короткий сезон роста ограничивают высоту растений, что характерно для тундры.
3. Для второй территории используем преобладание хвойных деревьев: это характерный облик тайги, где также бывает продолжительная холодная зима.

Ответ: первая территория — тундра, вторая — тайга. Вывод основан на совместном учёте климата и растительного покрова, поскольку отдельный признак может встречаться в разных местах.

Условие: сравнить степь и влажный тропический лес по теплу и влаге, растительности и видовому разнообразию. Требуется не только назвать отличия, но и объяснить, как климат приводит к различиям сообществ.

1. Определяем климат степи: тепла летом достаточно, но осадков часто мало, а засухи ограничивают рост растений.
2. Связываем условия с растительностью: преобладают травы, способные переживать засушливые периоды; сомкнутого многоярусного леса обычно нет.
3. Во влажном тропическом лесу тепло и обильная влага сохраняются большую часть года, поэтому растения растут долго, формируют несколько ярусов и разнообразные места обитания.
4. Разнообразие видов тропического леса обычно выше, поскольку постоянное тепло и множество экологических ниш позволяют сосуществовать большему числу видов.

Ответ: степь теплее и суше в отдельные сезоны, её растительность преимущественно травянистая, а видовое разнообразие обычно ниже. Во влажном тропическом лесу тепло и влаги много, растительность многоярусна, видов значительно больше.

Условие: объяснить, как меняются экосистемы от подножия горы к вершине, и сопоставить эту смену с движением от экватора к полюсам. Нужно применить два понятия и указать общую основу процесса.

1. При подъёме в горы обычно становится холоднее, меняются увлажнение и длительность сезона роста.
2. Из-за этого нижние сообщества сменяются теми, чьи виды способны жить в более суровых условиях; последовательность природных поясов зависит также от широты и склонов.
3. На равнине сообщества сменяются с широтой, поскольку меняются поступление солнечного тепла и режим увлажнения.
4. В обоих случаях изменение условий среды ведёт к смене организмов, но в горах причина связана с высотой, а на равнине — с географической широтой.

Ответ: от подножия к вершине наблюдается высотная поясность, а от экватора к полюсам — широтная зональность. Оба процесса отражают смену экосистем вслед за изменением климата, однако обусловлены разными направлениями изменения условий.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что границы экосистем полностью совпадают с границами климатических поясов. Такое упрощение возникает, когда климат принимают за единственную причину распределения природных сообществ. На деле важны также рельеф, почвы, водоёмы и местные условия, поэтому рядом могут существовать разные экосистемы. Проверь себя: объясняя границу, назови не только климат, но и возможные местные факторы.

Ошибка — путать широтную зональность с высотной поясностью. Обе закономерности показывают смену природных условий, поэтому их легко смешать, если запомнить только результат. Различай направление и причину: широтная зональность связана с движением от экватора к полюсам, высотная поясность — с подъёмом в горы. Для проверки спроси себя, что именно меняется в условии задачи — широта или высота.

Ошибка — объяснять разнообразие экосистем только температурой. Часто внимание сосредоточивают на жаре и холоде, забывая, что вода необходима растениям и влияет на продолжительность роста. При одинаковом тепле избыток влаги и засуха могут создавать совершенно разные сообщества. Проверь объяснение: упомяни доступность воды, сезонность осадков и длительность благоприятного периода.

Ошибка — считать, что всем экосистемам одного региона свойствен одинаковый набор организмов. Это предположение появляется, если биом воспринимать как однородную территорию, а не как объединение сходных, но не одинаковых экосистем. В конкретном месте состав сообщества зависит от почвы, рельефа, освещения и других условий обитания. Проверь себя: отделяй общие признаки региона от особенностей отдельной местности.

Связь с другими темами

Чтобы понять распределение экосистем, нужны знания о биосфере, климате, природных зонах и связях организмов со средой. Эта тема помогает объяснить биогеографическое распределение видов и принципы природного районирования. Она также показывает, почему изменение климата может менять границы сообществ и условия жизни организмов. При изучении устойчивости и охраны природы региональные различия помогают оценивать уязвимость экосистем и выбирать подходящие меры защиты.

Что запомнить

• Экосистемы разных регионов различаются условиями среды и составом сообществ.
• Климат — один из главных факторов формирования региональных экосистем.
• Тепло и влага влияют на растительность, видовое разнообразие и продуктивность.
• На равнинах проявляется широтная зональность.
• В горах наблюдается высотная поясность.
• Экосистемы водоёмов и суши формируются в разных условиях среды.