Путешествие по экосистемам

Определения и обозначения

Экосистема — это единство живых организмов и условий неживой среды, связанных обменом веществ и взаимодействиями. Например, в лесу вместе существуют деревья, животные, грибы, почва, вода, воздух и свет. Одни части системы служат условиями жизни для других, а организмы влияют на среду. Понятие помогает рассматривать природу не как набор отдельных видов, а как взаимосвязанное целое.

Производители — организмы, которые создают органические вещества, используя энергию света. К ним относятся зелёные растения, а в воде — также некоторые водоросли. Слово «производители» напоминает: эти организмы не получают готовую пищу от других, а создают её сами. Их вещества и запасённая энергия становятся началом многих пищевых цепей.

Потребители — организмы, получающие готовые органические вещества, поедая растения или других животных. К ним относятся, например, кузнечики, зайцы, лягушки и хищные птицы. Чтобы определить роль животного, нужно выяснить, чем оно питается. Это позволяет понять его место в пищевой цепи и связи с другими обитателями.

Разрушители — бактерии и грибы, которые разлагают остатки организмов на более простые вещества. Эти вещества возвращаются в почву и воду и могут снова использоваться живыми организмами. Разрушители не просто убирают остатки: без них вещества не возвращались бы в круговорот. Их роль помогает увидеть, что в экосистеме важны не только живые растения и животные.

Как это устроено

Экосистемы различаются освещённостью, влажностью, температурой и составом почвы или воды. Эти условия не одинаковы: например, на открытом лугу больше прямого света, чем под густыми лесными кронами, а в водоёме организмы постоянно окружены водой. От условий зависит, смогут ли растения получать нужное количество света и воды, а животные — находить подходящую пищу и укрытие. Поэтому у каждой экосистемы складывается свой набор обитателей.

Условия среды определяют, какие растения и животные могут жить в лесу, на лугу и в водоёме. В лесу деревья создают затенённые участки и дают пищу или укрытие разным животным; на лугу растут светолюбивые травы, которыми питаются насекомые и травоядные. В пресной воде живут водные растения и животные, приспособленные к такой среде. Если организм не получает необходимых условий, ему трудно выжить и оставить потомство.

В одной экосистеме организмы выполняют разные роли и зависят друг от друга. Растения создают органические вещества, животные используют их прямо или через других животных, а разрушители перерабатывают остатки. Так возникает не одиночная связь, а сеть: один вид может служить пищей нескольким потребителям, а сам потребитель может питаться разными видами. Эта взаимозависимость означает, что благополучие организмов связано и с другими обитателями, и с состоянием среды.

Пищевая цепь показывает, как пища и энергия передаются от одного организма к другому. Например, трава служит пищей кузнечику, кузнечика может съесть лягушка, а лягушку — цапля. Стрелка идёт от того, кого едят, к тому, кто ест: так показывают направление передачи пищи и энергии. Начинается такая цепь обычно с производителя, который запасает энергию света в органических веществах.

Изменение численности одного вида или условий среды может повлиять на многие связи. Если корма становится меньше, животным, которые им питаются, труднее находить пищу; вслед за этим могут измениться и численность их хищников. Изменение температуры или влажности тоже может сделать место неподходящим для некоторых видов. Последствия не всегда одинаковы: они зависят от того, какую роль вид играет и какие связи с ним существуют.

Экосистемы и связи между их обитателями

Сравнивайте строки таблицы, чтобы увидеть, как условия среды связаны с набором растений и животных. Пищевые цепи приведены как примеры: в природе связи обычно сложнее, и у одного организма может быть несколько источников пищи. Проверяйте направление стрелок: она ведёт от пищи к тому, кто её ест.

Разбор задач

Распределите растения и животных леса по ролям: производители, потребители, разрушители.

Рассмотрим примеры лесных организмов: дуб, трава, заяц, гусеница, лисица, гриб и бактерии. Нужно определить не место, где они живут, а способ их участия в получении или переработке веществ. Для этого сначала выясним, кто сам создаёт органические вещества, кто получает их с пищей, а кто разлагает остатки. Такой порядок проверки позволяет не спутать роли.

1. Дуб и трава — зелёные растения, поэтому они создают органические вещества с помощью энергии света. Относим их к производителям.
2. Заяц питается растениями, гусеница — частями растений, а лисица — животными. Все они получают готовые органические вещества, значит, это потребители.
3. Грибы и бактерии разлагают остатки организмов. Следовательно, это разрушители, возвращающие вещества в среду.

Ответ: производители — дуб и трава; потребители — заяц, гусеница и лисица; разрушители — гриб и бактерии. Если встретился организм, роль которого неизвестна, проверьте, как он получает вещества, а не делайте вывод только по его названию или месту обитания. Например, животное не становится производителем оттого, что живёт среди растений.

Составьте пищевую цепь из травы, кузнечика, лягушки и цапли и объясните направление стрелок.

Даны четыре организма, и нужно связать их по тому, кто кому служит пищей. Не следует расставлять их просто по размеру или по тому, кто кажется сильнее. Сначала определим источник пищи для каждого: кузнечик питается растениями, лягушка может ловить насекомых, а цапля — поедать лягушек. Затем запишем последовательность и объясним стрелки.

1. Начинаем с травы: она производитель и служит пищей кузнечику. Записываем: трава → кузнечик.
2. Лягушка может съесть кузнечика, поэтому добавляем следующее звено: трава → кузнечик → лягушка.
3. Цапля питается лягушками, значит, цепь продолжается: трава → кузнечик → лягушка → цапля.

Ответ: трава → кузнечик → лягушка → цапля. Каждая стрелка направлена от организма, который служит пищей, к тому, кто его ест. Она показывает передачу пищи и энергии, поэтому стрелку нельзя направлять от цапли к лягушке.

В водоёме стало меньше водных растений. Предположите, какие изменения могут произойти с животными и объясните почему.

Меньшее количество водных растений означает, что в водоёме стало меньше одного из важных источников пищи и укрытий. Не все животные отреагируют одинаково: одни питаются растениями напрямую, другие зависят от них через пищевую цепь. Чтобы сделать предположение, проследим связи от растений к их потребителям, а затем к следующим звеньям. Это позволяет объяснить возможные последствия, не утверждая, что они обязательно произойдут именно так.

1. Проверяем, какие животные едят водные растения или водоросли. Им может стать труднее находить пищу, поэтому их численность способна уменьшиться.
2. Выясняем, кто питается этими животными. При сокращении добычи таким потребителям тоже может не хватать корма.
3. Учитываем укрытия: если растений стало меньше, некоторым мелким животным будет труднее прятаться от хищников.

Ответ: могут уменьшиться некоторые растительноядные животные и вслед за ними — численность части хищников; другим животным станет сложнее укрываться. Итог зависит от того, какие именно виды живут в водоёме и чем ещё они питаются. Поэтому важно прослеживать несколько связанных звеньев, а не делать вывод обо всех животных сразу.

Типичные ошибки

Ошибка — считать экосистемой только сообщество живых организмов, забывая о неживой среде. Так думают, потому что растения и животные заметнее, чем температура, влажность или состав почвы. Но без подходящих условий обитатели не смогут жить, а изменения среды тоже влияют на их связи. Проверка: назовите не только виды, но и важные условия их жизни.

Ошибка — направлять стрелку пищевой цепи от хищника к добыче. Это происходит, если воспринимать стрелку как указание на охоту или движение животного. В цепи она показывает, куда передаются пища и энергия, то есть идёт от съедаемого организма к едоку. Проверка: прочитайте звено вслух: «траву ест кузнечик», значит, стрелка идёт от травы к кузнечику.

Ошибка — называть растения потребителями. Можно ошибочно решить, что раз растение получает вещества из почвы, оно питается так же, как животное. Однако зелёные растения создают органические вещества, используя энергию света, и потому являются производителями. Проверка: спросите, получает ли организм готовую органическую пищу от других или создаёт её сам.

Ошибка — полагать, что исчезновение одного вида никак не скажется на остальных. Такое мнение возникает, если рассматривать виды по отдельности и не замечать, кто кем питается и кому служит пищей. В действительности изменение одного звена может повлиять на доступность корма, численность потребителей и другие связи. Проверка: проследите хотя бы одну цепь от исчезнувшего вида к тем, кто с ним связан.

Связь с другими темами

Для изучения экосистем нужно знать, чем живые организмы отличаются от объектов неживой природы и какие условия необходимы для жизни. Это помогает не смешивать обитателей с водой, почвой, воздухом и светом, хотя всё это связано в общей системе. Понимание условий также объясняет, почему одни виды встречаются в лесу, а другие — в водоёме. Так знания о живой и неживой природе складываются в целостную картину.

Пищевые связи пригодятся при изучении природных сообществ, охраны природы и влияния человека на окружающую среду. Если меняются условия или исчезает вид, знание цепей помогает предположить, какие обитатели могут пострадать или получить больше пищи. Это важно при оценке последствий хозяйственной деятельности и при выборе способов охраны природы. Связи организмов показывают, почему забота об одном участке среды может иметь значение для многих видов.

Что запомнить

• Экосистема включает живые организмы и условия их среды.
• Организмы в экосистеме связаны между собой и с неживой природой.
• Растения обычно выступают производителями.
• Потребители получают пищу от других организмов.
• Разрушители разлагают остатки и возвращают вещества в среду.
• Изменения в экосистеме могут затрагивать многие виды.