Компоненты экосистемы

Определения и обозначения

Экосистема — совокупность живых организмов и неживых компонентов среды, связанных обменом веществ и передачей энергии. К живой части относятся растения, животные, грибы и микроорганизмы, а к неживой — вода, почва, воздух и свет. Это понятие нужно, чтобы рассматривать природу как целое, а не как набор отдельных объектов.

Биотоп — неживая часть экосистемы: вода, воздух, почва, свет, температура и минеральные вещества. Эти условия определяют, какие организмы смогут жить на данной территории и как они будут развиваться. Понятие помогает понять, что среда не просто окружает организмы, а постоянно влияет на них.

Биоценоз — сообщество живых организмов, обитающих на одной территории и взаимодействующих друг с другом. В него входят разные виды, связанные питанием, конкуренцией, защитой и другими отношениями. Это понятие показывает, что живые организмы образуют не случайное скопление, а взаимосвязанное сообщество.

Трофические группы — продуценты, консументы и редуценты, различающиеся способом получения веществ и энергии. Продуценты создают органические вещества, консументы получают их с пищей, а редуценты разлагают остатки организмов. Такое деление помогает проследить движение веществ и энергии в экосистеме.

Как это устроено

Экосистема включает не только растения и животных, потому что жизнь невозможна без определённых условий среды. Растению нужны свет, вода, углекислый газ, подходящая температура и минеральные вещества из почвы. Животным необходимы кислород, вода, укрытия и пища, поэтому изменения неживой среды отражаются на всех обитателях.

Биотоп и биоценоз образуют единую систему, потому что они постоянно обмениваются веществами и влияют друг на друга. Почва снабжает растения минеральными веществами, растения создают пищу и кислород, а организмы изменяют состав почвы и воздуха. Например, отмершие листья становятся частью почвы после разложения, поэтому граница между живой и неживой частями не означает отсутствия связей.

Продуценты создают органические вещества из неорганических благодаря энергии света. В ходе фотосинтеза растения используют воду и углекислый газ, а образовавшиеся вещества служат им пищей и материалом для роста. Поэтому продуценты начинают пищевые цепи: энергия, запасённая в растении, затем передаётся организмам, которые им питаются.

Консументы не могут самостоятельно создавать органические вещества из неорганических, поэтому получают их вместе с пищей. Растительноядные животные поедают продуцентов, а хищники — других консументов. Так возникают разные уровни пищевой цепи, и энергия переходит от одного организма к другому, хотя часть её на каждом этапе расходуется.

Редуценты разлагают остатки организмов и отходы, потому что в природе постоянно накапливался бы мёртвый органический материал. Грибы и бактерии превращают сложные органические вещества в более простые, в том числе минеральные. Эти вещества возвращаются в почву и воду, снова становятся доступными растениям, поэтому редуценты поддерживают круговорот веществ.

Основные компоненты экосистемы

Таблицу удобно читать по строкам: сначала определить компонент, затем выяснить его состав и роль. По столбцу «Примеры» можно проверить, правильно ли выбран компонент. Для анализа экосистемы полезно найти в ней биотоп, продуцентов, консументов, редуцентов и связи между ними.

Один и тот же организм может занимать разное место в пищевых цепях. Например, животное бывает консументом первого порядка, если ест растение, и консументом второго порядка, если питается растительноядным животным. Поэтому роль нужно определять по конкретной цепи питания.

Разбор задач

Распределение объектов лесной экосистемы

Условие. Нужно распределить дуб, зайца, лису, дождевого червя, грибы, почву и солнечный свет по компонентам экосистемы. После этого следует определить трофическую роль живых организмов. Главное — сначала отделить неживую среду от сообщества организмов.

1. К биотопу относим почву и солнечный свет, потому что это неживые компоненты среды.
2. Дуб, заяц, лиса, дождевой червь и грибы относятся к биоценозу, так как являются живыми организмами.
3. Дуб — продуцент: он создаёт органические вещества, используя энергию света.
4. Заяц — консумент первого порядка, поскольку питается растениями, а лиса — консумент более высокого порядка, поскольку может охотиться на зайца.
5. Дождевой червь участвует в переработке органических остатков и улучшает почву, а грибы разлагают остатки организмов; в данной задаче их относят к редуцентам.

Ответ. Биотоп — почва и солнечный свет. Биоценоз — дуб, заяц, лиса, дождевой червь и грибы; дуб является продуцентом, заяц и лиса — консументами, а дождевой червь и грибы связаны с разложением органических остатков.

Пищевая цепь для пруда

Условие. Нужно составить возможную пищевую цепь пруда, назвать продуцента и консументов, а также показать направление передачи энергии. Для этого организмы выстраивают от того, кто создаёт пищу, к тем, кто её поедает. Стрелка показывает переход энергии от съедаемого организма к тому, кто его съедает.

1. Выбираем продуцента, например водоросли, потому что они создают органические вещества за счёт света.
2. Находим животное, которое питается водорослями: им может быть дафния, поэтому она становится консументом первого порядка.
3. Добавляем рыбу, которая поедает дафний; это консумент второго порядка.
4. Замыкаем возможную цепь хищной птицей, например цаплей, которая может питаться рыбой.
5. Записываем цепь так: водоросли → дафния → рыба → цапля. Энергия передаётся слева направо, от продуцента к консументам.

Ответ. Возможная цепь: водоросли → дафния → рыба → цапля. Водоросли — продуцент, дафния — консумент первого порядка, рыба — второго, цапля — следующего порядка.

Исчезновение редуцентов

Условие. Нужно объяснить, что произойдёт в лесу, если исчезнут редуценты. Нельзя ограничиваться утверждением, что станет больше опавших листьев: нужно проследить всю цепочку последствий. Причина изменений связана с нарушением круговорота веществ.

1. Опавшие листья, погибшие животные и отходы организмов перестанут нормально разлагаться и начнут накапливаться.
2. Минеральные вещества не будут возвращаться в почву в достаточном количестве, поэтому растениям станет труднее получать питание.
3. Ослабление растений уменьшит количество пищи для растительноядных животных, а затем повлияет и на хищников.
4. Нарушатся почвообразование и обмен веществ, а вся экосистема станет менее устойчивой.

Ответ. Без редуцентов нарушится разложение органических остатков и возвращение минеральных веществ в почву. Постепенно ухудшится рост растений, сократится кормовая база животных и изменится состояние всего лесного сообщества.

Типичные ошибки

Экосистема — только живое сообщество. Так считают, потому что растения и животные заметнее воды, почвы или воздуха. Проверьте себя: если из описания убрать условия среды, останется биоценоз, но не полноценная экосистема.

Все животные — консументы одного уровня. Ошибка возникает, когда не учитывают, чем питается конкретное животное. Чтобы проверить ответ, проследите цепь питания и определите, сколько переходов от продуцента отделяет организм.

Грибы и бактерии — только консументы. Они действительно используют готовые органические вещества, но их главная роль в экосистеме часто связана с разложением остатков. Проверьте, возвращают ли эти организмы минеральные вещества в среду: если да, они выступают как редуценты.

Круговорот веществ равен передаче энергии. Вещества после разложения возвращаются в почву, воду и воздух и снова используются организмами. Энергия же проходит через пищевые цепи и постепенно рассеивается в виде тепла, поэтому не совершает такого же круговорота.

Связь с другими темами

До изучения темы нужно различать живые организмы и неживые тела природы, понимать, что такое среда обитания, и уметь читать простую пищевую цепь. Эти знания позволяют определить, к какой части экосистемы относится объект и какую роль он выполняет. Без них трудно объяснить взаимозависимость организмов.

Тема пригодится при изучении круговорота веществ, пищевых сетей, природных сообществ и охраны экосистем. Она помогает понять, почему исчезновение вида или загрязнение среды затрагивает не один организм, а множество связанных компонентов. На этой основе легче объяснять последствия деятельности человека.

Что запомнить

• Экосистема состоит из живой и неживой частей.
• Биотоп — неживая среда экосистемы.
• Биоценоз — сообщество живых организмов.
• Продуценты создают органические вещества.
• Консументы получают вещества и энергию с пищей.
• Редуценты разлагают органические остатки.
• Компоненты экосистемы связаны круговоротом веществ и передачей энергии.