§ 10. Жизнь экосистемы

Определения и обозначения

Экосистема — сообщество живых организмов вместе со средой их обитания, связанных обменом веществ и энергии. Например, лес включает растения, животных, грибы, бактерии, почву, воду и воздух. Это понятие нужно, чтобы рассматривать природу как единую взаимосвязанную систему.

Производители — организмы, которые создают органические вещества из неорганических, используя энергию света или химических реакций. К ним относятся растения, водоросли и некоторые бактерии. Благодаря производителям в экосистеме появляется пища, доступная другим организмам.

Потребители — организмы, которые получают органические вещества и энергию, питаясь другими организмами или их частями. Таковы животные, многие грибы и некоторые бактерии. Они передают вещества и энергию от одного звена пищевой связи к другому.

Разрушители — организмы, разлагающие остатки живых существ и возвращающие вещества в окружающую среду. К ним относят прежде всего бактерии и грибы. Без разрушителей остатки накапливались бы, а минеральные вещества оставались бы недоступными для новых производителей.

Как это устроено

Жизнь экосистемы поддерживается взаимодействием организмов между собой и со средой. Температура, свет, вода и состав почвы определяют, какие виды смогут жить и размножаться. В ответ растения изменяют влажность и состав воздуха, животные распространяют семена, а разрушители меняют состав почвы. Поэтому экосистема постоянно изменяется, но её части связаны общими процессами.

Производители создают органические вещества из воды, углекислого газа и минеральных солей, используя энергию. Причина их особой роли в том, что большинство других организмов не может изготовить себе такую пищу из неорганических веществ. Созданные соединения запасают вещество и энергию, поэтому ими питаются потребители. Так деятельность растений обеспечивает существование остальных звеньев.

Пищевые связи образуют цепи питания. Каждое звено получает вещества и энергию от предыдущего, а само может стать пищей для следующего: трава служит пищей зайцу, а заяц — лисе. Такая последовательность показывает не только питание, но и переход энергии между организмами. В природе цепи пересекаются, потому что один организм часто питается несколькими видами.

Разрушители перерабатывают опавшие листья, останки и отходы, превращая сложные органические вещества в минеральные. Эти вещества попадают в почву, воду или воздух и снова становятся доступными производителям. Поэтому вещества в экосистеме совершают круговорот. Энергия ведёт себя иначе: она проходит через организмы и рассеивается в виде тепла, поэтому для жизни нужен постоянный приток энергии, обычно солнечной.

Роль организмов в жизни экосистемы

В таблице сначала определите способ получения пищи, а затем свяжите его с ролью организма. Столбец «роль» помогает увидеть, как каждая группа участвует в круговороте веществ и передаче энергии.

Разбор задач

Задача 1

В цепи «трава → заяц → лиса» определите, кто является производителем и потребителями. Стрелка показывает направление передачи пищи и энергии. Нужно установить роль каждого организма по способу получения органических веществ.

1. Трава сама создаёт органические вещества из неорганических с помощью света, поэтому это производитель.
2. Заяц получает готовые органические вещества, поедая траву, поэтому он потребитель.
3. Лиса получает вещества и энергию, питаясь зайцем, поэтому она тоже потребитель.

Ответ: трава — производитель, заяц и лиса — потребители. Заяц является потребителем первого порядка, а лиса — следующего порядка.

Задача 2

Составьте цепь питания из растений, гусениц, насекомоядных птиц и хищной птицы. Каждое звено должно служить пищей следующему. Начинать нужно с организма, который создаёт органические вещества.

1. Поставьте растения первыми: они являются производителями.
2. После растений разместите гусениц, поскольку они питаются растениями.
3. Далее поставьте насекомоядных птиц, которые поедают гусениц.
4. Последней будет хищная птица, питающаяся насекомоядными птицами.

Ответ: растения → гусеницы → насекомоядные птицы → хищная птица. Каждая стрелка показывает, кому достаётся пища и энергия предыдущего звена.

Задача 3

Объясните, что произойдёт с круговоротом веществ в лесу, если исчезнут организмы, разлагающие опавшие листья и останки животных. Нужно проследить последствия не только для самих остатков, но и для растений. Разрушители связывают отмершие организмы с дальнейшим использованием веществ.

1. Опавшие листья и останки начнут накапливаться, потому что их некому будет разлагать.
2. Минеральные вещества не будут в прежнем количестве возвращаться в почву.
3. Производителям станет не хватать доступных веществ, поэтому их рост ослабнет.
4. С уменьшением растений сократится пища для потребителей, и нарушатся пищевые связи.

Ответ: исчезновение разрушителей нарушит круговорот веществ и постепенно ослабит всю экосистему. Энергия при этом не начнёт накапливаться: основная проблема будет связана с недоступностью минеральных веществ.

Типичные ошибки

Цепь питания начинается с хищника. Так думают, потому что хищник заметнее, но начало цепи составляют производители. Проверьте себя: спросите, кто создал органические вещества для первого животного.

Круговорот веществ — это движение энергии. Ошибка возникает из-за того, что и вещества, и энергия переходят между организмами. Проверьте различие: вещества возвращаются в среду и используются повторно, а энергия рассеивается.

Разрушители бесполезны или относятся только к потребителям. Их часто не замечают, поскольку они питаются остатками, но именно они возвращают минеральные вещества. Проверьте себя вопросом: кто подготовит вещества для новых растений?

Организмы связаны только пищей. Пищевые связи важны, но на виды также влияют свет, температура, вода и почва, а сами организмы меняют среду. Проверьте объяснение, указав хотя бы один фактор среды и обратное влияние живых существ.

Связь с другими темами

Для понимания экосистем нужно знать, что организмы зависят от условий среды и имеют разные способы питания. Цепи питания помогают перейти к изучению пищевых сетей, где несколько цепей объединяются общими видами. Круговорот веществ и поток энергии нужны для объяснения устойчивости экосистем и последствий исчезновения отдельных организмов.

Что запомнить

• Экосистема объединяет живые организмы и среду их обитания.
• Производители создают органические вещества.
• Потребители получают вещества и энергию, питаясь другими организмами.
• Разрушители возвращают вещества из остатков организмов в окружающую среду.
• Организмы связаны цепями питания.
• Вещества в экосистеме совершают круговорот.
• Энергия проходит через экосистему и постепенно рассеивается.