§ 12. Экосистема озера

Определения и обозначения

Экосистема озера — это сообщество живых организмов вместе с условиями среды и связями между ними. К ней относятся и рыбы, и растения, и вода, свет, температура, растворённые вещества. Озеро рассматривают как целое, потому что изменение одной части может повлиять на остальные: например, нехватка кислорода затруднит жизнь животных.

Производители — организмы, создающие органические вещества из неорганических, например из воды и минеральных веществ. В озере эту роль выполняют водоросли и водные растения: они используют энергию света, создают пищу для других организмов и выделяют кислород. Благодаря производителям в экосистеме появляется органическое вещество, которым могут питаться животные.

Потребители — организмы, которые получают готовые органические вещества, поедая другие организмы. К ним относятся растительноядные животные, например дафнии, а также хищники, например рыбы, охотящиеся на мелких животных. Потребители передают вещества и энергию от одного звена питания к следующему.

Разрушители — организмы, разлагающие остатки живых существ и отходы до минеральных веществ. В озере эту работу выполняют бактерии и грибы. Без них остатки накапливались бы, а вещества, необходимые растениям и водорослям, не возвращались бы в воду.

Как это устроено

На жизнь в озере влияют условия неживой природы: свет, температура, вода, растворённые вещества и содержание кислорода. Свет необходим водорослям и растениям для создания органического вещества, а глубина и прозрачность воды определяют, сколько света до них доходит. Температура влияет на жизнедеятельность организмов, а кислород в воде нужен многим животным для дыхания. Поэтому даже при наличии пищи изменение температуры или нехватка кислорода может стать для обитателей серьёзной проблемой.

Водоросли и водные растения используют энергию солнечного света, воду и минеральные вещества. Из них они создают органическое вещество, в котором запасена энергия, и выделяют кислород. Минеральные вещества попадают в воду, в частности, при разложении остатков организмов. Поэтому производители зависят и от света, и от состава среды, а их рост определяет, сколько пищи будет доступно другим обитателям.

Потребители связаны цепями питания, потому что одни организмы служат пищей для других. Например, водорослями питаются мелкие рачки, а рачками может питаться рыба. В таком порядке органическое вещество и заключённая в нём энергия переходят от производителей к растительноядным животным, затем к хищникам. В природе у одного животного часто несколько источников пищи, поэтому цепи переплетаются и образуют пищевую сеть.

Погибшие организмы и отходы не исчезают сами собой: ими питаются разрушители. Бактерии и грибы разлагают органические остатки, превращая их в минеральные вещества, которые остаются в воде или донных отложениях. Водоросли и растения могут снова использовать эти вещества для роста. Так вещества возвращаются в среду и снова входят в состав живых организмов.

Круговорот веществ означает, что вещества переходят из среды в организмы, а затем возвращаются обратно. Энергия не движется по такому кругу: сначала её улавливают производители, потом она передаётся потребителям, и часть рассеивается в виде тепла. Поэтому экосистеме нужен постоянный приток энергии света. Если численность одного вида меняется, это может затронуть его пищу и тех, кто питается им; например, сокращение водорослей уменьшит корм для некоторых животных.

Роли организмов в экосистеме озера

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, как организм получает пищу: создаёт её сам, поедает другие организмы или разлагает остатки. Затем соотнесите этот способ питания с ролью в экосистеме. Название группы помогает понять, куда организм включён в пищевую сеть и какой вклад вносит в круговорот веществ.

Разбор задач

Распределите водоросли, дафний, карасей и бактерии по группам: производители, потребители и разрушители.

Нужно определить способ питания каждого организма, а не ориентироваться только на то, что все они живут в воде. Производитель сам создаёт органические вещества, потребитель получает их с пищей, а разрушитель разлагает остатки. Проверим, к какой группе подходит каждый пример.

1. Водоросли используют свет и минеральные вещества, чтобы создавать органическое вещество. Значит, это производители.
2. Дафнии питаются водорослями или мелкими частицами органического вещества. В этой задаче их относим к потребителям первого порядка.
3. Караси получают готовую пищу, поедая растения или мелких животных, поэтому это потребители. Их точное место в цепи зависит от того, чем именно они питаются.
4. Бактерии разлагают органические остатки и отходы до минеральных веществ. Значит, это разрушители.

Ответ: производители — водоросли; потребители — дафнии и караси; разрушители — бактерии. Такой способ проверки подходит и для других примеров: достаточно выяснить, откуда организм получает органическое вещество. Если он производит его сам, это производитель, а если разлагает остатки — разрушитель.

Составьте возможную цепь питания озера из водорослей, мелких рачков и рыбы; укажите, кто в ней производитель и кто потребители.

Цепь нужно расположить так, чтобы каждый следующий организм мог получить пищу от предыдущего. Водоросли создают органическое вещество, мелкие рачки могут ими питаться, а рыба — рачками. Стрелки показывают направление передачи пищи и энергии, а не то, куда перемещается животное.

1. Ставим в начало водоросли: это производители, которые создают органическое вещество.
2. После водорослей помещаем мелких рачков, поскольку они могут ими питаться. Рачки — потребители первого порядка.
3. Последней ставим рыбу, если она питается этими рачками. В такой цепи рыба — потребитель следующего порядка.

Ответ: водоросли → мелкие рачки → рыба. Производитель здесь — водоросли, потребители — рачки и рыба. Такая цепь возможна при условии, что выбранная рыба действительно ест мелких рачков.

После поступления в озеро большого количества удобрений быстро размножились водоросли, а затем стало меньше рыбы. Объясните возможную последовательность изменений.

Нужно связать изменение неживой среды с тем, что происходит с организмами дальше. Удобрения обогащают воду веществами, которые могут использовать производители, поэтому водоросли быстро размножаются. Затем важно проследить, что случается с их отмершими остатками и кислородом в воде.

1. Избыток удобрений увеличивает количество питательных минеральных веществ в воде. Это может ускорить рост водорослей.
2. Когда водоросли отмирают, их остатки начинают разлагать бактерии и другие разрушители. Для этого процесса расходуется кислород.
3. Если кислорода становится мало, рыбам труднее дышать. Часть рыбы может погибнуть или покинуть участок, где условия стали неблагоприятными.

Ответ: избыток удобрений может вызвать быстрое размножение водорослей, а последующее разложение их остатков — снижение содержания кислорода. Нехватка кислорода угрожает рыбам. Это возможное объяснение, а не единственная причина: на состояние рыбы могут влиять и другие условия озера.

Типичные ошибки

Ошибка — считать экосистемой только живые организмы. Так думают, потому что именно их легче заметить, но свет, вода, температура и кислород тоже определяют, какие организмы смогут жить в озере. Проверка: перечислите и живые части озера, и условия среды, а затем подумайте, как они влияют друг на друга.

Ошибка — называть растения и водоросли потребителями. Они действительно могут быть пищей для животных, но сами не получают готовое органическое вещество от других организмов, а создают его при помощи света. Чтобы проверить себя, спросите: организм питается готовой пищей или производит органическое вещество из неорганических веществ?

Ошибка — считать, что разрушители просто уничтожают остатки. Такое описание упускает главное: бактерии и грибы разлагают органические вещества до минеральных, возвращая их в среду. Проверка простая: проследите, могут ли вещества после работы разрушителей снова попасть к производителям. Если могут, значит, речь идёт о возвращении веществ в круговорот.

Ошибка — представлять цепь питания как передачу вещества только от одного животного к другому. Тогда из неё выпадают производители, с которых обычно начинается передача органического вещества, и не учитывается, что реальные пищевые связи переплетаются. Проверяйте цепь вопросами: кто создал органическое вещество, кто его съел и кто может питаться этим потребителем?

Связь с другими темами

Для понимания экосистемы нужно различать живую и неживую природу и знать, что организмы зависят от условий среды. Например, свет влияет на рост водорослей, а содержание кислорода — на жизнь рыб. Эти зависимости помогают объяснить, почему нельзя изучать обитателей озера в отрыве от воды и других условий.

Тема связана с пищевыми цепями и круговоротом веществ: одни организмы становятся пищей для других, а разрушители возвращают минеральные вещества в среду. Она также помогает понять влияние человека на водоёмы. Попадание удобрений или других веществ может изменить условия и повлиять на многие виды, а не только на один организм.

Что запомнить

• Экосистема включает живые организмы, среду их обитания и связи между ними.
• Производители создают органические вещества, используя энергию света.
• Потребители получают органические вещества, питаясь другими организмами.
• Разрушители разлагают остатки и возвращают минеральные вещества в среду.
• В озере организмы связаны пищевыми цепями и сетями.
• Вещество в экосистеме участвует в круговороте, а энергия передаётся по цепям питания.
• Изменение условий среды может повлиять на численность и жизнь многих организмов.