§ 7. Живые участники круговорота веществ

Определения и обозначения

Круговорот веществ — постоянное перемещение и превращение веществ между живыми организмами и неживой природой. Например, минеральные вещества из почвы поглощаются растением, переходят к животному с пищей, а после разложения остатков снова оказываются в почве. Это понятие помогает увидеть не отдельные события, а общий путь веществ в природе.

Производители — организмы, создающие органические вещества из неорганических, главным образом растения и водоросли. Они используют воду, углекислый газ и минеральные соли, а энергию для образования пищи получают от солнечного света. Их роль необходима, потому что именно с произведённых ими веществ начинается питание большинства цепей.

Потребители — организмы, получающие готовые органические вещества с пищей. К ним относятся и травоядные, которые едят растения, и хищники, которые питаются животными. Это название показывает, что такие организмы не создают пищу из неорганических веществ, а получают её от других живых существ.

Разрушители — организмы, разлагающие остатки живых существ и отходы до неорганических веществ. К ним относятся многие грибы и бактерии, использующие органические остатки как источник питания. Благодаря их деятельности вещества возвращаются в среду и могут снова использоваться производителями.

Как это устроено

Вещества в природе не исчезают после того, как организм погибает или выделяет отходы. Они переходят из одной формы в другую и между организмами и неживой средой: например, входят в состав растения, затем животного, а после разложения становятся частью почвы или воды. Такой возврат возможен потому, что разные организмы выполняют разные роли. Если бы вещества только связывались в телах организмов и не возвращались в среду, доступных ресурсов со временем становилось бы меньше.

Растения-производители берут из почвы воду и минеральные соли, а из воздуха — углекислый газ. При помощи энергии света они образуют органические вещества, из которых строят свои части и получают возможность расти. Значит, растения не просто поглощают вещества: они превращают неорганические вещества в органические. Это превращение создаёт пищу для растительноядных животных и основу многих цепей питания.

Потребители получают вещества и энергию, поедая растения или других животных. Травоядное животное получает органические вещества непосредственно от производителя, а хищник — через организм своей добычи. При питании часть веществ становится частью тела потребителя, а часть расходуется в жизненных процессах или выводится как отходы. Поэтому потребители передают вещества дальше, но не создают их заново из неорганической среды.

Когда живые существа погибают, а организмы выделяют отходы, органические вещества оказываются доступными разрушителям. Грибы и бактерии постепенно разлагают эти остатки на более простые, в том числе неорганические, вещества. Они возвращаются в почву, воду и воздух, откуда их могут снова взять производители. Без этого звена остатки накапливались бы, а вещества, нужные растениям, оставались бы связанными в них.

Производители, потребители и разрушители связаны цепями питания и общим круговоротом. В цепи трава может быть съедена кузнечиком, кузнечик — лягушкой, а лягушка — ужом; после гибели организмов их остатки разлагают бактерии и грибы. Так органические вещества переходят между живыми существами, а затем возвращаются в неживую природу. Вещества циркулируют, тогда как энергия проходит через экосистему и постепенно рассеивается, поэтому эти процессы нельзя путать.

Роли живых организмов в круговороте веществ

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, откуда организм получает вещества, а затем — что он с ними делает. Потребитель первого порядка ест производителя, а потребитель последующего порядка получает пищу от другого потребителя. Разрушителей отличает то, что они перерабатывают остатки и возвращают вещества в неживую среду.

Разбор задач

Задача 1. Распределите берёзу, зайца, волка, гриб и бактерию по группам участников круговорота веществ. Решение начинаем не с названия организма, а с вопроса о том, откуда он получает пищу. Затем сопоставляем способ питания с определениями производителей, потребителей и разрушителей. Так можно проверить каждую часть ответа, не опираясь на то, кажется ли организм полезным или опасным.

1. Берёза сама создаёт органические вещества из неорганических, поэтому это производитель.
2. Заяц питается растениями, а волк — другими животными; оба получают готовые органические вещества, значит, это потребители. Заяц относится к потребителям первого порядка, а волк — последующего порядка.
3. Гриб и бактерия могут разлагать остатки и отходы, поэтому в этой задаче они выступают разрушителями. Ответ: берёза — производитель, заяц и волк — потребители, гриб и бактерия — разрушители.

Задача 2. Составьте цепь питания из травы, кузнечика, лягушки, ужа и бактерий и укажите роль каждой группы. Стрелки направляем от того, чьи вещества переходят дальше, к тому, кто получает их с пищей. Сначала выстраиваем питание живых организмов, а затем добавляем бактерий, которым достаются остатки и отходы. Такой порядок показывает передачу веществ, а не то, кто кого «сильнее».

1. Трава производит органические вещества и служит пищей кузнечику, поэтому начало цепи — трава → кузнечик.
2. Кузнечика ест лягушка, а лягушку — уж; добавляем звенья: трава → кузнечик → лягушка → уж. Трава — производитель, остальные животные — потребители разных порядков.
3. После гибели организмов и появления отходов бактерии разлагают остатки. Ответ: трава → кузнечик → лягушка → уж; бактерии — разрушители, возвращающие вещества в неживую природу.

Задача 3. Объясните, что произойдёт с круговоротом веществ в лесу, если исчезнут все разрушители. Чтобы рассуждать последовательно, проследим судьбу организма после его гибели. Затем проверим, смогут ли производители получить вещества, которые прежде возвращались в окружающую среду. В ответе нужно показать и непосредственное последствие, и его влияние на другие группы.

1. Без разрушителей остатки погибших организмов и отходы не разлагались бы обычным образом и постепенно накапливались бы.
2. Минеральные вещества оставались бы связанными в органических остатках, поэтому их возвращалось бы меньше в почву, воду и воздух.
3. Производители испытывали бы нехватку доступных веществ, а вслед за ними страдали бы потребители. Ответ: исчезновение разрушителей нарушило бы возврат веществ и ослабило бы весь круговорот в лесу.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что растения только потребляют вещества. Растения действительно поглощают воду и минеральные соли, поэтому легко заметить лишь эту сторону их жизни, но они ещё создают органические вещества из неорганических. Проверьте себя вопросом: может ли растение стать источником пищи для травоядного? Если да, значит, оно выполняет роль производителя.

Ошибка — называть потребителями только хищников. Так думают, потому что слово часто связывают с добычей, однако заяц или кузнечик тоже получают готовые вещества, поедая растения. Проверка простая: если организм питается готовой органической пищей, он потребитель независимо от того, ест он растение или животное.

Ошибка — считать грибы и бактерии-разрушители вредными только потому, что они связаны с разложением. Разложение возвращает вещества в неживую природу, а без этого производителям было бы сложнее получать минеральные вещества. Чтобы проверить ответ, проследите, куда попадут вещества из остатков после работы разрушителей.

Ошибка — путать круговорот веществ с круговоротом энергии. Вещества возвращаются в почву, воду и воздух и могут снова войти в состав организмов, а энергия проходит через экосистему и постепенно рассеивается. Проверьте себя: возвращается ли энергия к производителям по тому же пути, по которому циркулируют вещества? Нет, поэтому эти процессы описывают по-разному.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно различать живую и неживую природу, знать, что организмы питаются, и отличать органические вещества от неорганических. Эти знания помогают проследить, откуда вещество поступило и куда перешло после питания или разложения. Дальше круговорот веществ пригодится при изучении экосистем, цепей питания и природных сообществ. Он также помогает понять, почему охрана природы требует сохранять не отдельные виды, а связи между организмами и средой.

Что запомнить

• В круговороте веществ участвуют живые организмы и неживая природа.
• Производители создают органические вещества из неорганических.
• Потребители получают готовые органические вещества с пищей.
• Разрушители разлагают остатки организмов и отходы.
• Минеральные вещества возвращаются в почву, воду и воздух.
• Производители, потребители и разрушители связаны между собой.
• Вещества циркулируют, а энергия проходит через экосистему и рассеивается.