Экосистемы и взаимосвязи организмов

На лесной тропинке стоит муравейник высотой с твоё колено. Кажется, это просто куча хвоинок, но присмотрись: муравьи тащат гусениц, семена, обрывки листьев. Разоряй муравейник — и через пару сезонов участок вокруг начнут грызть вредители, а лес изменится. Лес — не набор отдельных жильцов, а сеть связей: кто-то кого ест, кто-то опыляет, кто-то рыхлит почву. Жильцы, связи и среда вместе образуют экосистему.

Что входит в экосистему

В экосистеме две части. Первая — сообщество организмов: все растения, животные, грибы и бактерии, которые живут вместе. Вторая — неживые условия: свет, вода, температура, почва, воздух. Примеры экосистем есть на каждом шагу: дубрава, луг, болото, пруд и даже аквариум. В пруду водоросли делают органику на свету, рачки и рыбы едят их и друг друга, бактерии разбирают остатки на дне, а вода и грунт поставляют минеральные вещества.

Аквариум — удобная модель леса в банке: в нём те же роли и те же связи, только всё на виду. Убери фильтр — остатки перестанут разбираться, вода помутнеет. Убери растения — рыбы задохнутся без кислорода. Перекорми рыб — лишний корм сгниёт, и бактерии заберут кислород у всех. Каждый сбой в одном звене бьёт по остальным: именно так и устроен лес, только медленнее.

Кто кого: цепи питания

Энергия в экосистеме движется по цепям питания. Начало всегда у растений: только они сами делают органику на свету. Дальше — растительноядные (гусеница крапивницы ест крапиву), затем хищники (синица ловит гусеницу, ястреб — синицу), а замыкают круг редуценты: грибы и бактерии разлагают остатки и возвращают вещества в почву. Стрелку в цепи рисуют от съеденного к едоку — по ней движется энергия. Чем больше в экосистеме разных цепей и связей, тем она устойчивее: пропадёт один корм — у жильца есть запасной вариант. Муравьи в этой сети — универсальные работники: ловят вредителей, разносят семена, рыхлят почву.

Правило десяти процентов

Почему хищников в лесу всегда меньше, чем растительноядных? Потому что при переходе с одного уровня цепи на следующий выживает лишь малая часть энергии — примерно десятая доля. Крапива ловит солнце, но гусеница усваивает только десятую часть её запаса, синица — десятую часть энергии гусеницы. Поэтому на тысячу растений обычно приходится около сотни растительноядных и примерно десяток хищников. В природе так и складывается пирамида: широкое основание из растений и узкая вершина из хищников.

Проверь правило на луговой цепи: трава — кузнечик — ящерица — лисица. Кузнечиков на лугу сотни, ящериц десятки, а лисица в этих местах одна-единственная. Если бы в цепи было на этаж больше, хищнику верхнего этажа пришлось бы съедать почти всех — и он остался бы голодным. Поэтому цепи редко длиннее пяти звеньев.

Четыре роли в каждой экосистеме

Кто бы ни жил в экосистеме — в лесу, на лугу или в аквариуме, — у него одна из четырёх ролей. Разбирают жильцов по роли, а не по внешности: одна и та же ворона для гусеницы хищник, а для ястреба — добыча.

Цепей в экосистеме много, и они сплетаются в сеть. Дуб кормит сотни видов насекомых, ими питаются синицы и кукушки, а за всем следят ястреб и сова. Убери одно звено — остальные перераспределятся: исчезнут насекомоядные птицы, гусеницы объедят кроны, станет меньше семян, изменятся и жители почвы. Устойчивость — это запас связей: чем их больше, тем легче система переживает потерю.

Вещества при этом ходят по кругу. Углекислый газ из воздуха забирает клевер, кролик съедает клевер и выдыхает углекислый газ обратно, бактерии разбирают остатки и отдают корням азот. Вода испаряется, выпадает дождём и стекает в реку. А вот энергия по кругу не ходит: каждый переход теряет её в виде тепла, поэтому круговороту всё время нужен новый заряд — солнечный свет. Экосистема без солнца умирает за считаные недели.

Связи бывают и не «кто кого ест». Пчёлы опыляют цветки, муравьи разносят семена, дождевые черви рыхлят почву и тянут листья вглубь. Таких полезных соседей много, и без них экосистема тоже сбоит: не опылили цветки — нет ягод, не разрыхлили почву — вода не впитывается.

Как работает регулятор, показывает история Йеллоустоунского парка. Волков там истребили к началу двадцатого века, олени расплодились и обглодали побеги по берегам рек, и реки обмелели. В 1995 году волков вернули: олени стали осторожнее, ивы подросли, вернулись бобры, а за ними — птицы и рыбы. Один хищник выправил целую экосистему.

Экосистемы бывают любого размера. Океан — одна гигантская экосистема, тайга тянется через континент, а лужа со своими жителями — экосистема размером с блюдце. Один и тот же зверь в разных цепях играет разные роли: для зайца волк — хищник, а для клеща на его шкуре — целый дом. Поэтому учёные смотрят не на животное, а на его место в сети: с кем он ест, кого ест и что оставляет после себя.

Зима проверяет экосистему на прочность. Трава под снегом, семена и кора кормят зайцев и мышей, мыши кормят лис и сов, а под корой зимуют личинки — корм дятлов. Редуценты в холоде почти замирают, зато весной разбирают всё накопленное за зиму. Экосистема переживает холод как единое целое: у каждого звена своя стратегия на зиму, и звенья держатся вместе.

Экосистемы стараются сохранить целиком. Первый российский заповедник — Баргузинский — создали в 1917 году ради спасения соболя: охотники выбили почти всех, и соболиные угодья объявили неприкосновенными. Сегодня заповедники и национальные парки защищают не отдельные виды, а всю сеть связей: и деревья, и хищников, и редуцентов. Есть и Красная книга — список редких видов; первая государственная Красная книга вышла в 1978 году. Смысл везде один: сберечь экосистему труднее и дороже, чем потом восстанавливать.

Словарь урока

Экосистема#

сообщество организмов вместе с их неживыми условиями

Цепь питания#

путь энергии от растения через едоков к редуцентам

Продуцент#

организм, который сам создаёт органику на свету

Консумент#

организм, питающийся готовой органикой

Редуцент#

гриб или бактерия, разбирающий остатки до минеральных веществ

Круговорот веществ#

путешествие веществ по экосистеме от продуцентов к редуцентам и обратно

Разбор типового задания

Как это спрашивают на контрольной

• Объясни, что входит в экосистему, и назови её примеры.
• Составь цепь питания и укажи роль каждого звена.
• Объясни, почему хищников всегда меньше, чем растительноядных.
• Расскажи, что произойдёт, если убрать из цепи одно звено.
• Объясни, зачем в экосистеме редуценты.

Образец полного ответа. Экосистема — это сообщество организмов вместе с неживыми условиями: светом, водой, почвой. В цепи питания энергия идёт от продуцентов — растений — через растительноядных к хищникам, а редуценты разбирают остатки и возвращают вещества в почву. Стрелки в цепи рисуют от съеденного к едоку. Хищников меньше, потому что на каждый следующий уровень цепи переходит лишь около десятой части энергии, поэтому цепи редко длиннее пяти звеньев.

Подсказка: клавиши J — следующая тема, K — предыдущая, клик по картинке — на весь экран, ←/→ — листать, на телефоне: свайп влево/вправо — соседняя тема