§ 26. Природные экосистемы

Вопрос. Рассмотрите рисунки 144 и 146. Из каких компонентов состоят изображенные на рисунках экосистемы? Перечислите организмы, относящиеся к продуцентам, консументам и редуцентам?

Ответ. Экосистема – это некая общность живых и неживых элементов, в которой наблюдает круговорот энергий и веществ. При этом эта общность может быть большой, может быть крошечной, может быть естественной, а может быть искусственной. Но в любом случае любая экосистема должна иметь четыре основополагающих части неживой природы – то есть воду, атмосферу, почву и твердую оболочку – литосферу. Воздух обеспечивает дыхание для живых компонентов экосистемы, вода необходимое условие существования, почва хранилище полезных элементов, литосфера – место обитания.

В экосистемы входят и живые организмы:

Продуценты – производители органического вещества (фитопланктон, растения, фотосинтезирующие животные и бактерии, хемосинтезирующие бактерии);

Консументы – потребители органического вещества (растения хищники и паразиты, животныке, грибы, бактерии);

Редуценты – разрушители органического вещества (животные, бактеии, грибы).

Вопрос 1. Охарактеризуйте экосистему озера. Почему биомасса продуцентов в ней меньше, чем биомасса консументов? Составьте две-три пищевые цепи из организмов – обитателей экосистемы озера (рис. 144).

Ответ. Абиотическая среда озера представлена водой с растворенными в ней минеральными веществами, кислородом и углекислым газом. К абиотической среде также относят температуру, свет, давление, минеральный состав воды, оказывающие влияние на жизнь водных обитателей. Гидроценоз озера представлен организмами, живущие как в толще воды, так и на ее поверхности и у дна. Производное живого и неживого компонента экосистемы озера – грунт. В его состав входят неорганические вещества и органические остатки отмерших растений и погибших животных. Основной источник энергии для озерной экосистемы – солнечный свет. Он проникает сквозь толщу воды и используется главными продуцентами – одноклеточными водорослями и цианобактериями. Они составляют фитопланктон (от греч. phyton – растение и planktos – блуждающий) экосистемы. Его масса невелика – несколько миллиграмм на 1 м3 воды. Однако он способен быстро размножаться (поэтому его биомасса невелика), что обеспечивает существование консументов первого порядка – простейших и мелких рачков (дафний, циклопов), образующих зоопланктон (от греч. zoon – животное). Зоопланктоном питаются более крупные животные – планарии (плоские черви), водные членистоногие и мальки рыб. Все они – консументы второго порядка, служащие пищей для взрослых рыб – консументов третьего порядка. Рыб поедают рыбоядные хищники (например, птица скопа), образующие четвертый трофический уровень экосистемы озера.. На дне озера, где меньше кислорода и недостаточно света для фотосинтеза, главным источником энергии служат отмершие растения и погибшие животные – это детрит. Всех обитателей дна называют бентосом (от греч. benthos – глубина). Сюда относят животных, питающихся детритом, например, речных раков, червей-трубочников, жгутиковых простейших и выполняющие роль редуцентов гнилостных бактерий.

Примеры пищевых цепей:

Водоросли – дафния (планктонное ракообразное) – малёк карася или окуня – хищная рыба, например, щука;

Хлорелла – циклоп – планария – плотва – окунь – рыбный филин.

Вопрос 2. Какой фактор абиотической среды в наибольшей степени влияет на жизнь экосистемы озера?

Ответ. Огромное влияние на жизнь озерной экосистемы оказывает температура воды. Благодаря тому, что при +4 °С вода имеет наибольшую плотность, в озере наблюдается ее расслоение по вертикали в разное время года. Зимой вода с температурой ниже +4 °С обладает более низкой плотностью, поэтому поднимается вверх, замерзает, покрывает озеро слоем льда и предохраняет его от полного промерзания. Весной солнце растапливает лед и нагревает поверхностные слои воды, которые с приближением их температуры к +4 °С погружаются вниз, заставляя лежащую под ними более холодную воду подниматься вверх. Этому способствует также ветер и волны. Осенью происходит обратный процесс. Первыми охлаждаются поверхностные слои, которые перемещаются вниз и вытесняют наверх более теплую воду. Такое весеннее и осеннее перемешивания воды выносят к поверхности озера питательные вещества, которыми богаты донные отложения, и обитающий у поверхности планктон может их использовать. В свою очередь вода, перемещающаяся из поверхностных слоев в придонные, приносит организмам-редуцентам и другим обитателям дна необходимый кислород.

Вопрос 3. Охарактеризуйте экосистему смешанного леса. Что произойдет с ней, если исчезнут: а) растительноядные копытные млекопитающие; б) растительноядные насекомые? Составьте две-три пищевые цепи из организмов – обитателей экосистемы смешанного леса (рис. 146).

Ответ. Жизнь экосистемы смешанного леса в значительной мере определяется организмами. Средоформирующая роль принадлежит растениям. Они создают в смешанном лесу особый световой и температурный режимы, образуют лесную подстилку, служат прибежищем и пищей для многих животных, грибов и микроорганизмов. В смешанном лесу произрастают разнообразные деревья:ель,сосна,береза, осина, дуб, рябина, клен. Используя солнечный свет в процессе фотосинтеза, они создают первичное органическое вещество, т.е. служат продуцентами экосистемы. Их листвой, хвоей, древесиной, семенами и плодами питаются консументы первого порядка – насекомые (гусеницы бабочек, жуки-листоеды и короеды, личинки жуков-усачей), а также растительноядные птицы (глухарь, рябчик, тетерев) и звери (белка, лесная мышь, кабан, лось). Насекомых и их личинок поедают встречающиеся в смешанном лесу земноводные (бурая лягушка, серая жаба), насекомоядные птицы (дрозд, дятел, кукушка) и насекомоядные звери (землеройка, еж). Ими питаются хищники: ястреб и куница – консументы третьего порядка.

Если исчезнут растительноядные копытные млекопитающие олени, косули, лоси, то это слабо отразится на общей экосистеме, так как их численность, а, следовательно, биомасса никогда не была большой и не играла существенной роли в общем круговороте веществ.

А вот если исчезнут растительноядные насекомые:

-численность насекомоопыляемых растений резко сократится, так как растительноядные насекомые являются опылителями растений;

- резко сократится численность или исчезнут насекомоядные организмы потому, что произойдет нарушение цепей питания;

- часть химических веществ, которыми уничтожали насекомых, попадет в почву, все нарушения могут привести к гибели леса потому, что первоначально приведет к нарушению жизнедеятельности растений, гибели почвенной флоры и фауны и соотвественно к гибели биоценоза.

Вопрос 4. Какова роль лесной подстилки в экосистеме смешанного леса?

Ответ. Особую роль в экосистеме смешанного леса играет лесная подстилка. В ней постоянно или временно обитают различные животные-детритофаги, питающиеся мертвым органическим веществом (дождевые черви, мокрицы), плесневые грибы и гнилостные бактерии, выполняющие роль редуцентов.

Население лесной подстилки особенно многочисленно в тех местах, где почва богата гумусом – перегноем, состоящим из темноокрашенных частиц, содержащих органические вещества. Посколько растительный опад образуется в смешанном лесу осенью, когда температура воздуха и почвы понижается, то его разложение в лесной подстилке замедляется. В результате этого образуется покров из листьев, служащий защитой для впадающих в зимнюю спячку животных, например, насекомых и пресмыкающихся. Весной с повышением температуры численность почвенных организмов увеличивается. Тогда они начинают активно перерабатывать растительный опад, превращая его в доступные для растений растворимые минеральные вещества.