ГДЗ: Параграф § 58 / Биология 11 класс

Экосистема и биогеоценоз:

• Экосистема — это любая совокупность живых организмов и неживых компонентов, которые взаимодействуют, обеспечивая круговорот веществ и поток энергии. Это понятие более широкое, применимое к системам разного масштаба.
• Биогеоценоз — это природная экосистема, которая имеет чёткие границы, определяемые растительным сообществом (например, еловый лес).
• Сходство: Оба понятия описывают целостные природные системы, состоящие из живой и неживой части, где происходит круговорот веществ и поток энергии.
• Различие: Понятие «экосистема» шире и может не иметь чётких границ; «биогеоценоз» имеет чёткие границы, определённые растительным сообществом (фитоценозом).

Структурные компоненты экосистемы:

• Абиотическая среда (Экотоп): Неживые компоненты (климат, почва). Изучение важно для понимания условий, в которых существуют организмы.
• Биоценоз (Живое сообщество): Совокупность организмов. Изучение необходимо для определения видового состава, численности и связей.

Изучение этих компонентов важно, поскольку все они взаимосвязаны и их взаимодействие определяет устойчивость и функционирование всей экосистемы.

Функциональные группы организмов:

• Продуценты (Производители): Автотрофы (например, растения), которые производят органическое вещество из неорганического, являясь основным источником энергии для экосистемы.
• Консументы (Потребители): Гетеротрофы, потребляющие готовое органическое вещество (животные). Они обеспечивают передачу энергии по пищевой цепи.
• Редуценты (Разрушители): Сапротрофы (например, бактерии и грибы), которые разлагают мёртвую органику до неорганических соединений, возвращая вещества в круговорот.

Согласованная деятельность этих групп обеспечивает круговорот веществ и поток энергии, поддерживая существование экосистемы.

Значение круговорота веществ и потока энергии:

• Круговорот веществ: Обеспечивает многократное использование химических элементов, благодаря чему экосистема не исчерпывает свои ресурсы.
• Поток энергии: Энергия, накопленная продуцентами, необходима для поддержания жизни всех организмов в экосистеме.

Поток энергии является однонаправленным (не круговоротом), потому что на каждом трофическом уровне большая часть энергии (около 90% и более) теряется в виде тепла на процессы жизнедеятельности и рассеивается в окружающую среду. Эта энергия не может быть повторно использована продуцентами, в отличие от химических элементов.

Трофический уровень:

Это группа организмов, объединённых общим типом питания и положением в пищевой цепи.

Организмы и их уровни:

• Первый уровень: Продуценты (например, трава, деревья).
• Второй уровень: Консументы 1-го порядка (травоядные, например, заяц, саранча).
• Третий уровень: Консументы 2-го порядка (хищники, питающиеся травоядными, например, лисица, лягушка).
• Четвёртый и последующие уровни: Консументы высших порядков (хищники, питающиеся другими хищниками, например, волк, ястреб).

Трофическая сеть (Пищевая сеть):

Это сложное переплетение нескольких пищевых цепей в экосистеме, где один и тот же организм может являться звеном в нескольких цепях.

Ограничение числа трофических уровней:

Число трофических уровней ограничено из-за потерь энергии на каждом уровне. Согласно правилу 10%, на следующий уровень передаётся только около 10% энергии. Энергия, запасённая продуцентами, быстро иссякает, и её недостаточно для поддержания жизни консументов более высоких порядков (обычно не более 4–5 уровней).

Типы пищевых цепей:

• Пастбищные цепи (Цепи выедания): Начинаются с живого органического вещества (продуцентов, например, зелёных растений).
• Детритные цепи (Цепи разложения): Начинаются с мёртвого органического вещества (детрита, например, опада или трупов).

Различия:

Разница заключается в начальном звене, то есть в источнике энергии: живые растения или мёртвая органика.

Зависимость длины:

Протяжённость цепей зависит от эффективности передачи энергии, которая обычно составляет около 10% на каждом звене. Чем больше звеньев, тем меньше энергии достигает последнего из них. Длина также зависит от видового разнообразия и сложности трофической сети в конкретной экосистеме.

Формирование детритной цепи:

Детритная цепь начинается с детрита (мёртвый растительный опад, экскременты, трупы). Детрит потребляется детритофагами (например, дождевыми червями, мокрицами), которые, в свою очередь, становятся пищей для консументов 2-го и последующих порядков.

Примеры растительноядных организмов (консументов 1-го порядка, которые могут стать частью детритной цепи после смерти):

• Растительноядные насекомые: Саранча, тля, личинки жуков.
• Крупные растительноядные животные: Олени, лоси, кабаны, зайцы.

Компоненты биогеоценоза (по рис. 261):

• Неживые компоненты (Экотоп):
• Климатоп (Климатические факторы)
• Эдафотоп (Почва)
• Живые компоненты (Биоценоз):
• Продуценты (Производители)
• Консументы (Потребители)
• Редуценты (Разрушители)

Взаимосвязи:

Между компонентами биогеоценоза существуют следующие ключевые взаимосвязи:

• Биоценоз \(\leftrightarrow\) Экотоп: Продуценты используют климатоп и эдафотоп для синтеза органики. Редуценты возвращают вещества из биоценоза в экотоп.
• Продуценты \(\rightarrow\) Консументы: Потребители питаются производителями (передача энергии).
• Консументы \(\rightarrow\) Редуценты: Редуценты разлагают мёртвые остатки консументов.
• Продуценты, Консументы \(\rightarrow\) Редуценты: Редуценты разлагают всех мёртвых организмов и продукты их жизнедеятельности.
• Редуценты \(\rightarrow\) Продуценты: Редуценты возвращают неорганические вещества в почву (эдафотоп), которые затем усваиваются продуцентами.

Трофический уровень:

Это определённая ступень в пищевой цепи, которую занимают организмы со схожим типом питания.

Организмы на разных уровнях (по рис. 262):

• Продуценты (1-й уровень): Растения (создают органику из минеральных веществ).
• Консументы 1-го порядка (2-й уровень): Травоядные (например, гусеница).
• Консументы 2-го порядка (3-й уровень): Хищники, питающиеся травоядными (например, насекомоядная птица).
• Консументы 3-го порядка (4-й уровень): Хищники, питающиеся консументами 2-го порядка (например, плотоядная птица).
• Редуценты: Разлагают остатки всех организмов, возвращая минеральные вещества.

Ограниченность числа уровней:

Ограниченность числа трофических уровней (обычно 4–5) связана с потерей энергии при переходе от одного уровня к другому. Только около 10% энергии, накопленной на предыдущем уровне, передаётся следующему (правило 10%). Это означает, что энергетические запасы быстро истощаются, и для поддержания жизни консументов высших порядков не хватает энергии.

Трофические цепи:

Это последовательный ряд организмов, посредством которого вещество и энергия передаются от одного организма к другому при питании.

Типы цепей и их различия:

• Пастбищные цепи (Цепи выедания):
• Начало: Продуценты (живые растения).
• Пример: \( \text{Трава} \rightarrow \text{Кузнечик} \rightarrow \text{Лягушка} \rightarrow \text{Уж} \).
• Детритные цепи (Цепи разложения):
• Начало: Детрит (мёртвая органика, например, опад, трупы).
• Пример: \( \text{Растительный опад} \rightarrow \text{Дождевой червь} \rightarrow \text{Сойка} \rightarrow \text{Ястреб} \).

Принципиальное различие:

Основное различие заключается в источнике энергии в начале цепи: живое органическое вещество (продуценты) для пастбищной цепи или мёртвое органическое вещество (детрит) для детритной цепи.

Образование трофической сети:

Трофическая сеть представляет собой сложную систему, состоящую из множества переплетающихся трофических (пищевых) цепей. Она возникает, когда один организм является пищей для нескольких видов или, наоборот, питается различными видами.

Последствия исчезновения:

• а) Исчезновение крупных растительноядных копытных:
• Может привести к избыточному росту растительности, которую они потребляли, что изменит структуру леса.
• Хищники, питавшиеся этими копытными (например, волки), потеряют свой основной источник пищи, что приведёт к резкому снижению их численности или миграции.
• б) Исчезновение растительноядных насекомых:
• Увеличится количество растительности, которую они ели.
• Резко уменьшится численность консументов 2-го порядка (насекомоядных птиц, лягушек, пауков), так как они лишатся основного источника пищи.
• Вся трофическая сеть, связанная с этими насекомыми, претерпит значительные изменения.

В обоих случаях это приведёт к нарушению баланса и снижению устойчивости экосистемы.