Краткое содержание: Параграф § 40 / Биология. 8 класс. Часть 2

Популяция — совокупность особей одного вида, длительно живущих на определённой территории и связанных размножением и другими взаимодействиями. Один вид может включать много таких групп. Ареал — область распространения вида, внутри которой популяции занимают отдельные участки. Их границы бывают чёткими, как у рыб из изолированного пруда, или размытыми при обмене между озером и рекой. Для подвижных видов и непрерывного местообитания выделение границ нередко условно.

Численность — общее количество особей в популяции, а плотность показывает их количество на единицу площади или объёма. Численность возрастает при рождении и вселении животных и уменьшается при гибели и выселении. Она может сильно колебаться, особенно у быстро размножающихся грызунов и насекомых. Рост ограничивают пища, пространство, болезни, хищники и условия среды, поэтому высокая плодовитость не означает бесконечного увеличения. Максимальные кратности из учебных примеров не являются ежегодным обязательным приростом.

Пространственное размещение бывает случайным, более равномерным или групповым. Оно зависит от распределения ресурсов, размножения и поведения. Расселение связывает участки, позволяет осваивать свободные ресурсы и уменьшать местную скученность. Внутри популяции действуют конкуренция, семейные связи, взаимная защита и сигнальное общение. Охрана территории и расселение помогают регулировать доступ к ресурсам; стада, стаи и колонии дают иные преимущества. Размер выгодной группы зависит от обстоятельств: фиксированный минимум особей для любого слоновьего стада установить нельзя.

Экосистема включает сообщество организмов — биоценоз — и неживые компоненты среды, связанные обменом вещества и энергии. Примеры — лужа, пруд, луг, лес и океан; масштаб выбирают под задачу исследования. Более мелкие системы входят в крупные, а границы не обязательно являются сплошной физической стеной. Чтобы понять экосистему, нужно рассмотреть не только список животных, но и растения, микроорганизмы, воду, почву, свет и связи между ними.

По роли в питании выделяют продуцентов, консументов и редуцентов. Продуценты, прежде всего зелёные растения и водоросли, создают органические вещества из неорганических с использованием энергии света. Консументы получают готовую органику: растительноядные относятся к первому порядку потребителей, питающиеся ими хищники — ко второму, далее возможны другие порядки. Редуценты, главным образом бактерии и грибы, разлагают органические остатки до неорганических соединений. Питающиеся детритом животные дробят и перерабатывают остатки, помогая разложению, но их роль не полностью совпадает с окончательной минерализацией.

Цепь питания показывает последовательную передачу вещества и энергии при поедании. Например: растение — гусеница — насекомоядная птица — хищник. Первый трофический уровень занимают продуценты, второй — растительноядные, третий — питающиеся ими хищники. В длинной цепи хищники могут занимать и более высокие уровни, а всеядное животное — разные уровни в зависимости от пищи. Стрелку направляют от источника пищи к потребителю, то есть по направлению передачи вещества и энергии.

Цепи могут начинаться с живых растений — пастбищные — или с мёртвых остатков — детритные. Пример второго случая: растительный опад — дождевой червь — землеройка. В природе один организм использует несколько видов пищи и сам бывает добычей нескольких потребителей. Поэтому цепи переплетаются в пищевую сеть. Переключение между доступными ресурсами и наличие разных функциональных связей могут поддерживать устойчивость, но простое увеличение числа видов не гарантирует её при любых воздействиях.

Экологическая пирамида энергии отражает уменьшение доступной энергии на последующих трофических уровнях. Часть пищи не съедается или не усваивается, а значительная часть усвоенной энергии расходуется на жизнедеятельность и рассеивается как тепло. Только энергия нового прироста становится доступной следующему потребителю. В школьных расчётах используют правило примерно 10 %: из условных 1000 единиц продукции одного уровня к следующему может перейти около 100, затем 10. Это приближение, а не постоянный процент для любой пары организмов.

Необходимо различать круговорот вещества и поток энергии. Химические элементы после разложения снова могут использоваться продуцентами; они не исчезают на 90 % при каждом поедании. Энергия же проходит через систему и рассеивается, поэтому требуется её новое поступление, обычно от Солнца. Снижение доступной продукции помогает объяснить ограниченную длину цепей и сравнительно небольшую численность крупных верхних хищников. Изменение одной популяции способно затронуть другие через множество прямых и косвенных связей.

Популяции объединяют особей одного вида в пространстве и воспроизводстве, а экосистемы связывают сообщество с неживой средой. Пищевые цепи образуют сети, вещество циркулирует, энергия передаётся с рассеянием. Численность регулируется несколькими потоками и ограничениями.

• Баланс численности: \(\Delta N=B-D+I-E\) — рождения, смерти, приход и уход.
• Продуценты: Создают органику из неорганических источников.
• Консументы/редуценты: Потребление органики и её минерализация.
• 10 %-ная модель: \(E_{n+1}\approx0{,}1E_n\) — приближение передачи продукции, не закон для всякой пары видов.