Экосистемы и их компоненты — теория для ОГЭ по биологии

Коротко о главном

Экосистема — это совокупность живых организмов и неживой природы, связанных обменом веществ и энергии. Любая экосистема состоит из биотических (живых) и абиотических (неживых) компонентов. Живые организмы делятся по способу питания на три группы: продуценты, консументы и редуценты — они образуют цепи и сети питания, через которые проходит поток энергии. Эти знания проверяются в заданиях 19 (анализ графиков/таблиц по экологии), 20 (работа с текстом об экосистемах) и 21 (применение биологических знаний, часто про цепи питания и пирамиды).

Определения и правила

Понятие	Определение	Пример
Экосистема	Сообщество организмов + среда обитания, связанные круговоротом веществ и энергии	Лес, озеро, луг, аквариум
Биоценоз	Совокупность всех живых организмов экосистемы	Растения, животные, грибы, бактерии леса
Биотоп	Абиотическая среда обитания биоценоза	Почва, климат, вода, свет
Продуценты	Автотрофы, создающие органику из неорганики (фотосинтез, хемосинтез)	Растения, цианобактерии
Консументы	Гетеротрофы, потребляющие готовую органику	Травоядные (I порядка), хищники (II, III порядка)
Редуценты	Организмы, разлагающие органику до неорганических веществ	Бактерии, грибы-сапротрофы
Цепь питания	Последовательность передачи вещества и энергии от одного организма к другому	Трава → заяц → лиса
Пищевая сеть	Совокупность взаимосвязанных цепей питания в экосистеме	—

Правило экологической пирамиды (правило 10%): при переходе с одного трофического уровня на следующий сохраняется только около 10% энергии, остальная рассеивается в виде тепла.

$$E_{n+1} \approx 0{,}1 \cdot E_n$$

где $E_n$ — энергия (или биомасса) организмов данного трофического уровня, $E_{n+1}$ — энергия следующего уровня.

Из правила следует: чем длиннее цепь питания, тем меньше энергии достаётся конечному звену, поэтому цепи питания редко превышают 4–5 звеньев.

Виды экологических пирамид:

• пирамида чисел (количество особей на каждом уровне);
• пирамида биомассы (масса организмов);
• пирамида энергии (всегда сужается кверху, самая универсальная).

Как применять

Пример 1. Дана цепь питания: злаки → мышь → змея → орёл. Определите, кто продуцент и консумент какого порядка. Решение: злаки — продуцент; мышь — консумент I порядка (растительноядное); змея — консумент II порядка (хищник); орёл — консумент III порядка.

Пример 2. Биомасса растений на лугу составляет 1000 кг. Оцените примерную биомассу консументов I порядка по правилу экологической пирамиды. Решение: используем $E_{n+1} \approx 0{,}1 \cdot E_n$: $1000 \times 0{,}1 = 100$ кг — биомасса травоядных.

Пример 3. В тексте задания 20 описана экосистема озера: водоросли, дафнии, мальки рыб, окунь, бактерии на дне. Составьте цепь питания и укажите редуцентов. Решение: водоросли (продуцент) → дафнии (консумент I) → мальки рыб (консумент II) → окунь (консумент III); бактерии на дне — редуценты, разлагающие останки.

Типичные ошибки

• Путают продуцентов и консументов: забывают, что грибы — не продуценты (они гетеротрофы, часто редуценты или паразиты).
• Считают, что энергия при переходе на новый уровень сохраняется полностью — забывают про правило 10%, из-за чего неверно оценивают биомассу.
• Путают биоценоз и биотоп: биоценоз — это живые организмы, биотоп — неживая среда.
• Строят цепь питания в обратном порядке (от хищника к продуценту) — стрелки в цепи всегда показывают направление потока энергии от того, кого едят, к тому, кто ест.
• Забывают включать редуцентов в схему экосистемы, хотя без них невозможен круговорот веществ.

Где встречается на экзамене

• Задание 19 — анализ графика или диаграммы, отражающей изменение численности организмов, биомассы или энергии на разных трофических уровнях.
• Задание 20 — работа с текстом об экосистеме: нужно найти в тексте информацию о продуцентах, консументах, редуцентах и ответить на вопросы.
• Задание 21 — практическое применение знаний: составление цепи питания, расчёт биомассы по правилу экологической пирамиды, объяснение устойчивости экосистемы.