Пищевая цепь — только часть сети

Кто создаёт, кто потребляет, кто разлагает

Производители, например зелёные растения, создают органические вещества из неорганических, используя энергию света. Растительноядные животные получают вещество и энергию, поедая растения; хищники — поедая других животных. Бактерии и грибы-разлагатели перерабатывают остатки, возвращая вещества в среду.

Цепь питания показывает один путь передачи вещества и энергии. В действительности большинство организмов связано с несколькими партнёрами: одну траву едят разные животные, а одна птица питается разной добычей. Поэтому для описания сообщества часто лучше пищевая сеть.

Важное различие: вещество и энергия

Вещество в экосистеме переходит между организмами и неживой средой; разлагатели играют важную роль в его возвращении. Энергия поступает, в частности, со светом, передаётся по пищевым связям и частично рассеивается в виде тепла. Поэтому выражение «энергия ходит по кругу, как вещества» неточно.

Стрелку в пищевой схеме рисуют от пищи к потребителю: трава → кузнечик означает, что кузнечик ест траву. Она не показывает движение самого животного. Эта условность нужна, чтобы читать схемы одинаково.

Природное и созданное человеком сообщество

Лес, луг и пруд возникли без того, чтобы человек заранее выбрал для них нужный набор видов. Огород, поле и аквариум устроены иначе: человек высаживает или помещает желаемые организмы, поливает, кормит, убирает отходы и сдерживает виды, которые считает нежелательными. При этом в искусственном сообществе тоже живут бактерии, грибы и незапланированные животные — оно не состоит только из посаженных растений.

Слово «устойчивость» надо проверять вопросом: что произойдёт после конкретного изменения? Если перестать кормить рыб в аквариуме, результат зависит от объёма воды, числа обитателей и других источников пищи. Искусственные сообщества часто зависят от ухода, но не всякий лес неизменен и не всякий сад погибнет сразу без человека.

От местного сообщества к природной зоне

Природная зона охватывает большие территории со сходным сочетанием климата, почв и характерных сообществ. Например, в тундре короткий тёплый период и низкие температуры ограничивают рост деревьев; в степи большую роль играют травянистые растения и недостаток влаги для сплошного леса. Это общие закономерности, а не запрет встретить отдельное дерево или влажный участок в зоне.

Флора — перечень видов растений территории, фауна — видов животных. Ландшафт включает не только организмы, но и рельеф, воды, почвы и следы деятельности человека. Поэтому список птиц школьного парка, фотография одного пруда и карта природной зоны отвечают на разные вопросы и не заменяют друг друга.

Сравните конкретные зоны. В тундре растительный сезон короток, поэтому широко встречаются низкие кустарники, мхи и лишайники; северные олени могут использовать такие территории сезонно. Тайга — северные леса с важной ролью ели, сосны или лиственницы, а также с лиственными участками; там встречаются, например, лоси. В лесах умеренного пояса распространены и другие деревья, включая дуб и берёзу. Это примеры, а не исчерпывающий перечень флоры и фауны каждого региона.

В степи преобладают травы, например ковыль, тогда как лесные участки чаще связаны с долинами рек и более влажными местами. Для пустыни главным ограничением обычно служит нехватка доступной воды; она не обязательно жаркая, и растения в ней могут иметь небольшие листья или другие способы уменьшать потери воды. Во влажном тропическом лесу сочетание тепла и обильных осадков поддерживает высокие деревья и несколько ярусов. Тропическая саванна отличается от степи умеренного пояса сочетанием тепла, сезонных дождей, трав и отдельных деревьев; полярная пустыня ещё холоднее и беднее растительностью, чем многие участки тундры. Не выводите зону по одному виду: условия меняются по склонам, у водоёмов и после деятельности человека.

Фауна тоже различается, но примеры обязательно привязывают к месту. В лиственном лесу Северной Америки можно встретить дятлов; в североамериканских травянистых сообществах — бизонов, а в отдельных пустынях Северной Америки — кенгуровых крыс, которые скрываются в норах в жаркое время суток. Это не список животных каждой степи или пустыни мира. Во влажном тропическом лесу растения, насекомые, птицы и другие животные используют разные ярусы, а грибы и бактерии участвуют в разложении остатков. Для точного списка видов нужна карта конкретной территории и наблюдения, а не название зоны само по себе.

Почему это важно понимать именно так

Не всякий потребитель стоит только на одном «этаже» пищевой сети. Всеядная птица может есть семена и насекомых; разные стадии жизни одного вида тоже могут питаться по-разному. Учебную цепь полезно начинать с простого случая, а затем показывать, какие связи она не охватывает.

Искусственные сообщества часто требуют ухода, но выражение «они всегда неустойчивы» слишком категорично. Сравнивайте разнообразие видов, зависимость от полива, ухода и защиты от вредителей, а также способность сообщества сохраняться после прекращения вмешательства. Вывод зависит от конкретного объекта.

Чтобы определить природную зону, сравнивают не только одну фотографию растений, но и многолетние температуры, количество и сезонность осадков, почвы и состав сообществ. В тундре короткий сезон роста и холод сдерживают развитие высокого древесного яруса; в тайге распространены северные леса с хвойными деревьями. По мере изменения тепла и влаги возможны леса умеренного пояса, степи и пустыни, но это не строгая линейка: высота гор, близость моря и местные условия меняют картину. Зоны переходят одна в другую постепенно.

Примеры флоры и фауны привязывают к конкретной зоне и месту. В тайге можно наблюдать ели, мхи и лосей, но один лось не доказывает, что любой участок — тайга. В степи распространены злаки, например ковыль, и животные открытых пространств; по долинам рек могут идти древесные сообщества. Для влажного тропического леса характерны высокие деревья и несколько ярусов, а пустыни объединяет недостаток доступной влаги, не обязательная жара. Лишайники тундры — совместная система гриба и фотосинтезирующего партнёра, а не особый вид низких растений.

Термины «флора» и «фауна» обозначают состав видов территории, а не только её наиболее заметных обитателей. Сравнивая зоны, укажите, о какой территории, сезоне и группе организмов идёт речь. Природный ландшафт также включает рельеф, почву и воду; культурный ландшафт изменён человеком. Поле внутри степной зоны может быть культурным ландшафтом, но это не превращает всю природную зону в искусственное сообщество.

Схема показывает шесть распространённых учебных примеров, но не исчерпывает природные зоны Земли. Например, саванна — тёплая травянистая зона с отдельными деревьями и сухим сезоном, а полярная пустыня отличается от тундры ещё более разреженной растительностью и суровыми условиями. Степь умеренных широт и тропическая саванна обе могут быть травянистыми, но различаются сезонностью и климатом. На границах зон встречаются переходные сообщества; высотные пояса в горах не нужно механически считать той же последовательностью, что зоны на равнине.

Фауна природной зоны — не один животный-символ. Дятел служит примером обитателя некоторых лиственных лесов, бизон — североамериканских травянистых сообществ, кенгуровая крыса — отдельных пустынь Северной Америки. Эти примеры нельзя автоматически переносить на леса, степи и пустыни России. Сравнение флоры и фауны честно только при указании территории и по возможности сезона наблюдения.

Разобранное различение ландшафтов: А — участок естественного леса в речной долине, без крупных хозяйственных преобразований по описанию источника; Б — равнина с рядами посевов, каналом и дорогой. А относим к природному ландшафту, Б — к культурному: решает не цвет и не наличие живых организмов, а характер преобразования. По единственной фотографии зелёного участка история может быть неизвестна; тогда не угадывают. Поле внутри степной зоны остаётся культурным ландшафтом, а природная зона характеризует намного большую территорию и её климат.

Пример взаимосвязей в искусственном сообществе: в модельном аквариуме рыб кормит человек, растения используют свет, а микроорганизмы участвуют в переработке остатков и отходов. Доступность кислорода зависит не только от наличия растений, но и от освещения, газообмена, числа обитателей и работы оборудования. Поэтому «в аквариуме есть растение — значит всё в порядке» не является проверенным выводом. Связь «готовый корм → рыба» показывает передачу вещества и энергии; связь «лампа → условия фотосинтеза растения» — воздействие среды, а не поедание лампы. Легенда схемы должна различать эти стрелки.

Три учебных примера сообществ. В лесу деревья создают органические вещества; их листья могут поедать гусеницы, которыми питаются насекомоядные птицы. Отмершие листья и другие остатки используют грибы и бактерии. Деревья также создают тень и укрытия: не всякая связь здесь пищевая. Виды и реальные связи конкретного леса проверяют отдельно; эта модель не утверждает, что любая птица ест любую гусеницу.

В модели мелкого пруда есть освещённая вода, водные растения и микроскопические водоросли — производители; мелкие рачки могут поедать водоросли, а некоторые рыбы — рачков. В озёрной модели такая цепь тоже возможна в освещённых слоях. Если озеро достаточно глубокое, на дне света для фотосинтеза может не хватать: туда опускаются остатки из верхних слоёв, которые разлагают микроорганизмы. Нельзя объявлять пруд всегда тёплым, озеро всегда холодным или любой пруд природным: происхождение, глубина, сезон и условия различаются.

Сравнение моделей: лес зависит от условий суши и имеет ярусы деревьев; пруд и озеро связаны с освещением и растворёнными веществами воды. Во всех трёх есть создание органических веществ, их потребление и разложение остатков. Глубина может менять распределение света и организмов, но по слову «озеро» нельзя угадать точный состав видов или количество кислорода.

На одном лесном участке сезонные изменения затрагивают несколько участников: листья создают органические вещества и меняют освещение нижнего яруса, насекомые используют части растений, некоторые птицы питаются насекомыми. Изменения длины дня и температуры влияют на процессы, но совпадение дат само по себе не показывает единственную причину. В предоставленном дневнике указаны один участок, одинаковые маршрут и время наблюдения: это лучше случайных снимков разных лесов.

Количество замеченных птиц — результат наблюдения, не вся численность популяции. Погода, укрытия и активность влияют на видимость. В модельном дневнике можно описать последовательность состояния листьев и замеченных организмов, но нельзя доказать, что листья изменились только из-за температуры или что каждое уменьшение числа встреч означает гибель либо миграцию.