Тема «Разнообразие живых организмов, биосфера, экосистема, популяция и влияние человека на окружающую среду» объединяет важные вопросы экологии и систематики, которые необходимо понимать при подготовке к ЕНТ по биологии.
Здесь важно не только запомнить определения, но и научиться различать уровни организации живой природы, анализировать пищевые связи, экологические факторы и последствия изменения экосистем.
Что нужно знать по теме
При подготовке обратите внимание на несколько взаимосвязанных направлений:
- биологическое разнообразие и систематику;
- вид и популяцию;
- экологические факторы;
- структуру экосистем;
- пищевые цепи и сети;
- трофические уровни;
- поток энергии и круговорот веществ;
- биосферу;
- взаимоотношения организмов;
- влияние человека на окружающую среду;
- охрану биоразнообразия.
Биологическое разнообразие
Живые организмы отличаются строением, способом питания, размножением, образом жизни, средой обитания и приспособлениями к условиям среды.
Биологическое разнообразие можно рассматривать на нескольких уровнях:
- генетическое разнообразие — различия между особями и популяциями;
- видовое разнообразие — количество и разнообразие видов;
- экосистемное разнообразие — разнообразие природных сообществ и условий их существования.
Систематика живых организмов
Систематика объединяет организмы в группы на основании их признаков и происхождения.
Основные систематические категории:
царство → тип или отдел → класс → отряд → семейство → род → вид.
Вид
Вид объединяет сходных по основным признакам особей, которые способны скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство.
При выполнении заданий важно не путать понятия вид, популяция, сообщество и экосистема.
Популяция
Популяция — группа особей одного вида, длительное время обитающих на определённой территории и относительно изолированных от других групп этого вида.
Основные характеристики популяции:
- численность;
- плотность;
- рождаемость;
- смертность;
- возрастной состав;
- половой состав;
- пространственное распределение.
Численность и плотность
Численность показывает общее количество особей в популяции.
Плотность характеризует количество особей на единицу площади или объёма.
На изменение численности влияют рождаемость, смертность, иммиграция и эмиграция, а также ресурсы, климатические условия, хищники и болезни.
Экологические факторы
Условия окружающей среды воздействуют на организмы по-разному. Экологические факторы принято делить на три основные группы.
Абиотические факторы
Факторы неживой природы:
- температура;
- свет;
- влажность;
- вода;
- почва;
- давление;
- солёность;
- состав воздуха.
Биотические факторы
Это влияние живых организмов друг на друга.
Примеры:
- конкуренция;
- хищничество;
- паразитизм;
- симбиотические отношения.
Антропогенные факторы
Связаны с деятельностью человека.
Например:
- загрязнение;
- вырубка лесов;
- строительство;
- добыча полезных ископаемых;
- сельское хозяйство;
- охота;
- интродукция видов.
Экосистема
Экосистема включает живые организмы и компоненты неживой природы, связанные между собой обменом веществ и потоком энергии.
В структуре экосистемы выделяют:
- продуцентов;
- консументов;
- редуцентов;
- абиотические компоненты среды.
Продуценты
Продуценты образуют органические вещества из неорганических. Основу большинства наземных и водных пищевых цепей составляют фотосинтезирующие организмы.
Консументы
Консументы получают органические вещества, используя в пищу другие организмы.
К ним относятся растительноядные, хищные и всеядные животные.
Редуценты
Редуценты участвуют в разложении органических остатков и возвращении веществ в круговорот.
К ним относятся многие бактерии и грибы.
Пищевые цепи и сети
Пищевая цепь показывает последовательность передачи вещества и энергии между организмами.
Пример:
растение → растительноядное животное → хищник.
Каждый участник такой цепи занимает определённый трофический уровень.
В реальной экосистеме отдельные цепи пересекаются и образуют пищевые сети.
Поток энергии
Энергия передаётся от одного трофического уровня к следующему, но на каждом этапе её доступное количество уменьшается.
Поэтому пищевые цепи имеют ограниченное число звеньев, а на верхних трофических уровнях обычно доступно меньше энергии.
Экологические пирамиды
Для изображения структуры трофических уровней используют экологические пирамиды:
- численности;
- биомассы;
- энергии.
Они помогают сравнивать соотношение организмов, биомассы или энергии на разных уровнях пищевой цепи.
Круговорот веществ
В отличие от энергии, вещества многократно участвуют в процессах экосистемы.
При подготовке полезно повторить круговороты:
- воды;
- углерода;
- кислорода;
- азота.
Уровни организации экологических систем
Полезно запомнить последовательность:
организм → популяция → сообщество → экосистема → биосфера.
Каждый следующий уровень включает более сложную систему связей между живыми организмами и окружающей средой.
Биосфера
Биосфера — глобальная область Земли, в пределах которой существует жизнь.
Она охватывает части атмосферы, гидросферы и литосферы, связанные с жизнедеятельностью организмов.
Взаимоотношения организмов
Конкуренция
Конкуренция возникает, когда организмы используют один и тот же ограниченный ресурс.
Она может быть внутривидовой и межвидовой.
Хищничество
При хищничестве один организм использует другого в качестве пищи. Изменение численности хищников и жертв может отражаться друг на друге.
Паразитизм
При паразитизме один организм получает пользу, используя организм хозяина как источник питания или среду существования, а хозяин испытывает отрицательное воздействие.
Симбиотические отношения
Некоторые формы совместного существования организмов могут приносить пользу обоим участникам и помогать эффективнее использовать ресурсы среды.
Экологическая ниша
Экологическая ниша характеризует роль вида в экосистеме и включает используемые ресурсы, условия среды и связи с другими организмами.
Экологическую нишу не следует отождествлять только с местом обитания.
Адаптации организмов
Приспособления организмов к среде могут быть:
- морфологическими;
- физиологическими;
- поведенческими.
Адаптации повышают вероятность выживания и успешного размножения в определённых условиях.
Устойчивость экосистем
На устойчивость экосистемы влияют:
- биоразнообразие;
- число пищевых связей;
- доступность ресурсов;
- условия среды;
- способность системы восстанавливаться после нарушений.
Экологическая сукцессия
Экологическая сукцессия — последовательное изменение состава и структуры сообщества с течением времени.
Сукцессия может наблюдаться после пожара, вырубки, наводнения, изменения условий среды или образования нового участка суши.
Влияние человека на окружающую среду
Деятельность человека может изменять природные системы как непосредственно, так и через целую цепочку экологических связей.
К основным видам воздействия относятся:
- загрязнение воздуха, воды и почвы;
- вырубка лесов;
- разрушение местообитаний;
- чрезмерное использование природных ресурсов;
- изменение климатических условий;
- сокращение биоразнообразия.
Загрязнение водоёмов
Попадание бытовых и промышленных стоков, удобрений и других загрязняющих веществ может изменять состояние водных экосистем.
Эвтрофикация
Избыточное поступление питательных веществ в водоём может вызвать интенсивный рост водорослей и изменение кислородного режима.
Сокращение биоразнообразия
К причинам сокращения разнообразия видов относятся разрушение местообитаний, загрязнение, чрезмерная добыча организмов, изменение климата и распространение инвазивных видов.
Охрана природы
Для сохранения природных экосистем и биоразнообразия используются:
- заповедники;
- национальные парки;
- заказники;
- другие охраняемые природные территории;
- восстановление нарушенных экосистем;
- рациональное природопользование;
- меры по охране редких видов.
Красная книга
Красные книги содержат сведения о редких и находящихся под угрозой исчезновения видах и используются при планировании мер их охраны.
Какие задания могут встретиться по теме
При подготовке полезно тренировать задания на:
- уровни организации живой природы;
- характеристики популяции;
- экологические факторы;
- пищевые цепи;
- трофические уровни;
- экологические пирамиды;
- круговороты веществ;
- типы взаимоотношений;
- структуру экосистем;
- биосферу;
- антропогенное воздействие;
- охрану биоразнообразия.
Как решать задания на пищевые цепи
- Найдите продуцента.
- Определите растительноядного консумента.
- Найдите хищников.
- Проследите направление передачи вещества и энергии.
- Определите трофические уровни.
Важно: стрелка в пищевой цепи показывает направление передачи вещества и энергии.
Как анализировать изменение экосистемы
Если в условии задания изменяется один из факторов среды, используйте следующий алгоритм:
- Определите изменившийся фактор.
- Установите, на какие организмы он действует непосредственно.
- Проследите пищевые и другие экологические связи.
- Определите возможные изменения численности популяций.
- Сопоставьте полученный вывод с условием задания.
Типичные ошибки
- смешение понятий «популяция» и «экосистема»;
- путаница между продуцентами, консументами и редуцентами;
- неправильное направление пищевой цепи;
- смешение абиотических и биотических факторов;
- ошибочное определение типа взаимоотношений;
- путаница между биосферой и отдельной экосистемой;
- неверное чтение экологической пирамиды;
- ошибочное определение последствий деятельности человека.
Как подготовиться к теме
Удобно повторять материал в такой последовательности:
разнообразие организмов → систематика → вид → популяция → экологические факторы → взаимоотношения → экосистема → пищевые связи → круговороты веществ → биосфера → влияние человека → охрана природы.
После повторения теории пройдите тест в начале страницы, разберите ошибки и вернитесь к тем понятиям, которые вызвали затруднение.