Разнообразие живых организмов. Биосфера, экосистема, популяция

Учебниковая опора

• Соловьева А.Р., Ибраимова Б.Т., Алина Ж.А. «Биология. 7 класс», 7 класс, Атамура, 2025, с. 38–42
• Соловьева А., Ибраимова Б. «Биология. 8 класс», 8 класс, Атамура, 2018, с. 212–227
• Асанов Н., Соловьева А., Ибраимова Б. «Биология. 9 класс», 9 класс, Атамура, 2019, с. 12–31, 42–44
• Ковшарь А.Ф., Асанов Н.Г., Соловьева А.Р., Ибраимова Б.Т., Куприй С.А. «Биология. 11 класс», часть 2, 11 класс, 2020, с. 121–126
• Егорина А. В., Нуркенова С. Е., Алиаскаров Д. Т., Шимина Е. П. «География», 7 класс, Атамура, 2025, с. 145–146 (биосфера по Вернадскому, границы)

Главное

• Систематика классифицирует организмы; основатель — К. Линней (1707–1778), основная единица — вид.
• Бинарная номенклатура: первое слово — род, второе — видовой эпитет (Homo sapiens).
• Популяция — группа особей одного вида, длительно (не менее ~100 поколений) живущая на определённой территории; её изучает демэкология.
• Экосистема — биотическая и абиотическая части, связанные круговоротом веществ и потоком энергии.
• Правило 10% (Р. Линдеман, 1942): на следующий трофический уровень переходит в среднем ~10% энергии (5–20%).

Теория

Систематика выясняет происхождение организмов и степень родства; важна для изучения диких предков культурных растений, ядовитых, паразитических и лекарственных видов. Простейший критерий вида — особи свободно скрещиваются и дают плодовитое потомство.

Структура экосистемы: организм → популяция → сообщество → + неживая природа → экосистема.

Трофический уровень	Кто	Роль
T1 — продуценты	растения, водоросли, цианобактерии, хемотрофы	синтезируют органику из неорганики
T2 — консументы I порядка	фитофаги: грызуны, копытные, зоопланктон	едят продуцентов
T3, T4 — консументы II–III порядка	хищники	едят животных
Редуценты	бактерии, грибы	разлагают мёртвую органику до минеральных веществ

Экологические пирамиды (Ч. Элтон, 1927): чисел, биомассы, энергии. ~90% энергии теряется на дыхание (тепло), с экскрементами и в несъеденной биомассе, поэтому цепи редко длиннее 4–5 звеньев. Пирамида чисел может быть перевёрнутой (одно дерево — тысячи насекомых), пирамида биомассы в океане тоже (фитопланктон быстро размножается), пирамида энергии — всегда прямая.

Показатели популяции: численность, плотность (особи на площадь или объём), рождаемость, смертность, прирост = рождаемость − смертность, темп прироста, возрастной и половой состав. Если прирост отрицательный — популяция сокращается.

Кривые роста:

• J-образная (экспоненциальная) — численность растёт в геометрической прогрессии, затем резко падает; r-стратегия (бактерии, саранча, планктон).
• S-образная (сигмоидальная) — рост замедляется из-за сопротивления среды и выходит на плато; K-стратегия.

Взаимоотношения организмов:

• позитивные (симбиоз): кооперация (птицы на копытных; рак-отшельник и актиния), мутуализм (лишайник — гриб + водоросль), комменсализм, квартиранство;
• негативные: хищничество, паразитизм, конкуренция;
• нейтральные (нейтрализм).

Круговороты. Углерод: CO₂ в атмосфере ~0,03%; поглощается при фотосинтезе, возвращается при дыхании, гниении, брожении, сжигании топлива, извержениях вулканов; кораллы и моллюски накапливают его в раковинах. Азот входит в белки и нуклеиновые кислоты; растения не усваивают N₂, а берут нитраты; азот фиксируют клубеньковые бактерии и цианобактерии, денитрифицирующие бактерии возвращают N₂ в атмосферу.

Парниковый эффект. Тепло от Земли задерживают CO₂, метан CH₄, закись азота N₂O, SF₆, ХФУ; больше всего — CO₂. Без парникового эффекта средняя температура Земли была бы около −18 °C, а не +15 °C. Главный источник газов — хозяйственная деятельность человека: сжигание топлива (ТЭЦ, транспорт), выбросы предприятий, животноводство. Последствия — таяние ледников, потеря мест обитания.

Учение В. И. Вернадского о биосфере

Термин «биосфера» ввёл Э. Зюсс (1875), а В. И. Вернадский показал, что живые организмы — главная преобразующая сила поверхности Земли. Биосфера включает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

• Вещество биосферы: живое (все организмы), биогенное (создано организмами: каменный уголь, торф), косное (минералы и горные породы без участия организмов), биокосное (продукт взаимодействия живого и косного — почвы).
• Верхняя граница — озоновый слой (в среднем 20–25 км). Нижняя — 3–3,5 км ниже поверхности земной коры, где температура недр достигает +100 °C.
• Самые густые скопления живого вещества — плёнки жизни: почвы и растительный покров на суше, планктонный слой в океане.

Формулы / правила

• Прирост: $\Delta N = \text{рождаемость} - \text{смертность}$; плотность $= \dfrac{N}{S}$.
• Эффективность переноса: $\eta = \dfrac{m_{\text{накопленная}}}{m_{\text{съеденная}}} \cdot 100\%$.
• Правило Линдемана: $E_{n+1} \approx 0{,}1 \cdot E_n$.

Примеры

1. Задача. Копытные съели 240 кг травы и прибавили 30 кг. Эффективность? $\dfrac{30}{240}\cdot 100\% = 12{,}5\%$.
2. Задача. Продуценты запасли 10 000 кДж. Сколько получит консумент III порядка? $10\,000 \to 1000 \to 100 \to$ 10 кДж.
3. Вопрос. Какая пирамида не может быть перевёрнутой? — Пирамида энергии.
4. Вопрос. Лишайник — какой тип отношений? — Мутуализм: партнёры не могут жить друг без друга.

Типичные ошибки на ЕНТ

• Считать первое слово бинарного названия видом: первое — род.
• Путать кооперацию и мутуализм: при кооперации партнёры могут жить и раздельно.
• Говорить, что пирамида биомассы всегда прямая: в океане она бывает перевёрнутой.
• Считать, что растения усваивают N₂ из воздуха: только нитраты, через бактерий.
• Относить редуцентов к консументам: это отдельная функциональная группа.

Самопроверка

1. Кто ввёл бинарную номенклатуру? — Карл Линней.
2. Как называется раздел экологии о популяциях? — Демэкология.
3. Какой стратегии соответствует S-образная кривая? — K-стратегии.
4. Почему пищевые цепи короткие? — На каждом уровне теряется ~90% энергии.
5. Какой была бы средняя температура Земли без парникового эффекта? — Около −18 °C.