Популяции и сообщества: полный разбор для ЕГЭ по биологии
Тема "Популяции и сообщества" в ЕГЭ по биологии охватывает ключевые понятия экологии: от структуры популяции до функционирования экосистем. Эти вопросы встречаются в заданиях 23, 24, 25 и 26, а также в тестовой части. Понимание темы необходимо для решения задач на динамику численности, пищевые цепи и устойчивость экосистем.
В этом разборе мы детально рассмотрим характеристики популяций, структуру биогеоценоза и экосистемы, а также разберём реальные задания ЕГЭ. Материал подойдёт как для самостоятельной подготовки, так и для повторения перед экзаменом.
Без карты, без кредитки. Выбери персонажа — учи голосом, побеждай в баттлах.
Характеристики популяций: что нужно знать для ЕГЭ
Популяция — это совокупность особей одного вида, длительно населяющих определённое пространство, свободно скрещивающихся и в той или иной степени изолированных от других популяций. Для ЕГЭ важно усвоить четыре группы характеристик: пространственные, демографические, динамические и генетические.
Пространственные характеристики включают ареал (границы распространения) и его типы: сплошной, прерывистый, ленточный. Демографические — это численность, плотность, возрастная и половая структура. Возрастная структура делится на предрепродуктивную, репродуктивную и пострепродуктивную; по ней определяют тип популяции: растущая, стабильная или сокращающаяся. Динамические характеристики — рождаемость, смертность, прирост, темп роста. Генетические — генофонд, частота аллелей, мутационный процесс.
На экзамене часто спрашивают: "Какие показатели характеризуют популяцию?" или "Как изменяется возрастная структура при снижении рождаемости?". Ответы должны опираться на конкретные термины.
В популяции зайца-беляка в заповеднике весной насчитывалось 5000 особей. В течение года родилось 2000 зайчат, а умерло 1500. Рассчитайте рождаемость, смертность и прирост популяции (в особях на 1000 особей в год). Определите, растущая, стабильная или сокращающаяся эта популяция.
Шаг 1. Рождаемость: число родившихся за год / средняя численность × 1000. Средняя численность ≈ (5000 + (5000+2000-1500))/2 = (5000+5500)/2 = 5250. Рождаемость = 2000 / 5250 × 1000 ≈ 381‰.
Шаг 2. Смертность: число умерших / средняя численность × 1000 = 1500 / 5250 × 1000 ≈ 286‰.
Шаг 3. Прирост: рождаемость - смертность = 381 - 286 = 95‰. Положительный прирост указывает на растущую популяцию.
Шаг 4. Вывод: популяция растущая, так как прирост положительный.
На рисунке представлена возрастная пирамида популяции. Какая часть особей преобладает? К какому типу (растущая, стабильная, сокращающаяся) относится популяция? Обоснуйте.
Шаг 1. Анализируем пирамиду: если основание широкое (много молодых особей), а вершина узкая, то популяция растущая. Если пропорции примерно равны — стабильная. Если основание узкое — сокращающаяся.
Шаг 2. В данном случае (гипотетически) основание широкое, значит, высокая доля предрепродуктивных особей. Это свидетельствует о высокой рождаемости и потенциальном росте численности.
Шаг 3. Вывод: популяция растущая, так как преобладают молодые особи, что обеспечивает будущее увеличение численности.
Биогеоценоз и экосистема: ключевые отличия
Биогеоценоз — это исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотических факторов среды на однородном участке суши с определёнными границами. Экосистема — более широкое понятие, включающее как биогеоценозы, так и искусственные сообщества (аквариум, поле) и водные экосистемы.
В ЕГЭ важно различать эти термины: биогеоценоз всегда имеет чёткие границы (например, дубрава, болото), а экосистема может быть любого масштаба (капля воды, лес, биосфера). Структура биогеоценоза включает продуцентов, консументов, редуцентов и абиотические компоненты. Функциональные группы: продуценты (автотрофы), консументы (гетеротрофы), редуценты (деструкторы).
Типичное задание: "Назовите компоненты биогеоценоза" или "В чём отличие экосистемы от биогеоценоза?". Ответ должен быть чётким с примерами.
Установите соответствие между характеристикой и типом системы: (1) Биогеоценоз, (2) Экосистема. Характеристики: А) включает только природные комплексы; Б) может быть искусственной; В) границы определяются рельефом и климатом; Г) включает аквариум; Д) обязательно включает продуцентов; Е) может не включать продуцентов.
Шаг 1. Вспоминаем: биогеоценоз — природная система с чёткими границами, всегда включает продуцентов. Экосистема — любая система (природная или искусственная), может не иметь продуцентов (например, глубоководные экосистемы или аквариум без растений).
Шаг 2. Сопоставляем: А — только природные → 1; Б — может быть искусственной → 2; В — границы по рельефу → 1; Г — аквариум → 2; Д — обязательно продуценты → 1; Е — может не быть продуцентов → 2.
Шаг 3. Ответ: 1-А,В,Д; 2-Б,Г,Е.
В экосистеме смешанного леса произошло уничтожение всех редуцентов. Какие изменения произойдут в круговороте веществ? Ответ обоснуйте.
Шаг 1. Редуценты (бактерии, грибы) разлагают органические остатки до минеральных веществ, возвращая их в почву.
Шаг 2. Без редуцентов мёртвое органическое вещество (листья, трупы) не будет разлагаться. Минеральные вещества перестанут поступать в почву, что приведёт к истощению запасов азота, фосфора и других элементов.
Шаг 3. Продуценты (растения) не смогут получать достаточное питание, их продуктивность снизится. В итоге экосистема деградирует, круговорот веществ нарушится.
Задачи на экологические пирамиды и динамику численности
В заданиях ЕГЭ часто встречаются задачи на правило экологической пирамиды (10%) и на расчёт численности или биомассы по трофическим уровням. Также могут быть задачи на определение типа популяции по динамике численности.
Пример типовой задачи: "Используя правило экологической пирамиды, определите, какая площадь акватории моря нужна, чтобы прокормить дельфина массой 300 кг (из них 60% — вода), если продуктивность фитопланктона 400 г/м² сухого вещества в год, а цепь питания: фитопланктон → зоопланктон → мелкая рыба → дельфин". Решение требует перевода массы в сухое вещество и последовательного применения правила 10%.
Используя правило экологической пирамиды, определите, какая площадь (га) акватории моря нужна, чтобы прокормить дельфина массой 300 кг (из них 60% — вода), если продуктивность фитопланктона 400 г/м² сухого вещества в год, а цепь питания: фитопланктон → зоопланктон → мелкая рыба → дельфин.
Шаг 1. Находим сухую массу дельфина: 300 кг × (100% - 60%) = 300 × 0,4 = 120 кг сухого вещества.
Шаг 2. Применяем правило 10%: на каждом трофическом уровне передаётся только 10% энергии (массы). Для получения 120 кг дельфина нужно: на уровне мелкой рыбы — 1200 кг, зоопланктона — 12 000 кг, фитопланктона — 120 000 кг сухого вещества.
Шаг 3. Продуктивность фитопланктона: 400 г/м² = 0,4 кг/м². Площадь = 120 000 кг / 0,4 кг/м² = 300 000 м².
Шаг 4. Переводим в гектары: 1 га = 10 000 м², значит 300 000 / 10 000 = 30 га.
Ответ: необходимая площадь акватории — 30 га.
Популяция полёвок за год дала прирост 200 особей. В начале года было 1000 особей, смертность составила 40%. Рассчитайте рождаемость (в особях на 1000 особей в год) и определите тип популяции.
Шаг 1. Смертность: 40% от 1000 = 400 особей. Умерло 400.
Шаг 2. Прирост = рождаемость - смертность. 200 = рождаемость - 400, значит рождаемость = 600 особей.
Шаг 3. Рождаемость на 1000 особей: (600 / 1000) × 1000 = 600‰.
Шаг 4. Прирост положительный (200 > 0), популяция растущая.
Типичные ошибки и как их избежать
Школьники часто путают понятия "биогеоценоз" и "экосистема", забывают указывать размерность в расчётах, неправильно применяют правило 10%. Также распространена ошибка: в задачах на возрастную структуру путают растущую и сокращающуюся популяцию.
Чтобы избежать ошибок, всегда проверяйте: 1) какие единицы измерения даны и требуются; 2) чётко ли вы определили трофические уровни; 3) не перепутали ли продуцентов и консументов. Полезно запомнить: в биогеоценозе обязательно есть продуценты, в экосистеме — не обязательно. Для возрастных пирамид: широкое основание — рост, узкое — сокращение.
Если вы чувствуете, что нужна дополнительная практика, обратите внимание на сервис "Наставник AI" (nastavnik-ai.ru). Там можно разобрать сложные темы с AI-репетитором в формате диалога и получить подробные объяснения.
FAQ по теме «Популяции и сообщества»
Частые вопросы
Без карты, без кредитки. Выбери персонажа — учи голосом, побеждай в баттлах.