Задание 18 ЕГЭ по биологии 2025: Экосистемы и биосфера (множественный выбор)

Восемнадцатое задание ЕГЭ по биологии проверяет знания по теме «Экосистемы и биосфера». Это задание на множественный выбор, в котором необходимо выбрать несколько верных ответов из предложенных вариантов (обычно 3 из 6).

Теория для подготовки к заданию

Экосистема и ее компоненты

Экосистема – это совокупность живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп) и системы связей, осуществляющих обмен веществом и энергией между ними. Экосистемы могут быть как природными (лес, озеро, луг), так и искусственными (аквариум, поле, сад).

Компоненты экосистемы:

1. Абиотические компоненты – факторы неживой природы:
   • Климатические (температура, влажность, освещенность, давление)
   • Эдафические (механический и химический состав почвы, ее структура)
   • Орографические (рельеф местности)
   • Гидрологические (соленость, прозрачность, температура воды)
2. Биотические компоненты – живые организмы:
   • Продуценты (автотрофы) – организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических (зеленые растения, некоторые бактерии)
   • Консументы (гетеротрофы) – организмы, питающиеся готовыми органическими веществами:
     • Консументы I порядка (первичные) – растительноядные животные
     • Консументы II порядка (вторичные) – хищники, питающиеся растительноядными животными
     • Консументы III порядка (третичные) – хищники, питающиеся другими хищниками
   • Редуценты (деструкторы) – организмы, разлагающие мертвое органическое вещество до неорганических соединений (бактерии, грибы)

Пищевые (трофические) связи в экосистеме

Пищевые связи в экосистеме можно представить в виде пищевых цепей и пищевых сетей.

Пищевая цепь – последовательность организмов, в которой каждый предыдущий служит пищей для последующего. Различают два основных типа пищевых цепей:

1. Пастбищная (цепь выедания) – начинается с живых зеленых растений:

   Пример: трава → кузнечик → лягушка → уж → орел

2. Детритная (цепь разложения) – начинается с мертвого органического вещества (детрита):

   Пример: опавшие листья → дождевой червь → крот → лисица

Пищевая сеть – совокупность пищевых цепей, переплетающихся между собой, так как многие организмы могут быть звеньями разных пищевых цепей.

В экосистеме происходит перенос вещества и энергии от одного трофического уровня к другому. При этом на каждом последующем трофическом уровне количество энергии уменьшается примерно в 10 раз (правило 10%). Это связано с тем, что часть энергии расходуется на процессы жизнедеятельности организмов и рассеивается в виде тепла. Поэтому пищевые цепи обычно не превышают 4-5 звеньев.

Экологические пирамиды

Экологические пирамиды – графические модели, отражающие соотношение различных параметров на последовательных трофических уровнях. Различают три основных типа экологических пирамид:

1. Пирамида чисел (пирамида Элтона) – отражает численность организмов на каждом трофическом уровне. Обычно имеет форму правильной пирамиды (численность уменьшается от основания к вершине), но может быть и перевернутой (например, в лесу одно дерево может прокормить множество насекомых-фитофагов).
2. Пирамида биомассы – отражает биомассу (суммарную массу всех организмов) на каждом трофическом уровне. Обычно имеет форму правильной пирамиды, но в водных экосистемах может быть перевернутой (биомасса фитопланктона может быть меньше биомассы зоопланктона из-за высокой скорости размножения фитопланктона).
3. Пирамида энергии – отражает количество энергии, запасенной на каждом трофическом уровне. Всегда имеет форму правильной пирамиды, так как на каждом последующем трофическом уровне количество энергии уменьшается (правило 10%).

Круговорот веществ и поток энергии в экосистеме

В экосистеме происходит постоянный круговорот веществ и поток энергии.

Круговорот веществ – многократное использование веществ в экосистеме, при котором происходит их частичное обновление. Основные биогеохимические циклы:

1. Круговорот углерода:
   • Продуценты поглощают углекислый газ из атмосферы и синтезируют органические вещества в процессе фотосинтеза.
   • Консументы получают углерод, питаясь продуцентами или другими консументами.
   • Все организмы выделяют углекислый газ в процессе дыхания.
   • Редуценты разлагают мертвое органическое вещество, выделяя углекислый газ.
   • Часть углерода может выходить из круговорота, образуя ископаемое топливо (уголь, нефть, газ).
2. Круговорот азота:
   • Азотфиксирующие бактерии (свободноживущие и клубеньковые) переводят атмосферный азот в соединения, доступные растениям.
   • Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до нитритов и нитратов.
   • Растения поглощают нитраты и синтезируют белки.
   • Животные получают азот, питаясь растениями или другими животными.
   • Аммонифицирующие бактерии разлагают мертвое органическое вещество, выделяя аммиак.
   • Денитрифицирующие бактерии восстанавливают нитраты до молекулярного азота, который возвращается в атмосферу.
3. Круговорот фосфора:
   • Растения поглощают фосфаты из почвы и синтезируют органические соединения фосфора.
   • Животные получают фосфор, питаясь растениями или другими животными.
   • Редуценты разлагают мертвое органическое вещество, выделяя фосфаты, которые возвращаются в почву.
   • Часть фосфатов вымывается в океан и осаждается на дне, образуя фосфориты.
   • Фосфориты могут подниматься на поверхность в результате геологических процессов.
4. Круговорот воды:
   • Вода испаряется с поверхности океанов, морей, рек, озер, почвы и растений.
   • Водяной пар конденсируется в атмосфере, образуя облака.
   • Осадки выпадают на сушу и в океан.
   • Часть воды стекает по поверхности, часть просачивается в почву, образуя грунтовые воды.
   • Грунтовые воды питают реки, которые несут воду в океан.
   • Растения поглощают воду из почвы и выделяют ее в процессе транспирации.
   • Животные получают воду с пищей и питьем, выделяют ее с мочой, калом, потом и при дыхании.

Поток энергии – однонаправленный процесс передачи энергии от одного трофического уровня к другому. В отличие от круговорота веществ, поток энергии не замкнут, так как часть энергии на каждом трофическом уровне рассеивается в виде тепла (второй закон термодинамики). Источником энергии для большинства экосистем является солнечный свет, который улавливается продуцентами в процессе фотосинтеза и преобразуется в энергию химических связей органических веществ.

Динамика экосистем

Экосистемы не являются статичными, они постоянно изменяются во времени. Различают два основных типа динамики экосистем:

1. Циклические изменения – периодические изменения, связанные с суточными, сезонными и многолетними колебаниями условий среды. После таких изменений экосистема возвращается в исходное или близкое к нему состояние. Примеры:
   • Суточные изменения активности организмов (дневные и ночные животные)
   • Сезонные изменения в лесу (листопад, зимний покой, весеннее пробуждение)
   • Многолетние колебания численности популяций (циклы "хищник-жертва")
2. Сукцессии – направленные изменения, в результате которых одно сообщество сменяется другим. Различают два типа сукцессий:
   • Первичная сукцессия – развитие сообщества на ранее не заселенной территории (например, на скалах, песках, лавовых потоках). Пример: голая скала → лишайники → мхи → травы → кустарники → лес.
   • Вторичная сукцессия – восстановление сообщества после нарушения (например, после пожара, вырубки, наводнения). Пример: вырубка → травы → кустарники → лес.

Конечная стадия сукцессии – климаксное сообщество, которое находится в равновесии с окружающей средой и может существовать неопределенно долго при отсутствии нарушений.

Агроэкосистемы

Агроэкосистема (агроценоз) – искусственная экосистема, созданная человеком для получения сельскохозяйственной продукции. Примеры: поле, сад, огород, пастбище.

Особенности агроэкосистем в сравнении с природными экосистемами:

Признак	Агроэкосистема	Природная экосистема
Видовое разнообразие	Низкое (монокультура)	Высокое
Источник энергии	Солнечная энергия + дополнительная энергия, вносимая человеком (топливо, удобрения)	Преимущественно солнечная энергия
Круговорот веществ	Незамкнутый (часть веществ выносится с урожаем)	Замкнутый
Отбор	Искусственный (человек отбирает нужные ему формы)	Естественный
Устойчивость	Низкая (требуется постоянное вмешательство человека)	Высокая
Продуктивность	Высокая (для одного или нескольких видов)	Средняя (распределена между многими видами)
Способность к саморегуляции	Низкая	Высокая
Направление отбора	На максимальную продуктивность	На приспособленность к условиям среды

Биосфера

Биосфера – оболочка Земли, населенная живыми организмами и преобразованная ими. Термин "биосфера" был введен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году, а учение о биосфере разработано русским ученым В.И. Вернадским в 1920-х годах.

Границы биосферы:

• В атмосфере – до высоты 15-20 км (озоновый слой)
• В гидросфере – до максимальных глубин океана (11 км)
• В литосфере – до глубины 3-4 км (в основном верхние слои почвы и подпочвы)

Функции живого вещества в биосфере:

1. Энергетическая – поглощение солнечной энергии при фотосинтезе и передача ее по пищевым цепям
2. Газовая – поглощение и выделение газов, формирование состава атмосферы
3. Окислительно-восстановительная – окисление и восстановление веществ
4. Концентрационная – избирательное накопление элементов (например, кальция в раковинах моллюсков, кремния в панцирях диатомовых водорослей)
5. Деструктивная – разложение мертвого органического вещества до минеральных соединений
6. Средообразующая – преобразование физико-химических параметров среды (например, формирование почвы, изменение состава атмосферы)
7. Транспортная – перенос веществ против градиента концентрации

Круговорот веществ в биосфере – это совокупность всех биогеохимических циклов, происходящих на планете. Он обеспечивает многократное использование веществ и поддерживает устойчивость биосферы.

Эволюция биосферы – процесс исторического развития биосферы, сопровождающийся изменением состава живого вещества и преобразованием среды. Основные этапы эволюции биосферы:

1. Возникновение жизни на Земле (около 3,5-4 млрд лет назад)
2. Появление фотосинтезирующих организмов и насыщение атмосферы кислородом (около 2,5 млрд лет назад)
3. Выход жизни на сушу (около 400-450 млн лет назад)
4. Появление человека и его влияние на биосферу

В.И. Вернадский предложил концепцию ноосферы – новой стадии развития биосферы, на которой разумная деятельность человека становится главным фактором ее развития. Для перехода к ноосфере необходимо рациональное природопользование, основанное на научных знаниях и направленное на сохранение биосферы.

Глобальные экологические проблемы

Глобальные экологические проблемы – проблемы, затрагивающие интересы всего человечества и требующие для своего решения совместных усилий всех стран мира. Основные глобальные экологические проблемы:

1. Изменение климата (глобальное потепление) – повышение средней температуры на планете вследствие увеличения концентрации парниковых газов (углекислый газ, метан, оксиды азота) в атмосфере. Причины: сжигание ископаемого топлива, вырубка лесов, промышленные выбросы. Последствия: таяние ледников, повышение уровня Мирового океана, изменение климатических зон, увеличение частоты экстремальных погодных явлений.
2. Разрушение озонового слоя – уменьшение концентрации озона в стратосфере, приводящее к увеличению потока ультрафиолетового излучения на поверхность Земли. Причины: выбросы хлорфторуглеродов (фреонов) и других озоноразрушающих веществ. Последствия: увеличение заболеваемости раком кожи, катарактой, снижение иммунитета, угнетение фотосинтеза у растений.
3. Загрязнение окружающей среды – поступление в окружающую среду веществ, которые в данном месте и в данное время не должны находиться или должны находиться в других количествах. Виды загрязнений: химическое, физическое (шумовое, электромагнитное, радиационное), биологическое. Источники: промышленность, транспорт, сельское хозяйство, бытовые отходы. Последствия: ухудшение здоровья людей, гибель живых организмов, нарушение экосистем.
4. Сокращение биоразнообразия – уменьшение видового разнообразия живых организмов на планете. Причины: разрушение местообитаний, чрезмерная эксплуатация природных ресурсов, загрязнение окружающей среды, инвазивные виды, изменение климата. Последствия: нарушение экосистем, снижение их устойчивости, утрата генетических ресурсов.
5. Опустынивание – деградация земель в засушливых, полузасушливых и сухих субгумидных районах в результате действия различных факторов, включая изменение климата и деятельность человека. Причины: чрезмерный выпас скота, вырубка лесов, нерациональное орошение, изменение климата. Последствия: снижение плодородия почв, сокращение сельскохозяйственных угодий, голод, миграция населения.
6. Истощение природных ресурсов – сокращение запасов невозобновляемых (полезные ископаемые) и возобновляемых (пресная вода, леса, почвы) природных ресурсов в результате их чрезмерной эксплуатации. Причины: рост населения, увеличение потребления, нерациональное использование ресурсов. Последствия: экономические кризисы, конфликты за ресурсы, ухудшение качества жизни.

Пути решения глобальных экологических проблем:

1. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды (международные соглашения, конвенции, протоколы)
2. Развитие и внедрение экологически чистых технологий
3. Энергосбережение и использование альтернативных источников энергии (солнечная, ветровая, геотермальная, приливная)
4. Рациональное использование природных ресурсов
5. Создание особо охраняемых природных территорий (заповедники, национальные парки, заказники)
6. Экологическое образование и воспитание
7. Контроль за выбросами и сбросами загрязняющих веществ
8. Переработка и утилизация отходов
9. Восстановление нарушенных экосистем
10. Сохранение биоразнообразия

Примеры заданий

Типичные ошибки при выполнении задания

1. Неправильное понимание экологических терминов и понятий. Например, путаница между продуцентами, консументами и редуцентами, между абиотическими и биотическими факторами среды.
2. Неумение определить трофический уровень организма. Например, отнесение всеядных животных только к одному трофическому уровню, хотя они могут быть как консументами I порядка (когда питаются растениями), так и консументами II порядка (когда питаются животными).
3. Неправильное понимание типов взаимоотношений между организмами. Например, путаница между хищничеством и паразитизмом, между конкуренцией и аменсализмом.
4. Неумение различать внутривидовую и межвидовую борьбу за существование. Например, отнесение конкуренции между особями разных видов к внутривидовой борьбе.
5. Неправильное понимание особенностей агроэкосистем. Например, утверждение, что агроэкосистемы более устойчивы, чем природные экосистемы.
6. Неумение определить тип экологической пирамиды. Например, путаница между пирамидой чисел, пирамидой биомассы и пирамидой энергии.
7. Неправильное понимание круговорота веществ и потока энергии в экосистеме. Например, утверждение, что поток энергии в экосистеме замкнут, как и круговорот веществ.

Рекомендации по выполнению задания

1. Внимательно прочитайте условие задания и все предложенные варианты ответов.
2. Определите, какое экологическое понятие или закономерность проверяется в задании.
3. Проанализируйте каждый вариант ответа, определяя, соответствует ли он проверяемому понятию или закономерности.
4. Выберите три верных ответа из шести предложенных.
5. Запишите в ответ цифры, под которыми указаны выбранные варианты, в порядке возрастания (например, 1, 3, 5).
6. Проверьте свой ответ, убедившись, что выбранные варианты действительно соответствуют проверяемому понятию или закономерности, а остальные варианты – нет.

Задание 18 ЕГЭ: ПРАКТИКА

Закрепите теорию на практике! Попробуйте решить несколько вариантов задания 18.