Элементы экосистемы – Экосистема — Википедия
Экосистема — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Наземные экосистемыЭкосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма (от др.-греч. οἶκος — жилище, местопребывание и σύστημα — система) — биологическая система (биогеоценоз), состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.
Пример экосистемы — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живой компонент системы, биоценоз. Для пруда как экосистемы характерны донные отложения определённого состава, химический состав (ионный состав, концентрация растворённых газов) и физические параметры (прозрачность воды, сезонный ход температуры), а также определённые показатели биологической продуктивности, трофический статус водоёма и специфические условия данного водоёма. Другой пример экологической системы — лиственный лес в средней полосе России с определённым составом лесной подстилки, характерной для этого типа лесов почвой и устойчивым растительным сообществом, и, как следствие, со строго определёнными показателями микроклимата (температуры, влажности, освещённости) и соответствующим таким условиям среды комплексом животных организмов. Немаловажным аспектом, позволяющим определять типы и границы экосистем, является трофическая структура сообщества и соотношение
ru.wikipedia.org
Структура, состав, принципы организации и свойства экосистемы
Экосистема – это биологическая система, которая состоит из совокупности живых организмов, их среды обитания, а также системы связей, которые осуществляют обмен энергии между ними. В настоящее время данный термин является основным понятием экологии.
Строение
Свойства экосистемы изучаются сравнительно недавно. Ученые выделяют в ней два основных компонента – биотический и абиотический. Первый делится на гетеротрофный (включает в себя организмы, которые получают энергию в результате окисления органического вещества — консументы и редуценты) и автотрофный (организмы получают первичную энергию для осуществления фотосинтеза и хемосинтеза, т. е. продуценты).
Единственным и самым важным источником энергии, необходимой для существования всей экосистемы, являются продуценты, которые усваивают энергию солнца, тепла и химических связей. Поэтому автотрофы являются представителями первого трофического уровня всей экосистемы. Второй, третий и четвертый уровни формируются за счет консументов. Замыкаются редуцентами, способными перевести неживое органическое вещество в абиотический компонент.
Свойства экосистемы, кратко о которых вы можете прочитать в данной статье, подразумевают возможность естественного развития и возобновления.
Главные компоненты экосистемы
Структура и свойства экосистемы – эго главные понятия, которыми занимается экология. Принято выделять такие показатели:
— климатический режим, температура окружающей среды, а также влажность и режим освещения;
— органические вещества, связывающие абиотическую и биотическую составляющие в круговороте веществ;
— неорганические соединения, включенные в круговорот энергии;
— продуценты – это организмы, которые создают первичные продукты;
— фаготрофы – гетеротрофы, которые питаются другими организмами или большими частичками органического вещества;
— сапротрофы – гетеротрофы, способные разрушить мертвое органическое вещество, минерализовать его и возвратить в круговорот.
Совокупность последних трех компонентов формирует биомассу экосистемы.
Экосистема, свойства и принципы организации которой изучаются в экологии, функционирует благодаря блокам организмов:
- Сапрофаги – питаются мертвым органическим веществом.
- Биофаги – поедают других живых организмов.
Устойчивость и биоразнообразие экосистем
Свойства экосистемы связаны с разнообразием видов, которые в ней обитают. Чем обширнее биоразнообразие и сложнее пищевые цепи, тем выше устойчивость экосистемы.
Биоразнообразие является очень важным, так как оно дает возможность формировать большое количество сообществ, отличающихся по форме, структуре и функциям, и обеспечивает реальную возможность их формирования. Поэтому чем выше биоразнообразие, тем большее количество сообществ может проживать, и тем большее количество биогеохимических реакций может осуществляться, обеспечивая при этом комплексное существование биосферы.
Верны ли следующие суждения о свойствах экосистемы? Для данного понятия характерны целостность, устойчивость, саморегуляция и самовоспроизводимость. Множество научных экспериментов и наблюдений дают утвердительный ответ на этот вопрос.
Продуктивность экосистем
Во время изучения продуктивности были выдвинуты такие понятия, как биомасса и урожай на корню. Второй термин определяет массу всех организмов, проживающих на единице площади воды или суши. А вот биомасса – это также вес данных тел, но в пересчете на энергию или сухое органическое вещество.
Биомасса включает тела целиком (в том числе и отмершие ткани у животных и растений.) Биомасса становится некромассой только тогда, когда умирает весь организм.
Первичная продукция сообщества – это образование биомассы продуцентами без исключения энергии, которую можно затратить на дыхание на единицу площади за единицу времени.
Выделяют валовую и чистую первичную продукцию. Разницей между ними являются затраты на дыхание.
Чистая продуктивность сообщества – это скорость накопления органики, которую не потребляют гетеротрофы, а вследствие, и редуценты. Принято вычислять за год или вегетационный период.
Вторичная продуктивность сообщества – это скорость накопления энергии консументами. Чем больше в экосистеме потребителей, тем в больших объемах перерабатывается энергия.
Саморегуляция
Свойства экосистемы включают в себя и саморегуляцию, эффективность которой регулируется разнообразием жителей и пищевых отношений между ними. Когда снижается количество одного из первичных консументов, то хищники переходят к другим видам, которые раньше для них имели второстепенное значение.
Длинные цепи могут пересекаться, создавая при этом возможность разнообразия пищевых отношений в зависимости от численности жертв или урожайности растений. В самые благоприятные времена численность видов может восстанавливаться — таким образом нормализуются отношения в биогеноценозе.
Неразумное вмешательство человека в экосистему может иметь отрицательные последствия. Завезенные в Австралию двенадцать пар кроликов за сорок лет размножились до нескольких сотен миллионов особей. Такое произошло из-за недостаточного количества хищников, которые ими питаются. В результате пушистые зверьки уничтожают всю растительность на материке.
Биосфера
Биосфера – это экосистема высшего ранга, объединяющая в одно целое все экосистемы и обеспечивающая возможность жизни на планете Земля.
Свойства биосферы как глобальной экосистемы изучает наука экология. Важно знать, как устроены процессы, влияющие на жизнь всех организмов в целом.
В состав биосферы входят такие составляющие:
— Гидросфера – это водная оболочка Земли. Является подвижной и проникает всюду. Вода – уникальное соединение, которое является одной из основ жизни любого организма.
— Атмосфера – самая легкая воздушная оболочка Земли, граничащая с космическим пространством. Благодаря ей происходит обмен энергии с внешним пространством;
— Литосфера – твердая оболочка Земли, состоящая из магматических и осадочных пород.
— Педосфера – верхний слой литосферы, включающий почву и процесс почвообразования. Граничит со всеми предыдущими оболочками, и замыкает все циклы энергии и вещества в биосфере.
Биосфера не является замкнутой системой, так как она почти полностью обеспечивается солнечной энергией.
Искусственные экосистемы
Искусственные экосистемы – это системы, созданные в результате человеческой деятельности. Сюда входят агроценозы и природно-хозяйственные системы.
Состав и основные свойства экосистемы, созданной человеком, мало отличаются от настоящей. Она также имеет продуцентов, консументов и редуцентов. Но есть отличия в перераспределении потоков вещества и энергии.
Искусственные экосистемы отличаются от естественных такими параметрами:
- Намного меньшим количеством видов и явным преобладанием одного или нескольких из них.
- Сравнительно маленькой устойчивостью и сильной зависимостью от всех видов энергии (в том числе и от человека).
- Короткими пищевыми цепочками из-за маленького разнообразия видов.
- Незамкнутым круговоротом веществ из-за изъятия продукции сообщества или урожая человеком. В то же время естественные экосистемы, наоборот, включают в круговорот как можно большую его часть.
Свойства экосистемы, созданной в искусственной среде, уступают свойствам естественной. Если не поддерживать энергетические потоки, то через определенное время восстановятся природные процессы.
Экосистема леса
Состав и свойства экосистемы леса отличаются от других экосистем. В данной среде выпадает намного больше осадком, чем над полем, но большая их часть так и не достигает поверхности земли и испаряется прямо с листьев.
Экосистему листопадного леса представляют несколько сотен видов растений и несколько тысяч видов животных.
Растения, произрастающие в лесу, являются настоящими конкурентами и ведут борьбу за солнечный свет. Чем ниже ярус, тем более теневыносливые виды там поселились.
Первичными консументами являются зайцы, грызуны и птицы и крупные травоядные. Все питательные вещества, которые содержатся летом в листьях растений, осенью переходят в ветки и корни.
Также к первичным консументам относятся гусеницы и короеды. Каждый пищевой уровень представлен большим количеством видов. Очень важна роль травоядных насекомых. Они являются опылителями и служат источником питания для следующих уровень пищевых цепочек.
Экосистема пресного водоема
Самые благоприятные условия для жизнедеятельности живых организмов созданы в прибрежной зоне водоема. Именно здесь вода лучше всего прогревается и содержит больше всего кислорода. И именно здесь обитает большое количество растений, насекомых и мелких животных.
Система пищевых отношений в пресном водоеме очень сложная. Высшие растения употребляют растительноядные рыбы, моллюски и личинки насекомых. Последние, в свою очередь, являются источником питания для рачков, рыб и амфибий. Хищные рыбы питаются более мелкими видами. Здесь же находят для себя пищу и млекопитающие.
А вот остатки органики падают на дно водоема. На них развиваются бактерии, которых потребляют простейшие и фильтрующие моллюски.
fb.ru
30.Понятие экосистемы, ее основные компоненты, типы экосистем.
Пример экосистемы — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живой компонент системы, биоценоз. Для пруда как экосистемы характерны донные отложения определенного состава, химический состав (ионный состав, концентрация растворенных газов) и физические параметры (прозрачность воды, тренд годичных изменений температуры), а также определённые показатели биологической продуктивности, трофический статус водоёма и специфические условия данного водоёма. Другой пример экологической системы — лиственный лес в средней полосе России с определённым составом лесной подстилки, характерной для этого типа лесов почвой и устойчивым растительным сообществом, и, как следствие, со строго определёнными показателями микроклимата (температуры, влажности, освещённости) и соответствующим таким условиям среды комплексом животных организмов. Немаловажным аспектом, позволяющим определять типы и границы экосистем, является трофическая структура сообщества и соотношение производителей биомассы, её потребителей и разрушающих биомассу организмов, а также показатели продуктивности и обмена вещества и энергии.
С точки зрения структуры в экосистеме выделяют:
климатический режим, определяющий температуру, влажность, режим освещения и прочие физические характеристики среды;
неорганические вещества, включающиеся в круговорот;
органические соединения, которые связывают биотическую и абиотическую части в круговороте вещества и энергии;
продуценты — организмы, создающие первичную продукцию;
макроконсументы, или фаготрофы, — гетеротрофы, поедающие другие организмы или крупные частицы органического вещества;
микроконсументы (сапротрофы) — гетеротрофы, в основном грибы и бактерии, которые разрушают мёртвое органическое вещество, минерализуя его, тем самым возвращая в круговорот.
Последние три компонента формируют биомассу экосистемы.
С точки зрения функционирования экосистемы выделяют следующие функциональные блоки организмов (помимо автотрофов):
биофаги — организмы, поедающие других живых организмов,
сапрофаги — организмы, поедающие мёртвое органическое вещество.
Данное разделение показывает временно-функциональную связь в экосистеме, фокусируясь на разделении во времени образования органического вещества и перераспределении его внутри экосистемы (биофаги) и переработки сапрофагами. Между отмиранием органического вещества и повторным включением его составляющих в круговорот вещества в экосистеме может пройти существенный промежуток времени, например, в случае соснового бревна, 100 и более лет.
Все эти компоненты взаимосвязаны в пространстве и времени и образуют единую структурно-функциональную систему.
Экотоп. Изливающаяся в океан лава на острове Гавайи формирует новый прибрежный экотоп.
Обычно понятие экотоп определялось как местообитание организмов, характеризующееся определённым сочетанием экологических условий: почв, грунтов, микроклимата и др. Однако, в этом случае это понятие фактически почти идентично понятию климатоп.
На данный момент под экотопом в отличие от биотопа понимается определённая территория или акватория со всем набором и особенностями почв, грунтов, микроклимата и других факторов в неизменённом организмами виде. Примерами экотопа могут служить наносные грунты, новообразовавшиеся вулканические или коралловые острова, вырытые человеком карьеры и другие заново образовавшиеся территории. В этом случае климатоп является частью экотопа.
Климатоп. Зонирование территорий по типу климата (Схема Холдриджа)
Изначально «климатоп» был определён В. Н. Сукачёвым (1964) как воздушная часть биогеоценоза, отличающаяся от окружающей атмосферы своим газовым составом, особенно концентарией углекислого газа в приземном биогоризонте, кислорода там же и в биогоризонтах фотосинтеза, воздушным режимом, насыщенностью биолинами, уменьшенной и изменённой солнечной радиацией и освещённостью, наличием люминесценции растений и некоторых животных, особым тепловым режимом и режимом влажности воздуха.
На данный момент это понятие трактуется чуть более широко: как характеристика биогеоценоза, сочетание физических и химических характеристик воздушной или водной среды, существенных для населяющих эту среду организмов. Климатоп задаёт в долговременном масштабе основные физические характеристики существования животных и растений, определяя круг организмов, которые могут существовать в данной экосистеме.
Эдафотоп. Под эдафотопом обычно понимается почва как составной элемент экотопа. Однако более точно это понятие следует определять как часть косной среды преобразованной организмами, то есть не всю почву, а лишь её часть. Почва (эдафотоп) является важнейшей составляющей экосистемы: в нём происходит замыкание циклов вещества и энергии, осуществляется перевод из мёртвого органического вещества в минеральные и их вовлечение в живую биомассу. Основными носителями энергии в эдафотопе выступают органические соединения углерода, их лабильные и стабильные формы, они в наибольшей степени определяют плодородие почв.
Биотоп. «Биотоп» — преобразованный биотой экотоп или, более точно, участок территории, однородный по условиям жизни для определённых видов растений или животных, или же для формирования определённого биоценоз.
Биоценоз. Биоценоз — исторически сложившаяся совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма (биотоп). Не последнюю роль в формировании биоценоза играет конкуренция и естественный отбор. Основная единица биоценоза — консорция, так как любые организмы в той или иной степени связаны с автотрофами и образуют сложную систему консортов различного порядка, причём это сеть является консортом всё большего порядка и может косвенно зависеть от всё большего числа детерминантов консорций.
Также возможно разделение биоценоза на фитоценоз и зооценоз. Фитоценоз — это совокупность растительных популяций одного сообщества, которые и формируют детерминантов консорций. Зооценоз— это совокупность популяций животных, которые и являются консортами различного порядка и служат механизмом перераспределения вещества и энергии внутри экосистемы.
Биотоп и биоценоз вместе формируют биогеоценоз/экосистему.
Существующие на Земле экосистемы разнообразны. У экосистем есть типы и классификация. Выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд и т. д.), макроэкосистемы (континент, океан и др.) и глобальную — биосфера.
Самой большой экосистемой является биосфера — оболочка планеты, заселенная живыми организмами. Толщина биосферы немногим больше 20 км (организмы обитают над поверхностью суши не выше 6 км над уровнем моря, опускаются не глубже 15 км в толщу суши и на 11 км в глубь океана), но основная масса живого вещества сконцентрирована в приповерхностном слое толщиной 50—100 м — это высота лесного полога и глубина проникновения основной массы корней. В этих же границах сконцентрированы наземные и почвенные животные и микроорганизмы.
В океане наиболее обжиты растениями и животными освещаемые солнцем и прогреваемые до глубины 10—20 м приповерхностные толщи воды. В этом тонком слое биосферы сконцентрировано более 90% биомассы растений и животных.
Учение о биосфере создал русский ученый В. И. Вернадский. Он доказал, что живые организмы за 4 млрд. лет существования их на Земле произвели огромные преобразования. В атмосфере появился кислород, раковины моллюсков и фораминифер образовали осадочные горные породы. Под влиянием жизнедеятельности организмов в биосфере постоянно происходил и происходит круговорот воды, кислорода, углерода азота и других веществ.
При незначительном вмешательстве человека в экосистемы биосфера сохраняет свое равновесие. Однако усиливающееся влияние человека на природу, например, вырубка лесов, которые выделяют кислород и испаряют много воды, сжигание больших количеств содержащего углерод топлива с выделением углекислого газа, уменьшение испарения с поверхности океана из-за загрязнения нефтью — все это нарушает круговороты веществ и приводит к глобальному ухудшению состояния биосферы.
В экосистемах устанавливается постоянный баланс процессов синтеза и распада органических веществ, который под воздействием внешних факторов приспосабливается путем перестройки или разрушается. В этом случае наступает экологический кризис.
Искусственно создаваемые экосистемы обеспечивают непрерывный процесс обмена веществ и энергии как внутри природы, так и между ней и человеком. В зависимости от воздействия хозяйственной деятельности человека эти системы подразделяются на: естественные, сохранившиеся в неприкосновенности; модифицированные, изменившиеся от деятельности человека; трансформированные, преобразованные человеком.
Итак, в экосистеме происходит взаимодействие жизненного сообщества, состоящего из множества организмов, с характерными факторами среды, действующими на это сообщество. Экосистемы классифицируют обычно по наиболее важным факторам среды. Так, выделяют морские, наземные или сухопутные, береговые или литоральные, озерные или лимнические экосистемы и др.
studfiles.net
5. Экосистемы. Структура и основные компоненты экосистемы
Основополагающим объектом изучения экологии является взаимодействие пяти уровней организации материи: живые организмы, популяции, сообщества, экосистемы и экосфера.
Элементарные частицы – атомы –молекулы – протоплазма – клетки – ткани – органы – системы органов – организмы – популяции – сообщества – экосистемы – экосфера – земля – планеты – солнечная система – галактика – Вселенная.
Живой организм – это любая форма жизнедеятельности.
Популяции – это динамичные группы организмов, адаптирующиеся к изменениям условий окружающей среды путем изменения условий окружающей среды путем изменения своих размеров, распределения возрастных групп, генетического состава.
Вид – совокупность популяций особей, представители которых фактически или потенциально скрещиваются друг с другом в естественных условиях.
Каждый организм или популяция имеет свое местообитание: местность или тип местности, где они проживают. Когда несколько популяций различных видов живых организмов живут в одном месте и взаимодействуют друг с другом, они создают так называемое сообщество.
Экосистема – взаимосвязь сообществ с химическими и физическими факторами, создающими неживую окружающую среду. Это вечно меняющаяся (динамичная) сеть биологических, химических и физических взаимодействий, которые поддерживают жизнеспособность сообществ и помогают им приспосабливаться к изменениям условий окружающей среды.
Все экосистемы Земли составляют экосферу.
Основные виды природных экосистем: наземные, пресноводные, морские.
Наземные экосистемы – это тундра, тайга, пустыни и т.п.
Пресноводные экосистемы – лотические (стоячие воды): озера, пруды, водохранилища и др. лотические (или текущие воды): реки, ручьи, заболоченные угодья: болота.
Морские экосистемы – открытый океан, воды континентального шельфа, районы апвелинга (с продуктивным рыболовством), эстуарии (бухты, устья рек, лиманы), экосистема глубоководных рифтовых зон.
Как большие, так и малые экосистемы обычно не имеют четких границ. Переходная зона между границами называется экотоном. Экотон включает в себя представителей видов растений, животных и деструкторов обеих смежных экосистем.
6. Энергия в экосистемах, трофические цепи и уровни
Каждый биогеоценоз характеризуется видовым разнообразием, численностью и плотностью популяции каждого вида, биомассой и продуктивностью.
Взаимоотношения между организмами в экосистеме в процессе жизнедеятельности строятся на основе цепей питания или трофических цепей. Исходным источником энергии всякой трофической цепи любого биогеоценоза является энергия Солнца.
Первое звено всякой цепи питания представляет собой зеленые растения (продуценты), превращающие в процессе фотосинтеза световую энергию в энергию химических связей органических соединений.
Второе звено составляют травоядные животные (первичные потребители, консументы), поедающие растения.
Третье и последующие звенья трофической цепи – это плотоядные потребители, консументы.
Только около 10% потребляемой энергии животные всех уровней тратят на построение своего тела. Остальные 90% энергии тратятся на процессы жизнедеятельности, т.е на обмен веществ, рост, дыхание, размножение, выделение.
В среднем из одной тонны растений образуется 100 кг тела травоядных животных, 10 кг плотоядных 1 порядка, а вторичные хищники могут построить из этого исходного количества растительной биомассы около 1 кг своего тела.
Так как на каждой ступени тратится около 90% энергии, цепи питания не могут быть длинными в результате прогрессивного уменьшения массы каждого последующего звена трофической цепи. Эта закономерность называется правилом экологической пирамиды.
Почти все виды животных используют несколько источников пищи, поэтому если один член экосистемы выпадает, вся система не нарушается. Важнейшим фактором, регулирующим численность популяций в биогеоценозе, являются кормовые ресурсы. Популяция обычно насчитывает столько особей, сколько их может прокормиться на занимаемой территории. Структура биогеоценозов складывается в процессе эволюции, которая приводит к тому, что каждый вид занимает в экосистеме определенную нишу, т.е. место расположения данного вида в пространстве и в цепи питания.
Совместное развитие нескольких видов на одной территории способствует их взаимоприспосабливаемости, то есть к адаптации, что является обязательным условием стабильности биогеоценоза.
Каждый биогеоценоз при изменении климатических или других условий может закономерно изменять свои сообщества, то есть на его месте развивается более приспособленный к новым условия биогеоценоз. Смена биогеоценоза называется сукцессией, то есть направленная и непрерывная последовательность появления и исчезновения популяций разных видов в данном биотопе, которая происходит в направлении от менее устойчивых к более устойчивым. Завершающее сообщество — устойчивое, самовозобновляющееся и находящееся в равновесии со средой, называется климаксным сообществом.
При анализе экосистем необходимо рассматривать круговорот углерода, азота, биогенных элементов.
Все организмы, взаимодействующие со средой, должны поддерживать динамическое равновесие – гомеостаз.
В функционирующей природной экосистеме не существует отходов. Все организмы, живые или мертвые, потенциально являются пищей для других организмов. Последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой, называется пищевой цепью. В природе в подавляющем большинстве случаев они образуют сложную пищевую цепь. Все организмы, пользующиеся одним типом пищи, принадлежат к одному трофическому уровню.
studfiles.net
Экосистема. Биогеоценоз. Структура экосистемы
Понятие экосистемы и биогеоценоза
Термин «экосистема» впервые был предложен английским экологом А. Тенсли в 1935 г. Он рассматривал экосистемы как основные структурные единицы природы на планете Земля.
Экосистема — комплекс из сообщества живых организмов и среды их обитания, в котором происходит обмен веществом и энергией.
Экосистемы не имеют определенной размерности. Гниющий пень с населяющими его беспозвоночными животными, грибами и бактериями представляет собой экосистему небольшого масштаба (микроэкосистема). Озеро с водными и околоводными организмами является экосистемой среднего масштаба (мезоэкосистема). А море с его многообразием водорослей, рыб, моллюсков, ракообразных — экосистема крупного масштаба (макроэкосистема).
Для обозначения подобных систем на однородных участках суши русский геоботаник В. Н. Сукачев в 1942 г. предложил термин «биогеоценоз».
Биогеоценоз — исторически сложившаяся совокупность живых (биоценоз) и неживых (биотоп) компонентов однородного участка суши, где происходит круговорот веществ и превращение энергии.
Как видно из приведенного определения, биогеоценоз включает две структурные части — биоценоз и биотоп. Каждая из этих частей состоит из определенных компонентов, которые между собой взаимосвязаны.
Биогеоценоз и экосистема — близкие понятия, обозначающие биосистемы одного уровня организации. Общим признаком для этих систем является наличие в них обмена веществом и энергией между живым и неживым компонентами. Однако вышеуказанные понятия не являются синонимами. Экосистемы имеют разную степень сложности, разные масштабы, они могут быть естественными (природными) и искусственными (созданными человеком). В качестве отдельных экосистем могут рассматриваться капля воды из лужи с микроорганизмами, болотная кочка с ее населением, озеро, луг, пустыня и, наконец, биосфера — экосистема самого высокого ранга.
Биогеоценоз отличается от экосистемы территориальной ограниченностью и определенным составом популяций (биоценоз). Его границы определяются наземным растительным покровом (фитоценозом). Изменение растительности свидетельствует об изменении условий в биотопе и о границе с соседним биогеоценозом. Например, переход от древесной растительности к травянистой свидетельствует о границе между лесным и луговым биогеоценозами. Биогеоценозы выделяют только на суше.
Следовательно, понятие «экосистема» более широкое, чем «биогеоценоз». Экосистемой можно назвать любой биогеоценоз, а вот биогеоценозом можно назвать только наземные экосистемы.
С точки зрения обеспечения питательными веществами биогеоценозы более автономны (независимы от других биогеоценозов), чем экосистемы. В каждом из устойчивых (существующих длительное время) биогеоценозов осуществляется свой круговорот веществ, сопоставимый по характеру с круговоротом веществ в биосфере планеты Земля, но только в гораздо меньшем масштабе. Экосистемы же более открытые системы. Это еще одно отличие биогеоценозов от экосистем.
Структура экосистемы
В экосистеме виды организмов выполняют разные функции, благодаря которым осуществляется круговорот веществ. В зависимости от роли, которую виды играют в круговороте, их относят к разным функциональным группам: продуцентам, консументам или редуцентам.
Продуценты (от лат. producens — создающий), или производители, — автотрофные организмы, синтезирующие органическое вещество из минерального с использованием энергии. Если для синтеза органического вещества используется солнечная энергия, то продуцентов называют фотоавтотрофами. К фотоавтотрофам относятся все зеленые растения, лишайники, цианобактерии, автотрофные протисты, зеленые и пурпурные бактерии. Продуценты, использующие для синтеза органического вещества энергию химических реакций окисления неорганических веществ, называются хемоавтотрофами. Ими являются железобактерии, бесцветные серобактерии, нитрифицирующие и водородные бактерии.
Консументы (от лат. consumo — потребляю), или потребители, — гетеротрофные организмы, потребляющие живое органическое вещество и передающие содержащуюся в нем энергию по пищевым цепям. К ним относятся все животные и растения-паразиты. В зависимости от вида потребляемого органического вещества консументы подразделяются на порядки. Организмы, потребляющие продуцентов, называются консументами I порядка. К ним относятся растительноядные животные (саранча, грызуны, парно- и непарнокопытные животные) и растения-паразиты. Консументов I порядка потребляют консументы II порядка, которые представлены плотоядными животными. Консументами III и последующих порядков являются плотоядные животные, питающиеся консументами II и последующих порядков. Количество порядков консументов в экосистеме ограниченно и определяется объемом биомассы, созданной продуцентами.
Редуценты (от лат. reducens — возвращающий), или разрушители, — гетеротрофные организмы, разрушающие отмершее органическое вещество любого происхождения до минерального. Образующееся минеральное вещество накапливается в почве и в дальнейшем поглощается продуцентами. В экологии отмершее органическое вещество, вовлеченное в процесс разложения, называется детритом. Детрит — отмершие остатки растений и грибов, трупы и экскременты животных с содержащимися в них бактериями.
В процессе разложения детрита участвуют детритофаги и редуценты. К детритофагам относятся мокрицы, некоторые клещи, многоножки, ногохвостки, жуки мертвоеды, некоторые насекомые и их личинки, черви. Они потребляют детрит и в ходе жизнедеятельности оставляют содержащие органику экскременты. Истинными редуцентами считаются грибы, гетеротрофные протисты, почвенные бактерии. Все представители детритофагов и редуцентов, отмирая, также образуют детрит.
Роль редуцентов в природе очень велика. Без них в биосфере накапливались бы отмершие органические остатки, а минеральные вещества, необходимые продуцентам, иссякли бы. И жизнь на Земле в той форме, которую мы знаем, прекратилась бы.
Взаимосвязь функциональных групп в экосистеме можно показать на следующей схеме.
В экосистеме с большим видовым разнообразием может осуществляться взаимозаменяемость одного вида другим без нарушения функциональной структуры.
Экосистема — комплекс из сообщества живых организмов и среды их обитания, в котором происходит обмен веществом и энергией. Наземные экосистемы называют биогеоценозами. Биогеоценоз — совокупность биоценоза и биотопа, где осуществляется круговорот веществ и превращение энергии. Функциональными компонентами экосистемы являются продуценты, консументы и редуценты.
jbio.ru
Основные компоненты экосистемы | Естествознание
Экосистемы представляют собой элементарную функциональную единицу живой природы, в которой осуществляются взаимодействия между всеми ее компонентами, происходит круговорот веществ и энергии. В состав экосистемы входят неорганические вещества (вода, углекислый газ, соединения азота и др.), которые включаются в круговорот, и органические соединения (белки, углеводы, жиры и др.), связывающие биотическую (живую) и абиотическую (неживую или косную) ее части. Для каждой экосистемы характерна определенная среда (воздушная, водная, наземная), включающая климатический режим и определенный набор параметров физической среды (температура, влажность и т. п.). По роли, которую выполняют организмы в экосистеме, их подразделяют на три группы:
- продуценты — автотрофные организмы, главным образом зеленые растения, которые способны создавать органические вещества из неорганических;
- консументы — гетеротрофные организмы, преимущественно животные, которые питаются другими организмами или частичками органического вещества;
- редуценты — гетеротрофные организмы, преимущественно бактерии и грибы, обеспечивающие разложение органических соединений.
Окружающая среда и живые организмы взаимосвязаны процессами циркуляции вещества и энергии.
Продуценты улавливают солнечный свет и переводят его энергию в энергию химических связей синтезируемых ими органических соединений. Консументы, поедая продуцентов, используют высвобождающуюся при расщеплении этих химических связей энергию для построения своего собственного тела. Редуценты ведут себя аналогичным образом, но в качестве источника пищи используют либо мертвые тела, либо продукты, выделяющиеся в процессе жизнедеятельности организмов. При этом редуценты разлагают сложные органические молекулы до простых неорганических соединений — углекислого газа, оксидов азота, воды, солей аммония и т. д. В результате они возвращают в окружающую среду вещества, изъятые из нее растениями, и эти вещества могут вновь утилизироваться продуцентами. Цикл замыкается. Надо заметить, что все живые существа в определенной степени являются редуцентами. В процессе метаболизма они извлекают необходимую им энергию при расщеплении органических соединений, выделяя в качестве конечных продуктов углекислый газ и воду.
В экосистемах живые компоненты выстраиваются в цепочки — пищевые или трофические цепи, в которых каждое предыдущее звено служит пищей для последующего. В основании трофической цепи находятся продуценты, которые из неорганического вещества и энергии света создают живое вещество — первичную биомассу. Второе звено составляют потребляющие эту первичную биомассу животные-фитофаги — это консументы первого порядка. Они, в свою очередь, служат пищей для организмов, составляющих следующий трофический уровень, — консументов второго порядка. Далее идут консументы третьего порядка и т. д. Приведем пример простой цепи:
трава (продуцент) → кролик (консумент I порядка) → лисица (консумент II порядка)
А вот пример более сложной цепи:
планктонная водоросль (продуцент) → планктонный рачок (консумент I порядка) → сельдь (консумент II порядка) → треска (консумент III порядка) → тюлень (консумент IV порядка) → белый медведь (консумент V порядка)
Далеко не все организмы, составляющие разные трофические уровни, оказываются съеденными, а консументы самого высокого порядка (медведи, львы, орлы и др.) вообще не имеют врагов (конечно, кроме человека). Значительная часть организмов гибнет в силу естественной смертности, от болезней, паразитов, природных катастроф и т. п. Поэтому в пищевые цепочки на всех уровнях, начиная со второго, включаются редуценты, которые питаются мертвым органическим веществом.
В естественных экосистемах пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетены. Они формируют пищевые сети, принцип образования которых заключается в том, что каждый продуцент может служить пищей не одному, а многим животным-фитофагам, которые, в свою очередь, могут быть съедены разными видами консументов второго порядка и т. д.
Пищевые сети составляют каркас экосистем, и нарушения в них могут приводить к непредсказуемым последствиям. Особенно ранимыми оказываются экосистемы с относительно простыми пищевыми цепями, т. е. те, в которых круг объектов питания конкретного вида узок (например, многие экосистемы Арктики). Выпадение одного из звеньев может повлечь за собой распад всей трофической сети и деградацию экосистемы в целом.
Читать далее
ed-lib.ru
57. Перечислите структурные компоненты экосистемы.
В экосистеме можно выделить два компонента — биотический и абиотический. Биотический делится на автотрофный (организмы, получающие первичную энергию для существования из фото- и хемосинтеза или продуценты) и гетеротрофный (организмы, получающие энергию из процессов окисления органического вещества — консументы и редуценты) компоненты[6] компоненты, которые формируют трофическую структуру экосистемы.
Структурными компонентами являются:
климатический режим, определяющий основные физические характеристики среды;
неорганические соединения;
органические соединения;
продуценты;
макроконсументы;
микроконсументы (сапротрофы) — гетеротрофы, грибы и бактерии, простейшие.
Последние три компонента являются биомассой экосистемы.
58. Можно ли космический корабль назвать экосистемой?
Экосистема может быть и искусственной. Пример искусственной экосистемы, крайне упрощенной и неполной по сравнению с естественными, — космический корабль. Его пилоту приходится жить долгое время в замкнутом пространстве корабля, обходясь ограниченными запасами пищи, кислорода и энергии. При этом желательно по возможности восстанавливать и вторично использовать израсходованные запасы вещества и отходы. Для этого в космическом корабле предусмотрены специальные установки регенерации, а в последнее время ведутся.опыты и с живыми организмами (растениями и животными), которые должны участвовать в переработке отходов жизнедеятельности космонавта, используя энергию солнечного света.
Сравним искусственную экосистему космического корабля с какой-либо естественной, например экосистемой пруда. Наблюдения показывают, что количество организмов о этом биотопе остается — с некоторыми сезонными колебаниями — в основном постоянным. Такую экосистему называют стабильной. Равновесие сохраняется, пока не изменятся внешние факторы. Основные из них — приток и отток воды, поступление различных питательных веществ, солнечное излучение.
59. Что такое сукцессия и причины её возникновения? в чём сущность первичной и вторичной сукцессии?
Экологическая сукцессия (от лат. successio — преемствен¬ность, наследование), сукцессионное замещение или биологическое развитие — развитие, при котором в пределах одной и той же территории (биотопа) происходит последовательная смена одного биоценоза другим в направлении повышения устойчивости экосистемы;
Причиной начала процесса сукцессии в ряде случаев являются изменения фундаментальных свойств среды обитания, возникающие под влиянием комплекса факторов. Такие факторы бывают естественными — отступление ледников, наводнения, землетрясения, извержения вулканов, пожары, а также антропогенными — расчистка лесных угодий, распашка участков степи, открытая добыча полезных ископаемых, создание прудов и водохранилищ, пожары, загрязнение экологических систем.
По общему характеру сукцессии делят на первичные и вторичные.
Первичные сукцессии. Они начинаются на субстрате, не измененном (или почти не измененном) деятельностью живых организмов. Так, через серию промежуточных сообществ формируются устойчивые сообщества на скалах, песках, обрывах, остывшей вулканической лаве, глинах после отступления ледника или прохождения селя и т. п. Одна из основных функций сукцессии такого рода — постепенное накопление органических остатков и, как результат, создание (или изменение) почвы первичными колонистами. Далее меняется гидрологический режим и происходят прочие изменения местообитания. Первичная сукцессия от голой скальной породы к зрелому лесу может занять от нескольких сотен до тысяч лет.
Вторичные сукцессии. Они развиваются на субстрате, первоначально измененном деятельностью комплекса живых организмов, существовавших на данном месте ранее — до пожара, наводнения, вырубки и т. п. В таких местах обычно почва или донные отложения не уничтожены, т. е. сохраняются богатые жизненные ресурсы и сукцессии чаще всего бывают восстановительными. Здесь в почве могут сохраняться семена, споры и органы вегетативного размножения, например корневища, которые будут влиять на сукцессию.
Смена фаз сукцессии идет в соответствии с определенными правилами. Каждая предыдущая фаза готовит среду для возникновения последующей, постепенно нарастают видовое многообразие и ярусность. Вслед за растениями в сукцессию вовлекаются представители животного мира, а развивающийся биоценоз становится более богатым видами; цепи питания в нем усложняются, развиваются и превращаются в сети питания. Активизируется деятельность редуцентов, возвращающих органическое вещество из почвы в состав биомассы, ее объем неуклонно растет. Процесс практически прекращается, когда добавление или исключение видов не приводит к изменению среды развивающейся
studfiles.net