Экосистема ввел – Кто ввел в науку термин экологическая система: что понимается под экосистемой

Биогеоценоз: понятие, примеры, свойства — EcoBloger

Термин «биогеоценоз» часто применяется и в экологии, и в биологии. Это совокупность объектов биологического и небиологического происхождения, ограниченная определенной территорией и характеризующаяся взаимным обменом веществ и энергии.

Быстрая навигация по статье

Определение

Когда вспоминают, какой ученый ввел в науку понятие о биогеоценозах, речь заходит о советском академике В. Н. Сукачеве. Термин биогеоценоз был предложен им в 1940 году. Автор учения о биогеоценозе не только предложил термин, но и создал стройную и развернутую теорию об этих сообществах.

В западной науке определение «биогеоценоз» не слишком распространено. Там популярнее учение об экосистемах. Иногда биоценозом называют экосистемы, но это неправильно.

Между понятиями «биогеоценоз» и «экосистема» есть отличия. Экосистема – это более широкое понятие. Она может быть ограничена каплей воды, а может распространяться на тысячи гектаров. Границы биогеоценоза являются обычно ареалом распространения единого растительного комплекса. Примером биогеоценоза может быть лиственный лес или пруд.

Биогеоценоз пресного водоема:

Свойства

Основные компоненты биогеоценоза неорганического происхождения – это воздух, вода, минералы и прочие элементы. Среди живых организмов встречаются растения, животные и микроорганизмы. Некоторые обитают в наземном мире, другие под землей или под водой. Правда, с точки зрения функций, выполняемых ими, характеристика биогеоценоза выглядит иначе. В состав биогеоценоза входят:

• продуценты;
• консументы;
• редуценты.

Эти основные компоненты биогеоценоза участвуют в обменных процессах. Присутствует тесная связь между ними.

Связь между продуцентами, консументами и редуцентами:

Роль производителей органических веществ в биогеоценозах играют продуценты. Они преобразуют солнечную энергию и минералы в органику, которая выполняет функцию строительного материала для них. Основным процессом, организующим биогеоценоз, является фотосинтез. Речь идет о растениях, которые превращают солнечную энергию и питательные вещества почвы в органику.

Продуценты – это источник пищи для консументов: травоядных животных, паразитов и некоторых видов растений. Консументы также употребляют в пищу других консументов. Для крупных хищников добычей являются травоядные животные и мелкие хищники. Мертвыми органическими останками питаются другие животные или растения.

После смерти даже грозный хищник становится добычей грибков и бактерий, разлагающих тело, превращая органические вещества в неорганику. Этих участников процесса называют редуцентами. Таким образом, замыкается круг, состоящий из взаимосвязанных видов растений и животных.

Кратко схема биогеоценоза выглядит так. Растения потребляют энергию Солнца. Это основные производители глюкозы в биогеоценозе. Животные и другие консументы передают и преобразовывают энергию и органические вещества. В биогеоценоз входят также бактерии, минерализующие органику и помогающие растениям усваивать азот. Каждый химический элемент, присутствующий на планете, вся таблица Менделеева участвует в этом круговороте. Биогеоценоз характеризуется сложной, саморегулирующейся структурой. И каждый, кто участвует в его процессах, важен и необходим.

Механизм саморегуляции, что называют еще динамическим равновесием, объясним на примере. Допустим, благоприятные погодные условия привели к увеличению количества растительной пищи. Это в значительной степени вызвало рост популяции травоядных животных. Хищники начали активно охотиться на них, сокращая количество травоядных, но увеличивая свою популяцию. На всех пищи не хватает, поэтому часть хищников вымерла. В результате система снова вернулась в состояние равновесия.

Вот какие признаки говорят об устойчивости биогеоценозов:

1. большое количество видов живых организмов;
2. участие их в синтезе неорганических веществ;
3. широкое жизненное пространство;
4. отсутствие негативного антропогенного воздействия;
5. большой диапазон типов межвидового взаимодействия.

Виды

Естественный биогеоценоз имеет природное происхождение. Примерами искусственных биогеоценозов являются городские парки или агробиоценозы. Во втором случае основным процессом, организующим биогеоценоз, является сельскохозяйственная деятельность человека. Состояние системы обусловлено рядом антропогенных характеристик.

Основные свойства биогеоценозов, созданных человеком в аграрном секторе, зависят от того, чем засеяно поле, насколько успешна борьба с сорняками и вредителями, какие удобрения и в каком количестве внесены, как часто производится полив.

Если вдруг обработанные посевы будут заброшены, без человеческого участия они погибнут, а сорняки и вредители начнут активно размножаться. Тогда свойства биогеоценоза станут другими.

Искусственный биогеоценоз, созданный человеком, не способен к саморегуляции. Устойчивость биогеоценоза зависит от человека. Его существование возможно только при активном человеческом вмешательстве. Абиотический компонент биогеоценоза нередко тоже входит в его состав. Примером может служить аквариум. В этом небольшом искусственном водоеме живут и развиваются различные организмы, каждый из которых входит в биогеоценоз.

Домашний аквариум является искусственным биогеоценозом:

Большинство естественных природных сообществ формируется длительное время, иногда сотни и тысячи лет. Участники долго «притираются» друг к другу. Такие биогеоценозы характеризуются высокой устойчивостью. Равновесие держится на взаимосвязи популяций. Устойчивость биогеоценоза определяется отношениями между участниками процесса и носит стабильный характер. Если не происходит значительных природных и техногенных катастроф, сопряженных с разрушениями, грубого вмешательства человека, биогеоценоз, как правило, постоянно находится в состоянии динамического равновесия.

Существуют сложные и разветвленные взаимоотношения между организмами одного биогеоценоза.

• Взаимополезные. К ним относится симбиоз и мутуализм. При этих отношениях пользу получают обе стороны.
• Полезнонейтральные. Сюда входят квартирантство, нахлебничество и сотрапезничество. Тут преимущества имеет только один участник.
• Полезновредные. При этих отношениях один причиняет другому вред, чем делает лучше для себя. К этой категории относятся паразитизм, полупаразитизм и хищничество.
• Взаимовредные. В этих отношениях участники враждуют между собой. Сюда включают антагонизм и конкуренцию.
• Нейтральновредными отношениями считается аменсализм.
• Нейтральные. В этом варианте участники не приносят друг другу ни пользы, ни вреда.

Каждый вид взаимоотношений – важный лимитирующий фактор в поддержании равновесия в системе.

Примеры

Рассмотрим, что такое биогеоценоз, в качестве примера взяв луг. Так как первичным звеном в пищевых сетях биогеоценозов являются продуценты, эту роль здесь играют луговые травы. Исходным источником энергии в биогеоценозе луга является энергия Солнца. Травы и кустарники, эти основные производители глюкозы в биогеоценозе, растут, служат пищей для зверей, птиц и насекомых, которые, в свою очередь, становятся добычей хищников. Мертвые останки попадают в почву и перерабатываются микроорганизмами.

Биогеоценоз луга:

Особенностью фитоценоза (растительного мира) лиственных лесов, в отличие от луга или степи, является наличие нескольких ярусов. У обитателей верхних ярусов, куда входят более высокие деревья, есть возможность потреблять больше солнечной энергии, чем у нижних, которые способны существовать в тени. Затем идет ярус кустарников, потом – травы, затем, под слоем сухих листьев и у древесных стволов растут грибы.

В биогеоценозе большое разнообразие видов растений и других живых организмов. Зоны обитания животных тоже разделены на несколько ярусов. Одни обитают на верхушках деревьев, а другие находятся под землей.

Такой биогеоценоз как пруд характеризуется тем, что средой обитания является вода, дно водоема и надводная поверхность. Тут растительный мир представлен водорослями. Часть из них плавает на поверхности, а часть постоянно скрыта под водой. Ими питаются рыбы, насекомые, ракообразные. Хищная рыба и насекомые легко находят себе добычу, а бактерии и другие микроорганизмы обитают на дне водоема и в толще воды.

Несмотря на относительную устойчивость естественных биогеоценозов, со временем свойства биогеоценоза меняются, превращаясь из одних в другие. Иногда биологическая система реорганизуется быстро, как в случае зарастания мелких водоемов. Они способны за короткое время превратиться в болота или луга.

Формирование биогеоценоза может длиться столетиями. Например, каменистые, почти голые скалы постепенно покрываются мхами, затем появляется другая растительность, разрушая скальную породу и меняя ландшафт и фауну. Свойства биогеоценоза меняются медленно, но неуклонно. Только люди способны резко ускорить эти изменения и не всегда в лучшую сторону.

Человек должен бережно относиться к природе, сохранять ее богатства, не допускать загрязнения окружающей среды и варварского отношения к ее обитателям. Он не должен забывать, что это его дом, где придется жить потомкам. И только от него зависит, в каком состоянии он им достанется. Поймите это сами и объясните другим.

ecobloger.ru

Понятие биогеоценоза

Понятие о биогеоценозе ввел в научный обиход в 1942 году академик Владимир Николаевич Сукачёв (1880-1967). Согласно его представлениям, биогеоценоз — это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая специфику взаимодействия этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы.

Биогеоценоз — открытая биокосная (т. е. состоящая из живого и неживого вещества) система, основным источником внешней энергии для которой является энергия солнечного излучения. Эта система состоит из двух основных блоков. Первый блок, экотоп, объединяет все факторы неживой природы (абиотической среды). Эту косную часть системы образуют аэротоп — совокупность факторов надземной среды (тепло, свет, влажность и т. д.) и эдафотоп — совокупность физических и химических свойств почвенно-грунтовой среды. Второй блок, биоценоз, представляет собой совокупность всех видов организмов. В функциональном отношении биоценоз состоит из автотрофов — организмов, способных на основе использования энергии солнечных лучей создавать органическое вещество из неорганического, и гетеротрофов — организмов, использующих в качестве источника вещества и энергии созданное автотрофами органическое вещество.

Очень важную функциональную группу составляют диазотрофы — прокариотические организмы-азотфиксаторы. Они определяют достаточную автономность большинства природных биогеоценозов в обеспечении растений доступными соединениями азота. Сюда относятся как автотрофные, так и гетеротрофные бактерии, цианобактерии и актиномицеты.

В литературе, особенно зарубежной, вместо термина биогеоценоз или наряду с ним, используют понятие экосистема, предложенное английским геоботаником Артуром Тэнсли и немецким гидробиологом Вольтереком. Экосистема и биогеоценоз по существу представления идентичные. Однако экосистема понимается как безразмерное образование. Как экосистему, например, рассматривают гниющий пень в лесу, отдельные деревья, лесной фитоценоз, в котором эти деревья и пень расположены; лесной массив, в который входит ряд фитоценозов; лесную зону и т. д. Биогеоценоз же всегда понимают как хорологическую (топографическую) единицу, имеющую определенные границы, очерченные границами входящего в его состав фитоценоза. «Биогеоценоз — это экосистема в границах фитоценоза» — афоризм одного из единомышленников В. Н. Сукачёва. Экосистема — более широкое понятие, чем биогеоценоз. Экосистемой может быть не только биогеоценоз, но и зависимые от биогеоценозов биокосные системы, в которых организмы представлены лишь гетеротрофами, а также такие созданные человеком биокосные системы, как зернохранилище, аквариум, корабль с населяющими его организмами и др.

Консорции как структурно-функциональные единицы биоценозов

Представление о консорциях в современном понимании их как структурно-функциональных элементов биоценозов было сформировано в начале 50-х годов XX в. отечественными учеными — зоологом Владимиром Николаевичем Беклемишевым и геоботаником Леонтием Григорьевичем Раменским.

Консорции состоят из центрального ядра (детерминанта консорции), образованного ценотической популяцией автотрофного неэпифитного вида растений, и связанных с ней прямыми или опосредованными (косвенными) связями организмов, образующих ряд уровней взаимодействия — концентров. В первый из них «ходят организмы, непосредственно связанные с популяцией земского растения или только трофически (т. е. пищевыми отношениями; большинство животных — фитофаги), или только топически (т. е. условиями местообитания; эпифиты, лианы, животные, гнездящиеся на автотрофных растениях), или и трофически и топически (паразитные организмы, животные эндобионты, симбионты). Трофически связанные с автотрофным растением организмы получают от него вещество и энергию. Животные эндобионты, фитопаразиты, а также симбионты, контактно связанные зелеными растениями, не только получают от них энергию и вещества, но и выделяют в их ткани свои метаболиты.

Организмы, входящие в состав второго концентра, используют в качестве источника энергии и веществ организмы, образующие первый концентр (фитофаги, фитопаразиты, сапрофиты), как в живом, так и в отмершем состоянии, а также экскременты животных — фитофагов и сапрофагов. В соответствии с этим в состав второго концентра входят зоофаги (хищники), зоопаразиты, микофаги (питающиеся грибами), сапротрофы второго порядка и др. Аналогична структура последующих концентров консорций.

Консорции популяций некоторых видов растений могут состоять из многих десятков или даже сотен видов растений, животных, грибов и прокариот. В составе только первых трех концентров в консорции березы бородавчатой (Betula verrucosa) известно более 900 видов организмов.

Общая характеристика природных сообществ и их структуры

Основной единицей природных сообществ является биоценоз. Биоценоз — сообщество растений, животных, грибов и других организмов, населяющих одну и ту же территорию, взаимно связанных в цепи питания и оказывающих друг на друга определенное влияние.

Биоценоз состоит из растительного сообщества и организмов, сопутствующих этому сообществу.

Растительное сообщество — совокупность растений, произрастающих на данной территории, составляющих основу конкретного биоценоза.

Растительное сообщество образовано автотрофными фотосинтезирующими организмами, которые являются источником питания для гетеротрофных организмов (фитофагов и детритофагов).

Исходя из экологической роли, организмы, образующие биоценоз, разделяют на продуценты, консументы, редуценты и детритофаги различных порядков.

С понятием «биоценоз» тесно связано понятие «биогеоценоз». Существование организма невозможно без среды его обитания, поэтому на состав флоры и фауны данного сообщества организмов большое влияние оказывает субстрат (его состав), климат, особенности рельефа данной конкретной местности и т. д. Все это делает необходимым введение понятия «биогеоценоз».

Биогеоценоз — устойчивая саморегулирующаяся экологическая система, находящаяся на данной конкретной территории Земли, в которой органические компоненты тесно и неразрывно связаны с неорганическими.

Биогеоценозы многообразны, они определенным образом взаимосвязаны друг с другом, могут быть устойчивыми длительное время, однако под влиянием изменяющихся внешних условий или в результате деятельности человека могут изменяться, погибать, заменяться на другие сообщества организмов.

Биогеоценоз состоит из двух составных частей: биоты и биотопа.

Биотоп — относительно однородное по абиотическим факторам пространство, занятое биогеоценозом (биотой) (иногда под биотопом понимают местообитание вида или отдельной его популяции).

Биота — совокупность различных организмов, населяющих данную территорию и входящую в состав данного биогеоценоза. Она образована двумя группами организмов, отличающихся по способу питания — автотрофами и гетеротрофами.

Автотрофными организмами (автотрофами) называют такие организмы, которые способны усваивать энергию, поступающую извне в виде отдельных порций (квантов) с помощью хлорофилла или других веществ, при этом данные организмы синтезируют органические вещества из неорганических соединений.

Среди автотрофов различают фототрофы и хемотрофы: к первым относят растения, ко вторым — хемосинтезирующие бактерии, например серобактера.

Гетеротрофными организмами (гетеротрофами) называют организмы, которые питаются готовыми органическими веществами, при этом последние являются и источником энергии (она выделяется при их окислении), и источником химических соединений для синтеза собственных органических веществ.

К гетеротрофам относят животных, грибы, бактерии (паразиты, сапрофиты).

www.polnaja-jenciklopedija.ru

Характеристика и состав экосистемы

Для удобства рассмотрения жизненных процессов в биосфере введено понятие «экологическая система» (экосистема). Экосистема представляет собой функциональное единство организмов и окружающей среды. Это совокупность различных видов растений, животных и микробов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей средой. Вся эта совокупность может сохраняться неопределенно долгое время. Экосистемой может быть любое сообщество живых существ и среда его обитания, объединенные в единое целое. Экологические компоненты системы взаимосвязаны и взаимозависимы. Нарушение функций одного из компонентов вызовет нарушение устойчивости всей экосистемы.

Экосистема представляет собой необходимую форму существования жизни. Любой организм способен развиваться только в экосистеме, а не изолированно. Таким образом, экосистема — это любая совокупность взаимодействующих живых организмов и условий среды. Впервые термин «экосистема», как уже отмечалось, ввел английский эколог А. Тенсли в 1935 г. Экосистемами являются, например: участок леса, территория завода, фермы, кабина космического корабля или даже весь земной шар.

Состав экосистемы

В состав экосистемы входят живые организмы (их совокупность называют биогеоценозом или биотойэкосистемы), и неживые (абиотические) факторы — атмосфера, вода, питательные элементы, свет и мертвое органическое вещество — детрит.

Термин «биогеоценоз» предложил русский ученый В. Н. Сукачев. Этим термином обозначается совокупность растений, животных, микроорганизмов, почвы и атмосферы на однородном участке суши. Следует отметить, что их видовой состав и количество связаны, во-первых, с действием лимитирующих факторов, прежде всего климатических, определяющих, какие именно виды лучше всего приспособлены к существованию в тех или иных условиях, а во-вторых, с действием принципа эколого-географического максимума видов. Согласно этому принципу для нормального функционирования любой экосистемы в ней должно существовать столько и таких видов, сколько и каких необходимо для максимального использования приходящей энергии и обеспечения круговорота веществ.

В свою очередь, климатические факторы (температура и влажность), количество приходящей энергии тесно связаны с территориальным размещением экосистем, близостью к полюсам или экватору, с рельефом местности. Специфика климатических условий и определяет развитие того или иного биома, т. е. крупного экосистемного подразделения в пределах той или иной природно-климатической зоны. Обычно выделяют такие биомы, как леса умеренного пояса, степи, пустыни, хвойные леса, тундры, саванны и тропические леса. В областях контактов двух биомов образуются переходные полосы — лесотундра, полупустыни. Понятие экосистемы весьма широкое. Выделяют микоэкосистемы (например, ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, река, пруд) и макроэкосистемы (море, тундра, пустыня).

Обитателям биосферы жизненно необходимо сохранить ее целостность. А чтобы сохранить целостность биосферы, нужно знать, как она функционирует. В каждой экосистеме есть два основных компонента: организмы, с одной стороны, и факторы окружающей их неживой природы с другой. Всю совокупность организмов, состоящую из растений, животных и микробов, называют биотой (от лат. «био» — жизнь). Пути взаимодействия различных категорий организмов системы составляют ее биотическую структуру.

Несмотря на огромное разнообразие экосистем — от тропических лесов до тундры, — с точки зрения экологии всем им свойственна примерно одинаковая биотическая структура. Другими словами, все они включают одни и те же основные категории организмов, взаимодействующих друг с другом стереотипным образом: продуценты, консументы, детритофаги и редуценты.

Продуценты — это в основном растения (производители). Они потребляют излишки углекислого газа, образующегося в процессе жизнедеятельности, и снабжают животных и большинство микроорганизмов пищей и кислородом.

Консументы — (потребители) питаются живыми «телами» растений. Это самые разнообразные организмы — от микроскопических бактерий до громадных синих китов. К ним относятся такие непохожие друг на друга существа, как простейшие, черви, рыбы, моллюски, насекомые и прочие членистоногие, пресмыкающиеся, птицы и, наконец, млекопитающие, включая человека. В результате пищеварительного процесса в телах консументов осуществляется первичное измельчение и разложение органики, облегчающее деятельность редуцентов.

Детритофаги и редуценты

Мертвые растительные и Животные останки (например, опавшие листья, трава) называют детритом. Существует множество организмов, которые питаются детритом, например грифы, раки, муравьи. Их называют детритофагами. Грибы и бактерии за их специфичность выделяют в особую подгруппу детритофагов и называют редуцентами. Редуценты восстанавливают неорганические вещества (азот, фосфор, воду). Наблюдаемый в наше время экологический кризис — это в первую очередь кризис редуцентов, не справляющихся с количеством и качественным составом образующихся отходов человеческой деятельности.

Однако и продуцентам, и консументам тоже приходится нелегко. Люди истребляют их как прямо — вырубая леса или отстреливая животных сверх их возможности к восстановлению, так и косвенно — через загрязнение воды, почвы и воздуха. За миллиарды лет развития природа для каждого продуцента и консумента создала своего редуцента, и ни один организм в естественных условиях не остается неразложившимся. Но человек за несколько десятилетий создал тысячи новых соединений, природе не известных или отвергнутых ею в ходе эволюции как опасных для жизнедеятельности организмов. Соответственно и редуцентов, способных вернуть эти соединения в исходное состояние, в природе не существует. В результате, с одной стороны, быстро накапливаются захламляющие и отравляющие природу вещества, а с другой — истощаются исходные ресурсы. Круг, созданием которого природа обеспечила возможность относительно бесконечной дальнейшей эволюции живого вещества, размыкается человеком.

Человек, воздействуя на какой-либо один компонент природы, например, вырубая деревья, тем самым влияет на весь биогеоценоз леса, нарушая происходящий в нем круговорот веществ, без которого количество питательных веществ и энергии быстро иссякнет. В процессе управления природопользованием важно правильно установить границы экологических систем. Например, в экосистему реки входит не только она сама, но и весь бассейн ее водосбора или стока. Поэтому деятельность, направленная на охрану реки от обмеления и загрязнения, должна распространяться на охрану верховых болот, мелких притоков, прибрежной растительности.

Сообщество взаимодействующих живых организмов, состоящее из продуцентов, консументов и редуцентов, называется биоценозом. Территория с присущими ей факторами, занятая определенным биоценозом, называется биотопом. Биоценоз представлен приспособленными друг к другу растительностью, животными и микроорганизмами. Совокупность биотопа и биоценоза составляет биогеоценоз.

Биогеоценоз — как один из вариантов экосистемы

Между экосистемами, как и между биогеоценозами, обычно нет четких границ, и одна экосистема постепенно переходит в другую. В таких зонах животные и растения обоих биомов переплетаются и находятся на пределе своих приспособительных возможностей. Поэтому человек должен быть особенно осторожен в своей деятельности в этих районах.

В нормальном состоянии любой экосистеме присуще устойчивое состояние, называемое гомеостазом, характеризующееся динамическим равновесием между рождаемостью и смертностью, потреблением и освобождением вещества и энергии. Например, если в системе «олень—волк» численность оленя растет, то за счет этого и волк может увеличить свою численность, не давая оленям слишком быстро размножиться и истребить слишком большое количество растений-продуцентов. Рассматривая типы экосистем, отметим, что они могут быть естественными (природными) и антропогенными (от греческого слова «антропос» — человек и «генезис» — происхождение), созданными человеком.

Естественные (природные) — тундра, болота, степи, леса, луга альпийские, пресноводные водоемы, моря, экосистемы подземных вод, экосистемы высокогорных ледников, экосистемы океанических глубин. Естественные экосистемы, как правило, формируются под влиянием природных факторов, хотя человек может оказывать влияние на них.

Антропогенные экосистемы: сельскохозяйственные экосистемы, лесные, садовые культуры, морские «огороды»,экосистемы биологических очистных сооружений, города и промышленные предприятия, рыборазводные пруды, культуры дождевого червя, плантации шампиньонов. Все они создаются человеком в процессе хозяйственной деятельности.

Автотрофные экосистемы находятся на энергетическом самообеспечении и разделяются на фотоавтотрофные — потребляющие солнечную энергию за счет продуцентов — фотоавтотрофов, и хемоавтотрофные — использующие химическую энергию за счет продуцентов — хемоавтотрофов.Большинство сельскохозяйственных экосистем являются фотоавтотрофными. Но человек вносит в сельскохозяйственную экосистему энергию, которая называется антропогенной (удобрения, химические препараты, горючее и т. д.), но она незначительна по сравнению с солнечной.

Гетеротрофные экосистемы используют химическую энергию, которую получают вместе с углеродом от органических веществ или от созданных человеком энергетических устройств. Примером гетеротрофной экосистемы являются океанические глубины. Животные и микроорганизмы, живущие там, существуют за счет «питательного дождя» детрита — трупов животных и останков растительных организмов, падающих на дно океана из освещенной солнцем автотрофной океанической экосистемы.

Антропогенные и гетеротрофные экосистемы очень разнообразны. Так, например, в города и промышленные предприятия энергия поступает по линиям электропередач, нефтепроводам, уголь, лес — по железной дороге и водным путем. Поступают в города также и продукты питания для горожан. Это происходит при антропогенной системе, созданной трудом человека.

Примерами гетеротрофной антропогенной экосистемы, т. е. системы, созданной человеком для прохождения биологических процессов при определенных искусственно созданных условиях, когда может вырабатываться энергия, могут служить биологические очистные сооружения, в которых микроорганизмы разлагают органические вещества с выделением определенной энергии; установки по сбраживанию навоза для получения из него биогаза, заводы по производству органических удобрений в биоферментаторах с получением дополнительной тепловой энергии; фабрики по разведению дождевых червей. Последние при определенных условиях перерабатывают органическое вещество (навоз, опилки, солому) и дают биомассу, которая используется для откорма рыб и птицы.

Таким образом, биосфера представляет собой единство всех экосистем на Земле, где все они взаимосвязаны. В биосфере происходит круговорот материи через цепи питания. Изменение или разрушение этих циклов, вызванные деятельностью человека, могут отразиться на глобальных циклах в биосфере.

Примеры

• Огромное количество выбрасываемых в атмосферу газов ТЭЦ, заводов, фабрик, автотранспорта оказывает влияние на изменение климата на земном шаре.

• Не меньшую опасность вызывают изделия, где применяют фреон. Последний разрушает молекулы озонового слоя.

• Полеты сверхзвуковых самолетов также разрушают озоновый слой.

Таким образом, экосистемы сопротивляются воздействию нарушениям их стабильности. Система тем надежнее и стабильнее, чем больше имеется возможностей для экологического дублирования, чем шире пищевая сеть.

В связи с этим наиболее ранимы и требуют особой осторожности при хозяйственном освоении экосистемы районов Севера, где из-за суровых климатических условий видовое разнообразие в десятки раз беднее, чем в умеренных и жарких широтах. Например, на арктических островах видовое богатство высших растений не превышает 50— 100 видов на 100 квадратных километров, а в тропиках на такой же площади можно обнаружить более 1000 видов.

Так как в природе постоянно возникают большие и маленькие неприятности и проблемы, то для непрерывного протекания процесса эволюции она должна иметь громадный состав видов, с которыми можно было бы экспериментировать, находя и развивая в них путем естественного отбора те качества, которые помогают преодолевать периодически возникающие кризисы.

Кроме того, от видового богатства системы зависит и многообразие экологических факторов, действующих в ней. При этом действие некоторых из них направлено в противоположные стороны, и если факторов достаточно много, то по закону больших чисел их влияния взаимопогашаются и не выводят систему из равновесия. Например, уменьшение количества лисиц будет способствовать росту количества мышей, а увеличение сов — снижению этого роста. В то же время человек прямо (убивая) или косвенно (ухудшая качество природной среды) уничтожая многие виды животных и растений, может полностью подорвать стабильность биосферы.



biofile.ru

Биогеоценоз и экосистема А.Д.Тенсли 1935 г – ввел

Биогеоценоз и экосистема

А.Д.Тенсли 1935 г – ввел термин экосистема Экосистема – сообщество живых существ вместе с физической средой обитания, функционирующее как единое целое. Экосистема понятие очень широкое и применимое как к естественным (тундра, океан), так и искусственным экосистемам (аквариум), поэтому для обозначения элементарной природной экосистемы используется термин « биогеоценоз»

В.Н.Сукачев 1942 — учение о биогеоценозе Биогеоценоз Биоценоз экотоп Фитоценоз Зооценоз микробоценоз Взаимодействие компонентов биогеоценоза осуществляется в форме круговорота веществ и энергии

экотоп – комплекс абиотических условий обитания для населения биогеоценоза

Биогеоценоз – исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды (экотоп)

Биоценозы (луг, лес, болото, озеро, степь) характеризуются видовым разнообразием ( ВР) Оно зависит 1)от географического положения 2)от климата 3)от возраста

Чем выше ВР, тем интенсивнее обмен веществ в экосистеме, тем она стабильнее. Наименее интенсивный круговорот веществ в тундре, где численность видов невелика. Наиболее интенсивный обмен веществ в экваториальных лесах, т.к. там огромная численность видов

виды средообразователи – виды, численность которых достаточно высока и от них зависит выживаемость других видов растений и животных (сосны в сосновом бору) ВР – показатель благополучия, признак устойчивости биоценоза

Структура биогеоценоза А) Морфологическая- определяется жизненными формами

Б) Пространственная – определяется ярусностью по вертикали и микрогруппировками по горизонтали

В) Трофическая – пищевые связи Компоненты биогеоценоза взаимосвязаны пищевыми отношениями

Основу пищевых взаимоотношений составляют цепи питания Цепь питания – это ряд взаимосвязанных видов, из которых каждый предыдущий служит пищей последующему

Зеленые растения Заяц -толай Суслик Личинка бабочки Пустынный волк Варан Пустынный ворон

Типы пищевых цепей 2.Цепь разложения (детритная) 1. Цепь выедания (пастбищная)

Примеры цепей питания Детрит – мелкие остатки разложившихся растений, грибов, в водной среде 2)Останки растений и животных + экскременты →детрит → перегной 1) Растения→овца→человек Микроорганизмы осуществляют все превращения в детритной цепи питания

Из предложенных названий составьте 2 цепи питания: Синица, гусеница берёзового шелкопряда, пырей, скворец, листья березы, кузнечик, сокол.

Пырей → кузнечик → скворец → сокол Листья березы → гусеница берёзового шелкопряда → → синица → сокол

Трофические уровни В каждой цепи питания можно выделить несколько трофических уровней 1 т.ур.- растения (продуценты) 2 т.ур. – растительноядные животные (консументы I порядка) 3 т.ур. – насекомоядные животные или хищники (консументы II порядка) 4 т.ур. – хищники (консументы III порядка)

Биомасса – общее количество органического вещества совокупности особей с заключенной в них энергией

Правило экологической пирамиды КОНСУМЕНТЫ IVПОРЯДКА КОНСУМЕНТЫ III ПОРЯДКА КОНСУМЕНТЫ II ПОРЯДКА КОНСУМЕНТЫ I ПОРЯДКА ПРОДУЦЕНТЫ

Пирамида численности 9 млн. растений→700 тыс. насекомых→ 350 тыс хищных насекомых и пауков→3 птицы Пирамида биомассы 1000 кг растений→100 кг тела травоядных животных→ 10 кг тела хищников→1 кг тела вторичных хищников

Правило экологической пирамиды: закономерное уменьшение количества особей и их биомассы при переходе с одного трофического уровня на другой, объясняется потерями энергии в цепях питания

Перевернутая пирамида биомассы – биомасса планктона меньше биомассы животных, которые им питаются (количество особей, составляющих планктон превышает количество животных , которые ими питаются)

Перевернутая пирамида численности- 1 дерево кормит сотни личинок насекомых (биомасса дерева превышает биомассу насекомых)

Таким образом, любую экосистему характеризует две пирамиды: численности и биомассы. В большинстве случаев они обе направлены основанием вниз.

Дома:§69-70

Свойства экосистем Экосистема – целостная, самовоспроизводящаяся, устойчивая система

Потоки вещества и энергии, связывающие живые организмы друг с другом (цепи питания) и средой их обитания обеспечивают целостность экосистемы

Условия самовоспроизводства экосистемы: способность организмов к размножению наличие в среде пищи и энергии воссоздание среды обитания

Устойчивость экосистемы – ее способность к длительному существованию Факторы устойчивости: ВР, разветвленность цепей питания

Саморегуляция способность к восстановлению внутреннего равновесия, после какого- либо природного или антропогенного воздействия Один из возможных механизмов регуляции численности Численности растительноядных численности хищников Численности растительноядных численности хищников

Таким образом, численность особей различных пищевых звеньев взаимообусловлена Сдерживающим численность популяций фактором является нехватка корма, территории и т.д. Антропогенное вмешательство часто приводит к нарушению саморегуляции (кролики в Австралии)

Смена экосистем ( сукцессия) Сукцессия – закономерный и последовательный процесс, смены сообществ на определенном участке, вызванный взаимодействием живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой

Первичные сукцессии: возникают на субстратах, не затронутых почвообразованием 1)Поселение накипных и листоватых лишайников на скальных породах, изменение ими субстрата 2) Поселение на образовавшемся подобие почвы, кустистых лишайников, зеленых мхов, дальнейшее изменение субстрата 3) Поселение на образовавшейся почве высших растений

Вторичные сукцессии: развиваются на месте сформировавшихся биоценозов после их нарушения

Агроценозы АЦ Это экосистемы, структуру которых создает, поддерживает и контролирует человек в своих интересах ( поле, огород, сад, парк, лесные насаждения, пастбище)

Агроценоз – пшеничное поле

Агроценозы составляют 10% суши Земли. Дальнейшее увеличение площадей, занимаемых агроценозами нецелесообразно.

Смоделируйте процесс изменений в экосистеме «Пруд»: Если в его устойчивое сообщество «растения→карась→щука» вселили растительноядную рыбу толстолобика; Если из того же устойчивого сообщества «растения→карась→щука» будет полностью отловлен карась

Дома:§71-73 Реферат на тему «Применение экологических знаний в практической деятельности людей»

present5.com

Биогеоценоз и экологические системы

Совокупность всех популяций разных видов, проживающих на общей территории вместе с окружающей их неживой средой, называют экологической системой.

В нашей стране академиком В. Н. Сукачевым для обозначения подобных сообществ принят термин биогеоценоз (1942 г.), составной частью которого является совокупность живых компонентов или биоценоз. Основатель биогеоценологии В. Н. Сукачев рассматривал биогеоценоз как биокосную систему, состоящую из совокупности абиотических условий среды и организмов, образующих биоценоз (рис 1).

Рис 1. Взаимосвязи компонентов биогеоценоза

Биогеоценоз (от греческого bios, ge — Земля и koinos — общий) — это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира, мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая особую специфику взаимодействия этих компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы, представляющая собой внутреннее противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении и развитии.

Термины экологическая система и биогеоценоз не являются синонимами. Необходимо отметить, что понятие о биогеоценозе получило распространение в основном в отечественной литературе. В зарубежной литературе, в особенности в англоязычных странах, в аналогичном значении используют термин экосистема. Понятие экологической системы ввел в экологию английский ботаник А. Тенсли (1935 г.). В целом четкой формулировки понятия экосистема нет, но если мы пытаемся разграничить понятие биогеоценоза и экосистемы, то можно под термином «экологическая система» понимать любую совокупность организмов и окружающей их среды. Отметим, что экосистема понимается при таком подходе как безразмерное образование. В качестве экосистемы можно рассматривать и горшок с цветком, и террариум, космический корабль, фитотрон. У всех приведенных совокупностей организмов отсутствует ряд признаков, приведенных в определении В. Н. Сукачева, в первую очередь элемент «гео» — Земля, а биогеоценоз должен быть всегда связан с определенной частью земной поверхности. Биогеоценозы — это природные образования. В тоже время биогеоценоз может рассматриваться как экологическая система. Таким образом, понятие экосистема шире понятия биогеоценоз. Экосистемой может быть не только биогеоценоз, но и зависимые от биогеоценозов биокосные системы, в которых организмы представлены лишь гетеротрофами, а также такие, созданные человеком биокосные системы, как зернохранилище, аквариум и т.п. Любой биогеоценоз является экосистемой, но обратное утверждение будет некорректным. Кроме того, совокупность организмов в экологических системах, не попадающих под определение биогеоценоза, не является популяцией. Более точное определение экосистемы — экосистема — это совокупность живых организмов и окружающей их среды, тогда биогеоценоз — это экосистема в границах фитоценоза.

Экологические системы можно классифицировать по признаку их размера: микроэкосистемы (например, ствол упавшего дерева, поляна в лесу), мезоэкосистемы (лесной массив, степной колок), макросистемы (тайга, море). Тогда биосфера Земли будет экосистемой высшего (глобального) уровня. Т.е. совокупность биогеоценозов образует биогеоценотический покров Земли, всю ее биосферу. Очевидно, что глобальная экосистема одна — биосфера. Отдельные биогеоценозы представляют собой ее элементарные единицы, в пределах которых циклы биогенов замыкаются с высокой точностью.

Структура экологической системы

Биогеоценоз включает две компоненты — биотическую (сообщество живых растительных и животных организмов — биоценоз) и абиотическую (совокупность неживых факторов среды — экотоп). Совокупность биотопа и биоценоза составляет биогеоценоз, см. рис 2.

Рис.2 Схема биогеоценоза (по В. Н. Сукачеву)

Биоценоз — это совокупность представителей растительного (фитоценоз), животного (зооценоз) и мира микроорганизмов (микробоценоз). Биоценоз включает продуцентов — автотрофных организмов, производящих органическое вещество главным образом путем фотосинтеза. Продуценты в основном состоят из зеленых растений, включая фитопланктон, использующих энергию Солнца. Кроме продуцентов биоценоз включает еще и консументов — потребляющих органическое вещество организмов, которые в свою очередь делятся на консументы первого порядка (растительноядные животные), второго порядка — хищники и т.д. Цепочку консументов замыкают редуценты (организмы, главным образом бактерии и грибы, потребляющие остатки органического вещества и превращающие его в неорганическое).

Экотоп включает две составляющие: климат во всех его проявлениях и геологическую среду — почво-грунты (эдафотоп — от греч. эдафос — почва). Все компоненты экотопа и биоценоза тесно взаимосвязаны, проявляют сложное и многостороннее взаимодействие.

Примерами биогеоценозов могут быть пруд, луг, лес. На уровне биогеоценоза происходят все процессы трансформации энергии и вещества в биосфере.

Экологические системы, как наземные, так и водные не являются совершенно однородными структурами, как в пространстве, так и во времени.

Наземные экосистемы являются многоярусными, для них характерно вертикальное расслоение на разновысокие структурные части.

Например, в лесу соответственно расположению корней, стволов и крон деревьев можно выделить несколько ярусов: деревья первой величины, деревья второй величины подрост (молодняк), подлесок из кустарников, живой напочвенный покров (травянистые растения, кустарники, мхи). Аналогично можно расчленить и луговые сообщества. Животные, обитающие в лесу, также занимают различные ярусы, в который реализованы их экологические ниши.

В пределах каждого яруса выделяются более или менее обособленные группировки растений разных видов и связанных с ними животных. Такие группировки называют биогеоценотическими синузияит (от греч. синузия — совместное пребывание).

Синузия биогеоценотическая — это структурная часть биогеоценоза, которая характеризуется специфическим составом и свойствами составляющих ее компонентов, тесными внутренними взаимовлияниями, общностью взаимодействия и обмена веществом и энергией при сохранении целостности биогеоценоза.

Примерами могут служить группировки растений травянистого яруса, кустарников, а в водной среде — синузия планктона и придонных обитателей.

Внутренняя неоднородность биогеоценоза связана с особенностями мезо — и микрорельефа, влияющего на структуру почвы, динамику влажности, температуры, освещенности. Поэтому растения в пределах биогеоценоза (или синузии) могут расти группами и в то же время чередоваться с более или менее открытыми полянами (например, из-за «окон» в пологе крон больших деревьев). В подобных случаях говорят о парцелярности биогеоценоза (от франц. парцелле — клетка).

Парцелла — это структурная часть горизонтального расчленения биогеоценоза, охватывающая всю его толщу и выделяемая по плотности населения отдельных видов растений и особенностям микросреды обитания.

В пределах биогеоценоза (синузии или парцеллы) выделяют также консортивные группировки (от лат. консорциум — соучастие), или консорции, состоящие из одной крупной особи (животного или растения), выступающего в качестве «ядра». Так совокупность всех организмов (птиц, насекомых, лишайников и др.), связанных с елью, может рассматриваться как консорция ели.

Консорция может быть рассмотрена и как ячейка пищевой сети, включающая особь или популяцию растения, консуменов всех уровней, а также редуцентов.

Участие различных видов в составе сообщества также неодинаково, некоторые виды преобладают (доминируют), виды, живущие за счет доминантов, называют предоминанты. Кроме того, в биогеоценозе могут быть эдификаторы — они не просто доминируют здесь, но и играют роль образователей сообщества, определяя режим температуры, влажности, освещенности.

Для формирования всего облика биогеоценозов на суше наиболее важная роль принадлежит высшим растениям, которые, продуцируя органическое вещество, дают начало всем трофическим цепям наземного биогеоценоза, служат субстратам для многих животных и микроорганизмов, активно влияют на микроклимат биогеоценоза, находятся в тесной взаимосвязи с почвенными и гидрологическими ресурсами. Поэтому характеру растительности придают первоочередное значение при выявлении границ отдельных биогеоценозов, принимая во внимание, что они совпадают с границами фитоценозов.



biofile.ru