Экосистемы, их структура и свойства

Экосистема - совокупность организмов разных видов и среды их обитания, связанные обменом вещества, энергии и информации. Домашний аквариум, озеро на краю села, степной овраг, лесной массив, кабина космического корабля, вся наша планета - все это экосистемы единой биосферы. Понятие "экосистема" предложил в 1935 году А.Тенсли. Функционирования экосистемы обеспечивает "внутренний" биологический круговорот веществ между абиотическими и биотическими частями. Экосистемы является открытым биосистемами, и поэтому для существования во времени нужны "внешние" потоки энергии, вещества и информации в составе общего геологического круговорота.

Близкими к экосистем биогеоценозы. Биогеоценоз - это определенная территория с однородными условиями существования, населенная взаимосвязанными популяциями различных видов, объединенных между собой коловращением веществ и потоком энергии. Понятие о биогеоценозы введено В. Н. Сукачева (1940). Основой подавляющего большинства экосистем является фотосинтезирующие организмы, которые образуют растительные группировки. Биогеоценоз, в отличие от экосистемы, является конкретным, территориальным понятием, потому что он занимает ограниченный участок с однородными условиями существования и с определенным фитоценозом (растительным группировкам).

В экосистеме выделяют биотическую и абиотические части. Биотическая часть экосистемы является совокупностью взаимосвязанных живых организмов, которые образуют биоценоз. Биоценоз - группировка взаимосвязанных между собой популяций организмов разных видов, населяющих участок местности с однородными условиями существования. Это понятие предложил немецкий гидробиолог К. Мебиус. Основой биоценозов является фитоценоз (растительные группировки), с которыми связаны зооценозы (группировки животных) и микробиоценозы (группировка микроорганизмов). Биоценозы существуют на определенном участке среды, которая называется биотопом.

Биотическую часть экосистемы составляют различные экологические группы организмов, объединены между собой пространственными и трофическими связями - продуценты, консументы и редуценты.

Изготовители - популяции автотрофных организмов, способных синтезировать органические вещества из неорганических. Это зеленые растения, цианобактерии, фотосинтезирующие и хемосинтезирующие бактерии. В водных экосистемах основными продуцентами являются водоросли, а на суше - семенные растения.

Консументы - популяции гетеротрофных организмов, которые питаются непосредственно или через другие организмы готовой органическим веществом, синтезированной растительноядные организмы (фитофаги), паразиты растений) и консументы // и последующих порядков (гетеротрофные организмы, которые питаются растительноядными формами (хищники), паразиты животных, а также сапрофаги).

Редуценты - популяции гетеротрофных организмов, которые в процессе жизнедеятельности разлагают мертвые органические вещества до минеральных, которые затем используются продуцентами. Это гетеротрофные сапрофитные организмы - бактерии и грибы, выделяющие ферменты на органические остатки и поглощают продукты их расщепления. В процессах разложения органических соединений участвуют детритофаги (потребляют измельченную органику, например, дождевые черви, личинки мух), копрофаги (поедают помет животных и человека, например, жуки-навозники), некрофаги (поедают трупы животных, например, жуки-гробарикы ).

В состав абиотической части биогеоценоза входят следующие компоненты:

неорганические вещества - соединения, которые включаются в биогенную миграцию веществ (например, СО2, O2, азот, вода, сероводород и др.);

органические вещества - соединения, которые связывают между собой абиотических и биотическую части экосистемы;

микроклимат; или климатический режим - совокупность условий, определяющих существование организмов (освещенность, температурный режим, влажность, рельеф местности и т.п.).

Основными свойствами экосистем: целостность, самовоспроизведение, устойчивость, саморегуляция и др.

Взаимосвязи между популяциями в экосистемах

Состав и структура группировок, их устойчивость и изменение зависит от сложных взаимосвязей между популяциями различных видов. Выделяют следующие типы связей между отдельными популяциями разных видов в экосистемах:

прямые - непосредственно связывают две популяции (хищник и добыча, паразит и хозяин)

косвенные - популяция одного вида влияет на популяцию другого опосредованно, через популяции третьего (хищники, поедая добычу, влияют на популяции растений);

трофические - это связи питания (хищник - добыча)

топические - это просторов "связи (орхидеи на стволах деревьев)

антибиотические взаимосвязи (хищничество, конкуренция, выедания) - каждая из взаимодействующих популяций различных видов испытывает негативное влияние другой;

нейтральные взаимосвязи - существование на общей территории популяций разных видов не вызывает для каждой из них никаких последствий (хищники разных видов);

симбиотические взаимосвязи (мутуализм, комменсализм, паразитизм) - все формы сосуществования организмов разных видов (клубеньковые бактерии и бобовые растения).

Преобразование энергии в экосистемах

Основным источником энергии, поступающей в экосистем, является солнечный свет, ίΐ улавливают и усваивают фотосинтезирующие организмы - продуценты. Гетеротрофные организмы являются консументами, они получают необходимую им энергию, потребляя пищу. Часть усвоенной энергии организмы используют на обеспечение процессов жизнедеятельности, часть - запасают в виде синтезированных соединений, а определенная часть рассеивается в виде тепла.

Цепи питания - последовательности организмов, в которых особи одного вида служат объектами питания организмов другое. Каждая цепь состоит из определенного количества звеньев, как правило, не более 4-5, поскольку из-за потери энергии общая масса каждого последующего звена примерно в 10 раз меньше предыдущей. В экосистемах бывает ряд параллельных цепей питания, между которыми могут существовать связи. Система сложно переплетенных различных цепей питания в биогеоценозе образует трофическую сеть . Сложная структура цепей питания обеспечивает целостность и динамичность биоценоза. Выделяют два типа цепей питания:

пастбищные ( или цепи выедания ) - это цепи, которые начинаются из зеленых растений и завершаются редуцентами (трава - зеленый кузнечик - ящерица - ястреб)

детритного ( или цепи расщепления ) - это цепи, которые начинаются с мертвого органического вещества ( остатков ) и продолжаются непосредственно редуцентами (опавшие листья - дождевой червь - крот - лиса).

Правило экологической пирамиды

Несмотря на то, что различные биогеоценозы различаются по производительности и скорости потерь чистой первичной продукции, им всем присущи определенные закономерности соотношений первичной (биомасса, созданная за единицу времени автотрофным организмами) и вторичной продукции ( биомасса, созданная за единицу времени гетеротрофные организмы), получившее название правила экологической пирамиды .

Экологическая эффективность каждой последующей звена примерно в 10 раз меньше предыдущей вследствие потерь энергии на каждом трофическом уровне.

Графически это правило можно изобразить в виде пирамиды, составленной из отдельных блоков. Каждый из этих блоков соответствует производительности организмов на определенном трофическом уровне цепи питания. Итак, экологическая пирамида - это графическое отображение трофической структуры цепи питания. В зависимости от показателя, положенного в основу, являются различные виды экологических пирамид:

пирамида чисел - отражает количество особей в каждом уровне цепи питания; может быть обратной;

пирамида биомассы - количество органического вещества; только прямого типа;

пирамида енергии- количество энергии в пище; только прямого типа.

На земном поверхности нет химической силы, более мощной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом.

В. И. Вернадский

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >