Dom Izgradnja

Principi identifikacije ekosistema na kopnu. Biologija na Liceju. Prostorna struktura populacije odražava prirodu distribucije jedinki u prostoru

Uprkos činjenici da se ekosistem uzima kao elementarna jedinica biosfere, po svojoj strukturi ekosistem je izuzetno složen i višekomponentan mehanizam. Populacije različite vrste uvijek formiraju složene zajednice u Zemljinoj biosferi – biocenoze. Biocenoza je skup biljaka, životinja, gljiva i protozoa koje naseljavaju kopno ili vodno tijelo i međusobno su u određenim odnosima. Biocenoze, zajedno sa specifičnim područjima zemljine površine koje zauzimaju i okolnom atmosferom, nazivaju se ekosistemi. Mogu biti različitih razmjera - od kapi vode ili gomile mrava do ekosistema ostrva, rijeke, kontinenta i cijele biosfere u cjelini. Dakle, ekosistem je međuzavisni kompleks živih i inertnih komponenti međusobno povezanih metabolizmom i energijom. Vodeća aktivna uloga u procesima interakcije između komponenti ekosistema pripada živim bićima, tj. biocenoza. Komponente biocenoze su usko povezane i u interakciji su sa litosferom, atmosferom i hidrosferom. Kao rezultat, na površini Zemlje se formira još jedan element ekosistema - tlo (pedosfera).

Koncept ekološkog sistema je hijerarhijski. To znači da svaki ekološki sistem određenog nivoa obuhvata veći broj ekosistema prethodnog nivoa, manjih po površini, a sam je, pak, sastavni dio većeg ekosistema. Kao elementarni ekosistem može se zamisliti humište ili udubljenje u močvari, a opštiji ekosistem, koji pokriva mnoge alase i međualasne prostore, je odgovarajuća šumovita površina terase ili peneplana. Nastavljajući ovaj niz naviše, može se približiti ekološkom sistemu Zemlje - biosferi, a krećući se naniže - biogeocenozi, kao elementarnoj biohorološkoj (hora - prostor, gr.) jedinici biosfere. S obzirom na odlučujući značaj zonskih faktora za razvoj žive materije na Zemlji, razumno je zamisliti ovakav teritorijalni niz podređenih ekosistema:

elementarni > lokalni > zonski > globalni.

Sve grupe ekosistema su proizvod zajedničkog istorijskog razvoja vrsta koje se razlikuju po sistematskom položaju; vrste se tako prilagođavaju jedna drugoj. Primarna osnova za formiranje ekosistema su biljke i bakterije – proizvođači organska materija(atmosfera). U toku evolucije, prije naseljavanja određenog prostora biosfere biljkama i mikroorganizmima, nije moglo biti govora o njegovom naseljavanju životinjama.

Populacije različitih vrsta u ekosistemima utiču jedna na drugu po principu direktne i povratne sprege. Općenito, postojanje ekosistema regulirano je uglavnom silama koje djeluju unutar sistema. Autonomija i samoregulacija ekosistema određuje njegov poseban položaj u biosferi kao elementarne jedinice na nivou ekosistema.

Ekosistemi koji zajedno čine biosferu naše planete međusobno su povezani kruženjem supstanci i protokom energije. U ovom ciklusu život na Zemlji djeluje kao vodeća komponenta biosfere. Razmjena tvari između povezanih ekosistema može se odvijati u plinovitoj, tečnoj i čvrstoj fazi, kao iu obliku žive tvari (migracija životinja).

Da bi ekosistemi funkcionisali dugo i kao jedinstvena cjelina, moraju imati svojstva vezivanja i oslobađanja energije i kruženja tvari. Ekosistem također mora imati mehanizme da izdrži vanjske utjecaje.

Postoji razni modeli organizacija ekosistema.

1. Blok model ekosistema. Svaki ekosistem se sastoji od 2 bloka: biocenoze i biotopa. Biogeocenoza, prema V.N. Sukačev, uključuje blokove i veze. Ovaj koncept se općenito primjenjuje na zemljišne sisteme. U biogeocenozama je obavezno prisustvo biljne zajednice (livada, stepa, močvara) kao glavne karike. Postoje ekosistemi bez biljne veze. Na primjer, one koje nastaju na bazi raspadajućih organskih ostataka i životinjskih leševa. Potrebno im je samo prisustvo zoocenoze i mikrobiocenoze.
2. Struktura vrsta ekosistema. Odnosi se na broj vrsta koje čine ekosistem i omjer njihovog broja. Raznolikost vrsta iznosi stotine i desetine stotina. Što je biotop ekosistema bogatiji, to je on značajniji. Ekosistemi tropskih šuma su najbogatiji raznovrsnošću vrsta. Bogatstvo vrsta zavisi i od starosti ekosistema. U uspostavljenim ekosistemima obično se izdvaja jedna ili 2 - 3 vrste, jasno dominantne u broju jedinki. Dominantne su vrste koje jasno prevladavaju u broju jedinki (od latinskog dom-inans - "dominantni"). Također u ekosistemima razlikuju se vrste - edifikatori (od latinskog aedifica-tor - "graditelj"). To su vrste koje formiraju životnu sredinu (smreka u šumi smrče, uz dominaciju, ima visoka edifikaciona svojstva). Raznolikost vrsta je važno svojstvo ekosistema. Raznolikost osigurava dupliciranje njegove održivosti. Struktura vrsta se koristi za procjenu uslova uzgoja na osnovu indikatorskih biljaka (šumska zona - šumska kiselica, ukazuje na uslove vlage). Ekosisteme nazivaju edifikatorske ili dominantne biljke i indikatorske biljke.
3. Trofička struktura ekosistema. Električni krugovi. Svaki ekosistem uključuje nekoliko trofičkih nivoa (hrane). Prvi su biljke. Drugi su životinje. Potonji su mikroorganizmi i gljivice.

Sa stanovišta trofičke strukture, ekosistem se može podijeliti na dva nivoa:

1) Gornji autotrofni sloj ili „zeleni pojas“, uključujući biljke ili njihove dijelove koji sadrže hlorofil, gdje prevladava fiksacija svjetlosne energije, upotreba jednostavnih neorganskih spojeva i akumulacija složenih organskih spojeva.
2) Donji heterotrofni sloj, odnosno „smeđi pojas“ tla i sedimenata, raspadajuće materije, korijena i sl., u kojem prevladava upotreba, transformacija i razgradnja složenih spojeva.

Važno je shvatiti da će se živi organizmi u "zelenom" i "smeđem" pojasu razlikovati. U gornjem sloju će dominirati insekti i ptice koje se hrane lišćem i, na primjer, pupoljcima. U donjem sloju će dominirati mikroorganizmi i bakterije, razgrađujući organske i anorganske tvari. U ovom pojasu će biti i značajan broj velikih životinja.

S druge strane, ako govorimo o prijenosu nutrijenata i energije, zgodno je razlikovati sljedeće komponente u sastavu ekosistema:

1) Neorganske supstance (C, N, CO2, H2O, itd.) uključene u cikluse.
2) Organska jedinjenja (proteini, ugljeni hidrati, lipidi, humusne materije, itd.) koja povezuju biotički i abiotički deo.
3) Vazduh, voda i okruženje podloge, uključujući klimatske uslove i druge fizičke faktore.
4) Proizvođači, autotrofni organizmi, uglavnom zelene biljke, koje mogu proizvoditi hranu od jednostavnih neorganskih supstanci
5) Makrokonzumenti, ili fagotrofi - heterotrofni organizmi, uglavnom životinje, koji se hrane drugim organizmima ili česticama organske materije.
6) Mikropotrošači, saprotrofi, destruktori ili osmotrofi - heterotrofni organizmi, uglavnom bakterije i gljive, koji dobijaju energiju bilo razgradnjom mrtvih tkiva ili apsorbovanjem rastvorenih organskih materija, koje se spontano oslobađaju ili ekstrahuju saprotrofi iz biljaka i drugih organizama. Kao rezultat aktivnosti saprotrofa, oslobađaju se anorganske hranjive tvari pogodne za proizvođače; osim toga, saprotrofi opskrbljuju hranom makropotrošače i često luče tvari slične hormonima koje inhibiraju ili stimuliraju funkcioniranje drugih biotičkih komponenti ekosistema.

Jedna od zajedničkih karakteristika svih ekosistema, bilo kopnenih, slatkovodnih, morskih ili vještačkih ekosistema (kao što su poljoprivredni), je interakcija autotrofnih i heterotrofnih komponenti. Organizmi koji sudjeluju u različitim ciklusima djelimično su odvojeni u prostoru; autotrofni procesi su najaktivniji u gornjem sloju (“zeleni pojas”), gdje je sunčeva svjetlost dostupna. Heterotrofni procesi se najintenzivnije javljaju u donjem sloju („smeđi pojas“), gdje se organska tvar akumulira u tlu i sedimentima. Osim toga, ove glavne funkcije komponenti ekosistema su djelimično vremenski razdvojene, jer je moguć značajan vremenski jaz između proizvodnje organske tvari od strane autotrofnih organizama i njene potrošnje od strane heterotrofa. Na primjer, glavni proces u krošnji šumskog ekosistema je fotosinteza.

heterotrofna biogeocenoza ekosistema

Ekosistemi su jedan od ključnih pojmova ekologije, koji je sistem koji uključuje nekoliko komponenti: zajednicu životinja, biljaka i mikroorganizama, karakteristično stanište, čitav sistem odnosa kroz koji se odvija razmjena supstanci i energija.

U nauci postoji nekoliko klasifikacija ekosistema. Jedan od njih dijeli sve poznate ekosisteme u dvije velike klase: prirodne, koje je stvorila priroda, i umjetne, one koje je stvorio čovjek. Pogledajmo detaljnije svaku od ovih klasa.

Prirodni ekosistemi

Kao što je gore navedeno, prirodni ekosistemi nastali su kao rezultat djelovanja prirodnih sila. Karakteriše ih:

Bliska veza između organskih i neorganskih supstanci
Potpuni, zatvoreni krug kruženja supstanci: počevši od pojave organske materije do njenog raspadanja i razgradnje na anorganske komponente.
Otpornost i sposobnost samoizlječenja.

Svi prirodni ekosistemi su definisani sledećim karakteristikama:

1. Struktura vrste: broj svake vrste životinje ili biljke reguliran je prirodnim uvjetima.
2. Prostorna struktura: svi organizmi su raspoređeni u strogoj horizontalnoj ili vertikalnoj hijerarhiji. Na primjer, u šumskom ekosistemu slojevi se jasno razlikuju; u vodenom ekosistemu distribucija organizama ovisi o dubini vode.
3. Biotičke i abiotičke supstance. Organizmi koji čine ekosistem dijele se na neorganske (abiotički: svjetlost, zrak, tlo, vjetar, vlaga, pritisak) i organske (biotički - životinje, biljke).
4. Zauzvrat, biotička komponenta je podijeljena na proizvođače, potrošače i razarače. Proizvođači uključuju biljke i bakterije, koje koriste sunčevu svjetlost i energiju za stvaranje organske tvari iz neorganskih tvari. Potrošači su životinje i biljke mesožderi koji se hrane ovom organskom materijom. Razarači (gljivice, bakterije, neki mikroorganizmi) su kruna lanca ishrane, jer provode obrnuti proces: organska materija se pretvara u neorganske supstance.

Prostorne granice svakog prirodnog ekosistema su vrlo proizvoljne. U nauci je uobičajeno da se ove granice definiraju prirodnim konturama reljefa: na primjer, močvara, jezero, planine, rijeke. Ali u cjelini, svi ekosistemi koji čine bioljusku naše planete smatraju se otvorenim, jer su u interakciji sa okruženje i sa prostorom. U najopštijoj ideji, slika izgleda ovako: živi organizmi primaju energiju, kosmičke i zemaljske supstance iz okoline, a izlaz su sedimentne stijene i plinovi, koji na kraju bježe u svemir.

Sve komponente prirodnog ekosistema su usko povezane. Principi ove veze razvijaju se godinama, ponekad i vekovima. Ali upravo zbog toga postaju tako stabilni, jer te veze i klimatski uvjeti određuju vrste životinja i biljaka koje žive na datom području. Svaka neravnoteža u prirodnom ekosistemu može dovesti do njegovog nestanka ili izumiranja. Takvo kršenje može biti, na primjer, krčenje šuma ili istrebljenje populacije određene životinjske vrste. U ovom slučaju, lanac ishrane se odmah poremeti, a ekosistem počinje da „propada“.

Inače, unošenje dodatnih elemenata u ekosisteme takođe može da ih poremeti. Na primjer, ako osoba počne uzgajati životinje u odabranom ekosistemu koje u početku nije bilo. Jasna potvrda toga je uzgoj zečeva u Australiji. U početku je to bilo od koristi, jer su se u tako plodnom okruženju i odličnim klimatskim uvjetima za uzgoj zečevi počeli razmnožavati nevjerovatnom brzinom. Ali na kraju je sve došlo do kraha. Bezbrojne horde zečeva opustošile su pašnjake na kojima su ranije pasle ovce. Broj ovaca je počeo da opada. I čovjek dobije mnogo više hrane od jedne ovce nego od 10 zečeva. Ovaj incident je čak postao izreka: "Zečevi su pojeli Australiju." Bio je potreban nevjerovatan trud naučnika i veliki trošak prije nego što su uspjeli da se riješe populacije zečeva. U Australiji nije bilo moguće potpuno istrijebiti njihovu populaciju, ali se njihov broj smanjio i više nije ugrožavao ekosistem.

Vještački ekosistemi

Veštački ekosistemi su zajednice životinja i biljaka koje žive u uslovima koje su za njih stvorili ljudi. Nazivaju se i noobiogeocenozama ili socioekosistemima. Primjeri: polje, pašnjak, grad, društvo, svemirski brod, zoološki vrt, vrt, vještačko jezero, rezervoar.

Najjednostavniji primjer umjetnog ekosistema je akvarij. Ovdje je stanište ograničeno zidovima akvarijuma, protok energije, svjetlosti i hranjivih tvari vrši čovjek, koji također reguliše temperaturu i sastav vode. Inicijalno se utvrđuje i broj stanovnika.

Prva karakteristika: svi vještački ekosistemi su heterotrofni, odnosno konzumiranje gotove hrane. Uzmimo za primjer grad, jedan od najvećih vještačkih ekosistema. Priliv umjetno stvorene energije (gasovod, struja, hrana) ovdje igra veliku ulogu. Istovremeno, takve ekosisteme karakterizira veliko oslobađanje toksičnih tvari. Odnosno, one tvari koje kasnije služe za proizvodnju organske tvari u prirodnom ekosustavu često postaju neprikladne u umjetnim.

Drugi karakteristična karakteristika umjetni ekosistemi - otvoreni metabolički ciklus. Uzmimo za primjer agroekosisteme – najvažnije za ljude. Tu spadaju njive, bašte, povrtnjaci, pašnjaci, farme i druga poljoprivredna zemljišta na kojima ljudi stvaraju uslove za proizvodnju proizvoda široke potrošnje. Ljudi iznose dio lanca ishrane u takvim ekosistemima (u obliku usjeva), pa se lanac ishrane uništava.

Treća razlika između vještačkih ekosistema i prirodnih je njihov mali broj vrsta. Zaista, čovjek stvara ekosistem radi uzgoja jedne (rjeđe nekoliko) vrsta biljaka ili životinja. Na primjer, u polju pšenice uništavaju se sve štetočine i korovi, a uzgaja se samo pšenica. Ovo omogućava bolju žetvu. Ali u isto vrijeme, uništavanje organizama koji su "neisplativi" za ljude čini ekosistem nestabilnim.

Komparativne karakteristike prirodnih i vještačkih ekosistema

Zgodnije je prikazati poređenje prirodnih ekosistema i socioekosistema u obliku tabele:

Prirodni ekosistemi	Vještački ekosistemi
Glavna komponenta je solarna energija.	Uglavnom prima energiju iz goriva i pripremljene hrane (heterotrofno)
Formira plodno tlo	Osiromašuje tlo
Svi prirodni ekosistemi apsorbuju ugljični dioksid i proizvode kisik	Većina umjetnih ekosistema troši kisik i proizvodi ugljični dioksid
Velika raznolikost vrsta	Ograničen broj vrsta organizama
Visoka stabilnost, sposobnost samoregulacije i samoizlječenja	Slaba održivost, jer takav ekosistem zavisi od ljudskih aktivnosti
Zatvoren metabolizam	Otvoreni metabolički lanac
Stvara staništa za divlje životinje i biljke	Uništava staništa divlje životinje
Akumulira vodu, mudro je koristi i pročišćava	Velika potrošnja vode i zagađenje

Sva raznolikost organizama na našoj planeti je neraskidivo povezana. Ne postoji takvo stvorenje koje bi moglo postojati izolovano od svih, strogo pojedinačno. Međutim, ne samo da su organizmi usko povezani, već i vanjski i unutrašnji faktori okoliša utiču na cijeli biom. Zajedno, čitav kompleks žive i nežive prirode predstavljen je strukturom ekosistema i njihovim svojstvima. Kakav je ovo koncept, koji ga parametri karakteriziraju? Pokušajmo to shvatiti u članku.

Koncept ekosistema

Šta je ekosistem? Sa stanovišta ukupne zajedničke životne aktivnosti svih vrsta organizama, bez obzira na klasnu pripadnost i faktore sredine, kako biotičke tako i abiotske.

Svojstva ekosistema objašnjavaju se njihovim karakteristikama. Prvi pomen ovog pojma pojavio se 1935. godine. A. Tansley je predložio da se njime označi "kompleks koji se sastoji ne samo od organizama, već i od njihovog okruženja." Sam koncept je prilično širok, najveća je jedinica ekologije, a takođe i važna. Drugi naziv je biogeocenoza, iako još uvijek postoje male razlike između ovih pojmova.

Glavno svojstvo ekosistema je neprekidna interakcija unutar njih organske i neorganske materije, energije, preraspodjela topline, migracija elemenata i složeni utjecaj živih bića jednih na druge. Ukupno se može identificirati nekoliko glavnih karakterističnih karakteristika, koje se nazivaju svojstva.

Osnovna svojstva ekosistema

Najvažnija od njih su tri:

samoregulacija;
održivost;
samoreprodukcija;
promjena iz jednog u drugi;
integritet;
emergent properties.

Na pitanje šta je glavno svojstvo ekosistema može se odgovoriti na različite načine. Svi su oni važni, jer samo njihovo kombinovano prisustvo omogućava postojanje ovog koncepta. Razmotrimo svaku karakterističnu osobinu detaljno kako bismo razumjeli njenu važnost i razumjeli suštinu.

Samoregulacija ekosistema

Ovo je glavno svojstvo ekosistema, koje podrazumijeva nezavisnu kontrolu života unutar svake biogeocenoze. Odnosno, grupa organizama koja je u bliskoj vezi sa drugim živim bićima, kao i faktori životne sredine, ima direktan uticaj na celokupnu strukturu u celini. Njihova vitalna aktivnost može uticati na stabilnost i samoregulaciju ekosistema.

Na primjer, ako govorimo o grabežljivcima, oni jedu biljojede jedne vrste točno dok se njihov broj ne smanji. Tada jedenje prestaje, a grabežljivac prelazi na drugi izvor hrane (to jest, drugu vrstu biljojeda). Tako se ispostavlja da vrsta nije potpuno uništena, ostaje neometana dok se ne obnovi potreban broj.

Unutar ekosistema, prirodno izumiranje vrste ne može nastati kao rezultat toga da je pojedu drugi pojedinci. To je ono što je samoregulacija. Odnosno, životinje, biljke, gljive, mikroorganizmi međusobno kontroliraju jedni druge, unatoč činjenici da su hrana.

Takođe, samoregulacija je glavno svojstvo ekosistema i zato što se zahvaljujući njoj odvija kontrolisan proces transformacije različitih vrsta energije. veze, elementi - sve su u bliskoj međusobnoj povezanosti i opštem prometu. Biljke direktno koriste sunčevu energiju, životinje jedu biljke, pretvarajući tu energiju u hemijske veze, a nakon što umru, mikroorganizmi ih ponovo razlažu u anorganske. Proces je kontinuiran i cikličan bez vanjske intervencije, što se naziva samoregulacija.

Održivost

Postoje i druga svojstva ekosistema. Samoregulacija je usko povezana sa otpornošću. Koliko će trajati ovaj ili onaj ekosistem, kako će opstati i hoće li biti promjena u drugim, ovisi o više razloga.

Istinski održivim se smatra onaj u kojem nema mjesta za ljudsku intervenciju. Ima konstantno konstantno visok broj svih vrsta organizama, promene se ne dešavaju pod uticajem uslova sredine ili su neznatne. U principu, svaki ekosistem može biti održiv.

Ovo stanje osoba može poremetiti svojom intervencijom i neuspjehom utvrđenog poretka (krčenje šuma, odstrel životinja, istrebljenje insekata itd.). Sama priroda takođe može uticati na održivost ako se klimatski uslovi naglo promene, bez davanja vremena organizmima da se prilagode. Na primjer, prirodne katastrofe, klimatske promjene, smanjenje vodosnabdijevanja itd.

Što je veća raznolikost vrsta organizama, ekosistemi duže traju. - stabilnost i samoregulacija su osnova na kojoj ovaj koncept uglavnom počiva. Postoji termin koji sažima ove karakteristike - homeostaza. Odnosno, održavanje dosljednosti u svemu - raznolikosti vrsta, njihovoj brojnosti, vanjskim i unutrašnjim faktorima. Tundre su podložne promjenama češće nego tropske šume. Uostalom, genetska raznolikost živih bića u njima nije tako velika, što znači. a stopa preživljavanja naglo opada.

Samoreprodukcija

Ako dobro razmislite o pitanju šta je glavno svojstvo ekosistema, možete doći do zaključka da je samoreprodukcija jednako važan uslov za njihovo postojanje. Uostalom, bez stalne reprodukcije takvih komponenti kao što su:

organizmi;
sastav tla;
bistrina vode;
kiseonik komponenta vazduha itd.

Teško je govoriti o otpornosti i samoregulaciji. Da bi biomasa stalno oživljavala i održavala brojnost, važno je imati dovoljnu količinu hrane, vode, kao i povoljne uslove za život. Unutar svakog ekosistema postoji stalna zamjena starih jedinki mladima, bolesnih zdravim, jakim i izdržljivim. Ovo je normalan uslov za postojanje bilo koje od njih. To je moguće samo pod uvjetom pravovremene samoreprodukcije.

Manifestacija svojstava ekosistema ove vrste ključ je za genetsko očuvanje alela svake vrste. U suprotnom, čitavi rodovi i tipovi, klase i porodice živih bića bili bi podložni izumiranju bez naknadne obnove.

uspjeh

Važna svojstva ekosistema su i promjena ekosistema. Ovaj proces se zove sukcesija. Nastaje pod uticajem promena spoljašnjih abiotičkih faktora i traje od nekoliko desetina godina do miliona. Suština ovog fenomena je dosledna zamena jednog ekosistema drugim pod uticajem oba unutrašnji faktori, koji nastaje između živih organizama i spoljašnjih uslova nežive prirode tokom dužeg vremenskog perioda.

Takođe značajan razlog za sukcesiju je ekonomska aktivnost osoba. Tako se šume zamjenjuju livadama i močvarama, jezera se pretvaraju u pustinje ili su polja zarasla u drveće i formira se šuma. Naravno, i fauna doživljava značajne promjene.

Koliko će trajati sukcesija? Tačno do faze kada se formira najpogodnija i prilagođena specifičnim uslovima biogeocenoza. Na primjer, crnogorične šume Daleki istok(tajga) je već uspostavljena autohtona biocenoza, koja se više neće mijenjati. Nastajao je hiljadama godina, tokom kojih je došlo do više od jedne promjene ekosistema.

Emergent properties

Ova svojstva ekosistema predstavljaju novonastale, nove i ranije nekarakteristične karakteristike koje se pojavljuju u biogeocenozi. Oni nastaju kao rezultat složenog rada svih ili više učesnika u cjelokupnom sistemu.

Tipičan primjer je zajednica koraljnih grebena, koja je rezultat interakcije između koelenterata i algi. Koralji su glavni izvor ogromne količine biomase, elemenata, spojeva koji prije njih nisu postojali u ovoj zajednici.

Funkcije ekosistema

Osobine i funkcije ekosistema su usko povezane. Na primjer, svojstvo kao što je integritet podrazumijeva održavanje stalne interakcije između svih učesnika. Uključujući A, jedna od funkcija je upravo koordinirani prijelaz različitih vrsta energije jedne u druge, što je moguće pod uvjetom unutrašnje cirkulacije elemenata između svih veza populacije i samih biocenoza među sobom.

Općenito, uloga ekosistema je određena vrstama interakcija koje postoje unutar njih. Svaka biogeocenoza mora proizvesti određeni biološki porast biomase kao rezultat svog postojanja. Ovo će biti jedna od funkcija. Rast ovisi o kombinaciji čimbenika žive i nežive prirode i može uvelike varirati. Dakle, biomasa je mnogo veća u područjima sa visokom vlažnošću i dobrim osvjetljenjem. To znači da će njegov rast biti znatno veći u odnosu na onaj, na primjer, u pustinji.

Druga funkcija ekosistema je transformaciona. Podrazumijeva usmjerenu promjenu energije, njenu transformaciju u različite oblike pod djelovanjem živih bića.

Struktura

Sastav i svojstva ekosistema određuju njihovu strukturu. Kakvu strukturu ima biogeocenoza? Očigledno, uključuje sve glavne karike (i žive i abiotičke). Takođe je važno da je, generalno gledano, čitava struktura zatvoreni ciklus, što još jednom potvrđuje osnovna svojstva ekosistema.

Postoje dvije glavne velike karike u bilo kojoj biogeocenozi.

1. Ekotop – skup faktora abiotičke prirode. On je, pak, predstavljen:

klimatopom (atmosfera, vlažnost, osvjetljenje);
edafotop (komponenta tla).

2. Biocenoza - ukupnost svih vrsta živih bića u datom ekosistemu. Uključuje tri glavne veze:

zoocenoza - sva životinjska bića;
fitocenoza - svi biljni organizmi;
mikrobiocenoza - svi predstavnici bakterija.

Na osnovu gore navedene strukture, očigledno je da su sve veze međusobno usko povezane i čine jedinstvenu mrežu. Ova veza se manifestuje prvenstveno u apsorpciji i transformaciji energije. Drugim riječima, u prehrambenim lancima i mrežama unutar i između populacija.

Sličnu strukturu biogeocenoze predložio je V. N. Sukachev 1940. godine i ostaje relevantna i danas.

Zreli ekosistem

Starost različitih biogeocenoza može značajno varirati. Naravno, karakteristične karakteristike mladog i zrelog ekosistema trebale bi biti različite. Evo šta se dešava.

Koja osobina zrelog ekosistema ga razlikuje od relativno nedavno formiranog? Ima ih nekoliko, pogledajmo ih sve:

Vrste svake populacije su formirane, stabilne i nisu zamijenjene (potisnute) drugim.
Raznolikost pojedinaca je stalna i više se ne mijenja.
Čitava zajednica se slobodno samoreguliše i postoji visok stepen homeostaze.
Svaki organizam je u potpunosti prilagođen uvjetima okoline, suživot biocenoze i ekotopa je što ugodniji.

Svaki ekosistem će proći kroz sukcesiju sve dok se ne uspostavi njegov vrhunac – konstantna najproduktivnija i najprihvatljivija raznolikost vrsta. Tada se biogeocenoza počinje postupno transformirati u zrelu zajednicu.

Grupe organizama unutar biogeocenoze

Naravno, sva živa bića unutar jednog ekosistema su međusobno povezana u jedinstvenu cjelinu. Istovremeno, oni takođe imaju ogroman uticaj na vodu u tlu - na sve abiotičke komponente.

Uobičajeno je razlikovati nekoliko grupa organizama prema njihovoj sposobnosti da apsorbuju i transformišu energiju unutar svake biogeocenoze.

Proizvođači su oni koji proizvode organsku materiju od neorganskih komponenti. To su zelene biljke i neke vrste bakterija. Njihov način apsorpcije energije je autotrofičan; oni direktno apsorbuju sunčevo zračenje.
Potrošači ili biofagi su oni koji konzumiraju gotovu organsku materiju jedući živa bića. To su mesožderi, insekti i neke biljke. Ovo uključuje i predstavnike biljojeda.
Saprotrofi su organizmi sposobni da razgrađuju organsku materiju, a time i konzumiraju hranljive materije. Odnosno, hrane se mrtvim ostacima biljaka i životinja.

Očigledno je da su svi učesnici u sistemu u međuzavisnoj poziciji. Bez biljaka, biljojedi neće moći dobiti hranu, a bez njih će grabežljivci umrijeti. Saprofagi neće prerađivati jedinjenja, a količina potrebnih anorganskih jedinjenja neće biti obnovljena. Svi ovi odnosi se nazivaju U velikim zajednicama lanci se pretvaraju u mreže i formiraju se piramide. Nauka o ekologiji proučava pitanja vezana za trofičke interakcije.

Uloga čovjeka u utjecaju na ekosisteme

Danas se mnogo priča o tome. Konačno, čovjek je shvatio sve razmjere štete koju je nanio ekosistemu u proteklih 200 godina. Posljedice ovakvog ponašanja postale su očigledne: kisele kiše, efekat staklene bašte, globalno zagrijavanje, smanjenje zaliha svježe vode, iscrpljivanje tla, smanjenje šuma itd. Možete beskonačno identificirati probleme, jer ih se nakupio ogroman broj.

Sve je to upravo uloga koju je čovjek igrao i još uvijek igra u ekosistemu. Masovna urbanizacija, industrijalizacija, tehnološki razvoj, istraživanje svemira i druge ljudske akcije dovode ne samo do usložnjavanja stanja nežive prirode, već i do izumiranja i smanjenja broja biomase planete.

Svakom ekosistemu je potrebna ljudska zaštita, posebno danas. Stoga je zadatak svake od nas da joj pružimo podršku. Za to nije potrebno mnogo – metode zaštite prirode se razvijaju na nivou vlasti, obični ljudi treba da se pridržavaju samo utvrđenih pravila i da se trude da ekosisteme očuvaju nepromijenjeni, bez unošenja prevelikih količina različitih tvari i elemenata u njihov sastav.

ekosistem (biogeocenoza)- skup različitih organizama i neživih komponenti životne sredine, usko povezanih tokovima materije i energije.

Main predmet istraživanja ekosistemskim pristupom u ekologiji, procesi transformacije materije i energije između biotopa i biocenoze postaju procesi, odnosno nastajajući biogeohemijski ciklus supstanci u ekosistemu kao celini.

Ekosistemi uključuju biotičke zajednice bilo kojeg razmjera sa svojim staništem (na primjer, od lokve do svjetskog oceana, od trulog panja do ogromne tajga šume).

U tom smislu razlikuju se nivoi ekosistema

Nivoi ekosistema:

1. mikroekosistemi(truli panj u kojem žive insekti, mikroorganizmi i gljive; saksija);

2. mezoekosistemi(ribnjak, jezero, stepa, itd.);

3. makroekosistemi(kontinent, okean);

4. globalni ekosistem(biosfera Zemlje).

ekosistem – kompletan sistem, koji uključuje biotičke i abiotičke komponente. Oni stupaju u interakciju jedni s drugima. Svi ekosistemi su otvoreni sistemi i funkcionišu trošeći sunčevu energiju.

Abiotičke komponente uključuju neorganske supstance koje su uključene u cikluse, organska jedinjenja koja povezuju biotički i abiotički deo: vazduh, vodu, supstratnu sredinu.

Biotičke komponente ekosistema imaju vrstu, prostornu i trofičku strukturu.

Prostorna struktura ekosistema očituje se u slojevima: autotrofni procesi su najaktivniji u gornjem sloju - „zelenom pojasu“, gdje je dostupna sunčeva svjetlost. Heterotrofni procesi su najintenzivniji za niži sloj. - "smeđi pojas". Ovdje se organska tvar akumulira u zemljištu i sedimentima.

Trofičku strukturu ekosistema predstavljaju proizvođači - proizvođači organske materije i potrošači - potrošači organske materije, kao i razlagači - uništavajući organska jedinjenja do neorganskih. Ekosistem može osigurati kruženje materije samo ako uključuje četiri komponente neophodne za to: rezerve nutrijenata, proizvođače, potrošače i razlagače. Proizvođači su autotrofi, potrošači su heterotrofi. Heterotrofi se dijele na fagotrofe (hrane se drugim organizmima) i saprofite, destruktore (bakterije i gljive koje razgrađuju mrtvo tkivo).

U svakom ekosustavu, interakcija autotrofnih i heterotrofnih komponenti događa se u procesu cirkulacije tvari. Do 90% materije i energije se gubi u svakoj fazi trofičkog lanca, samo 10% prelazi na sljedećeg potrošača (pravilo 10 posto). Brzina stvaranja organske materije u ekosistemima - bioloških proizvoda - zavisi od energije Sunca. Biološka proizvodnja ekosistema je brzina kojom se u njima stvara biomasa. Biljna proizvodnja je primarna, stočna proizvodnja je sekundarna. U bilo kojoj biocenozi, proizvodnja svakog trofičkog nivoa je 10 puta manja od prethodne. Biomasa biljaka je veća od biomase biljojeda, masa predatora je 10 puta manja od mase biljojeda (pravilo piramide biološke proizvodnje). U okeanima, jednoćelijske alge se dijele brže i proizvode visoku proizvodnju. Ali njihov se ukupan broj malo mijenja, jer ih filter hranilice jedu manje. Alge jedva imaju vremena da se razmnože da bi preživjele. riba, glavonošci, veliki rakovi sporije rastu i razmnožavaju se, ali ih neprijatelji jedu još sporije, pa se njihova biomasa akumulira. Ako izvagate sve alge i sve životinje u okeanu, potonje će biti veće. Ispostavilo se da je piramida biomase u okeanu okrenuta naopačke. U kopnenim ekosistemima, stopa potrošnje rasta biljaka je niža i piramida biomase liči na piramidu proizvodnje. Najmanje produktivni ekosistemi su tople i hladne pustinje i centralni dijelovi okeana. Prosječnu proizvodnju osiguravaju šume umjerenog područja, livade i stepe. Najveći porast biljne mase je u tropskim šumama, na koraljnih grebena u okeanu.

1. Odnosi ekosistema

Ekološke interakcije populacija i pojedinačnih organizama u ekosistemu su materijalno-energetske i informacione prirode. Prije svega, to su trofičke (hrane) interakcije koje stiču različitih oblika: biljojedi – fitofagija; mesožderstvo – zoofagija, jedenje drugih životinja od strane nekih životinja, uključujući grabežljivce.

Populacije biljojeda, grabežljivaca i svaštojeda su potrošači organske materije – potrošači, koji mogu biti primarni, sekundarni, tercijarni. Biljke su proizvođači.

Neke od najviše proučavanih ekoloških veza su između populacija grabežljivaca i plijena. Predation- Ovo je način dobijanja hrane i hranjenja životinja. Vrijednost predatora za populaciju plijena je pozitivna, jer Predatori prvenstveno istrebljuju bolesne i slabe jedinke. To doprinosi očuvanju raznolikosti vrsta, jer reguliše broj populacija na niskim trofičkim nivoima.

Simbioza (mutualizam). Gotovo sve vrste drveća koegzistiraju s mikrogljivama. Gljivični micelij prepliće tanke dijelove korijena i prodire u međućelijski prostor. Masa najfinijih niti gljiva obavlja funkciju korijenskih dlačica, usisujući hranjivu otopinu tla.

Konkurencija – drugu vrstu odnosa. Obrasci kompetitivnih odnosa nazivaju se principom kompetitivne isključenosti: dvije vrste ne mogu postojati održivo u ograničenom prostoru ako je rast populacije ograničen jednim vitalnim resursom.

Ako su vrste koje žive zajedno povezane samo kroz lanac drugih vrsta i ne stupaju u interakciju, živeći u istoj zajednici, onda se njihov odnos naziva neutralnim. Sise i miševi u istoj šumi su neutralne vrste.

protokolarna saradnja(zajednica)

Komensalizam(jedna korist)

Amensalizam(jedna vrsta inhibira rast druge)

1. Tokovi energije u ekosistemu

Prirodni ekosistemi su otvoreni sistemi : moraju primati i odavati supstance i energiju.

Unutar ekosistema postoji kontinuirana cirkulacija materije i energije. Faze ovog ciklusa pružaju različite grupe organizama koji obavljaju različite funkcije:

1. Proizvođači(od latinskog producentis - proizvodi, stvara) organizmi koji formiraju organske tvari od neorganskih. Prije svega, to su biljke koje stvaraju iz vode i ugljen-dioksid glukoze koristeći sunčevu energiju.

a) u okeanu i drugih vodnih tijela, proizvođači su mikroskopske alge

fitoplankton, kao i velike alge.

b) na kopnu– to su velike više biljke (drveće, grmlje, bilje).

2. Potrošači(od lat. consume - konzumiram) - organizmi koji žive od organske materije koju su stvorili proizvođači. Potrošači uključuju sve životinje koje jedu biljke i jedni druge.

a) potrošači prvog reda - fitofagi(biljojedi - kopitari, glodari, neki insekti);

b ) potrošači drugog reda– mesožderi (ptice i sisari insektivodi, vodozemci, ribe);

c) potrošači trećeg reda– veliki grabežljivci (ribe grabljivice, ptice, sisari).

3. Dekompozitori(od latinskog reduntis - vraćanje, obnavljanje) - organizmi koji primaju energiju razgradnjom mrtve organske materije ( detritus ), dok razlagači oslobađaju neorganske elemente proizvođačima hrane. To uključuje bakterije i gljivice.

Kao rezultat interakcije ovih grupa organizama, u ekosistemu dolazi do cirkulacije materije i energije

IN biocenozamaŽivi organizmi su usko povezani ne samo jedni s drugima, već i sa neživom prirodom. Ova veza se izražava kroz materiju i energiju.

Metabolizam je, kao što znate, jedna od glavnih manifestacija života. Govoreći savremeni jezik, organizmi su otvoreni biološki sistemi jer su povezani sa svojom okolinom stalnim protokom materije i energije koji prolaze kroz njihova tijela. Materijalna zavisnostživih bića iz okoline realizovana je nazad u Ancient Greece. Filozof Heraklit je ovu pojavu slikovito izrazio sljedećim riječima: “Naša tijela teku kao potoci, a materija se u njima neprestano obnavlja, kao voda u potoku.” Može se izmjeriti supstancija-energetska veza organizma sa njegovom okolinom.

Protok hrane, vode i kiseonika u žive organizme su tokovi materije okruženje. Hrana sadrži energiju neophodnu za funkcionisanje ćelija i organa. Biljke direktno apsorbuju energiju sunčeve svetlosti, pohranjuju je u hemijskim vezama organskih jedinjenja, a zatim se redistribuiraju kroz prehrambene odnose u biocenozama.

V. N. Sukachev
(1880 – 1967)

Istaknuti ruski botaničar, akademik
Osnivač biogeocenologije - nauke o prirodnim ekosistemima

Protokovi materije i energije kroz žive organizme u metaboličkim procesima su izuzetno veliki. Čovek, na primer, tokom svog života konzumira desetine tona hrane i pića, a kroz pluća i milione litara vazduha. Mnogi organizmi još intenzivnije komuniciraju sa svojom okolinom. Da bi stvorile svaki gram svoje mase, biljke troše od 200 do 800 ili više grama vode koju izvlače iz tla i isparavaju u atmosferu. Supstance neophodne za fotosinteza, biljke dobijaju iz zemlje, vode i vazduha.

Sa takvim intenzitetom tokova materije iz neorganske prirode u živa tela, rezerve jedinjenja neophodnih za život su hranljive materije– odavno bi bio iscrpljen na Zemlji. Međutim, život ne staje, jer se hranjive tvari neprestano vraćaju u okolinu koja okružuje organizme. To se događa u biocenozama, gdje, kao rezultat nutritivnih odnosa između vrsta, sintetiziraju biljke organska materija na kraju se ponovo uništavaju u spojeve koje biljke mogu ponovo koristiti. Ovako nastaje biološki ciklus supstanci.

Dakle, biocenoza je dio još složenijeg sistema, koji pored živih organizama uključuje i njihovu neživu okolinu, koja sadrži materiju i energiju neophodne za život. Biocenoza ne može postojati bez materijalnih i energetskih veza sa okolinom. Kao rezultat toga, biocenoza predstavlja određeno jedinstvo s njom.

A. Tansley
(1871 – 1955)

Engleski botaničar, u nauku je uveo koncept "ekosistema".

Svaka kolekcija organizama i neorganskih komponenti u kojoj se može održati ciklus materije naziva se ekološki sistem, ili ekosistema.

Prirodni ekosistemi mogu biti različite zapremine i dužine: mala lokva sa svojim stanovnicima, ribnjak, okean, livada, šumarak, tajga, stepa - sve su to primjeri ekosistema različitih razmjera. Svaki ekosistem uključuje živi dio - biocenozu i njeno fizičko okruženje. Manji ekosistemi su dio sve većih, sve do ukupnog ekosistema Zemlje. Opšti biološki ciklus materije na našoj planeti takođe se sastoji od interakcije mnogo više privatnih ciklusa. Ekosistem može osigurati cirkulaciju materije samo ako uključuje četiri komponente neophodne za to: rezerve hranljivih materija, proizvođači, potrošači I razlagači(Sl. 1).

Rice. 1. Osnovne komponente ekosistema

Proizvođači- to su zelene biljke koje stvaraju organsku materiju iz biogenih elemenata, odnosno bioloških proizvoda, koristeći tokove sunčeve energije.

Potrošači– potrošači ove organske supstance, prerađujući je u nove oblike. Životinje se obično ponašaju kao potrošači. Postoje konzumenti prvog reda - biljojedi i životinje drugog reda - mesožderi.

Dekompozitori- organizmi koji u potpunosti uništavaju organska jedinjenja do mineralnih. Ulogu razlagača u biocenozama obavljaju uglavnom gljive i bakterije, kao i drugi mali organizmi koji prerađuju odumrle ostatke biljaka i životinja (Sl. 2).

Rice. 2. Uništavači mrtvog drveta (brončana buba i njena larva; jelen i njena larva; veliki hrastov dugorog i njene ličinke; mirisni leptir i njegova gusenica; crvena plosnata buba; stonoga kvržica; crni mrav; uši; kišna glista)

Život na Zemlji traje oko 4 milijarde godina, bez prekida upravo zato što se javlja u sistemu bioloških ciklusa materije. Osnova za to je fotosinteza biljaka i prehrambene veze između organizama u biocenozama. Međutim, biološki ciklus materije zahteva stalnu potrošnju energije. Za razliku od hemijskih elemenata koji su stalno uključeni u živa tijela, energiju sunčeve svjetlosti koju zadržavaju zelene biljke organizmi ne mogu beskonačno koristiti.

Prema prvom zakonu termodinamike, energija ne nestaje bez traga, ona se čuva u svijetu oko nas, ali prelazi iz jednog oblika u drugi. Prema drugom zakonu termodinamike, svaka transformacija energije je praćena prijelazom njenog dijela u stanje u kojem se više ne može koristiti za rad. U ćelijama živih bića energija koja obezbeđuje hemijske reakcije, pri svakoj reakciji djelomično se pretvara u toplinu, a toplinu tijelo raspršuje u okolni prostor. Težak posaoćelija i organa je stoga praćen gubitkom energije iz tijela. Svaki ciklus kruženja tvari, ovisno o aktivnosti članova biocenoze, zahtijeva sve više i više novih zaliha energije.

Tako se život na našoj planeti odvija kao stalan ciklus supstanci, podržano protok sunčeve energije.Život je organizovan ne samo u biocenoze, već i u ekosisteme, u kojima postoji bliska veza između živih i neživih komponenti prirode.

Raznolikost ekosistema na Zemlji povezana je kako sa raznovrsnošću živih organizama, tako i sa uslovima fizičkog i geografskog okruženja. Tundra, šuma, stepa, pustinja ili tropska zajednice imaju svoje karakteristike bioloških ciklusa i veza sa okolinom. Vodeni ekosistemi su također izuzetno raznoliki. Ekosistemi se razlikuju po brzini bioloških ciklusa i ukupnoj količini tvari uključene u te cikluse.

Osnovni princip održivosti ekosistema – ciklus materije podržan protokom energije – u suštini osigurava beskrajno postojanje života na Zemlji.

Na osnovu ovog principa mogu se organizovati održivi veštački ekosistemi i proizvodne tehnologije koje štede vodu ili druge resurse. Narušavanje koordinirane aktivnosti organizama u biocenozama obično povlači za sobom ozbiljne promjene u ciklusima materije u ekosistemima. To je glavni razlog za to ekološke katastrofe , kao što su pad plodnosti tla, smanjenje prinosa biljaka, rasta i produktivnosti životinja, te postepeno uništavanje prirodnog okoliša.