Αρχές αναγνώρισης οικοσυστημάτων στην ξηρά. Βιολογία στο Λύκειο. Η χωρική δομή του πληθυσμού αντανακλά τη φύση της κατανομής των ατόμων στο χώρο

Παρά το γεγονός ότι το οικοσύστημα λαμβάνεται ως στοιχειώδης μονάδα της βιόσφαιρας, ως προς τη δομή του, το οικοσύστημα είναι ένας εξαιρετικά πολύπλοκος και πολυσυστατικός μηχανισμός. Πληθυσμοί ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙσχηματίζουν πάντα σύνθετες κοινότητες στη γήινη βιόσφαιρα - βιοκαινώσεις. Biocenosis - ένα σύνολο φυτών, ζώων, μυκήτων και πρωτόζωων που κατοικούν σε μια χερσαία περιοχή ή μια δεξαμενή και βρίσκονται σε ορισμένες σχέσεις μεταξύ τους. Οι βιοκαινώσεις, μαζί με τις συγκεκριμένες περιοχές της επιφάνειας της γης και την παρακείμενη ατμόσφαιρα που καταλαμβάνουν, ονομάζονται οικοσυστήματα. Μπορούν να είναι διαφορετικής κλίμακας - από μια σταγόνα νερού ή ένα σωρό μυρμηγκιών μέχρι το οικοσύστημα ενός νησιού, ποταμού, ηπείρου και ολόκληρης της βιόσφαιρας συνολικά. Έτσι, ένα οικοσύστημα είναι ένα αλληλεξαρτώμενο σύμπλεγμα ζωντανών και αδρανών συστατικών που διασυνδέονται από τον μεταβολισμό και την ενέργεια. Ο πρωταγωνιστικός ενεργός ρόλος στις διαδικασίες αλληλεπίδρασης των συστατικών του οικοσυστήματος ανήκει στα έμβια όντα, δηλ. βιοκένωση. Τα συστατικά της βιοκένωσης συνδέονται στενά και αλληλεπιδρούν με τη λιθόσφαιρα, την ατμόσφαιρα και την υδρόσφαιρα. Ως αποτέλεσμα, ένα άλλο στοιχείο των οικοσυστημάτων σχηματίζεται στην επιφάνεια της Γης - το έδαφος (παιδόσφαιρα).

Η έννοια του οικολογικού συστήματος είναι ιεραρχική. Αυτό σημαίνει ότι κάθε οικολογικό σύστημα ενός συγκεκριμένου επιπέδου περιλαμβάνει έναν αριθμό μικρότερων οικοσυστημάτων του προηγούμενου επιπέδου και αυτό, με τη σειρά του, αποτελεί αναπόσπαστο μέρος ενός μεγαλύτερου οικοσυστήματος. Ως στοιχειώδες οικοσύστημα, μπορεί κανείς να φανταστεί μια κουφάλα ή μια κοιλότητα σε ένα βάλτο, και ένα γενικότερο οικοσύστημα, που καλύπτει πολλούς δυστυχώς και μεταξύ τους χώρους, μπορεί να είναι η αντίστοιχη δασική επιφάνεια μιας ταράτσας ή πεδιάδας. Συνεχίζοντας αυτή τη σειρά προς τα πάνω, μπορεί κανείς να προσεγγίσει το οικολογικό σύστημα της Γης - τη βιόσφαιρα, και να κινηθεί προς τα κάτω - στη βιογεωκένωση, ως στοιχειώδη βιοχωρολογική (χώρα - χώρος, γρ.) μονάδα της βιόσφαιρας. Δεδομένης της αποφασιστικής σημασίας των ζωνικών παραγόντων για την ανάπτυξη της ζωντανής ύλης της Γης, είναι θεμιτό να φανταστούμε μια τέτοια εδαφική σειρά δευτερευόντων οικοσυστημάτων:

δημοτικός > τοπικός > ζωνικός > παγκόσμιος.

Όλες οι ομάδες οικοσυστημάτων είναι προϊόν της κοινής ιστορικής ανάπτυξης ειδών που διαφέρουν ως προς τη συστηματική τους θέση. τα είδη προσαρμόζονται έτσι το ένα στο άλλο. Πρωταρχική βάση για τη σύνθεση των οικοσυστημάτων είναι τα φυτά και τα βακτήρια - παραγωγοί οργανική ύλη(ατμόσφαιρα). Στην πορεία της εξέλιξης, πριν τον αποικισμό ενός συγκεκριμένου χώρου της βιόσφαιρας από φυτά και μικροοργανισμούς, δεν θα μπορούσε να τεθεί θέμα αποικισμού του από ζώα.

Οι πληθυσμοί διαφορετικών ειδών στα οικοσυστήματα επηρεάζουν ο ένας τον άλλον σύμφωνα με την αρχή της άμεσης και ανάδρασης. Γενικά, η ύπαρξη ενός οικοσυστήματος διέπεται κυρίως από τις δυνάμεις που δρουν μέσα στο σύστημα. Η αυτονομία και η αυτορρύθμιση ενός οικοσυστήματος καθορίζει την ιδιαίτερη θέση του στη βιόσφαιρα ως στοιχειώδης μονάδα σε επίπεδο οικοσυστήματος.

Τα οικοσυστήματα, τα οποία μαζί αποτελούν τη βιόσφαιρα του πλανήτη μας, συνδέονται μεταξύ τους με την κυκλοφορία των ουσιών και τη ροή της ενέργειας. Σε αυτόν τον κύκλο, η ζωή στη Γη λειτουργεί ως το κύριο συστατικό της βιόσφαιρας. Η ανταλλαγή ουσιών μεταξύ συνδεδεμένων οικοσυστημάτων μπορεί να πραγματοποιηθεί σε αέριες, υγρές και στερεές φάσεις, καθώς και με τη μορφή ζωντανής ύλης (μετανάστευση ζώων).

Για να λειτουργήσουν τα οικοσυστήματα για μεγάλο χρονικό διάστημα και στο σύνολό τους, πρέπει να έχουν ιδιότητες δέσμευσης και απελευθέρωσης ενέργειας, κυκλοφορίας ουσιών. Το οικοσύστημα πρέπει επίσης να διαθέτει μηχανισμούς για να αντέχει τις εξωτερικές επιρροές.

Υπάρχει διάφορα μοντέλαοργάνωση του οικοσυστήματος.

• 1. Μπλοκ μοντέλο του οικοσυστήματος. Κάθε οικοσύστημα αποτελείται από 2 μπλοκ: βιοκένωση και βιότοπο. Biogeocenosis, σύμφωνα με τον V.N. Sukachev, περιλαμβάνει μπλοκ και συνδέσμους. Αυτός ο όρος εφαρμόζεται γενικά σε επίγεια συστήματα. Στις βιογεωκαινώσεις η παρουσία φυτικής κοινότητας (λιβάδι, στέπα, έλος) ως κύριος κρίκος είναι υποχρεωτική. Υπάρχουν οικοσυστήματα χωρίς φυτικό σύνδεσμο. Για παράδειγμα, αυτά που σχηματίζονται με βάση οργανικά υπολείμματα σε αποσύνθεση, πτώματα ζώων. Σε αυτά αρκεί μόνο η παρουσία ζωοκένωσης και μικροβιοκένωσης.
• 2. Ειδική δομή οικοσυστημάτων. Εννοείται ως ο αριθμός των ειδών που σχηματίζουν ένα οικοσύστημα και η αναλογία του αριθμού τους. Η ποικιλότητα των ειδών είναι εκατοντάδες και δεκάδες εκατοντάδες. Είναι όσο πιο σημαντικό, τόσο πιο πλούσιος είναι ο βιότοπος του οικοσυστήματος. Τα τροπικά δασικά οικοσυστήματα είναι τα πλουσιότερα σε ποικιλότητα ειδών. Ο πλούτος των ειδών εξαρτάται επίσης από την ηλικία των οικοσυστημάτων. Στα ώριμα οικοσυστήματα, συνήθως διακρίνονται ένα ή 2-3 είδη ατόμων που είναι σαφώς κυρίαρχα σε αριθμό. Τα είδη που κυριαρχούν σαφώς ως προς τον αριθμό των ατόμων είναι κυρίαρχα (από το λατινικό dom-inans - «κυρίαρχο»). Επίσης, τα είδη διακρίνονται σε οικοσυστήματα - οικοδόμοι (από το λατινικό aedifica-tor - «οικοδόμος»). Αυτά είναι τα είδη που σχηματίζουν το περιβάλλον (η ερυθρελάτη σε ελατοδάσος, μαζί με την κυριαρχία, έχει και υψηλές οικοδομικές ιδιότητες). Η ποικιλότητα των ειδών είναι μια σημαντική ιδιότητα των οικοσυστημάτων. Η διαφορετικότητα παρέχει διπλασιασμό της βιωσιμότητάς της. Η δομή του είδους χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση των συνθηκών οικοτόπου για φυτά-δείκτες (δασική ζώνη - οξύ, υποδεικνύει τις συνθήκες υγρασίας). Τα οικοσυστήματα ονομάζονται από φυτά οικοδομής ή κυρίαρχα και φυτά δείκτες.
• 3. Τροφική δομή οικοσυστημάτων. Τροφική αλυσίδα. Κάθε οικοσύστημα περιλαμβάνει πολλά τροφικά (τροφικά) επίπεδα. Το πρώτο είναι τα φυτά. Το δεύτερο είναι τα ζώα. Το τελευταίο είναι μικροοργανισμοί και μύκητες.

Από την άποψη της τροφικής δομής, το οικοσύστημα μπορεί να χωριστεί σε δύο επίπεδα:

• 1) Η ανώτερη αυτοτροφική βαθμίδα, ή «πράσινη ζώνη», που περιλαμβάνει φυτά ή μέρη τους που περιέχουν χλωροφύλλη, όπου κυριαρχεί η δέσμευση της φωτεινής ενέργειας, η χρήση απλών ανόργανων ενώσεων και η συσσώρευση πολύπλοκων οργανικών ενώσεων.
• 2) Το κατώτερο ετερότροφο στρώμα, ή «καφέ ζώνη» εδαφών και ιζημάτων, ουσιών σε αποσύνθεση, ριζών κ.λπ., στο οποίο κυριαρχεί η χρήση, ο μετασχηματισμός και η αποσύνθεση σύνθετων ενώσεων.

Ταυτόχρονα, είναι σημαντικό να καταλάβουμε ότι οι ζωντανοί οργανισμοί στην «πράσινη» και την «καφέ» ζώνη θα διαφέρουν. Το ανώτερο στρώμα θα κυριαρχείται από έντομα και πουλιά που τρέφονται με φύλλωμα και, για παράδειγμα, μπουμπούκια. Στην κατώτερη βαθμίδα θα επικρατήσουν μικροοργανισμοί και βακτήρια που αποσυνθέτουν οργανική και ανόργανη ύλη. Θα υπάρχει επίσης ένας σημαντικός αριθμός μεγάλων ζώων σε αυτή τη ζώνη.

Από την άλλη πλευρά, αν μιλάμε για μεταφορά θρεπτικών ουσιών και ενέργειας, είναι βολικό να διακρίνουμε τα ακόλουθα στοιχεία στο οικοσύστημα:

• 1) Ανόργανες ουσίες (C, N, CO2, H2O κ.λπ.) που περιλαμβάνονται στους κύκλους.
• 2) Οργανικές ενώσεις (πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια, χουμικές ουσίες κ.λπ.) που δεσμεύουν τα βιοτικά και αβιοτικά μέρη.
• 3) Αέρας, νερό και περιβάλλον υποστρώματος, συμπεριλαμβανομένου του κλιματικού καθεστώτος και άλλων φυσικών παραγόντων.
• 4) Παραγωγοί, αυτότροφοι οργανισμοί, κυρίως πράσινα φυτά που μπορούν να παράγουν τροφή από απλές ανόργανες ουσίες
• 5) Μακροκαταναλωτές, ή φαγότροφοι - ετερότροφοι οργανισμοί, κυρίως ζώα, που τρέφονται με άλλους οργανισμούς ή σωματίδια οργανικής ύλης.
• 6) Μικροκαταναλωτές, σαπρότροφοι, καταστροφείς ή οσμότροφοι - ετερότροφοι οργανισμοί, κυρίως βακτήρια και μύκητες, που παίρνουν ενέργεια είτε με αποσύνθεση νεκρών ιστών είτε απορροφώντας διαλυμένη οργανική ύλη που απελευθερώνεται αυθόρμητα ή εξάγεται από σαπρότροφους από φυτά και άλλους οργανισμούς. Ως αποτέλεσμα της δραστηριότητας των σαπροτρόφων, απελευθερώνονται ανόργανα θρεπτικά συστατικά κατάλληλα για τους παραγωγούς. Επιπλέον, τα σαπρότροφα παρέχουν τροφή στους μακροκαταναλωτές και συχνά εκκρίνουν ουσίες που μοιάζουν με ορμόνες που αναστέλλουν ή διεγείρουν τη λειτουργία άλλων βιοτικών συστατικών του οικοσυστήματος.

Ένα από τα κοινά χαρακτηριστικά όλων των οικοσυστημάτων, είτε χερσαίων, γλυκών υδάτων, θαλάσσιων ή τεχνητών (π.χ. γεωργικών) οικοσυστημάτων, είναι η αλληλεπίδραση μεταξύ αυτότροφων και ετερότροφων συστατικών. Οι οργανισμοί που εμπλέκονται σε διάφορες διαδικασίες κύκλου διαχωρίζονται μερικώς στο διάστημα. Οι αυτότροφες διεργασίες είναι πιο ενεργές στην ανώτερη βαθμίδα ("πράσινη ζώνη"), όπου είναι διαθέσιμο το ηλιακό φως. Οι ετερότροφες διεργασίες είναι πιο έντονες στο κατώτερο στρώμα («καφέ ζώνη»), όπου η οργανική ύλη συσσωρεύεται στα εδάφη και τα ιζήματα. Επιπλέον, αυτές οι κύριες λειτουργίες των συστατικών του οικοσυστήματος είναι επίσης εν μέρει διαχωρισμένες χρονικά, καθώς είναι πιθανό ένα σημαντικό χρονικό χάσμα μεταξύ της παραγωγής οργανικής ύλης από αυτότροφους οργανισμούς και της κατανάλωσής της από ετερότροφους. Για παράδειγμα, η κύρια διαδικασία στον θόλο ενός δασικού οικοσυστήματος είναι η φωτοσύνθεση.

ετερότροφη βιογεωκένωση του οικοσυστήματος

Τα οικοσυστήματα είναι μια από τις βασικές έννοιες της οικολογίας, η οποία είναι ένα σύστημα που περιλαμβάνει πολλά στοιχεία: μια κοινότητα ζώων, φυτών και μικροοργανισμών, ένα χαρακτηριστικό βιότοπο, ένα ολόκληρο σύστημα σχέσεων μέσω του οποίου πραγματοποιείται η ανταλλαγή ουσιών και ενεργειών.

Στην επιστήμη, υπάρχουν διάφορες ταξινομήσεις οικοσυστημάτων. Ένα από αυτά χωρίζει όλα τα γνωστά οικοσυστήματα σε δύο μεγάλες κατηγορίες: τα φυσικά, που δημιουργούνται από τη φύση και τα τεχνητά, αυτά που δημιουργούνται από τον άνθρωπο. Ας δούμε καθεμία από αυτές τις κατηγορίες με περισσότερες λεπτομέρειες.

φυσικά οικοσυστήματα

Όπως σημειώθηκε παραπάνω, φυσικά, φυσικά οικοσυστήματα σχηματίστηκαν ως αποτέλεσμα της δράσης των δυνάμεων της φύσης. Χαρακτηρίζονται από:

• Στενή σχέση οργανικών και ανόργανων ουσιών
• Ένας πλήρης, φαύλος κύκλος της κυκλοφορίας των ουσιών: ξεκινώντας από την εμφάνιση της οργανικής ύλης και τελειώνοντας με τη διάσπαση και την αποσύνθεσή της σε ανόργανα συστατικά.
• Ανθεκτικότητα και ικανότητα αυτοθεραπείας.

Όλα τα φυσικά οικοσυστήματα ορίζονται από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

• 1. δομή του είδους: ο αριθμός κάθε είδους ζώου ή φυτού ρυθμίζεται από φυσικές συνθήκες.
  2. Χωρική δομή: όλοι οι οργανισμοί είναι διατεταγμένοι σε αυστηρή οριζόντια ή κάθετη ιεραρχία. Για παράδειγμα, σε ένα δασικό οικοσύστημα, οι βαθμίδες διακρίνονται σαφώς, σε ένα υδάτινο οικοσύστημα, η κατανομή των οργανισμών εξαρτάται από το βάθος του νερού.
  3. Βιοτικές και αβιοτικές ουσίες. Οι οργανισμοί που αποτελούν ένα οικοσύστημα χωρίζονται σε ανόργανους (αβιοτικούς: φως, αέρας, έδαφος, άνεμος, υγρασία, πίεση) και οργανικούς (βιοτικοί - ζώα, φυτά).
  4. Με τη σειρά του, το βιοτικό συστατικό χωρίζεται σε παραγωγούς, καταναλωτές και καταστροφείς. Οι παραγωγοί περιλαμβάνουν φυτά και βακτήρια, τα οποία, με τη βοήθεια του ηλιακού φωτός και της ενέργειας, δημιουργούν οργανική ύλη από ανόργανες ουσίες. Οι καταναλωτές είναι ζώα και σαρκοφάγα φυτά που τρέφονται με αυτή την οργανική ύλη. Οι καταστροφείς (μύκητες, βακτήρια, ορισμένοι μικροοργανισμοί) είναι η κορωνίδα της τροφικής αλυσίδας, καθώς παράγουν την αντίστροφη διαδικασία: τα οργανικά μετατρέπονται σε ανόργανες ουσίες.

Τα χωρικά όρια κάθε φυσικού οικοσυστήματος είναι πολύ υπό όρους. Στην επιστήμη, είναι συνηθισμένο να ορίζονται αυτά τα όρια από τα φυσικά περιγράμματα του ανάγλυφου: για παράδειγμα, ένα έλος, λίμνη, βουνά, ποτάμια. Αλλά συνολικά, όλα τα οικοσυστήματα που αποτελούν το βιολογικό περίβλημα του πλανήτη μας θεωρούνται ανοιχτά, αφού αλληλεπιδρούν με περιβάλλονκαι με χώρο. Στην πιο γενική άποψη, η εικόνα μοιάζει με αυτό: οι ζωντανοί οργανισμοί λαμβάνουν ενέργεια, κοσμικές και επίγειες ουσίες από το περιβάλλον και στην έξοδο - ιζηματογενή πετρώματα και αέρια, τα οποία τελικά πηγαίνουν στο διάστημα.

Όλα τα στοιχεία του φυσικού οικοσυστήματος είναι στενά συνδεδεμένα μεταξύ τους. Οι αρχές αυτής της σύνδεσης διαμορφώνονται με τα χρόνια, μερικές φορές με αιώνες. Γι' αυτό όμως γίνονται τόσο σταθερά, αφού αυτές οι συνδέσεις και οι κλιματικές συνθήκες καθορίζουν τα είδη των ζώων και των φυτών που ζουν σε αυτήν την περιοχή. Οποιαδήποτε ανισορροπία στο φυσικό οικοσύστημα μπορεί να οδηγήσει στην εξαφάνιση ή την εξασθένησή του. Μια τέτοια παραβίαση μπορεί να είναι, για παράδειγμα, η αποψίλωση των δασών, η εξόντωση ενός πληθυσμού ενός συγκεκριμένου είδους ζώων. Σε αυτή την περίπτωση, η τροφική αλυσίδα διαταράσσεται αμέσως, και το οικοσύστημα αρχίζει να «αποτυγχάνει».

Παρεμπιπτόντως, η εισαγωγή πρόσθετων στοιχείων στα οικοσυστήματα μπορεί επίσης να το διαταράξει. Για παράδειγμα, εάν ένα άτομο αρχίσει να εκτρέφει ζώα στο επιλεγμένο οικοσύστημα που δεν ήταν εκεί αρχικά. Μια ζωντανή επιβεβαίωση αυτού είναι η εκτροφή κουνελιών στην Αυστραλία. Στην αρχή ήταν κερδοφόρο, γιατί σε ένα τόσο εύφορο περιβάλλον και εξαιρετικές κλιματολογικές συνθήκες αναπαραγωγής, τα κουνέλια άρχισαν να πολλαπλασιάζονται με απίστευτη ταχύτητα. Αλλά στο τέλος όλα κατέρρευσαν. Αμέτρητες ορδές κουνελιών κατέστρεψαν βοσκοτόπια όπου έβοσκαν πρόβατα. Ο αριθμός των προβάτων άρχισε να μειώνεται. Ένα άτομο λαμβάνει πολύ περισσότερη τροφή από ένα πρόβατο παρά από 10 κουνέλια. Αυτή η υπόθεση μπήκε ακόμη και στην παροιμία: «Τα κουνέλια έφαγαν την Αυστραλία». Χρειάστηκε απίστευτη προσπάθεια επιστημόνων και μεγάλα έξοδα πριν καταφέρουν να απαλλαγούν από τον πληθυσμό των κουνελιών. Δεν ήταν δυνατή η πλήρης εξόντωση του πληθυσμού τους στην Αυστραλία, αλλά ο αριθμός τους μειώθηκε και δεν απειλούσε πλέον το οικοσύστημα.

τεχνητά οικοσυστήματα

Τα τεχνητά οικοσυστήματα είναι κοινότητες ζώων και φυτών που ζουν σε συνθήκες που δημιουργήθηκαν για αυτά από τον άνθρωπο. Ονομάζονται επίσης noobiogeocenoses ή κοινωνικοοικοσυστήματα. Παραδείγματα: χωράφι, βοσκότοπος, πόλη, κοινωνία, διαστημόπλοιο, ζωολογικός κήπος, κήπος, τεχνητή λίμνη, δεξαμενή.

Το απλούστερο παράδειγμα τεχνητού οικοσυστήματος είναι ένα ενυδρείο. Εδώ, ο βιότοπος περιορίζεται από τους τοίχους του ενυδρείου, η εισροή ενέργειας, φωτός και θρεπτικών ουσιών πραγματοποιείται από τον άνθρωπο, ρυθμίζει επίσης τη θερμοκρασία και τη σύνθεση του νερού. Αρχικά καθορίζεται και ο αριθμός των κατοίκων.

Πρώτο χαρακτηριστικό: όλα τα τεχνητά οικοσυστήματα είναι ετερότροφα, δηλαδή κατανάλωση έτοιμων τροφών. Πάρτε, για παράδειγμα, μια πόλη, ένα από τα μεγαλύτερα ανθρωπογενή οικοσυστήματα. Εδώ παίζει τεράστιο ρόλο η εισροή τεχνητά δημιουργημένης ενέργειας (αγωγός αερίου, ηλεκτρική ενέργεια, τρόφιμα). Ταυτόχρονα, τέτοια οικοσυστήματα χαρακτηρίζονται από υψηλή απόδοση τοξικών ουσιών. Δηλαδή, εκείνες οι ουσίες που στο φυσικό οικοσύστημα χρησιμεύουν αργότερα για την παραγωγή οργανικής ύλης συχνά γίνονται άχρηστες σε τεχνητές.

Αλλο ένα διακριτικό γνώρισματεχνητά οικοσυστήματα - ένας ανοιχτός κύκλος μεταβολισμού.Πάρτε, για παράδειγμα, τα αγρο-οικοσυστήματα - τα πιο σημαντικά για τον άνθρωπο. Αυτά περιλαμβάνουν χωράφια, οπωρώνες, λαχανόκηπους, βοσκοτόπια, αγροκτήματα και άλλες γεωργικές εκτάσεις στις οποίες ένα άτομο δημιουργεί συνθήκες για την απομάκρυνση καταναλωτικών προϊόντων. Ένα μέρος της τροφικής αλυσίδας σε τέτοια οικοσυστήματα αφαιρείται από ένα άτομο (με τη μορφή μιας καλλιέργειας) και ως εκ τούτου η τροφική αλυσίδα καταστρέφεται.

Η τρίτη διαφορά μεταξύ των τεχνητών οικοσυστημάτων και των φυσικών είναι η σπανιότητα των ειδών τους.. Πράγματι, ένα άτομο δημιουργεί ένα οικοσύστημα για χάρη της αναπαραγωγής ενός (σπάνια πολλών) ειδών φυτών ή ζώων. Για παράδειγμα, σε ένα χωράφι με σιτάρι καταστρέφονται όλα τα παράσιτα και τα ζιζάνια, καλλιεργείται μόνο το σιτάρι. Αυτό καθιστά δυνατή την επίτευξη της καλύτερης συγκομιδής. Ταυτόχρονα όμως, η καταστροφή οργανισμών «ασύμφορη» για τον άνθρωπο καθιστά το οικοσύστημα ασταθές.

Συγκριτικά χαρακτηριστικά φυσικών και τεχνητών οικοσυστημάτων

Είναι πιο βολικό να παρουσιαστεί μια σύγκριση φυσικών οικοσυστημάτων και κοινωνικο-οικοσυστημάτων με τη μορφή πίνακα:

φυσικά οικοσυστήματα	τεχνητά οικοσυστήματα
Το κύριο συστατικό είναι η ηλιακή ενέργεια.	Λαμβάνει ενέργεια κυρίως από τα καύσιμα και το μαγειρεμένο φαγητό (ετερότροφο)
Σχηματίζει γόνιμο έδαφος	Εξαντλεί το έδαφος
Όλα τα φυσικά οικοσυστήματα απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα και παράγουν οξυγόνο.	Τα περισσότερα τεχνητά οικοσυστήματα καταναλώνουν οξυγόνο και παράγουν διοξείδιο του άνθρακα.
Μεγάλη ποικιλία ειδών	Περιορισμένος αριθμός ειδών οργανισμών
Υψηλή σταθερότητα, ικανότητα αυτορρύθμισης και αυτοθεραπείας	Ασθενής βιωσιμότητα, καθώς ένα τέτοιο οικοσύστημα εξαρτάται από τις ανθρώπινες δραστηριότητες
κλειστός μεταβολισμός	Μη κλειστή μεταβολική αλυσίδα
Δημιουργεί ενδιαιτήματα για άγρια ​​ζώα και φυτά	Καταστρέφει ενδιαιτήματα άγρια ​​ζωή
Συσσωρεύει νερό, χρησιμοποιώντας το με σύνεση και καθαρίζοντας	Υψηλή κατανάλωση νερού, ρύπανση του

Όλη η ποικιλομορφία των οργανισμών στον πλανήτη μας είναι άρρηκτα συνδεδεμένη. Δεν υπάρχει τέτοιο πλάσμα που θα μπορούσε να υπάρχει απομονωμένο από τον καθένα, αυστηρά ξεχωριστά. Ωστόσο, όχι μόνο οι οργανισμοί είναι στενά συνδεδεμένοι, αλλά και παράγοντες του εξωτερικού και εσωτερικού περιβάλλοντος επηρεάζουν ολόκληρο το βίωμα. Μαζί, ολόκληρο το σύμπλεγμα της έμψυχης και άψυχης φύσης αντιπροσωπεύεται από τη δομή των οικοσυστημάτων και τις ιδιότητές τους. Ποια είναι αυτή η έννοια, από ποιες παραμέτρους χαρακτηρίζεται, ας προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε το άρθρο.

Η έννοια των οικοσυστημάτων

Τι είναι οικοσύστημα; Από την άποψη της συνολικής κοινής ζωτικής δραστηριότητας όλων των τύπων οργανισμών, ανεξαρτήτως ταξικής υπαγωγής και περιβαλλοντικών παραγόντων, βιοτικών και αβιοτικών.

Οι ιδιότητες των οικοσυστημάτων εξηγούνται από τα χαρακτηριστικά τους. Η πρώτη αναφορά αυτού του όρου εμφανίστηκε το 1935. Ο A. Tansley πρότεινε τη χρήση του για να δηλώσει «ένα σύμπλεγμα που αποτελείται όχι μόνο από οργανισμούς, αλλά και από το περιβάλλον τους». Η ίδια η έννοια είναι αρκετά εκτεταμένη, είναι η μεγαλύτερη μονάδα οικολογίας, και επίσης σημαντική. Ένα άλλο όνομα είναι biogeocenosis, αν και εξακολουθούν να υπάρχουν μικρές διαφορές μεταξύ αυτών των εννοιών.

Η κύρια ιδιότητα των οικοσυστημάτων είναι η συνεχής αλληλεπίδραση εντός τους οργανικής και ανόργανης ύλης, ενέργειας, η ανακατανομή της θερμότητας, η μετανάστευση στοιχείων, η πολύπλοκη επίδραση των ζωντανών όντων μεταξύ τους. Συνολικά, υπάρχουν πολλά κύρια χαρακτηριστικά γνωρίσματα που ονομάζονται ιδιότητες.

Βασικές ιδιότητες των οικοσυστημάτων

Υπάρχουν τρεις πιο σημαντικές από αυτές:

• αυτορρύθμιση?
• σταθερότητα;
• αυτο-αναπαραγωγή?
• αλλαγή από το ένα στο άλλο.
• ακεραιότητα;
• αναδυόμενες ιδιότητες.

Το ερώτημα ποια είναι η κύρια ιδιότητα των οικοσυστημάτων μπορεί να απαντηθεί με διαφορετικούς τρόπους. Όλα τους είναι σημαντικά, γιατί μόνο η συνδυασμένη παρουσία τους επιτρέπει την ύπαρξη αυτής της έννοιας. Ας εξετάσουμε λεπτομερώς κάθε χαρακτηριστικό γνώρισμα για να αφομοιώσουμε τη σημασία του και να κατανοήσουμε την ουσία.

Αυτορρύθμιση των οικοσυστημάτων

Αυτή είναι η κύρια ιδιότητα του οικοσυστήματος, που συνεπάγεται την ανεξάρτητη διαχείριση της ζωής μέσα σε κάθε βιογεωκένωση. Δηλαδή, μια ομάδα οργανισμών, που βρίσκεται σε στενή σχέση με άλλα έμβια όντα, καθώς και με περιβαλλοντικούς παράγοντες, έχει άμεσο αντίκτυπο σε ολόκληρη τη δομή στο σύνολό της. Είναι η ζωτική τους δραστηριότητα που μπορεί να επηρεάσει τη σταθερότητα και την αυτορρύθμιση του οικοσυστήματος.

Για παράδειγμα, αν μιλάμε για αρπακτικά, τότε τρώνε φυτοφάγα του ίδιου είδους ακριβώς μέχρι να μειωθεί ο αριθμός τους. Περαιτέρω, το φαγητό σταματά και ο θηρευτής μεταβαίνει σε άλλη πηγή τροφής (δηλαδή, ένα διαφορετικό είδος φυτοφάγου). Έτσι, αποδεικνύεται ότι το είδος δεν καταστρέφεται πλήρως, παραμένει σε ηρεμία μέχρι να αποκατασταθεί ο απαιτούμενος δείκτης αφθονίας.

Μέσα σε ένα οικοσύστημα, η φυσική εξαφάνιση ενός είδους δεν μπορεί να συμβεί ως αποτέλεσμα της κατανάλωσής του από άλλα άτομα. Αυτό είναι το θέμα της αυτορρύθμισης. Δηλαδή, ζώα, φυτά, μύκητες, μικροοργανισμοί αλληλοελέγχονται, παρά το γεγονός ότι αποτελούν τροφή.

Επίσης, η αυτορρύθμιση είναι η κύρια ιδιότητα των οικοσυστημάτων και γιατί χάρη σε αυτήν λαμβάνει χώρα μια ελεγχόμενη διαδικασία μετατροπής διαφορετικών τύπων ενέργειας. ενώσεις, στοιχεία - όλα βρίσκονται σε στενή διασύνδεση και γενική κυκλοφορία. Τα φυτά χρησιμοποιούν απευθείας την ηλιακή ενέργεια, τα ζώα τρώνε φυτά, μετατρέποντας αυτή την ενέργεια σε χημικούς δεσμούς, μετά το θάνατό τους, οι μικροοργανισμοί τα αποσυνθέτουν και πάλι σε ανόργανη ύλη. Η διαδικασία είναι συνεχής και κυκλική χωρίς εξωτερική παρέμβαση, η οποία ονομάζεται αυτορρύθμιση.

Βιωσιμότητα

Υπάρχουν και άλλες ιδιότητες των οικοσυστημάτων. Η αυτορρύθμιση σχετίζεται στενά με την ανθεκτικότητα. Το πόσο καιρό θα διαρκέσει αυτό ή εκείνο το οικοσύστημα, πώς θα διατηρηθεί και αν θα υπάρξουν αλλαγές σε άλλα, εξαρτάται από διάφορους λόγους.

Πραγματικά σταθερό θεωρείται εκείνο στο οποίο δεν υπάρχει χώρος για ανθρώπινη παρέμβαση. Έχει έναν συνεχώς σταθερά υψηλό αριθμό όλων των τύπων οργανισμών, δεν υπάρχουν αλλαγές υπό την επίδραση των περιβαλλοντικών συνθηκών ή είναι ασήμαντες. Καταρχήν, οποιοδήποτε οικοσύστημα μπορεί να είναι βιώσιμο.

Αυτή η κατάσταση μπορεί να διαταραχθεί από ένα άτομο από την παρέμβασή του και την αποτυχία της καθιερωμένης τάξης (αποδάσωση, πυροβολισμός ζώων, εξόντωση εντόμων κ.λπ.). Επίσης, η ίδια η φύση μπορεί να επηρεάσει τη βιωσιμότητα εάν οι κλιματικές συνθήκες αλλάξουν δραματικά, χωρίς να δίνεται χρόνος στους οργανισμούς να προσαρμοστούν. Για παράδειγμα, φυσικές καταστροφές, κλιματική αλλαγή, μειωμένη παροχή νερού κ.λπ.

Όσο μεγαλύτερη είναι η ποικιλομορφία των ειδών των οργανισμών, τόσο μακρύτερα υπάρχουν τα οικοσυστήματα. - βιωσιμότητα και αυτορρύθμιση - αυτή είναι η βάση στην οποία βασίζεται γενικά αυτή η έννοια. Υπάρχει ένας όρος που συνοψίζει αυτά τα χαρακτηριστικά - ομοιόσταση. Δηλαδή, διατήρηση της σταθερότητας σε όλα - την ποικιλομορφία των ειδών, την αφθονία τους, τους εξωτερικούς και εσωτερικούς παράγοντες. Οι τούνδρες είναι πιο πιθανό να αλλάξουν από τα τροπικά δάση. Εξάλλου, η γενετική ποικιλομορφία των έμβιων πραγμάτων σε αυτά δεν είναι τόσο μεγάλη, πράγμα που σημαίνει. και η επιβίωση μειώνεται δραστικά.

αυτοαναπαραγωγιμότητα

Εάν σκεφτείτε προσεκτικά το ερώτημα ποια είναι η κύρια ιδιότητα των οικοσυστημάτων, τότε μπορείτε να καταλήξετε στο συμπέρασμα ότι η αυτο-αναπαραγωγιμότητα δεν είναι λιγότερο σημαντική προϋπόθεση για την ύπαρξή τους. Πράγματι, χωρίς τη συνεχή αναπαραγωγή συστατικών όπως:

• οργανισμοί?
• σύνθεση εδάφους?
• διαφάνεια νερού?
• συστατικό οξυγόνου του αέρα κ.λπ.

Είναι δύσκολο να μιλάμε για βιωσιμότητα και αυτορρύθμιση. Για να αναζωογονείται συνεχώς η βιομάζα και να διατηρείται ο αριθμός, είναι σημαντικό να υπάρχει επαρκής ποσότητα τροφής, νερού, καθώς και ευνοϊκές συνθήκες διαβίωσης. Μέσα σε οποιοδήποτε οικοσύστημα, υπάρχει μια συνεχής αντικατάσταση των ηλικιωμένων ατόμων με νεαρά, άρρωστα με υγιή, δυνατά και ανθεκτικά. Αυτή είναι μια φυσιολογική συνθήκη για την ύπαρξη οποιουδήποτε από αυτά. Αυτό είναι δυνατό μόνο υπό την προϋπόθεση της έγκαιρης αυτοαναπαραγωγιμότητας.

Η εκδήλωση των ιδιοτήτων ενός οικοσυστήματος αυτού του είδους αποτελεί εγγύηση για τη γενετική διατήρηση των αλληλόμορφων κάθε είδους. Διαφορετικά, ολόκληρα γένη και τύποι, τάξεις και οικογένειες έμβιων όντων θα υπόκεινταν σε εξαφάνιση χωρίς μεταγενέστερη αποκατάσταση.

διαδοχή

Επίσης σημαντικές ιδιότητες των οικοσυστημάτων είναι η αλλαγή των οικοσυστημάτων. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διαδοχή. Εμφανίζεται υπό την επίδραση μιας αλλαγής σε εξωτερικούς αβιοτικούς παράγοντες και διαρκεί από αρκετές δεκάδες χρόνια έως εκατομμύρια. Η ουσία αυτού του φαινομένου είναι η διαδοχική αντικατάσταση ενός οικοσυστήματος από ένα άλλο υπό την επίδραση και των δύο εσωτερικούς παράγοντεςπου προκύπτουν μεταξύ των ζωντανών οργανισμών και των εξωτερικών συνθηκών της άψυχης φύσης για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Επίσης σημαντική αιτία διαδοχής είναι ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑπρόσωπο. Έτσι, τα δάση δίνουν τη θέση τους σε λιβάδια και βάλτους, οι λίμνες μετατρέπονται σε ερήμους ή τα χωράφια κατακλύζονται από δέντρα και σχηματίζεται δάσος. Φυσικά και η πανίδα υφίσταται σημαντικές αλλαγές.

Πόσο καιρό θα γίνει η διαδοχή; Ακριβώς στο στάδιο που σχηματίζεται η πιο βολική και προσαρμοσμένη στις συγκεκριμένες συνθήκες βιογεωκένωση. Για παράδειγμα, δάση κωνοφόρων Απω Ανατολή(τάιγκα) είναι μια ήδη καθιερωμένη γηγενής βιοκένωση, η οποία δεν θα αλλάξει περαιτέρω. Δημιουργήθηκε κατά τη διάρκεια χιλιάδων ετών, κατά τη διάρκεια των οποίων υπήρξαν περισσότερες από μία αλλαγές στο οικοσύστημα.

Αναδυόμενες ιδιότητες

Αυτές οι ιδιότητες των οικοσυστημάτων είναι πρόσφατα αναδυόμενες, νέα και προηγουμένως αχαρακτηριστικά χαρακτηριστικά που εμφανίζονται στη βιογεωκένωση. Προκύπτουν ως αποτέλεσμα της πολύπλοκης εργασίας όλων ή περισσότερων συμμετεχόντων στο συνολικό σύστημα.

Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η κοινότητα των κοραλλιογενών υφάλων, η οποία είναι το αποτέλεσμα μιας αλληλεπίδρασης μεταξύ συνεντερικών και φυκών. Τα κοράλλια είναι η κύρια πηγή μιας τεράστιας ποσότητας βιομάζας, στοιχείων, ενώσεων που δεν υπήρχαν σε αυτή την κοινότητα πριν από αυτά.

Λειτουργίες οικοσυστήματος

Οι ιδιότητες και οι λειτουργίες των οικοσυστημάτων είναι στενά αλληλένδετες. Έτσι, για παράδειγμα, μια ιδιότητα όπως η ακεραιότητα συνεπάγεται τη διατήρηση σταθερής αλληλεπίδρασης μεταξύ όλων των συμμετεχόντων. Συμπεριλαμβανομένου του Α, μία από τις λειτουργίες είναι ακριβώς η αρμονική μετάβαση διαφόρων τύπων ενέργειας μεταξύ τους, η οποία είναι δυνατή υπό την προϋπόθεση της εσωτερικής κυκλοφορίας στοιχείων μεταξύ όλων των τμημάτων του πληθυσμού και των ίδιων των βιοκαινόδων μεταξύ τους.

Γενικά, ο ρόλος των οικοσυστημάτων καθορίζεται από τα είδη των αλληλεπιδράσεων που υπάρχουν μέσα σε αυτά. Οποιαδήποτε βιογεωκένωση θα πρέπει να δίνει μια ορισμένη βιολογική αύξηση της βιομάζας ως αποτέλεσμα της ύπαρξής της. Αυτή θα είναι μία από τις λειτουργίες. Η αύξηση εξαρτάται από έναν συνδυασμό παραγόντων έμψυχου και άψυχου χαρακτήρα και μπορεί να ποικίλλει ευρέως. Έτσι, η βιομάζα είναι πολύ μεγαλύτερη σε περιοχές με υψηλή υγρασία και καλό φωτισμό. Αυτό σημαίνει ότι η ανάπτυξή του θα είναι πολύ μεγαλύτερη από ό,τι, για παράδειγμα, στην έρημο.

Μια άλλη λειτουργία του οικοσυστήματος είναι η μετασχηματιστική. Συνεπάγεται μια κατευθυνόμενη αλλαγή της ενέργειας, τη μετατροπή της σε διάφορες μορφές υπό τη δράση των ζωντανών όντων.

Δομή

Η σύνθεση και οι ιδιότητες των οικοσυστημάτων καθορίζουν επίσης τη δομή τους. Ποια είναι η δομή της βιογεωκένωσης; Προφανώς, περιλαμβάνει όλους τους κύριους κρίκους (τόσο ζωντανούς όσο και αβιοτικούς). Είναι επίσης σημαντικό ότι, γενικά, η όλη δομή είναι ένας κλειστός κύκλος, που επιβεβαιώνει για άλλη μια φορά τις βασικές ιδιότητες των οικοσυστημάτων.

Υπάρχουν δύο βασικοί κρίκοι σε κάθε βιογεωκένωση.

1. Οικοτόπιο - ένα σύνολο παραγόντων αβιοτικής φύσης. Αυτός με τη σειρά του παρουσιάζεται:

• climatotope (ατμόσφαιρα, υγρασία, φωτισμός).
• edaphotome (συστατικό εδάφους εδάφους).

2. Βιοκένωση - το σύνολο όλων των τύπων έμβιων όντων σε ένα δεδομένο οικοσύστημα. Περιλαμβάνει τρία κύρια μέρη:

• zoocenosis - όλα τα ζωικά πλάσματα.
• φυτοκένωση - όλοι οι φυτικοί οργανισμοί.
• μικροβιοκένωση - όλοι οι εκπρόσωποι των βακτηρίων.

Σύμφωνα με την παραπάνω δομή, είναι προφανές ότι όλοι οι σύνδεσμοι είναι στενά διασυνδεδεμένοι και αποτελούν ένα ενιαίο δίκτυο. Αυτή η σύνδεση εκδηλώνεται, πρώτα απ' όλα, στην απορρόφηση και μετατροπή της ενέργειας. Με άλλα λόγια, σε τροφικές αλυσίδες και δίκτυα εντός και μεταξύ πληθυσμών.

Μια παρόμοια δομή βιογεωκένωσης προτάθηκε από τον V.N. Sukachev το 1940 και παραμένει επίκαιρη σήμερα.

ώριμο οικοσύστημα

Η ηλικία των διαφορετικών βιογεωκαινώσεων μπορεί να ποικίλλει ευρέως. Φυσικά, τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα ενός νεαρού και ώριμου οικοσυστήματος θα πρέπει να είναι διαφορετικά. Και έτσι συμβαίνει.

Ποια ιδιότητα ενός ώριμου οικοσυστήματος το διακρίνει από ένα σχετικά πρόσφατα σχηματισμένο; Υπάρχουν πολλά από αυτά, ας τα εξετάσουμε όλα:

1. Τα είδη κάθε πληθυσμού είναι διαμορφωμένα, σταθερά και δεν αντικαθίστανται (εκτοπίζονται) από άλλα.
2. Η ποικιλία των ατόμων είναι σταθερή και δεν αλλάζει πλέον.
3. Ολόκληρη η κοινότητα αυτορυθμίζεται ελεύθερα, παρατηρείται υψηλός βαθμός ομοιόστασης.
4. Κάθε οργανισμός είναι πλήρως προσαρμοσμένος στις περιβαλλοντικές συνθήκες, η συνύπαρξη βιοκένωσης και οικοτόπου είναι όσο το δυνατόν πιο άνετη.

Κάθε οικοσύστημα θα υποστεί διαδοχές μέχρι να εδραιωθεί η κορύφωσή του - μια μόνιμη πιο παραγωγική και αποδεκτή ποικιλότητα ειδών. Τότε ήταν που η βιογεωκένωση αρχίζει σταδιακά να μεταμορφώνεται σε μια ώριμη κοινότητα.

Ομάδες οργανισμών εντός βιογεωκένωσης

Φυσικά, όλα τα έμβια όντα μέσα σε ένα οικοσύστημα συνδέονται μεταξύ τους σε ένα ενιαίο σύνολο. Ταυτόχρονα, έχουν επίσης τεράστιο αντίκτυπο στο νερό του εδάφους - σε όλα τα αβιοτικά συστατικά.

Είναι σύνηθες να διακρίνουμε πολλές ομάδες οργανισμών ανάλογα με την ικανότητά τους να απορροφούν και να μετατρέπουν ενέργεια σε κάθε βιογεωκένωση.

1. Παραγωγοί είναι εκείνοι που παράγουν οργανική ύλη από ανόργανα συστατικά. Αυτά είναι πράσινα φυτά και ορισμένα είδη βακτηρίων. Ο τρόπος απορρόφησης ενέργειας τους είναι αυτοτροφικός, αφομοιώνουν άμεσα την ηλιακή ακτινοβολία.
2. Καταναλωτές ή βιοφάγοι είναι εκείνοι που καταναλώνουν έτοιμη οργανική ύλη τρώγοντας ζωντανά όντα. Αυτά είναι σαρκοφάγα, έντομα, μερικά φυτά. Αυτό περιλαμβάνει επίσης φυτοφάγα ζώα.
3. Σαπρότροφοι - οργανισμοί ικανοί να αποσυνθέτουν οργανική ύλη, καταναλώνοντας με αυτόν τον τρόπο ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιες. Δηλαδή τρέφονται με νεκρά υπολείμματα φυτών και ζώων.

Προφανώς, όλοι οι συμμετέχοντες στο σύστημα βρίσκονται σε μια αλληλοεξαρτώμενη θέση. Χωρίς φυτά, τα φυτοφάγα δεν θα μπορούν να πάρουν τροφή και χωρίς αυτά, τα αρπακτικά θα πεθάνουν. Οι σαπροφάγοι δεν θα επεξεργαστούν τις ενώσεις, η ποσότητα των απαραίτητων ανόργανων ενώσεων δεν θα αποκατασταθεί. Όλες αυτές οι σχέσεις ονομάζονται Σε μεγάλες κοινότητες, οι αλυσίδες μετατρέπονται σε δίκτυα, σχηματίζονται πυραμίδες. Η επιστήμη της οικολογίας ασχολείται με τη μελέτη θεμάτων που σχετίζονται με τις τροφικές αλληλεπιδράσεις.

Ο ρόλος του ανθρώπου στην επιρροή των οικοσυστημάτων

Γίνεται πολύς λόγος για αυτό σήμερα. Τέλος, ο άνθρωπος έχει συνειδητοποιήσει το πλήρες μέγεθος της ζημιάς που έχει προκληθεί στο οικοσύστημα τα τελευταία 200 χρόνια. Οι συνέπειες μιας τέτοιας συμπεριφοράς έχουν γίνει προφανείς: όξινη βροχή, το φαινόμενο του θερμοκηπίου, η υπερθέρμανση του πλανήτη, η μείωση των αποθεμάτων γλυκού νερού, η φτωχοποίηση του εδάφους, η μείωση των δασικών εκτάσεων κ.λπ. Είναι δυνατόν να ορίσουμε προβλήματα για άπειρο μεγάλο χρονικό διάστημα, επειδή έχει συσσωρευτεί ένας τεράστιος αριθμός από αυτά.

Όλα αυτά είναι ο ίδιος ο ρόλος που έπαιξε και παίζει ο άνθρωπος στο οικοσύστημα. Η μαζική αστικοποίηση, η εκβιομηχάνιση, η ανάπτυξη της τεχνολογίας, η εξερεύνηση του διαστήματος και άλλες ανθρώπινες δραστηριότητες οδηγούν όχι μόνο στην επιπλοκή της κατάστασης της άψυχης φύσης, αλλά και στην εξαφάνιση και τη μείωση του αριθμού της βιομάζας του πλανήτη.

Οποιοδήποτε οικοσύστημα χρειάζεται ανθρώπινη προστασία, ειδικά σήμερα. Ως εκ τούτου, το καθήκον του καθενός από εμάς είναι να της παρέχουμε υποστήριξη. Αυτό δεν απαιτεί πολλά - σε κυβερνητικό επίπεδο, αναπτύσσονται μέθοδοι προστασίας της φύσης, οι απλοί άνθρωποι πρέπει να τηρούν μόνο τους καθιερωμένους κανόνες και να προσπαθούν να διατηρήσουν ανέπαφα τα οικοσυστήματα, χωρίς να εισάγουν υπερβολική ποσότητα διαφορετικών ουσιών και στοιχείων στη σύνθεσή τους.

Οικοσύστημα (βιογεωκένωση)- ένα σύνολο διαφορετικών οργανισμών και μη ζωντανών συστατικών του περιβάλλοντος, που συνδέονται στενά με τις ροές της ύλης και της ενέργειας.

αρχηγός ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΕΡΕΥΝΑΣ Με την οικοσυστημική προσέγγιση στην οικολογία, οι διαδικασίες μετασχηματισμού της ύλης και της ενέργειας μεταξύ του βιοτόπου και της βιοκένωσης γίνονται, δηλαδή, η αναδυόμενη βιογεωχημική κυκλοφορία ουσιών στο οικοσύστημα ως σύνολο.

Τα οικοσυστήματα περιλαμβάνουν βιοτικές κοινότητες οποιασδήποτε κλίμακας με τον βιότοπό τους (για παράδειγμα, από μια λακκούβα στους ωκεανούς, από ένα σάπιο κούτσουρο σε ένα τεράστιο δάσος τάιγκα).

Από αυτή την άποψη, διακρίνονται τα επίπεδα των οικοσυστημάτων

Επίπεδα οικοσυστήματος:

1. μικροοικοσυστήματα(σάπιο κούτσουρο με έντομα, μικροοργανισμούς και μύκητες που ζουν σε αυτό. γλάστρα);

2. μεσοοικοσυστήματα(λίμνη, λίμνη, στέπα κ.λπ.)

3. μακροοικοσυστήματα(ήπειρος, ωκεανός)

4. παγκόσμιο οικοσύστημα(βιόσφαιρα της Γης).

Οικοσύστημα - πλήρες σύστημα, που περιλαμβάνει βιοτικά συστατικά και αβιοτικά. Αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Όλα τα οικοσυστήματα είναι ανοιχτά συστήματα και λειτουργούν με την κατανάλωση ηλιακής ενέργειας.

Τα αβιοτικά συστατικά περιλαμβάνουν ανόργανες ουσίες που περιλαμβάνονται σε κύκλους, οργανικές ενώσεις που δεσμεύουν τα βιοτικά και αβιοτικά μέρη: αέρας, νερό, περιβάλλον υποστρώματος.

Τα βιοτικά συστατικά ενός οικοσυστήματος έχουν συγκεκριμένη, χωρική και τροφική δομή.

Η χωρική δομή του οικοσυστήματος εκδηλώνεται σε κλιμακώσεις: οι αυτότροφες διεργασίες είναι πιο ενεργές στην ανώτερη βαθμίδα - την «πράσινη ζώνη», όπου το φως του ήλιου είναι διαθέσιμο. Οι ετερότροφες διεργασίες είναι πιο έντονες για το κατώτερο στρώμα. - καφέ ζώνη. Εδώ, η οργανική ύλη συσσωρεύεται στα εδάφη και τα ιζήματα.

Η τροφική δομή του οικοσυστήματος αντιπροσωπεύεται από παραγωγούς - παραγωγούς οργανικής ύλης και καταναλωτές - καταναλωτές οργανικής ύλης, καθώς και αποικοδομητές - καταστρέφοντας οργανικές ενώσεις σε ανόργανες. Ένα οικοσύστημα μπορεί να διασφαλίσει την κυκλοφορία της ύλης μόνο εάν περιλαμβάνει τα τέσσερα συστατικά που είναι απαραίτητα για αυτό: αποθέματα βιογενών στοιχείων, παραγωγούς, καταναλωτές και αποικοδομητές. Οι παραγωγοί είναι αυτότροφοι, οι καταναλωτές είναι ετερότροφοι. Τα ετερότροφα χωρίζονται σε φαγότροφα (τρέφονται με άλλους οργανισμούς) και σαπρόφυτα, καταστροφείς (βακτήρια και μύκητες που αποσυνθέτουν τους νεκρούς ιστούς).

Σε οποιοδήποτε οικοσύστημα, η αλληλεπίδραση αυτοτροφικών και ετερότροφων συστατικών συμβαίνει στη διαδικασία του κύκλου των ουσιών. Ουσία και ενέργεια σε κάθε στάδιο της τροφικής αλυσίδας χάνεται έως και 90%, μόνο το 10% πηγαίνει στον επόμενο καταναλωτή (κανόνας 10 τοις εκατό). Ο ρυθμός δημιουργίας οργανικής ύλης στα οικοσυστήματα - βιολογικά προϊόντα - εξαρτάται από την ενέργεια του Ήλιου. Η βιολογική παραγωγή των οικοσυστημάτων είναι ο ρυθμός με τον οποίο δημιουργείται βιομάζα σε αυτά. Η φυτική παραγωγή είναι πρωτογενής, η ζωική παραγωγή είναι δευτερεύουσα. Σε κάθε βιοκένωση, η παραγωγή κάθε τροφικού επιπέδου είναι 10 φορές μικρότερη από την προηγούμενη. Η βιομάζα των φυτών είναι μεγαλύτερη από τη βιομάζα των φυτοφάγων, η μάζα των αρπακτικών είναι 10 φορές μικρότερη από τη μάζα των φυτοφάγων (ο κανόνας της πυραμίδας των βιολογικών προϊόντων). Στους ωκεανούς, τα μονοκύτταρα φύκια διαιρούνται με ταχύτερο ρυθμό και παράγουν μεγαλύτερη παραγωγή. Αλλά ο συνολικός αριθμός τους αλλάζει ελάχιστα, επειδή οι τροφοδότες φίλτρων τα τρώνε με πιο αργό ρυθμό. Τα φύκια μόλις και μετά βίας έχουν χρόνο να πολλαπλασιαστούν για να επιβιώσουν. Ψάρι, κεφαλόποδα, τα μεγάλα καρκινοειδή αναπτύσσονται και αναπαράγονται πιο αργά, αλλά τρώγονται ακόμη πιο αργά από τους εχθρούς, οπότε η βιομάζα τους συσσωρεύεται. Αν ζυγίσεις όλα τα φύκια και όλα τα ζώα του ωκεανού, τότε τα τελευταία θα υπερβαίνουν. Η πυραμίδα της βιομάζας στον ωκεανό αναποδογυρίζει. Στα χερσαία οικοσυστήματα, ο ρυθμός ανάπτυξης της βλάστησης είναι χαμηλότερος και η πυραμίδα της βιομάζας μοιάζει με την πυραμίδα παραγωγής. Τα λιγότερο παραγωγικά οικοσυστήματα θερμών και ψυχρών ερήμων και κεντρικών τμημάτων των ωκεανών. Η μέση παραγωγή παρέχεται από εύκρατα δάση, λιβάδια και στέπες. Η μεγαλύτερη ανάπτυξη φυτικής μάζας είναι στα τροπικά δάση, στις οι κοραλλιογενείς ύφαλοιστον ωκεανό.

1. Σχέσεις στο οικοσύστημα

Οι οικολογικές αλληλεπιδράσεις των πληθυσμών και των μεμονωμένων οργανισμών σε ένα οικοσύστημα έχουν υλικό-ενεργειακό και πληροφοριακό χαρακτήρα. Πρώτα απ 'όλα, αυτές είναι τροφικές (τροφικές) αλληλεπιδράσεις που αποκτούν διαφορετικές μορφές: φυτοφάγα - φυτοφαγία; σαρκοφάγος - ζωοφαγία, κατανάλωση από ορισμένα ζώα άλλων, συμπεριλαμβανομένης της αρπακτικής.

Πληθυσμοί φυτοφάγων, σαρκοφάγων και παμφάγων είναι καταναλωτές οργανικής ύλης - καταναλωτές, που μπορεί να είναι πρωτογενείς, δευτερογενείς, τριτογενείς. Τα φυτά είναι παραγωγοί.

Μία από τις πιο μελετημένες οικολογικές σχέσεις είναι μεταξύ των πληθυσμών αρπακτικών και θηραμάτων. ΑρπακτικάΕίναι ένας τρόπος απόκτησης τροφής και διατροφής ζώων. Η αξία των αρπακτικών για τον πληθυσμό των θηραμάτων είναι θετική, γιατί τα αρπακτικά εξοντώνουν κυρίως άρρωστα και αδύναμα άτομα. Αυτό συμβάλλει στη διατήρηση της ποικιλότητας των ειδών, καθώς ρυθμίζει τον αριθμό των πληθυσμών χαμηλών τροφικών επιπέδων.

Συμβίωση (αμοιβαιότητα). Σχεδόν όλα τα είδη δέντρων συμβιώνουν με μικρομύκητες. Το μυκήλιο των μανιταριών πλέκει λεπτά τμήματα ριζών, διεισδύει στον μεσοκυττάριο χώρο. Η μάζα των καλύτερων νημάτων μανιταριών λειτουργεί ως τρίχες ρίζας, απορροφώντας ένα θρεπτικό διάλυμα εδάφους.

Ανταγωνισμός -άλλου είδους σχέση. Οι νόμοι των ανταγωνιστικών σχέσεων ονομάζονται αρχή του ανταγωνιστικού αποκλεισμού: δύο είδη δεν μπορούν να υπάρχουν σταθερά σε έναν περιορισμένο χώρο εάν η αύξηση των αριθμών περιορίζεται από έναν ζωτικό πόρο.

Εάν τα είδη που συγκατοικούν συνδέονται μόνο μέσω μιας αλυσίδας άλλων ειδών και δεν αλληλεπιδρούν, συνυπάρχοντας σε μια κοινότητα, τότε η σχέση τους ονομάζεται ουδέτερη. Τα βυζιά και τα ποντίκια στο ίδιο δάσος είναι ουδέτερα είδη.

πρωτολειτουργία(κοινοπολιτεία)

Κομμενσαλισμός(ένα κέρδος)

Αμενσαλισμός(ένα είδος αναστέλλει την ανάπτυξη ενός άλλου)

1. Η ενέργεια ρέει σε ένα οικοσύστημα

Τα φυσικά οικοσυστήματα είναι ανοιχτά συστήματα : πρέπει να λαμβάνουν και να δίνουν ύλη και ενέργεια.

Μέσα στα οικοσυστήματα υπάρχει μια συνεχής κυκλοφορία ύλης και ενέργειας. Τα στάδια αυτού του κύκλου παρέχονται από διάφορες ομάδες οργανισμών που εκτελούν διάφορες λειτουργίες:

1. Παραγωγοί(από το λατ. producentis - παράγω, δημιουργώ) οργανισμοί που σχηματίζουν οργανικές ουσίες από ανόργανες. Πρώτα απ 'όλα, πρόκειται για φυτά που δημιουργούν στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης από το νερό και διοξείδιο του άνθρακαγλυκόζη χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια.

α) στον ωκεανόκαι άλλες δεξαμενές, οι παραγωγοί είναι μικροσκοπικά φύκια

φυτοπλαγκτόν, καθώς και μεγάλα φύκια.

β) στην ξηρά- Πρόκειται για μεγάλα ανώτερα φυτά (δέντρα, θάμνοι, βότανα).

2. Καταναλωτές(από λατ. καταναλώνω - καταναλώνω) - οργανισμοί που ζουν από οργανική ύλη που δημιουργείται από παραγωγούς. Οι καταναλωτές περιλαμβάνουν όλα τα ζώα που τρώνε φυτά και το ένα το άλλο.

α) καταναλωτές πρώτης τάξης - φυτοφάγοι(φυτοφάγα - οπληφόρα, τρωκτικά, μερικά έντομα).

σι ) καταναλωτές δεύτερης τάξης- σαρκοφάγα (εντομοφάγα πτηνά και θηλαστικά, αμφίβια, ψάρια)·

γ) καταναλωτές της III τάξης- μεγάλα αρπακτικά (αρπακτικά ψάρια, πουλιά, θηλαστικά).

3. αποικοδομητές(από το λατ. Reducentis - επιστροφή, αποκατάσταση) - οργανισμοί που λαμβάνουν ενέργεια αποσυνθέτοντας νεκρή οργανική ύλη ( τρίμματα ), ενώ οι αποικοδομητές απελευθερώνουν ανόργανα στοιχεία για να τροφοδοτήσουν τους παραγωγούς. Αυτά περιλαμβάνουν βακτήρια και μύκητες.

Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης αυτών των ομάδων οργανισμών, ο κύκλος της ύλης και της ενέργειας συμβαίνει στο οικοσύστημα.

ΣΕ βιοκενώσειςοι ζωντανοί οργανισμοί συνδέονται στενά όχι μόνο μεταξύ τους, αλλά και με την άψυχη φύση. Αυτή η σύνδεση εκφράζεται μέσω της ύλης και της ενέργειας.

Ο μεταβολισμός, όπως γνωρίζετε, είναι μια από τις κύριες εκδηλώσεις της ζωής. ομιλία σύγχρονη γλώσσα, οι οργανισμοί είναι ανοιχτά βιολογικά συστήματα, καθώς συνδέονται με το περιβάλλον με μια συνεχή ροή ύλης και ενέργειας που διέρχεται από το σώμα τους. υλική εξάρτησηζωντανά όντα από το περιβάλλον συνειδητοποιήθηκε πίσω στο Αρχαία Ελλάδα. Ο φιλόσοφος Ηράκλειτος εξέφρασε μεταφορικά αυτό το φαινόμενο με τα ακόλουθα λόγια: «Τα σώματά μας ρέουν σαν ρυάκια και η ύλη ανανεώνεται συνεχώς μέσα τους, όπως το νερό σε ένα ρυάκι». Η σύνδεση υλικού-ενέργειας του οργανισμού με το περιβάλλον μπορεί να μετρηθεί.

Η παροχή τροφής, νερού, οξυγόνου στους ζωντανούς οργανισμούς είναι η ροή της ύλης από περιβάλλον. Η τροφή περιέχει την ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία των κυττάρων και των οργάνων. Τα φυτά αφομοιώνουν άμεσα την ενέργεια του ηλιακού φωτός, την αποθηκεύουν στους χημικούς δεσμούς των οργανικών ενώσεων και στη συνέχεια αναδιανέμεται μέσω των διατροφικών σχέσεων στις βιοκαινώσεις.

V. N. Sukachev
(1880 – 1967)

Μεγ. Ρώσος βοτανολόγος, ακαδημαϊκός
Ο ιδρυτής της βιογεωκαινολογίας - της επιστήμης των φυσικών οικοσυστημάτων

Οι ροές ύλης και ενέργειας μέσω των ζωντανών οργανισμών στις διαδικασίες του μεταβολισμού είναι εξαιρετικά υψηλές. Ένα άτομο, για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της ζωής του καταναλώνει δεκάδες τόνους φαγητού και ποτού, και μέσω των πνευμόνων - πολλά εκατομμύρια λίτρα αέρα. Πολλοί οργανισμοί αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον ακόμη πιο εντατικά. Τα φυτά ξοδεύουν από 200 έως 800 ή περισσότερα γραμμάρια νερού για να δημιουργήσουν κάθε γραμμάριο της μάζας τους, το οποίο εξάγουν από το έδαφος και εξατμίζονται στην ατμόσφαιρα. Ουσίες που απαιτούνται για φωτοσύνθεση, τα φυτά λαμβάνονται από το έδαφος, το νερό και τον αέρα.

Με μια τέτοια ένταση ύλης που ρέει από την ανόργανη φύση στα ζωντανά σώματα, τα αποθέματα ενώσεων που είναι απαραίτητα για τη ζωή είναι ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιες– θα είχε εξαντληθεί εδώ και πολύ καιρό στη Γη. Ωστόσο, η ζωή δεν σταματά, επειδή τα βιογενή στοιχεία επιστρέφουν συνεχώς στο περιβάλλον που περιβάλλει τους οργανισμούς. Αυτό συμβαίνει στις βιοκαινώσεις, όπου, ως αποτέλεσμα των διατροφικών σχέσεων μεταξύ των ειδών, που συντίθενται από τα φυτά οργανική ύλητελικά διασπώνται ξανά σε τέτοιες ενώσεις που μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν από τα φυτά. Ετσι βιολογικός κύκλος ουσιών.

Έτσι, η βιοκένωση είναι μέρος ενός ακόμη πιο πολύπλοκου συστήματος, το οποίο εκτός από ζωντανούς οργανισμούς περιλαμβάνει και το άψυχο περιβάλλον τους, που περιέχει την ουσία και την ενέργεια που είναι απαραίτητη για τη ζωή. Η βιοκένωση δεν μπορεί να υπάρξει χωρίς συνδέσεις υλικού-ενέργειας με το περιβάλλον. Ως αποτέλεσμα, η βιοκένωση αντιπροσωπεύει μια ορισμένη ενότητα μαζί της.

Α. Τάνσλι
(1871 – 1955)

Άγγλος βοτανολόγος, εισήγαγε την έννοια του «οικοσυστήματος» στην επιστήμη

Κάθε συνδυασμός οργανισμών και ανόργανων συστατικών στον οποίο μπορεί να διατηρηθεί η κυκλοφορία της ύλης ονομάζεται οικολογικό σύστημα, ή οικοσύστημα.

Τα φυσικά οικοσυστήματα μπορεί να έχουν διαφορετικό όγκο και μήκος: μια μικρή λακκούβα με τους κατοίκους της, μια λίμνη, ένας ωκεανός, ένα λιβάδι, ένα άλσος, μια τάιγκα, μια στέπα - όλα αυτά είναι παραδείγματα οικοσυστημάτων διαφορετικής κλίμακας. Οποιοδήποτε οικοσύστημα περιλαμβάνει ένα ζωντανό μέρος - μια βιοκένωση και το φυσικό του περιβάλλον. Τα μικρότερα οικοσυστήματα αποτελούν μέρος ολοένα και μεγαλύτερων, μέχρι το γενικό οικοσύστημα της Γης. Ο γενικός βιολογικός κύκλος της ύλης στον πλανήτη μας αποτελείται επίσης από την αλληλεπίδραση πολλών πιο συγκεκριμένων κύκλων. Ένα οικοσύστημα μπορεί να διασφαλίσει τον κύκλο της ύλης μόνο εάν περιλαμβάνει τα τέσσερα συστατικά που είναι απαραίτητα για αυτό: αποθέματα βιογενών στοιχείων, παραγωγούς, ΚαταναλωτέςΚαι αποικοδομητές(Εικ. 1).

Ρύζι. 1.Απαραίτητα συστατικά του οικοσυστήματος

Παραγωγοί- πρόκειται για πράσινα φυτά που δημιουργούν οργανική ύλη από βιογενή στοιχεία, δηλαδή βιολογικά προϊόντα, χρησιμοποιώντας ροές ηλιακής ενέργειας.

Καταναλωτές- καταναλωτές αυτής της οργανικής ύλης, μεταποιώντας την σε νέες μορφές. Τα ζώα συνήθως ενεργούν ως καταναλωτές. Διακρίνετε τους καταναλωτές πρώτης τάξης - φυτοφάγα είδη και δεύτερης τάξης - σαρκοφάγα ζώα.

αποικοδομητές- οργανισμοί που τελικά καταστρέφουν τις οργανικές ενώσεις σε ορυκτές. Ο ρόλος των αποικοδομητών στις βιοκαινώσεις επιτελείται κυρίως από μύκητες και βακτήρια, καθώς και από άλλους μικρούς οργανισμούς που επεξεργάζονται τα νεκρά υπολείμματα φυτών και ζώων (Εικ. 2).

Ρύζι. 2.Καταστροφείς νεκρού ξύλου (ο σκαθάρι bronzovka και η προνύμφη του, ο σκαραβαίος ελαφιού και η προνύμφη του, η μεγάλη μπάρα βελανιδιάς και η προνύμφη του, η μυρωδάτη πεταλούδα και η κάμπια της, ο κόκκινος πλατύς κάνθαρος, το χιλιόποδο kisyak, το μαύρο μυρμήγκι, οι ψείρες του ξύλου, ο γαιοσκώληκας)

Η ζωή στη Γη συνεχίζεται εδώ και περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, χωρίς διακοπή ακριβώς επειδή λαμβάνει χώρα στο σύστημα των βιολογικών κύκλων της ύλης. Η βάση αυτού είναι η φωτοσύνθεση των φυτών και οι τροφικές σχέσεις των οργανισμών στις βιοκαινώσεις. Ωστόσο, ο βιολογικός κύκλος της ύλης απαιτεί συνεχή δαπάνη ενέργειας. Σε αντίθεση με τα χημικά στοιχεία, τα οποία εμπλέκονται επανειλημμένα σε ζωντανά σώματα, η ενέργεια των ακτίνων του ήλιου, που κατακρατείται από τα πράσινα φυτά, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τους οργανισμούς επ' αόριστον.

Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής, η ενέργεια δεν εξαφανίζεται χωρίς ίχνος, αποθηκεύεται στον κόσμο γύρω μας, αλλά περνά από τη μια μορφή στην άλλη. Σύμφωνα με τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο, κάθε μετασχηματισμός της ενέργειας συνοδεύεται από τη μετάβαση μέρους της σε μια κατάσταση όπου δεν μπορεί πλέον να χρησιμοποιηθεί για εργασία. Στα κύτταρα των ζωντανών όντων, η ενέργεια που παρέχει χημικές αντιδράσεις, με κάθε αντίδραση, μετατρέπεται εν μέρει σε θερμότητα και η θερμότητα διαχέεται από το σώμα στον περιβάλλοντα χώρο. Σκληρή δουλειάΤα κύτταρα και τα όργανα συνοδεύονται, επομένως, από απώλεια ενέργειας από το σώμα. Κάθε κύκλος της κυκλοφορίας των ουσιών, ανάλογα με τη δραστηριότητα των μελών της βιοκένωσης, απαιτεί όλο και περισσότερη ενέργεια.

Έτσι, η ζωή στον πλανήτη μας πραγματοποιείται ως μόνιμη κύκλος της ύληςυποστηρίζεται ροή ηλιακής ενέργειας.Η ζωή οργανώνεται όχι μόνο σε βιοκαινώσεις, αλλά και σε οικοσυστήματα, στα οποία υπάρχει στενή σχέση μεταξύ ζωντανών και μη έμβιων συστατικών της φύσης.

Η ποικιλομορφία των οικοσυστημάτων στη Γη συνδέεται τόσο με την ποικιλομορφία των ζωντανών οργανισμών όσο και με τις συνθήκες του φυσικού, γεωγραφικού περιβάλλοντος. Τούντρα, δάσος, στέπα, έρημος ή τροπικός κοινότητεςέχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά βιολογικών κύκλων και σχέσεων με το περιβάλλον. Τα υδάτινα οικοσυστήματα είναι επίσης εξαιρετικά διαφορετικά. Τα οικοσυστήματα διαφέρουν ως προς τον ρυθμό των βιολογικών κύκλων και στη συνολική ποσότητα ύλης που εμπλέκεται σε αυτούς τους κύκλους.

Η βασική αρχή της σταθερότητας του οικοσυστήματος - η κυκλοφορία της ύλης που υποστηρίζεται από τη ροή της ενέργειας - εξασφαλίζει ουσιαστικά την ατελείωτη ύπαρξη ζωής στη Γη.

Σύμφωνα με αυτή την αρχή, μπορούν να οργανωθούν τόσο βιώσιμα τεχνητά οικοσυστήματα όσο και τεχνολογίες παραγωγής στις οποίες εξοικονομείται νερό ή άλλοι πόροι. Η παραβίαση της συντονισμένης δραστηριότητας των οργανισμών στις βιοκαινώσεις συνήθως συνεπάγεται σοβαρές αλλαγές στους κύκλους της ύλης στα οικοσυστήματα. Αυτός είναι ο κύριος λόγος για κάτι τέτοιο περιβαλλοντικές καταστροφές , ως πτώση της γονιμότητας του εδάφους, μείωση της απόδοσης των φυτών, ανάπτυξη και παραγωγικότητα των ζώων, σταδιακή καταστροφή του φυσικού περιβάλλοντος.