Acasă Constructie

Principii de identificare a ecosistemelor pe uscat. Biologie la Liceu. Structura spațială a populației reflectă natura distribuției indivizilor în spațiu

În ciuda faptului că ecosistemul este luat ca o unitate elementară a biosferei, în ceea ce privește structura sa, ecosistemul este un mecanism extrem de complex și multicomponent. Populațiile tipuri diferite formează întotdeauna comunități complexe în biosfera Pământului - biocenoze. Biocenoza - un ansamblu de plante, animale, ciuperci și protozoare care locuiesc pe o zonă terestră sau într-un rezervor și sunt în anumite relații între ele. Biocenozele, împreună cu zonele specifice ale suprafeței pământului și atmosfera adiacentă pe care le ocupă, se numesc ecosisteme. Ele pot fi de o scară diferită - de la o picătură de apă sau o grămadă de furnici până la ecosistemul unei insule, râu, continent și întreaga biosferă în ansamblu. Astfel, un ecosistem este un complex interdependent de componente vii și inerte interconectate prin metabolism și energie. Rolul activ principal în procesele de interacțiune a componentelor ecosistemului aparține ființelor vii, adică. biocenoza. Componentele biocenozei sunt strâns legate și interacționează cu litosfera, atmosfera și hidrosfera. Ca urmare, pe suprafața Pământului se formează un alt element al ecosistemelor - solul (pedosfera).

Conceptul de sistem ecologic este ierarhic. Aceasta înseamnă că orice sistem ecologic de un anumit nivel include un număr de ecosisteme mai mici de nivelul anterior și, la rândul său, este o parte integrantă a unui ecosistem mai mare. Ca ecosistem elementar, se poate imagina un cocoș sau o scobitură într-o mlaștină, iar un ecosistem mai general, care acoperă multe spații vai și inter-alas, poate fi suprafața împădurită corespunzătoare a unei terase sau peneplai. Continuând această serie în sus, se poate aborda sistemul ecologic al Pământului - biosfera, și deplasându-se în jos - către biogeocenoză, ca unitate biocorologică elementară (hora - spațiu, gr.) a biosferei. Având în vedere importanța decisivă a factorilor zonali pentru dezvoltarea materiei vii a Pământului, este legitim să ne imaginăm o astfel de serie teritorială de ecosisteme subordonate:

elementar > local > zonal > global.

Toate grupurile de ecosisteme sunt un produs al dezvoltării istorice comune a speciilor care diferă în poziția lor sistematică; speciile se adaptează astfel una la alta. Baza principală pentru compoziția ecosistemelor sunt plantele și bacteriile - producători de materie organică (atmosferă). În cursul evoluției, înainte de colonizarea unui anumit spațiu al biosferei de către plante și microorganisme, nu se putea pune problema colonizării lui de către animale.

Populațiile diferitelor specii din ecosisteme se influențează reciproc conform principiului direct și feedback. În general, existența unui ecosistem este guvernată în principal de forțele care acționează în cadrul sistemului. Autonomia și autoreglementarea unui ecosistem determină poziția sa specială în biosferă ca unitate elementară la nivel de ecosistem.

Ecosistemele, care formează împreună biosfera planetei noastre, sunt interconectate prin circulația substanțelor și fluxul de energie. În acest ciclu, viața de pe Pământ acționează ca componentă principală a biosferei. Schimbul de substanțe între ecosistemele conectate se poate realiza în faze gazoase, lichide și solide, precum și sub formă de materie vie (migrația animalelor).

Pentru ca ecosistemele să funcționeze mult timp și în ansamblu, ele trebuie să aibă proprietățile de legare și eliberare a energiei, de circulație a substanțelor. Ecosistemul trebuie să aibă și mecanisme care să reziste influențelor externe.

Exista diverse modele organizarea ecosistemului.

1. Modelul bloc al ecosistemului. Fiecare ecosistem este format din 2 blocuri: biocenoza si biotop. Biogeocenoza, conform lui V.N. Sukachev, include blocuri și legături. Acest termen se aplică în general sistemelor terestre. În biogeocenoze, prezența unei comunități de plante (lunca, stepă, mlaștină) ca verigă principală este obligatorie. Există ecosisteme fără o legătură cu plante. De exemplu, cele care se formează pe baza resturilor organice în descompunere, cadavre de animale. În ele este suficientă doar prezența zoocenozei și microbiocenozei.
2. Structura speciilor a ecosistemelor. Este înțeles ca numărul de specii care formează un ecosistem și raportul dintre numărul lor. Diversitatea speciilor este de sute și zeci de sute. Cu cât este mai semnificativ, cu atât este mai bogat biotopul ecosistemului. Ecosistemele pădurilor tropicale sunt cele mai bogate în diversitate de specii. Bogăția speciilor depinde și de vârsta ecosistemelor. În ecosistemele mature, se disting, de obicei, una sau 2-3 specii de indivizi care predomină în mod clar ca număr. Speciile care predomină clar în ceea ce privește numărul de indivizi sunt dominante (din latinescul dom-inans - „dominant”). De asemenea, speciile se disting în ecosisteme – edificatori (din latinescul aedifica-tor – „constructor”). Acestea sunt speciile care formează mediul (molidul dintr-o pădure de molid, alături de dominație, are înalte proprietăți edificatoare). Diversitatea speciilor este o proprietate importantă a ecosistemelor. Diversitatea oferă o duplicare a durabilității sale. Structura speciei este utilizată pentru a evalua condițiile de habitat pentru plantele indicator (zonă de pădure - acid, indică condițiile de umiditate). Ecosistemele sunt numite prin plante edificatoare sau dominante și plante indicator.
3. Structura trofică a ecosistemelor. Lanturile alimentare. Fiecare ecosistem include mai multe niveluri trofice (alimentare). Primul sunt plantele. Al doilea sunt animalele. Ultimul sunt microorganismele și ciupercile.

Din punct de vedere al structurii trofice, ecosistemul poate fi împărțit în două niveluri:

1) Nivelul autotrof superior, sau „centrul verde”, care include plantele sau părțile acestora care conțin clorofilă, unde predomină fixarea energiei luminoase, utilizarea compușilor anorganici simpli și acumularea de compuși organici complecși.
2) Stratul heterotrof inferior, sau „breaua brună” de sol și sedimente, substanțe în descompunere, rădăcini etc., în care predomină utilizarea, transformarea și descompunerea compușilor complecși.

În același timp, este important să înțelegem că organismele vii din centura „verde” și „maro” vor diferi. Stratul superior va fi dominat de insecte și păsări care se hrănesc cu frunziș și, de exemplu, cu muguri. În nivelul inferior vor prevala microorganismele și bacteriile care descompun materia organică și anorganică. În această centură va fi și un număr semnificativ de animale mari.

Pe de altă parte, dacă vorbim despre transferul de nutrienți și energie, este convenabil să distingem următoarele componente în ecosistem:

1) Substante anorganice (C, N, CO2, H2O etc.) incluse in cicluri.
2) Compuși organici (proteine, carbohidrați, lipide, substanțe humice etc.) care leagă părțile biotică și abiotică.
3) Aerul, apa și mediul substrat, inclusiv regimul climatic și alți factori fizici.
4) Producători, organisme autotrofe, mai ales plante verzi care pot produce hrană din substanțe anorganice simple
5) Macroconsumatori sau fagotrofe - organisme heterotrofe, în principal animale, care se hrănesc cu alte organisme sau particule de materie organică.
6) Microconsumatori, saprotrofe, destructori sau osmotrofe - organisme heterotrofe, în principal bacterii și ciuperci, care obțin energie fie prin descompunerea țesuturilor moarte, fie prin absorbția materiei organice dizolvate eliberate spontan sau extrase de saprotrofe din plante și alte organisme. Ca urmare a activității saprotrofelor, se eliberează nutrienți anorganici adecvati producătorilor; în plus, saprotrofei furnizează hrană macroconsumatorilor și secretă adesea substanțe asemănătoare hormonilor care inhibă sau stimulează funcționarea altor componente biotice ale ecosistemului.

Una dintre trăsăturile comune ale tuturor ecosistemelor, fie că sunt terestre, de apă dulce, marine sau artificiale (de exemplu agricole), este interacțiunea dintre componentele autotrofe și heterotrofe. Organismele implicate în diferite procese ciclului sunt parțial separate în spațiu; procesele autotrofe sunt cele mai active în nivelul superior („centrul verde”), unde lumina soarelui este disponibilă. Procesele heterotrofe sunt cele mai intense în stratul inferior („centrul maro”), unde materia organică se acumulează în sol și sedimente. În plus, aceste funcții principale ale componentelor ecosistemului sunt, de asemenea, parțial separate în timp, deoarece este posibil un interval de timp semnificativ între producția de materie organică de către organismele autotrofe și consumul acesteia de către heterotrofe. De exemplu, principalul proces din coronamentul unui ecosistem forestier este fotosinteza.

biogeocenoza heterotrofică a ecosistemului

Ecosistemele sunt unul dintre conceptele cheie ale ecologiei, care este un sistem care include mai multe componente: o comunitate de animale, plante și microorganisme, un habitat caracteristic, un întreg sistem de relații prin care se realizează schimbul de substanțe și energii.

În știință, există mai multe clasificări ale ecosistemelor. Una dintre ele împarte toate ecosistemele cunoscute în două mari clase: naturale, create de natură, și artificiale, cele create de om. Să ne uităm la fiecare dintre aceste clase mai detaliat.

ecosistemelor naturale

După cum sa menționat mai sus, ecosistemele naturale, naturale s-au format ca urmare a acțiunii forțelor naturii. Ele sunt caracterizate prin:

Relație strânsă între substanțele organice și anorganice
Un cerc complet, vicios al circulației substanțelor: pornind de la apariția materiei organice și terminând cu descompunerea și descompunerea acesteia în componente anorganice.
Reziliență și capacitatea de auto-vindecare.

Toate ecosistemele naturale sunt definite de următoarele caracteristici:

1. structura speciei: numărul fiecărei specii de animale sau plante este reglementat de condiții naturale.
2. Structura spațială: toate organismele sunt dispuse într-o strictă ierarhie orizontală sau verticală. De exemplu, într-un ecosistem forestier, nivelurile se disting clar, într-un ecosistem acvatic, distribuția organismelor depinde de adâncimea apei.
3. Substanțe biotice și abiotice. Organismele care alcătuiesc un ecosistem sunt împărțite în anorganice (abiotice: lumină, aer, sol, vânt, umiditate, presiune) și organice (biotice - animale, plante).
4. La rândul său, componenta biotică este împărțită în producători, consumatori și distrugători. Printre producători se numără plante și bacterii, care, cu ajutorul luminii solare și al energiei, creează materie organică din substanțe anorganice. Consumatorii sunt animalele și plantele carnivore care se hrănesc cu această materie organică. Distrugătorii (ciuperci, bacterii, unele microorganisme) sunt coroana lanțului trofic, deoarece produc procesul invers: substanțele organice sunt transformate în substanțe anorganice.

Granițele spațiale ale fiecărui ecosistem natural sunt foarte condiționate. În știință, se obișnuiește să se definească aceste limite după contururile naturale ale reliefului: de exemplu, o mlaștină, un lac, munți, râuri. Dar, în ansamblu, toate ecosistemele care alcătuiesc bioanvelopa planetei noastre sunt considerate deschise, deoarece interacționează cu mediu inconjurator si cu spatiu. În viziunea cea mai generală, imaginea arată astfel: organismele vii primesc energie, substanțe cosmice și terestre din mediu, iar la ieșire - roci sedimentare și gaze, care în cele din urmă merg în spațiu.

Toate componentele ecosistemului natural sunt strâns interconectate. Principiile acestei conexiuni se formează de-a lungul anilor, uneori secole. Dar de aceea devin atât de stabile, deoarece aceste conexiuni și condiții climatice determină tipurile de animale și plante care trăiesc în această zonă. Orice dezechilibru în ecosistemul natural poate duce la dispariția sau atenuarea acestuia. O astfel de încălcare poate fi, de exemplu, defrișarea, exterminarea unei populații a unei anumite specii de animale. În acest caz, lanțul trofic este imediat întrerupt, iar ecosistemul începe să „eșueze”.

Apropo, introducerea unor elemente suplimentare în ecosisteme o poate perturba și ele. De exemplu, dacă o persoană începe să crească animale în ecosistemul selectat care nu au fost acolo inițial. O confirmare vie a acestui lucru este creșterea iepurilor în Australia. La început a fost profitabil, deoarece într-un mediu atât de fertil și condiții climatice excelente pentru reproducere, iepurii au început să se înmulțească cu o viteză incredibilă. Dar până la urmă totul s-a prăbușit. Nenumărate hoarde de iepuri au devastat pășunile unde pășunau oile. Numărul oilor a început să scadă. O persoană primește mult mai multă hrană de la o oaie decât de la 10 iepuri. Acest caz a intrat chiar și în proverb: „Iepurii au mâncat Australia”. A fost nevoie de un efort incredibil al oamenilor de știință și de mari cheltuieli înainte de a reuși să scape de populația de iepuri. Nu a fost posibil să-și extermine complet populația din Australia, dar numărul lor a scăzut și nu a mai amenințat ecosistemul.

ecosisteme artificiale

Ecosistemele artificiale sunt comunități de animale și plante care trăiesc în condițiile create pentru ele de om. Ele mai sunt numite și noobiogeocenoze sau socioecosisteme. Exemple: câmp, pășune, oraș, societate, navă spațială, grădină zoologică, grădină, iaz artificial, lac de acumulare.

Cel mai simplu exemplu de ecosistem artificial este un acvariu. Aici, habitatul este limitat de pereții acvariului, afluxul de energie, lumină și nutrienți este realizat de om, el reglează și temperatura și compoziția apei. Numărul de locuitori este și el determinat inițial.

Prima caracteristică: toate ecosistemele artificiale sunt heterotrofe, adică consumul de alimente preparate. Luați, de exemplu, un oraș, unul dintre cele mai mari ecosisteme create de om. Afluxul de energie creată artificial (conducta de gaz, electricitate, alimente) joacă un rol imens aici. În același timp, astfel de ecosisteme se caracterizează printr-un randament ridicat de substanțe toxice. Adică acele substanțe care în ecosistemul natural servesc ulterior pentru producerea de materie organică devin adesea inutilizabile în cele artificiale.

Încă unul trăsătură distinctivă ecosisteme artificiale - un ciclu deschis al metabolismului. Luați, de exemplu, agro-ecosistemele - cele mai importante pentru oameni. Acestea includ câmpuri, livezi, grădini de legume, pășuni, ferme și alte terenuri agricole pe care o persoană creează condiții pentru îndepărtarea produselor de consum. O parte a lanțului trofic din astfel de ecosisteme este scoasă de o persoană (sub formă de cultură) și, prin urmare, lanțul trofic este distrus.

A treia diferență între ecosistemele artificiale și cele naturale este deficitul de specii.. Într-adevăr, o persoană creează un ecosistem de dragul creșterii unei (mai rar mai multe) specii de plante sau animale. De exemplu, într-un câmp de grâu, toți dăunătorii și buruienile sunt distruse, se cultivă doar grâul. Acest lucru face posibilă obținerea celei mai bune recolte. Dar, în același timp, distrugerea organismelor „neprofitabile” pentru oameni face ca ecosistemul să fie instabil.

Caracteristici comparative ale ecosistemelor naturale și artificiale

Este mai convenabil să prezentați o comparație a ecosistemelor naturale și a socio-ecosistemelor sub forma unui tabel:

ecosistemelor naturale	ecosisteme artificiale
Componenta principală este energia solară.	Obține în principal energie din combustibil și alimente gătite (heterotrofe)
Formează sol fertil	Epuizează solul
Toate ecosistemele naturale absorb dioxidul de carbon și produc oxigen.	Majoritatea ecosistemelor artificiale consumă oxigen și produc dioxid de carbon.
Mare diversitate de specii	Număr limitat de specii de organisme
Stabilitate ridicată, capacitate de autoreglare și autovindecare	Sustenabilitate slabă, deoarece un astfel de ecosistem depinde de activitățile umane
metabolism închis	Lanț metabolic neînchis
Creează habitate pentru animale și plante sălbatice	Distruge habitatele faunei sălbatice
Acumulează apa, folosind-o cu înțelepciune și purificatoare	Consum mare de apă, poluarea acesteia

Toată diversitatea organismelor de pe planeta noastră este indisolubil legată. Nu există o astfel de creatură care ar putea exista izolat de toată lumea, strict individual. Cu toate acestea, nu numai organismele sunt în strânsă relație, ci și factorii mediului extern și intern afectează întregul biom. Împreună, întregul complex al naturii animate și neînsuflețite este reprezentat de structura ecosistemelor și de proprietățile acestora. Care este acest concept, prin ce parametri este caracterizat, să încercăm să înțelegem articolul.

Conceptul de ecosisteme

Ce este un ecosistem? Din punct de vedere al activității vitale comune totale a tuturor tipurilor de organisme, indiferent de apartenența la clasă și de factorii de mediu, atât biotici, cât și abiotici.

Proprietățile ecosistemelor sunt explicate prin caracteristicile lor. Prima mențiune a acestui termen a apărut în 1935. A. Tansley a sugerat să-l folosească pentru a desemna „un complex format nu numai din organisme, ci și din mediul lor”. Conceptul în sine este destul de extins, este cea mai mare unitate de ecologie și, de asemenea, importantă. Un alt nume este biogeocenoza, deși există încă mici diferențe între aceste concepte.

Proprietatea principală a ecosistemelor este interacțiunea continuă în interiorul lor a materiei organice și anorganice, a energiei, redistribuirea căldurii, migrarea elementelor, impactul complex al ființelor vii unul asupra celuilalt. În total, există mai multe caracteristici principale care se numesc proprietăți.

Proprietățile de bază ale ecosistemelor

Există trei dintre ele cele mai importante:

autoreglare;
stabilitate;
auto-reproducere;
schimbarea de la una la alta;
integritate;
proprietăți emergente.

Întrebarea care este principala proprietate a ecosistemelor poate fi răspunsă în moduri diferite. Toate sunt importante, deoarece doar prezența lor combinată permite existența acestui concept. Să luăm în considerare în detaliu fiecare trăsătură caracteristică pentru a-i asimila importanța și a înțelege esența.

Autoreglementarea ecosistemelor

Aceasta este proprietatea principală a ecosistemului, care presupune gestionarea independentă a vieții în cadrul fiecărei biogeocenoze. Adică, un grup de organisme, care este în strânsă relație cu alte ființe vii, precum și cu factorii de mediu, are un impact direct asupra întregii structuri în ansamblu. Activitatea lor vitală este cea care poate afecta stabilitatea și autoreglementarea ecosistemului.

De exemplu, dacă vorbim despre prădători, atunci ei mănâncă ierbivore din aceeași specie exact până când numărul lor este redus. Mai mult, mâncatul se oprește, iar prădătorul trece la o altă sursă de hrană (adică un alt fel de ierbivor). Astfel, se dovedește că specia nu este complet distrusă, rămâne în repaus până când indicatorul de abundență necesar este restabilit.

În cadrul unui ecosistem, dispariția naturală a unei specii nu poate avea loc ca urmare a consumului de către alți indivizi. Despre asta este auto-reglementarea. Adică, animalele, plantele, ciupercile, microorganismele se controlează reciproc, în ciuda faptului că sunt alimente.

De asemenea, autoreglementarea este principala proprietate a ecosistemelor și pentru că datorită acesteia are loc un proces controlat de conversie a diferitelor tipuri de energie. compuși, elemente - toate sunt în strânsă interconexiune și circulație generală. Plantele folosesc direct energia solară, animalele mănâncă plante, traducând această energie în legături chimice, după moartea lor, microorganismele le descompun din nou în materie anorganică. Procesul este continuu și ciclic fără interferențe externe, ceea ce se numește autoreglare.

Durabilitate

Există și alte proprietăți ale ecosistemelor. Autoreglementarea este strâns legată de reziliență. Cât timp va dura acest sau acela ecosistem, cum va fi conservat și dacă vor exista modificări ale altora, depinde de o serie de motive.

Cu adevărat stabil este considerat a fi unul în care nu există loc pentru intervenția umană. Are un număr constant ridicat de toate tipurile de organisme, nu există modificări sub influența condițiilor de mediu sau sunt nesemnificative. În principiu, orice ecosistem poate fi durabil.

Această stare poate fi perturbată de o persoană prin intervenția sa și eșecul ordinii stabilite (defrișări, împușcarea animalelor, exterminarea insectelor etc.). De asemenea, natura însăși poate afecta sustenabilitatea dacă condițiile climatice se schimbă dramatic, fără a da timp organismelor să se adapteze. De exemplu, dezastrele naturale, schimbările climatice, aprovizionarea cu apă redusă și așa mai departe.

Cu cât diversitatea speciilor de organisme este mai mare, cu atât ecosistemele există mai mult timp. - sustenabilitatea și autoreglementarea - aceasta este baza pe care se bazează în general acest concept. Există un termen care rezumă aceste caracteristici - homeostazia. Adică, menținerea constanței în orice - diversitatea speciilor, abundența lor, factorii externi și interni. tundra este mai probabil să se schimbe decât pădurile tropicale. La urma urmei, diversitatea genetică a viețuitoarelor din ele nu este atât de mare, ceea ce înseamnă. iar capacitatea de supraviețuire este redusă drastic.

auto-reproductibilitatea

Dacă te gândești cu atenție la întrebarea care este principala proprietate a ecosistemelor, atunci poți ajunge la concluzia că auto-reproductibilitatea nu este o condiție mai puțin importantă pentru existența lor. Într-adevăr, fără reproducerea constantă a componentelor precum:

organisme;
compoziția solului;
transparența apei;
componenta de oxigen a aerului etc.

Este dificil să vorbim despre durabilitate și autoreglementare. Pentru ca biomasa să fie în mod constant revigorată și numărul să fie menținut, este important să existe suficientă hrană, apă, precum și condiții favorabile de viață. În cadrul oricărui ecosistem, există o înlocuire constantă a bătrânilor cu cei tineri, bolnavi cu cei sănătoși, puternici și rezistenti. Aceasta este o condiție normală pentru existența oricăruia dintre ele. Acest lucru este posibil numai cu condiția auto-reproducției în timp util.

Manifestarea proprietăților unui ecosistem de acest fel este o garanție a conservării genetice a alelelor fiecărei specii. În caz contrar, întregi genuri și tipuri, clase și familii de ființe vii ar fi supuse dispariției fără restaurare ulterioară.

Serie

De asemenea, proprietățile importante ale ecosistemelor sunt schimbarea ecosistemelor. Acest proces se numește succesiune. Apare sub influența unei modificări a factorilor abiotici externi și durează de la câteva zeci de ani la milioane. Esența acestui fenomen este înlocuirea succesivă a unui ecosistem cu altul sub influența atât a factorilor interni care apar între organismele vii, cât și a condițiilor externe de natură neînsuflețită pentru o lungă perioadă de timp.

Activitatea economică umană este, de asemenea, o cauză semnificativă a succesiunilor. Astfel, pădurile lasă loc pajiştilor şi mlaştinilor, lacurile se transformă în deşerturi, sau câmpurile devin acoperite de copaci şi se formează o pădure. Desigur, fauna suferă și ea modificări semnificative.

Cât timp va avea loc succesiunea? Exact la stadiul în care se formează biogeocenoza cea mai convenabilă și adaptată condițiilor specifice. De exemplu, pădurile de conifere din Orientul Îndepărtat (taiga) sunt deja o biocenoză indigenă stabilită, care nu se va schimba în continuare. S-a format de-a lungul a mii de ani, timp în care au avut loc mai multe schimbări în ecosistem.

Proprietăți emergente

Aceste proprietăți ale ecosistemelor sunt caracteristici nou apărute, noi și anterior necaracteristice care apar în biogeocenoză. Ele apar ca urmare a muncii complexe a tuturor sau mai multor participanți la sistemul general.

Un exemplu tipic este comunitatea recifului de corali, care este rezultatul unei interacțiuni dintre celenterate și alge. Coralii sunt sursa principală a unei cantități uriașe de biomasă, elemente, compuși care nu existau în această comunitate înaintea lor.

Funcțiile ecosistemului

Proprietățile și funcțiile ecosistemelor sunt strâns interconectate. Deci, de exemplu, o astfel de proprietate precum integritatea implică menținerea unei interacțiuni constante între toți participanții. Inclusiv cu A, una dintre funcții este tocmai tranziția armonioasă a diferitelor tipuri de energie unele în altele, ceea ce este posibilă în condițiile circulației interne a elementelor între toate părțile populației și biocenozele între ele.

În general, rolul ecosistemelor este determinat de tipurile de interacțiuni care există în cadrul acestora. Orice biogeocenoză ar trebui să dea o anumită creștere biologică a biomasei ca urmare a existenței sale. Aceasta va fi una dintre funcții. Creșterea depinde de o combinație de factori de natură animată și neînsuflețită și poate varia foarte mult. Astfel, biomasa este mult mai mare în zonele cu umiditate ridicată și iluminare bună. Aceasta înseamnă că creșterea sa va fi mult mai mare decât, de exemplu, în deșert.

O altă funcție a ecosistemului este transformațională. Implică o schimbare direcționată a energiei, transformarea ei în diverse forme sub acțiunea ființelor vii.

Structura

Compoziția și proprietățile ecosistemelor determină și structura acestora. Care este structura biogeocenozei? Evident, include toate verigile principale (atât vii, cât și abiotice). De asemenea, este important ca, în general, întreaga structură să fie un ciclu închis, care confirmă încă o dată proprietățile de bază ale ecosistemelor.

Există două verigi majore în orice biogeocenoză.

1. Ecotop - un set de factori de natură abiotică. Lui, la rândul său, i se prezintă:

climatotop (atmosfera, umiditate, iluminare);
edafotomul (componenta solului).

2. Biocenoza - totalitatea tuturor tipurilor de ființe vii dintr-un ecosistem dat. Include trei părți principale:

zoocenoza - toate creaturile animale;
fitocenoza - toate organismele vegetale;
microbiocenoza - toți reprezentanții bacterieni.

Conform structurii de mai sus, este evident că toate legăturile sunt strâns interconectate și formează o singură rețea. Această legătură se manifestă, în primul rând, în absorbția și conversia energiei. Cu alte cuvinte, în lanțurile alimentare și rețelele din interiorul și între populații.

O structură similară a biogeocenozei a fost propusă de V.N. Sukachev în 1940 și rămâne actuală și astăzi.

ecosistem matur

Vârsta diferitelor biogeocenoze poate varia foarte mult. Desigur, trăsăturile caracteristice ale unui ecosistem tânăr și matur ar trebui să fie diferite. Și așa se întâmplă.

Ce proprietate a unui ecosistem matur îl deosebește de unul relativ recent format? Există mai multe dintre ele, să le luăm în considerare pe toate:

Speciile fiecărei populații sunt formate, stabile și nu sunt înlocuite (deplasate) de altele.
Varietatea indivizilor este constantă și nu se mai schimbă.
Întreaga comunitate se autoreglează liber, se observă un grad ridicat de homeostazie.
Fiecare organism este pe deplin adaptat la condițiile de mediu, coexistența biocenozei și ecotopului este cât se poate de confortabilă.

Fiecare ecosistem va trece printr-o succesiune până când se va stabili punctul culminant - o diversitate permanentă a speciilor cea mai productivă și acceptabilă. Atunci biogeocenoza începe să se transforme treptat într-o comunitate matură.

Grupuri de organisme din biogeocenoză

Desigur, toate ființele vii dintr-un ecosistem sunt interconectate într-un singur întreg. În același timp, au și un impact uriaș asupra apei din sol - asupra tuturor componentelor abiotice.

Se obișnuiește să se distingă mai multe grupuri de organisme în funcție de capacitatea lor de a absorbi și de a transforma energia în fiecare biogeocenoză.

Producătorii sunt cei care produc materie organică din componente anorganice. Acestea sunt plante verzi și unele tipuri de bacterii. Modul lor de a absorbi energia este autotrof, ei asimilând direct radiația solară.
Consumatorii sau biofagii sunt cei care consumă materie organică gata preparată mâncând ființe vii. Acestea sunt carnivore, insecte, unele plante. Aceasta include și ierbivorele.
Saprotrofe - organisme capabile să descompună materia organică, în acest fel consumatoare nutrienți. Adică se hrănesc cu rămășițele moarte ale plantelor și animalelor.

Evident, toți participanții la sistem sunt într-o poziție interdependentă. Fără plante, ierbivorele nu vor putea obține hrană, iar fără ele, prădătorii vor muri. Saprofagii nu vor procesa compușii, cantitatea de compuși anorganici necesari nu va fi restabilită. Toate aceste relații sunt numite.În comunitățile mari, lanțurile se transformă în rețele, se formează piramide. Știința ecologiei se ocupă cu studiul problemelor legate de interacțiunile trofice.

Rolul omului în influențarea ecosistemelor

Se vorbește mult despre asta astăzi. În cele din urmă, omul și-a dat seama de întreaga amploare a pagubelor care au fost provocate ecosistemului în ultimii 200 de ani. Consecințele unui astfel de comportament au devenit evidente: ploile acide, efectul de seră, încălzirea globală, reducerea rezervelor de apă dulce, sărăcirea solului, reducerea suprafețelor de pădure etc. Este posibil să desemnați probleme pentru o perioadă de timp infinit de lungă, deoarece un număr mare dintre ele s-au acumulat.

Toate acestea sunt chiar rolul pe care omul l-a jucat și îl joacă încă în ecosistem. Urbanizarea în masă, industrializarea, dezvoltarea tehnologiei, explorarea spațiului și alte activități umane duc nu numai la complicarea stării naturii neînsuflețite, ci și la dispariția și reducerea numărului de biomasă a planetei.

Orice ecosistem are nevoie de protecție umană, mai ales astăzi. Prin urmare, sarcina fiecăruia dintre noi este să-i oferim sprijin. Acest lucru nu necesită mult - la nivel de guvern se dezvoltă metode de protecție a naturii, oamenii obișnuiți ar trebui să respecte doar regulile stabilite și să încerce să păstreze ecosistemele intacte, fără a introduce o cantitate excesivă de substanțe și elemente diferite în compoziția lor.

Ecosistem (biogeocenoză)- un set de diferite organisme și componente nevii ale mediului, strâns interconectate prin fluxurile de materie și energie.

şef subiect de cercetare odată cu abordarea ecosistemică în ecologie, procesele de transformare a materiei și energiei dintre biotop și biocenoză devin, adică circulația biogeochimică emergentă a substanțelor în ecosistem în ansamblu.

Ecosistemele includ comunități biotice de orice scară cu habitatul lor (de exemplu, de la o băltoacă la oceane, de la un ciot putrezit la o vastă pădure taiga).

În acest sens, se disting nivelurile ecosistemelor

Nivelurile ecosistemelor:

1. microecosisteme(ciot putred cu insecte, microorganisme și ciuperci care trăiesc în el; ghiveci de flori);

2. mezoecosisteme(iaz, lac, stepă etc.);

3. macroecosisteme(continent, ocean);

4. ecosistem global(biosfera Pământului).

Ecosistem - sistem complet, care include componente biotice și abiotice. Ei interacționează unul cu celălalt. Toate ecosistemele sunt sisteme deschise și funcționează consumând energie solară.

Componentele abiotice includ substanțe anorganice care sunt incluse în cicluri, compuși organici care leagă părțile biotice și abiotice: aer, apă, mediu substrat.

Componentele biotice ale unui ecosistem au o structură specifică, spațială și trofică.

Structura spațială a ecosistemului se manifestă prin nivelare: procesele autotrofe sunt cele mai active în nivelul superior - „centrul verde”, unde lumina soarelui este disponibilă. Procesele heterotrofe sunt cele mai intense pentru stratul inferior. - centura maro. Aici, materia organică se acumulează în soluri și sedimente.

Structura trofică a ecosistemului este reprezentată de producători – producători de materie organică și consumatori – consumatori de materie organică, precum și de descompozitori – distrugând compuși organici până la cei anorganici. Un ecosistem poate asigura circulația materiei doar dacă cuprinde cele patru componente necesare pentru aceasta: rezerve de elemente biogene, producători, consumatori și descompunetori. Producătorii sunt autotrofi, consumatorii sunt heterotrofe. Heterotrofele sunt împărțite în fagotrofe (se hrănesc cu alte organisme) și saprofite, destructori (bacterii și ciuperci care descompun țesuturile moarte).

În orice ecosistem, interacțiunea componentelor autotrofe și heterotrofe are loc în procesul ciclului substanțelor. Substanța și energia în fiecare etapă a lanțului trofic se pierd până la 90%, doar 10% ajung la următorul consumator (regula 10%). Rata de creare a materiei organice în ecosisteme - produse biologice - depinde de energia Soarelui. Producția biologică a ecosistemelor este ritmul cu care biomasa este creată în ele. Producția vegetală este primară, producția animală este secundară. În orice biocenoză, producția fiecărui nivel trofic este de 10 ori mai mică decât cea precedentă. Biomasa plantelor este mai mare decât biomasa ierbivorelor, masa prădătorilor este de 10 ori mai mică decât masa ierbivorelor (regula piramidei produselor biologice). În oceane, algele unicelulare se divid într-un ritm mai rapid și produc o producție mai mare. Însă numărul lor total se schimbă puțin, deoarece filtrele de alimentare le mănâncă într-un ritm mai lent. Algele abia au timp să se înmulțească pentru a supraviețui. Peștii, cefalopodele, crustaceele mari cresc și se reproduc mai încet, dar sunt mâncați și mai încet de inamici, astfel încât biomasa lor se acumulează. Dacă cântăriți toate algele și toate animalele oceanului, atunci acestea din urmă vor depăși. Piramida de biomasă din ocean se întoarce cu susul în jos. În ecosistemele terestre, rata de creștere a vegetației este mai mică, iar piramida biomasei seamănă cu piramida de producție. Ecosistemele cele mai puțin productive din deșerturile calde și reci și părțile centrale ale oceanelor. Producția medie este asigurată de pădurile temperate, pajiști și stepe. Cea mai mare creștere a masei vegetale este în pădurile tropicale, pe recif de corali in ocean.

1. Relații în ecosistem

Interacțiunile ecologice ale populațiilor și ale organismelor individuale dintr-un ecosistem sunt de natură material-energetică și informațională. În primul rând, acestea sunt interacțiuni trofice (alimentare) care îmbracă forme diferite: ierbivor – fitofagie; carnivor - zoofagie, mâncarea de către unele animale a altora, inclusiv prădarea.

Populațiile de ierbivore, carnivore și omnivore sunt consumatori de materie organică - consumatori, care pot fi primari, secundari, terțiari. Plantele sunt producători.

Una dintre cele mai studiate relații ecologice este între populațiile de prădători și de pradă. Predare Este o modalitate de a obține hrană și de a hrăni animalele. Valoarea prădătorilor pentru populația de pradă este pozitivă, deoarece prădătorii extermină în primul rând indivizii bolnavi și slabi. Aceasta contribuie la conservarea diversității speciilor, așa cum reglează numărul populaţiilor de niveluri trofice scăzute.

Simbioză (mutualism). Aproape toate tipurile de copaci cohabitează cu micro-ciuperci. Miceliul de ciuperci împletește secțiuni subțiri de rădăcini, pătrunde în spațiul intercelular. Masa celor mai fine fire de ciuperci acționează ca fire de păr de rădăcină, aspirând o soluție nutritivă de sol.

Competiție - alt tip de relație. Legile relațiilor competitive se numesc principiul excluderii competitive: două specii nu pot exista stabil într-un spațiu limitat dacă creșterea numărului este limitată de o resursă vitală.

Dacă speciile conviețuitoare sunt conectate doar printr-un lanț de alte specii și nu interacționează, coexistând într-o singură comunitate, atunci relația lor se numește neutră. Sânii și șoarecii din aceeași pădure sunt specii neutre.

proto-operație(commonwealth)

Comensalism(un câștig)

Amensalism(o specie inhibă creșterea alteia)

1. Energia curge într-un ecosistem

Ecosistemele naturale sunt sisteme deschise : ei trebuie să primească și să dea materie și energie.

În cadrul ecosistemelor există o circulație continuă a materiei și energiei. Etapele acestui ciclu sunt asigurate de diferite grupuri de organisme care îndeplinesc diverse funcții:

1. Producătorii(din lat. producentis - producator, creator) organisme care formeaza substante organice din cele anorganice. În primul rând, acestea sunt plante care creează în procesul de fotosinteză din apă și dioxid de carbon glucoză folosind energia solară.

a) în oceanși alte rezervoare, producătorii sunt alge microscopice

fitoplancton, precum și alge mari.

b) pe uscat- Acestea sunt plante mari superioare (copaci, arbuști, ierburi).

2. Consumatori(din lat. consume - eu consum) - organisme care trăiesc din materia organică creată de producători. Consumatorii includ toate animalele care mănâncă plante și unele pe altele.

a) consumatorii de ordinul întâi – fitofagi(erbivore - ungulate, rozătoare, unele insecte);

b ) consumatori de ordinul doi- carnivore (păsări și mamifere insectivore, amfibieni, pești);

c) consumatorii ordinului III- pradatori mari (pesti pradatori, pasari, mamifere).

3. descompunetori(din lat. reducentis - revenire, restaurare) - organisme care primesc energie prin descompunerea materiei organice moarte ( detritus ), în timp ce descompozitorii eliberează elemente anorganice pentru a hrăni producătorii. Acestea includ bacterii și ciuperci.

Ca rezultat al interacțiunii acestor grupuri de organisme, în ecosistem are loc ciclul materiei și energiei.

ÎN biocenoze organismele vii sunt strâns legate nu numai între ele, ci și cu natura neînsuflețită. Această legătură este exprimată prin materie și energie.

Metabolismul, după cum știți, este una dintre principalele manifestări ale vieții. vorbind limbaj modern, organismele sunt sisteme biologice deschise, deoarece sunt conectate cu mediul printr-un flux constant de materie și energie care trece prin corpurile lor. dependenta materiala ființe vii din mediu a fost realizat înapoi în Grecia antică. Filosoful Heraclit a exprimat în mod figurat acest fenomen în următoarele cuvinte: „Trupurile noastre curg ca niște râuri, iar materia se reînnoiește constant în ele, ca apa într-un râu”. Legătura material-energie a organismului cu mediul poate fi măsurată.

Furnizarea de hrană, apă, oxigen către organismele vii este fluxul de materie din mediu inconjurator. Alimentele conțin energia necesară funcționării celulelor și organelor. Plantele asimilează direct energia luminii solare, o stochează în legăturile chimice ale compușilor organici, iar apoi este redistribuită prin relații alimentare în biocenoze.

V. N. Sukaciov
(1880 – 1967)

Major botanist rus, academician
Fondatorul biogeocenologiei - știința ecosistemelor naturale

Fluxurile de materie și energie prin organismele vii în procesele de metabolism sunt extrem de mari. O persoană, de exemplu, în timpul vieții consumă zeci de tone de alimente și băuturi, iar prin plămâni - multe milioane de litri de aer. Multe organisme interacționează cu mediul și mai intens. Plantele cheltuiesc de la 200 la 800 sau mai multe grame de apă pentru a crea fiecare gram din masa lor, pe care o extrag din sol și se evaporă în atmosferă. Substante necesare pentru fotosinteză, plantele se obtin din sol, apa si aer.

Cu o asemenea intensitate a fluxurilor de materie din natura anorganică către corpurile vii, rezervele de compuși necesari vieții sunt nutrienți– ar fi fost epuizat de mult pe Pământ. Cu toate acestea, viața nu se oprește, deoarece elementele biogene sunt returnate constant în mediul înconjurător organismelor. Acest lucru se întâmplă în biocenoze, unde, ca urmare a relațiilor nutriționale dintre specii, sintetizate de plante materie organică sunt în cele din urmă descompuși din nou în astfel de compuși care pot fi reutilizați de plante. Acesta este cum ciclul biologic al substantelor.

Astfel, biocenoza face parte dintr-un sistem și mai complex, care, pe lângă organismele vii, include și mediul lor neînsuflețit, care conține substanța și energia necesare vieții. Biocenoza nu poate exista fără conexiuni material-energetice cu mediul. Ca urmare, biocenoza reprezintă o anumită unitate cu aceasta.

A. Tansley
(1871 – 1955)

Botanist englez, a introdus conceptul de „ecosistem” în știință

Se numește orice combinație de organisme și componente anorganice în care circulația materiei poate fi menținută sistem ecologic, sau ecosistem.

Ecosistemele naturale pot fi de volum și lungime diferite: o băltoacă mică cu locuitorii săi, un iaz, un ocean, o pajiște, un crâng, o taiga, o stepă - toate acestea sunt exemple de ecosisteme de diferite scări. Orice ecosistem include o parte vie - o biocenoză și mediul său fizic. Ecosistemele mai mici fac parte din cele din ce în ce mai mari, până la ecosistemul general al Pământului. Ciclul biologic general al materiei de pe planeta noastră constă și în interacțiunea multor mai multe cicluri particulare. Un ecosistem poate asigura ciclul materiei doar dacă include cele patru componente necesare pentru aceasta: rezerve de elemente biogene, producători, consumatoriȘi descompunetori(Fig. 1).

Orez. 1. Componentele necesare ale ecosistemului

Producătorii- sunt plante verzi care creează materie organică din elemente biogene, adică produse biologice, folosind fluxurile de energie solară.

Consumatori- consumatorii acestei materii organice, prelucrând-o în noi forme. Animalele acționează de obicei ca consumatori. Distingeți consumatorii de ordinul întâi - specii erbivore și de ordinul doi - animale carnivore.

descompunetori- organisme care în cele din urmă distrug compușii organici până la cei minerali. Rolul descompozitorilor în biocenoze este îndeplinit în principal de ciuperci și bacterii, precum și de alte organisme mici care procesează rămășițele moarte ale plantelor și animalelor (Fig. 2).

Orez. 2. Distrugători de lemn mort (gândacul de bronzovka și larva lui; gândacul de cerb și larva sa; mreana mare de stejar și larva sa; fluture de râme mirositoare și omida sa; gândacul plat roșu; kisyak miliped; furnică neagră; păduchi de lemn; râme)

Viața pe Pământ se desfășoară de aproximativ 4 miliarde de ani, fără întrerupere tocmai pentru că are loc în sistemul de cicluri biologice ale materiei. Baza acestui lucru este fotosinteza plantelor și relațiile alimentare ale organismelor din biocenoze. Cu toate acestea, ciclul biologic al materiei necesită o cheltuială constantă de energie. Spre deosebire de elementele chimice, care sunt implicate în mod repetat în corpurile vii, energia razelor solare, reținută de plantele verzi, nu poate fi folosită de organisme la infinit.

Conform primei legi a termodinamicii, energia nu dispare fără urmă, este stocată în lumea din jurul nostru, dar trece de la o formă la alta. Conform celei de-a doua legi a termodinamicii, orice transformare a energiei este însoțită de trecerea unei părți a acesteia într-o stare în care nu mai poate fi folosită pentru lucru. În celulele ființelor vii, energia care asigură reacțiile chimice este parțial convertită în căldură în timpul fiecărei reacții, iar căldura este disipată de organism în spațiul înconjurător. Munca grea celulele și organele este însoțită, așadar, de pierderea de energie din organism. Fiecare ciclu de circulație a substanțelor, în funcție de activitatea membrilor biocenozei, necesită din ce în ce mai multă energie.

Astfel, viața pe planeta noastră se desfășoară ca o permanentă ciclul materiei sprijinit fluxul de energie solară. Viața este organizată nu numai în biocenoze, ci și în ecosisteme, în care există o relație strânsă între componentele vii și cele nevii ale naturii.

Diversitatea ecosistemelor de pe Pământ este asociată atât cu diversitatea organismelor vii, cât și cu condițiile mediului fizic, geografic. Tundra, pădure, stepă, deșert sau tropical comunitățile au propriile caracteristici ale ciclurilor biologice și ale relațiilor cu mediul. Ecosistemele acvatice sunt, de asemenea, extrem de diverse. Ecosistemele diferă în ritmul ciclurilor biologice și în cantitatea totală de materie implicată în aceste cicluri.

Principiul de bază al stabilității ecosistemului - circulația materiei susținută de fluxul de energie - asigură în esență existența nesfârșită a vieții pe Pământ.

Conform acestui principiu, atât ecosistemele artificiale durabile, cât și tehnologiile de producție pot fi organizate în care se economisește apa sau alte resurse. Încălcarea activității coordonate a organismelor din biocenoze implică, de obicei, modificări serioase ale ciclurilor materiei din ecosisteme. Acesta este motivul principal pentru acest lucru dezastre de mediu , ca o scădere a fertilităţii solului, o scădere a randamentelor plantelor, creşterea şi productivitatea animalelor, distrugerea treptată a mediului natural.