Экосистема и биогеоценоз

Экосистема - совокупность обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной связи друг с другом (луг, лес, озеро); экосистема – безразмерная устойчивая система (, лес, горшок с цветком), в которой осуществляется обмен веществ. Наземные экосистемы: многоярусность, взаимосвязь животных и растений, обитающих в ярусе. Водные экосистемы: ярусы по глубине, стоячие и проточные водоемы.

Биогеоценоз – эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная, длительно самоподдерживающаяся, однородная природная система комплекса живых организмов и окружающей характеризующаяся относительно самостоятельным обменом веществ и особым типом использования потока энергии, приходящей от Солнца.

(Примеры-луг, горшок с цветами)

Экосистема – любое единство, включающее все организмы на данном участке и взаимодействующее с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенную трофическую структуру, видовое разнообразие и круговорот веществ внутри системы. С точки зрения трофических отношений экосистема имеет два компонента, разделенные во времени и пространстве. Автотрофный (самостоятельно питающийся) с фиксацией световой энергии, использующий простые вещества для построения сложных.

Гетеротрофный (питающийся другими) с утилизацией, перестройкой и разложением сложных веществ. Гетеротрофы в свою очередь делятся на две категории: . биофаги – поедающие другие живые организмы;. сапрофаги – питающиеся мертвым органическим веществом. Экосистема включает в себя биотоп (от греческого bios – жизнь + topos - место) – относительно однородное по абиотическим факторам среды пространство в пределах водной, наземной и подземной частей биосферы, включающее элементы неорганической основы: рельеф, воды, грунт, почву, микроклимат, освещенность ит.д. Абиотические факторы среды - компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Основные из них: температура, свет, вода, соленость, кислород, магнитное поле земли, почва. Биотоп совместно с биоценозом (совокупностью всех организмов данного биотопа) составляет единый биогеоценоз. Элементарной единицей в экологии считается особь популяции. Совокупность особей одного вида, занимающая определенную территорию, способная обмениваться между особями генетической информацией и устойчиво поддерживать свое существование, носит название популяции. Основными характеристиками популяцииявляется ее плотность – среднее число особей на единицу площади или объема, численность, рождаемость, смертность, выживаемость, возрастное распределение. Если обеспечить популяцию всем необходимым, она будет размножаться в соответствии с экспоненциальным законом, пока не займет все пространство. Но такая модельная система имеет ограниченное время существования. Безграничный рост популяции невозможен из-за нехватки продуктов питания, растущей смертности из-за отравления среды обитания

продуктами жизнедеятельности. Типы экосистем: наземные экосистемы (леса, степи, пустыни, горы и т.д.) и водные экосистемы (озера, реки, моря, водохранилища). Каждый тип экосистемы характеризуется комплексом растений и животных, приспособленных к определенным условиям окружающей среды и, в первую очередь, к климату. В пределах той или иной территории экосистемы образуют закономерное сочетание, называемое ландшафтом. Экосистемы, образующие ландшафт, связаны между собой поверхностным и грунтовым стоком, ветровым переносом, а также активной миграцией животных. Относительно крупная часть географического пояса, характеризующаяся господством какого-либо одного зонального типа ландшафта носит название природной зоны. На территории России выделяют следующие природные зоны: 1) ледяная зона; 2) зона тундры; 3) зона лесотундры; 4) зона тайги; 5) зона смешанных лесов Русской равнины; 6) зона муссонных смешанных лесов Дальнего Востока; 7) зона лесостепи; 8) зона степей; 9) зона полупустынь; 10) зона пустынь умеренного пояса; 11) зона пустынь субтропического пояса; 12) средиземноморская зона; 13) зона влажных субтропиков. Для водных экосистем можно выделить относительно внутренне однородные водные массы и донные территории, разделенные слоями с более резкими изменениями экологических факторов . Обменные процессы внутри таких участков отличаются относительной замкнутостью и устойчивостью, что является необходимым признаком экосистемы. Развитие экосистем управляется как внешними, так и внутренними факторами. Для наземных экосистем. Внутренние факторы: 1) состав приземного воздуха, содержание O2 и CO2; 2) почвенные – температура, влажность, аэрация, физико- химические свойства, химический состав, содержание гумуса, доступность элементов минерального питания, окислительно- восстановительный потенциал; 3) биотические – плотность популяций разных видов, их возрастной и половой состав, морфологические, физиологические и поведенческие характеристики. II. Внешние факторы: 1) интенсивность солнечной радиации; 2) температура и влажность воздуха; 3) интенсивность атмосферных осадков; 4) скорость ветра; 5) скорость заноса семян и других зародышей или притока взрослых особей из других экосисием; 6) антропогенное воздействие. Для водных экосистем I. Внутренние факторы: 1) свойства активного слоя воздуха над водной поверхностью (температура, скорость ветра); 2) свойства водной толщи (освещенность, прозрачность (мутность), температура, соленость, содержание O2 и CO2, биогенных элементов, растворенных и взвешенных органических веществ, кислотность); 3) механические и химические свойства донного грунта; 4) биотические свойства (плотность популяций, их возрастной и половой состав, морфологические, физиологические и поведенческие характеристики). II. Внешние факторы: 1) интенсивность солнечной радиации; 2) скорость течения; 3) поступление растворенного и взвешенного вещества; 4) приток организмов; 5) наличие притока и оттока воды; 6) антропогенное воздействие.

Биологическая продуктивность - количество органического вещества, производимого организмами (кг/га.год). Сукцессия - последовательная смена одного биогеноценоза другим (травянистые растения – кустарники - деревья). (смена березового леса еловым)

Гомеостаз - состояние подвижно - стабильного равновесия экосистемы.

. Согласно оценкам, если бы эволюция шла методом случайных переборов вариантов, то для нее не хватило бы всего времени существования нашей планеты. На одну особь в эволюции человека с момента возникновения организмов пришлось бы огромное число переборов генетического кода, что абсолютно нереально. Следовательно, должен был существовать какой-то дополнительный эволюционный механизм. Если учесть, что биосфера построена по иерархическому принципу (особь – популяция – сообщество – экосистема – экосфера – биосфера) и к тому же входит в иерархию систем космоса, то совершенно очевидна каскадность процесса эволюции. Английский естествоиспытатель, автор знаменитой теории эволюции живых организмов Ч. Дарвин выявил механизм на нижних уровнях иерархии живого – эволюцию в ходе естественного отбора.

Трофические уровни.

Совокупность организмов, занимающих определенное положение в общей цепи питания носит название трофического уровня. К одному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию через одинаковое число ступеней.Так, зеленые растения занимают первый трофический уровень (уровень продуцентов), они получают энергию от Солнца и запасают ее в виде энергии химических связей; К ним относятся автотрофные организмы, производящие пищу в процессе фото- или хемосинтеза, т. е. первичные органические вещества.

травоядные животные – второй (уровень первичных консументов); гетеротрофными организмами, главным образом животными, поедающими другие организмы. Различают первичных консументов (животных, питающихся зелеными растениями, травоядных) и вторичных консументов (хищников, плотоядных, которые поедают растительноядных). Вторичный консумент может служить источником пищи для другого хищника — консумента третьего порядка и т. д.

первичные хищники, поедающие травоядных, - третий и т.д. Организмы этих трофических уровней получают энергию от организмов предыдущих трофических уровней, запасенную в молекулах пищи. Трофических уровней может быть и больше, когда учитываются паразиты, живущие на консументах предыдущих уровней. Последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой, называется пищевой цепью.

Рис. Пример пищевой цепи

В результате последовательных превращений энергии в пищевых цепях каждое сообщество живых организмов в экосистеме приобретает определенную трофическую структуру.

Трофическая структура сообщества отражает соотношение между продуцентами, консументами(отдельно каждых порядков) и редуцентами (микроорганизмами-разлагателями отмирающих организмов и продуктов их жизнедеятельности), выраженное количеством особей живых организмов, или их биомассой, или заключенной в них энергией, на единицу площади в единицу времени. — редуценты, или деструкторы (reducens — возвращать). Это гетеротрофные организмы, разлагающие органические остатки всех трофических уровней (остатки пищи, мертвые организмы). К ним относятся грибы, бактерии, беспозвоночные (например, черви). Трофические цепи - цепь последовательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим (растения - растительноядные животные - плотоядные животные).

В результате последовательности превращений энергии в пищевых цепях каждое сообщество живых организмов в экосистеме приобретает определенную трофическую структуру. Трофическая структура сообщества отражает соотношение между продуцентами, консументами (отдельно первого, второго и т.д. порядков) и редуцентами, выраженное или количеством особей живых организмов, или их биомассой, или заключенной в них энергией, рассчитанными на единицу площади в единицу времени.

Органическое вещество, производимое автотрофами, называется первичной продукцией. Скорость накопления энергии первичными продуцентами называется валовой первичной продуктивностью, а скорость накопления органических веществ – чистой первичной продуктивностью. ВПП примерно на 20 % выше, чем ЧПП, так как часть энергии растения тратят на дыхание. Всего растения усваивают около процента солнечной энергии, поглощённой ими.

При поедании одних организмов другими вещество и пища переходят на следующий трофический уровень. Количество органического вещества, накопленного гетеротрофами, называется вторичной продукцией. Поскольку гетеротрофы дышат в каждом звене часть энергии теряется. Это накладывает существенное ограничение на длину пищевых цепей; количество звеньев в них редко бывает больше 6. Отметим, что эффективность переноса энергии от одних организмов к другим значительно выше, чем эффективность производства первичной продукции. Средняя эффективность переноса энергии от растения к животному составляет около 10 %, а от животного к животному – 20 %. Обычно растительная пища энергетически менее ценна, так как в ней содержится большое количество целлюлозы и древесины, не перевариваемых большинством животных.

Дата добавления: 2014-04-24; просмотров: 717; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!