Сделайте свой вывод по данной теме.

Тема

Экосистемы. Взаимоотношения в экосистеме.

Цель изучения темы: Понятие об экосистемах и их границах; правила функционирования экосистем; компоненты и состав экосистем; цепи питания и типы экосистем; смена биоценозов (экологическая сукцессия/

 

План изучения темы

Понятие о биоценозах

Свойства биогеоценозов

Законы функционирования и развития биоценозов

Компоненты экостистем

Группы организмов по типу питания

Пищевые цепи

Сделайте свой вывод по данной теме.

В природе все виды растений и животных распределяются не случайно, а всегда образуют определенные, сравнительно постоянные комплексы — природные сообщества. Такие комплексы взаимосвязанных видов, обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существования, образуют биоценоз.

Биоценоз неразрывно связан с факторами неживой природы (почва, влажность, температура, климат в целом), образуя вместе с ними устойчивую систему, между компонентами которой протекает круговорот веществ. Такой устойчивой саморегулирующейся системе академик В.Н. Сукачев в 1940 году дал название биогеоценоз.

Свойства биогеоценозов:

1. Целостность — это взаимосвязь живых организмов друг с другом и со средой обитания за счет потоков энергии и вещества.

2. Устойчивость — это свойство биогеоценозов поддерживать равновесие при любых изменениях окружающей среды (т. е. переносить неблагоприятные условия и сохранять способность размножаться).

3. Самовоспроизведение — способность организмов к размножению, наличие в среде пищи и энергии, воссоздание среды обитания живыми организмами.

4. Саморегуляция — свойство различных популяций регулировать свою численность в зависимости от условий жизни и от численности других популяций.

В последнее время такие системы называют экосистемами.

Экосистема — основное понятие экологии. Термин был предложен в 1935 году английским экологом А. Тенсли. Экосистемы — это любая совокупность взаимодействующих организмов и условий среды. Между экосистемами, как и между биогеоценозами, нет четких границ, одна экосистема постепенно переходит в другую.

Рассмотрим пример саморегулирующейся системы, которая является частью другой, более крупной экосистемы. Муравейник в лесу — это организованный коллектив, где распределены обязанности и все функции четко увязаны со средой: одни (строители) — добывают стройматериалы из лесного опада, другие «доят» тлей, добывая нектар для малышей (пример взаимопомощи и взаи­мозависимости), третьи следят за личинками, не выходя за пределы муравейника. Информация о любых измене­ниях в окружающей среде сразу же становится известна всей семье, и немедленно принимаются меры для со­хранения устойчивости этой системы. Саморегуляция любой экосистемы проявляется в том, что численность особей каждого вида поддерживается на определенном, относительно постоянном уровне.

Экосистема муравейника входит в состав лесного биогеоценоза (экосистемы лиственного или хвойного леса). Экосистема леса, если он расположен на берегу озера или вблизи реки, входит в состав водосборного бассейна, который представляет собой часть географического ландшафта.

Географический ландшафт — это часть биосферы.Таким образом, все экосистемы земного шара связаны.между собой через атмосферу и Мировой океан, поскольку через них происходит постоянный круговорот энергии, продуктов жизнедеятельности, и составляют единое целое — биосферу.Масштабы биогеоценотических группировок (экосистем) различны — от сообществ подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня (это микросообщества), до населения целых ландшафтов: лесов,степей, пустынь и т. п. Но для всех форм сообществ,больших и малых, характерны общие законы функционирования и развития.

1. Сообщества всегда состоят из готовых частей (представителей отдельных видов и комплексов взаимозависимых видов).

2. Части сообщества могут быть заменяемы. Один вид (или комплекс видов) может вытеснить другой со сход­ными требованиями к условиям обитания и занять его место. Например, одни виды злаков на лугу или в степи легко могут быть заменены другими: ковыль заменяется типчаком и т. п.

3. Интересы многих видов в биоценозе прямо проти­воположны. Тем не менее виды-антагонисты существу­ют в рамках единого сообщества, например, хищник —жертва.

4. Сообщества основаны на количественной регуля­ции численности одних видов другими. Например, чис­ленность травоядных зависит, с одной стороны, от коли­чества растительной пищи, а с другой — от количества хищников.

5. Предельные размеры системы ограничиваются не внутренней наследственной программой, а внешними при­чинами. Так, биоценоз сосняка может занимать неболь­шой участок среди болот или простираться на огромной территории, если внешние условия однородны.

Биоценозы могут быть бедны или богаты видами. Ви­довая структура биоценоза — это разнообразие видов в нем и соотношение их численности или массы.

Так, в полярных арктических пустынях и северных тундрах при крайнем дефиците тепла, в безводных жар­ких пустынях, в загрязненных сточными водами водое­мах сообщества сильно обеднены видами, так как один или несколько факторов среды сильно отклоняются от оптимального уровня. Здесь выживают виды с широки­ми пределами выносливости.

И наоборот, везде, где условия абиотической среды приближаются к оптимальным, возникают сообщества, чрез­вычайно богатые видами. Примеры таких сообществ — тропические леса, коралловые рифы с их многообразным населением, долины рек в жарких районах и т. д.

При совместном произрастании растения, разные по высоте, занимают четко определенный ярус. Ярусность позволяет множеству растений существовать на одной территории и максимально использовать световые ресур­сы среды.

Какие же компоненты входят в каждую экосистему?

Во-первых, живые организмы (их еще называют биотой).

Во-вторых, неживые (абиотические) факторы: атмосфера, вода, питательные элементы, свет и др.

В-третьих, мертвое органическое вещество, содержа­щееся в почве, детрит.

Все живые организмы экосистемы взаимодействуют между собой, обмениваясь веществом и энергией. Без постоянного поступления свободной энергии извне ни одна живая система не может существовать в течение сколько-нибудь продолжительного времени.

По способу питания и запасания энергии все орга­низмы делятся на автотрофов (от греческих аутос — сам, трофа — питание), гетеротрофов (гетерос — другой) и миксотрофов (микс — смесь).

Автотрофы — это организмы, способные синтезиро­вать органические вещества из неорганических за счет различных источников энергии. Автотрофными ор­ганизмами создается вся первичная биомасса, или био­логическая продукция, на Земле. В зависимости от источников энергии различают фотоавтотрофов и хе-моавтотрофов. Практически единственным источни­ком свободной энергии для Земли является солнечный свет. Фотоавтотрофы используют энергию солнечного света в процессе фотосинтеза, синтезируя из углекис­лого газа и воды органические вещества. К ним отно­сятся все зеленые растения, сине-зеленые водоросли, некоторые бактерии, содержащие бактериохлорофилл. Хемоавтотрофы получают энергию вследствие окисле­ния соединений серы и железа. Эта группа организмов немногочисленна, к ним относятся серобактерии и же­лезобактерии. Очень важна их роль в экосистемах под­земных вод.

Гетеротрофы — это организмы, которые не способны использовать непосредственно энергию Солнца и живут за счет энергии, запасенной автотрофами. Они исполь­зуют органические вещества в процессе питания, разлагая их в конечном счете вновь до углекислого газа и воды, а высвобожденная энергия расходуется на различные процессы жизнедеятельности организмов. Наиболее просто устроенные гетеротрофы разделяются на сапротрофов, питающихся мертвой органикой, и па­разитов — питающихся живой.

У более сложно организованных организмов, напри­мер насекомых, разделение идет по типу пищи: копрофаги питаются фекалиями, детритофаги — растительными остатками, фитофаги — растениями, энтомофаги — другими насекомыми, хищники — животными более вы­соких систематических групп.

Млекопитающие делятся на растительноядных, падалеедов, хищников.

Миксотрофы — это одноклеточные организмы сме­шанного типа питания. Они могут использовать энергию света для синтеза органических веществ из неорганиче­ских (как фототрофы) и одновременно — органические вещества среды выращивания (как гетеротрофы). Таким образом, они одновременно являются и фототрофами, и гетеротрофами. К ним относятся одноклеточные водо­росли эвглена и хлорелла.

Внутри живого компонента любой экосистемы мож­но выделить по типу питания три группы организмов:

1 Продуценты — это автотрофы, которые из неоргани­ческих соединений за счет энергии света синтезируют (продуцируют) органические вещества, являющиеся пи­щей для всех других организмов. К продуцентам отно­сятся все растительные организмы (водоросли, мхи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные), а также хемоавтотрофы. Продуценты потребляют около 1% па­дающей на Землю солнечной энергии и превращают ее в энергию органических соединений.

Консументы (от греческого консуме — потребляю) — это животные гетеротрофы, потребляющие готовые ор­ганические вещества, которые синтезировали продуцент ты. Консументы I порядка могут использовать органи--ческие вещества растений,-т. е. продуцентами питаются

травоядные животные (грызуны, зайцы, овцы и т. д.), а также паразиты на растениях — грибы и другие растения. Их, в свою очередь, поедают консументы II по-рядка, которыми могут питаться консументы III порядка (плотоядные животные — лисы, волки, медведи, кор­шуны и т. д.). Все они используют энергию химическихсвязей, запасенную в органических веществах продуцентами.

Редуценты — гетеротрофные организмы (бактерии грибы, дождевые черви, насекомые и т. д.), разрушаю­щие и минерализующие мертвые органические остатки. Главная их экологическая роль состоит в превращении органических веществ в неорганические.

В любом биогеоценозе очень скоро иссякли бы все запасы неорганических соединений, если бы они не во­зобновлялись в процессе жизнедеятельности организ­мов. В результате дыхания всех организмов, разложения трупов животных и растительных остатков (которое осу­ществляется редуцентами) органические вещества пре­вращаются в неорганические соединения, которые снова возвращаются в атмосферу и почву и снова могут быть использованы автотрофами.

Но для переработки трупов редуцентам нужно время, поэтому в экосистеме всегда есть детрит — запас мертво­го органического вещества. Детрит — это опад листьев на поверхности лесной почвы (сохраняется 2—3 года), ствол упавшего дерева (5—10 лет), гумус почвы (сохра­няется сотни лет), отложения органического вещества на дне озера (сапропель) и торф на болоте (сохраняется ты­сячи лет). Наиболее долго сохраняющимися детритами являются каменный уголь и нефть.

Соотношения между продуцентами, консументоми и редуцентами, а также соотношения консументов разных порядков образуют экологическую структуру сообщества. Благодаря взаимодействию между этими организмами возникает главное свойство экосистемы — способность к саморегулированию.

Все три компонента тесно связаны в экологических системах.

Организмы разных трофических групп (т. е. с раз­ными способами питания) участвуют в процессе передачи пищи и энергии, т.е. образуют пищевые цепи.

Редуценты (бактерии, грибы)

Продуценты составляют начало всех пищевых цепей. Консументы, поедая продуцентов, передают органические вещества от одного звена пищевой цепи к другому и соответственно делятся на несколько групп по порядку нахождения в цепи. Редуценты как бы заканчивают круговорот веществ, завершают пищевые цепи, образуя неорганические вещества для вступления в новый цикл. Однако в реальных условиях в экосистемах различные цепи питания перекрещиваются между собой, образуя разветвленные сети.