Lover for økosystemorganisasjoner - Kunnskapshypermarked. Generell struktur av økosystemer. Hovedkomponenter Lover for økosystemorganisering nødvendige komponenter i et økosystem

Send ditt gode arbeid i kunnskapsbasen er enkelt. Bruk skjemaet nedenfor

Studenter, hovedfagsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsbasen i studiene og arbeidet vil være veldig takknemlige for deg.

Lagt ut på http://www.allbest.ru

Introduksjon

For å studere de grunnleggende lovene for biosfærens funksjon, prinsippene for interaksjon mellom dens komponenter, overføring av energi, informasjon og biomasse, er det praktisk å vurdere biosfæren på økosystemnivå, dvs. - definere et økosystem som en elementær enhet i biosfæren. Økologiske systemer på ulike nivåer representerer de grunnleggende funksjonelle enhetene i biosfæren. Disse supraorganismale assosiasjonene inkluderer organismer og det livløse (inerte) miljøet som samhandler, uten hvilket det er umulig å opprettholde liv på planeten vår.

Menneskeheten, som et element i biosfæren som mest intensivt øker sin innvirkning på den, trenger å studere lovene for organisering og funksjon av økosystemer og biosfæren som helhet for å unngå de destruktive effektene og beskytte både planeten og oss selv mot ødeleggelse.

1. Begrepet økosystem

Konseptet med et økosystem ble foreslått av den engelske forskeren A. Tansley i 1935. Han definerte et økosystem som et av de fysiske systemene som inkluderer et kompleks av organismer, eller biom, og hele komplekset av fysiske faktorer som utgjør miljøet til biomet, og organismene og faktorene i det uorganiske miljøet er like og uløselig knyttet til hverandre. deltakere i økosystemet. Tansley var ikke den eneste vitenskapsmannen som tenkte på behovet for å vurdere levende og abiotiske miljøer som en helhet. I 1944 ble den russiske vitenskapsmannen V.N. Sukachev foreslo konseptet "biogeocenosis". Biogeocenosis er en samling av homogene naturfenomener (atmosfære, stein, vegetasjon, fauna og mikroorganismer, jordsmonn og hydrologiske forhold). Den har sin egen spesielle spesifisitet av samspillet mellom dens komponenter og en viss type utveksling av materie og energi mellom seg selv og andre naturfenomener og representerer en internt motstridende enhet som er i konstant bevegelse og utvikling. Begrepene er ekstremt like i betydning, men hovedforskjellen mellom et biogeocenose-økosystem er at økosystemet ikke har et visst volum. Men i miljølitteraturen blir disse begrepene ofte likestilt. Hvis vi ikke tar hensyn til vissheten om volumet av biogeocenose, vil ideen om at et økosystem er en kombinasjon av biocenose og geocenose, dvs. både levende og ikke-levende er ganske veiledende.

2. Økosystemstruktur

Til tross for at økosystemet tas som en elementær enhet av biosfæren, er økosystemet i sin struktur en ekstremt kompleks og flerkomponentmekanisme. Populasjoner av forskjellige arter danner alltid komplekse samfunn i jordens biosfære - biocenoser. Biocenosis er en samling av planter, dyr, sopp og protozoer som bor i et landområde eller en vannmasse og er i visse forhold til hverandre. Biocenoser, sammen med de spesifikke områdene av jordoverflaten de okkuperer og den tilstøtende atmosfæren, kalles økosystemer. De kan være av forskjellige skalaer - fra en dråpe vann eller en maurhaug til økosystemet til en øy, elv, kontinent og hele biosfæren som helhet. Dermed er et økosystem et gjensidig avhengig kompleks av levende og inerte komponenter koblet sammen av metabolisme og energi. Den ledende aktive rollen i prosessene for interaksjon mellom økosystemkomponenter tilhører levende vesener, dvs. biocenose. Komponentene i biocenosen er nært beslektet og samhandler med litosfæren, atmosfæren og hydrosfæren. Som et resultat dannes et annet element av økosystemer på overflaten av jorden - jord (pedosfære).

Konseptet med et økologisk system er hierarkisk. Dette betyr at ethvert økologisk system på et visst nivå inkluderer en rekke økosystemer på det forrige nivået, mindre i areal, og det selv er i sin tur integrert del større økosystem. Som et elementært økosystem kan man forestille seg en pukkel eller hule i en sump, og et mer generelt økosystem, som dekker mange alases og inter-alass-rom, er den tilsvarende skogkledde overflaten til en terrasse eller peneplain. Fortsetter man denne serien oppover, kan man nærme seg jordens økologiske system - biosfæren, og bevege seg nedover - til biogeocenose, som en elementær biokorologisk (chora - rom, gr.) enhet av biosfæren. Med tanke på den avgjørende betydningen av sonefaktorer for utviklingen av levende materie på jorden, er det rimelig å forestille seg en slik territoriell serie av underordnede økosystemer:

elementær > lokal > sone > global.

Alle grupper av økosystemer er et produkt av den felles historiske utviklingen av arter som er forskjellige i systematisk posisjon; arter tilpasser seg dermed hverandre. Det primære grunnlaget for dannelsen av økosystemer er planter og bakterier - produsenter organisk materiale(atmosfære). I løpet av evolusjonen, før bosetningen av et bestemt rom i biosfæren av planter og mikroorganismer, kunne det ikke være snakk om å bosette det med dyr.

Populasjoner av ulike arter i økosystemer påvirker hverandre i henhold til prinsippet om direkte og tilbakemelding. Generelt reguleres eksistensen av et økosystem hovedsakelig av krefter som virker i systemet. Et økosystems autonomi og selvregulering bestemmer dets spesielle posisjon i biosfæren som en elementær enhet på økosystemnivå.

Økosystemene som til sammen danner biosfæren på planeten vår, er sammenkoblet av stoffsyklusen og energistrømmen. I denne syklusen fungerer livet på jorden som en ledende komponent i biosfæren. Utveksling av stoffer mellom tilkoblede økosystemer kan skje i gass-, flytende og fast fase, samt i form av levende stoffer (dyrevandring).

For at økosystemer skal fungere over lang tid og som en helhet, må de ha egenskapene til å binde og frigjøre energi og sirkulasjon av stoffer. Økosystemet må også ha mekanismer for å tåle ytre påvirkninger.

Eksistere ulike modellerøkosystemorganisasjon.

1. Blokkmodell av økosystem. Hvert økosystem består av 2 blokker: biocenose og biotop. Biogeocenosis, ifølge V.N. Sukachev, inkluderer blokker og lenker. Dette konseptet brukes generelt på landsystemer. I biogeocenoser er tilstedeværelsen av et plantesamfunn (eng, steppe, sump) som hovedledd obligatorisk. Det er økosystemer uten plantekobling. For eksempel de som er dannet på grunnlag av råtnende organiske rester og dyrelik. De trenger bare tilstedeværelsen av zoocenose og mikrobiocenose.

2. Artsstruktur av økosystemer. Det refererer til antall arter som danner et økosystem og forholdet mellom deres antall. Artsmangfoldet utgjør hundrevis og titalls hundrevis. Jo rikere biotopen til økosystemet er, jo mer betydningsfull er den. Tropiske skogøkosystemer er de rikeste på artsmangfold. Artsrikdommen avhenger også av økosystemenes alder. I etablerte økosystemer skilles vanligvis en eller 2 - 3 arter, klart dominerende i antall individer. Arter som klart dominerer i antall individer er dominerende (fra det latinske dom-inans - "dominerende"). Også i økosystemer skilles arter - edificators (fra latin aedifica-tor - "bygger"). Dette er artene som danner miljøet (gran i en granskog har sammen med dominans høye oppbyggende egenskaper). Artsmangfold er en viktig egenskap ved økosystemene. Mangfold sikrer duplisering av bærekraften. Artsstrukturen brukes til å vurdere vekstforholdene ut fra indikatorplanter (skogsone - skogsyre, det indikerer fuktforhold). Økosystemer kalles av edificator eller dominerende planter og indikatorplanter.

3. Trofisk struktur av økosystemer. Strømkretser. Hvert økosystem inkluderer flere trofiske (mat) nivåer. Den første er planter. Den andre er dyr. Sistnevnte er mikroorganismer og sopp.

Fra synspunktet til trofisk struktur kan økosystemet deles inn i to lag:

1) Det øvre autotrofe nivået, eller "grønt belte", inkludert planter eller deler av disse som inneholder klorofyll, hvor fiksering av lysenergi og bruk av enkle uorganiske forbindelser og akkumulering av komplekse organiske forbindelser.

2) Det nedre heterotrofe laget, eller "brune belte" av jordsmonn og sedimenter, råtnende stoffer, røtter, etc., der bruk, transformasjon og nedbrytning av komplekse forbindelser dominerer.

Det er viktig å forstå at levende organismer i de "grønne" og "brune" beltene vil være forskjellige. Det øvre sjiktet vil være dominert av insekter og fugler som spiser på blader og for eksempel knopper. I det nedre sjiktet vil mikroorganismer og bakterier dominere, som bryter ned organisk og uorganisk materiale. Det vil også være et betydelig antall store dyr i dette beltet.

På den annen side, hvis vi snakker om overføring av næringsstoffer og energi, er det praktisk å skille mellom følgende komponenter i sammensetningen av økosystemet:

1) Uorganiske stoffer (C, N, CO2, H2O, etc.) inkludert i kretsløpene.

2) Organiske forbindelser (proteiner, karbohydrater, lipider, humusstoffer, etc.) som forbinder de biotiske og abiotiske delene.

3) Luft, vann og substratmiljø, inkludert klimatiske forhold og andre fysiske faktorer.

4) Produsenter, autotrofe organismer, hovedsakelig grønne planter, som kan produsere mat fra enkle uorganiske stoffer

5) Makroforbrukere, eller fagotrofer - heterotrofe organismer, hovedsakelig dyr, som lever av andre organismer eller partikler av organisk materiale.

6) Mikroforbrukere, saprotrofer, destruktorer eller osmotrofer – heterotrofe organismer, hovedsakelig bakterier og sopp, som henter energi enten ved å bryte ned dødt vev eller ved å absorbere oppløst organisk materiale, frigjort spontant eller ekstrahert av saprotrofer fra planter og andre organismer. Som et resultat av aktiviteten til saprotrofer frigjøres uorganiske næringsstoffer egnet for produsenter; i tillegg leverer saprotrofer mat til makroforbrukere og skiller ofte ut hormonlignende stoffer som hemmer eller stimulerer funksjonen til andre biotiske komponenter i økosystemet.

Et av fellestrekkene til alle økosystemer, enten det er terrestriske, ferskvanns-, marine eller kunstige økosystemer (som landbrukssystemer), er samspillet mellom autotrofe og heterotrofe komponenter. Organismer som deltar i ulike syklusprosesser er delvis separert i rommet; autotrofe prosesser er mest aktive i det øvre laget ("grønt belte"), hvor sollys er tilgjengelig. Heterotrofe prosesser skjer mest intensivt i det nedre laget ("brunt belte"), hvor organisk materiale samler seg i jord og sedimenter. I tillegg er disse hovedfunksjonene til økosystemkomponenter delvis atskilt i tid, siden et betydelig tidsgap er mulig mellom produksjonen av organisk materiale av autotrofe organismer og dets forbruk av heterotrofer. For eksempel er hovedprosessen i baldakinen til et skogøkosystem fotosyntese.

økosystem heterotrofisk biogeocenose

Konklusjon

Dermed, med en detaljert studie av prinsippene for økosystemorganisasjon, blir det klart at rollen til selv dens bittesmå komponenter ikke bør neglisjeres. Selv en liten endring i sammensetningen av levende og livløs natur i ett økosystem kan føre til irreversible endringer, ikke bare i dette, men også i nærliggende økosystemer, siden dette systemet er åpent.

Det er denne faktoren som bør være avgjørende for utvikling av mineralforekomster og bygging av nye byer. Kunnskap om biosfærens funksjonslover vil gjøre forvaltningen av naturen både rasjonell og trygg, både for mennesker og for miljøet.

Liste over brukt litteratur

1. "Biologisk økologi" / Stepanovskikh A.S., M., 2009, 791 s.

2. “Biosfærekatalog” / M., 1991, 254 s.

3. «Økologi» / Dre F., M., 1976, 164 s.

4. "Økologi" / Odum Yu., M., 1986, T.1-328 s.; T.2 - 376 s.

Skrevet på Allbest.ru

Lignende dokumenter

Historie, konsept og konsept for "økosystem" (biogeocenose). Dens hovedkomponenter, struktur og funksjonsmekanismer. Romlige, tidsmessige grenser og rangering av økosystemet (korologisk aspekt). Kunstige økosystemer skapt av mennesket.

presentasjon, lagt til 02.01.2012


Geografisk plassering steppeøkosystemet i Eurasia, trekk ved dens geologiske struktur. Kjennetegn på alle komponenter i levende og livløs natur, økosystemproduktivitet, beskrivelse av jordsmonn. Bruk av levende og ikke-levende ressurser i et gitt system.

abstrakt, lagt til 22.04.2015


Betraktning av de viktigste kildene til påvirkning på økosystemene til Baikalsk, Slyudnka, Ulan-Ude, Irkutsk-Cheremkhovo og Severobaikalsk industriknutepunkter. Spørsmål om statlig regulering av beskyttelsen av Baikalsjøen og oppgavene med å bevare økosystemet.

sammendrag, lagt til 04.02.2014


Konseptet med et økologisk system som et sett av populasjoner av ulike arter av planter, dyr og mikrober som samhandler med hverandre og deres miljø. Terrestriske økosystemer, deres rolle i menneskelivet. Funksjoner og faktorer ved ferskvannshabitater.

presentasjon, lagt til 27.04.2014


Beskrivelse av næringskjeder, regulering av befolkningstall. Moderne klassisk økologi. Hovedkomponenter i økosystemet. Funksjonelle blokker av organismer. Essensen av begrepene biosfære, biocenose, biotop, edaphotope, klima, økotop. Økosystembiomasse.

presentasjon, lagt til 27.03.2016


Definisjon av begrepene biogeocenose og økosystem. Grunnleggende egenskaper ved biogeocenose, mekanismer for dens stabilitet. Tilpasning av organismer til å leve sammen. Typer biogeocenotiske forbindelser: symbiose, gjensidighet, frilasting, losji og deling.

presentasjon, lagt til 03.06.2014


Levende materie som grunnlaget for biosfæren. Egenskaper og funksjoner til økosystemet. Synssystemer om biosfærens eksistens: antroposentrisk og biosentrisk. Typer miljøforurensning. Måter å beskytte miljøet. Miljøfond utenfor budsjett.

foredrag, lagt til 20.07.2010


Strukturelt og funksjonelt diagram av det nordvestlige akvatiske økosystemet. Kilder til næringsstoffer. Morfologi av innsjøbassenger. Simuleringsmodellering av et rennende reservoarøkosystem. Abiotiske og biotiske komponenter i elveavrenning.

avhandling, lagt til 19.11.2017


Vitenskapelige tilnærminger for å bestemme de kritiske grensene for menneskeskapt belastning på akvatiske økosystemer. Forurensning av akvatiske økosystemer som et kriterium for menneskeskapt belastning. Dannelse av en økonomisk mekanisme for å regulere menneskeskapt belastning på akvatiske økosystemer.

test, lagt til 27.07.2010


Økologisk systemkonsept. Strukturen til biogeocenose, forskjellen mellom biogeocenose og økosystem. Virkningen av miljøfaktorer på en levende organisme. Virkeområde for miljøfaktoren. Konseptet med maksimal tillatt konsentrasjon. Produsenter og forbrukere.

Økosystemer er et av nøkkelbegrepene i økologi, som er et system som inkluderer flere komponenter: et samfunn av dyr, planter og mikroorganismer, et karakteristisk habitat, et helt system av relasjoner som utveksling av stoffer og energier skjer gjennom.

I vitenskapen er det flere klassifiseringer av økosystemer. En av dem deler alle kjente økosystemer i to store klasser: naturlig, skapt av naturen, og kunstig, de skapt av mennesket. La oss se på hver av disse klassene mer detaljert.

Naturlige økosystemer

Som nevnt ovenfor ble naturlige økosystemer dannet som et resultat av virkningen av naturkrefter. De er preget av:

• Nært forhold mellom organiske og uorganiske stoffer
• En fullstendig, lukket sirkel av syklusen av stoffer: starter fra utseendet til organisk materiale og slutter med dets forfall og nedbrytning til uorganiske komponenter.
• Resiliens og selvhelbredende evne.

Alle naturlige økosystemer er definert av følgende egenskaper:

• 1. Artsstruktur: Antallet av hver dyre- eller planteart er regulert av naturlige forhold.
  2. Romlig struktur: alle organismer er ordnet i et strengt horisontalt eller vertikalt hierarki. For eksempel, i et skogøkosystem skilles lag tydelig i et akvatisk økosystem, fordelingen av organismer avhenger av vannets dybde.
  3. Biotiske og abiotiske stoffer. Organismene som utgjør økosystemet er delt inn i uorganiske (abiotiske: lys, luft, jord, vind, fuktighet, trykk) og organiske (biotiske - dyr, planter).
  4. I sin tur er den biotiske komponenten delt inn i produsenter, forbrukere og ødeleggere. Produsentene inkluderer planter og bakterier, som bruker sollys og energi til å lage organisk materiale fra uorganiske stoffer. Forbrukere er dyr og kjøttetende planter som lever av dette organiske materialet. Ødeleggere (sopp, bakterier, noen mikroorganismer) er kronen på næringskjeden, da de utfører den omvendte prosessen: organisk materiale omdannes til uorganiske stoffer.

De romlige grensene for hvert naturlig økosystem er veldig vilkårlige. I vitenskapen er det vanlig å definere disse grensene ved de naturlige konturene av relieffet: for eksempel en sump, en innsjø, fjell, elver. Men til sammen anses alle økosystemer som utgjør bioskallet til planeten vår som åpne, siden de samhandler med miljøet og med verdensrommet. I den mest generelle ideen ser bildet slik ut: levende organismer mottar energi, kosmiske og terrestriske stoffer fra miljøet, og utgangen er sedimentære bergarter og gasser, som til slutt slipper ut i verdensrommet.

Alle komponenter i det naturlige økosystemet er nært forbundet. Prinsippene for denne forbindelsen utvikler seg over år, noen ganger århundrer. Men det er nettopp derfor de blir så stabile, siden disse forbindelsene og klimatiske forholdene bestemmer arten av dyr og planter som lever i et gitt område. Enhver ubalanse i et naturlig økosystem kan føre til at det forsvinner eller utryddes. Et slikt brudd kan for eksempel være avskoging eller utryddelse av en bestand av en bestemt dyreart. I dette tilfellet blir næringskjeden umiddelbart forstyrret, og økosystemet begynner å "feile".

Forresten, å introdusere flere elementer i økosystemene kan også forstyrre det. For eksempel hvis en person begynner å avle opp dyr i det valgte økosystemet som ikke var der i utgangspunktet. En klar bekreftelse på dette er oppdrett av kaniner i Australia. Til å begynne med var dette gunstig, siden i et så fruktbart miljø og utmerkede klimatiske forhold for avl, begynte kaninene å reprodusere seg med en utrolig hastighet. Men til slutt brast alt. Utallige horder av kaniner ødela beitene der sauer tidligere hadde beitet. Antall sauer begynte å gå ned. Og en person får mye mer mat fra en sau enn fra 10 kaniner. Denne hendelsen ble til og med et ordtak: "Kaninene spiste Australia." Det tok en utrolig innsats fra forskere og mye utgifter før de klarte å kvitte seg med kaninbestanden. Det var ikke mulig å fullstendig utrydde deres befolkning i Australia, men antallet ble redusert og truet ikke lenger økosystemet.

Kunstige økosystemer

Kunstige økosystemer er samfunn av dyr og planter som lever under forhold skapt for dem av mennesker. De kalles også noobiogeocenoser eller sosioøkosystemer. Eksempler: åker, beite, by, samfunn, romskip, dyrehage, hage, kunstig dam, reservoar.

Det meste enkelt eksempel kunstig økosystem er et akvarium. Her er habitatet begrenset av akvariets vegger, strømmen av energi, lys og næringsstoffer utføres av mennesket, som også regulerer temperaturen og sammensetningen av vannet. Antall innbyggere er også i utgangspunktet fastsatt.

Første funksjon: alle kunstige økosystemer er heterotrofe, dvs. inntak av ferdigmat. La oss ta for eksempel en by – en av de største kunstige økosystemer. Tilstrømningen av kunstig skapt energi (gassrørledning, elektrisitet, mat) spiller en stor rolle her. Samtidig er slike økosystemer preget av et stort utslipp av giftige stoffer. Det vil si at de stoffene som senere tjener til produksjon av organisk materiale i et naturlig økosystem ofte blir uegnet i kunstige.

Et annet særtrekk ved kunstige økosystemer er en åpen metabolsk syklus. La oss ta agroøkosystemer som et eksempel - det viktigste for mennesker. Disse inkluderer åkrer, hager, grønnsakshager, beitemarker, gårder og andre jordbruksarealer der folk legger forholdene til rette for produksjon av forbruksprodukter. Folk tar ut deler av næringskjeden i slike økosystemer (i form av avlinger), og derfor blir næringskjeden ødelagt.

Den tredje forskjellen mellom kunstige økosystemer og naturlige er deres lille antall arter. Faktisk skaper en person et økosystem for å avle en (sjeldnere flere) arter av planter eller dyr. For eksempel i en hveteåker blir alle skadedyr og ugress ødelagt, og det er kun hvete som dyrkes. Dette gjør det mulig å få en bedre avling. Men samtidig gjør ødeleggelsen av organismer som er «ulønnsomme» for mennesker, økosystemet ustabilt.

Sammenlignende egenskaper ved naturlige og kunstige økosystemer

Det er mer praktisk å presentere en sammenligning av naturlige økosystemer og sosioøkosystemer i form av en tabell:

Naturlige økosystemer	Kunstige økosystemer
Hovedkomponenten er solenergi.	Mottar hovedsakelig energi fra drivstoff og tilberedt mat (heterotrofisk)
Danner fruktbar jord	Tømmer jorda
Alle naturlige økosystemer absorberer karbondioksid og produserer oksygen	De fleste kunstige økosystemer bruker oksygen og produserer karbondioksid
Stort artsmangfold	Begrenset mengde arter av organismer
Høy stabilitet, evne til selvregulering og selvhelbredelse	Svak bærekraft, siden et slikt økosystem er avhengig av menneskelige aktiviteter
Lukket metabolisme	Åpen metabolsk kjede
Skaper leveområder for ville dyr og planter	Ødelegger dyrelivshabitater
Akkumulerer vann, bruker det klokt og renser det	Høyt vannforbruk og forurensning

I naturen lever ikke enhver art, befolkning og til og med individ isolert fra hverandre og deres habitat, men opplever tvert imot mange gjensidige påvirkninger. Biotiske samfunn eller biocenoser - samfunn av interagerende levende organismer, som er et stabilt system forbundet med mange interne forbindelser, med en relativt konstant struktur og et gjensidig avhengig sett av arter.

Biocenosis er preget av visse strukturer: arter, romlig og trofisk.

De organiske komponentene i biocenosen er uløselig knyttet til de uorganiske - jord, fuktighet, atmosfære, og danner sammen med dem et stabilt økosystem - biogeocenose .

Biogenocenose- et selvregulerende økologisk system dannet av mennesker som lever sammen og samhandler med hverandre og med livløs natur, populasjoner av forskjellige arter under relativt homogene miljøforhold.

Økologiske systemer

Funksjonelle systemer, inkludert samfunn av levende organismer av forskjellige arter og deres habitat. Forbindelser mellom økosystemkomponenter oppstår først og fremst på grunnlag av matrelasjoner og metoder for å skaffe energi.

Økosystem

Et sett av arter av planter, dyr, sopp, mikroorganismer som samhandler med hverandre og med miljøet på en slik måte at et slikt samfunn kan overleve og fungere i uendelig lang tid. Biotisk samfunn (biocenose) består av et plantesamfunn ( fytocenose), dyr ( zoocenose), mikroorganismer ( mikrobiocenose).

Alle organismer på jorden og deres habitat representerer også et økosystem av høyeste rang - biosfære , som har stabilitet og andre egenskaper til økosystemet.

Eksistensen av et økosystem er mulig takket være en konstant strøm av energi fra utsiden - en slik energikilde er vanligvis solen, selv om dette ikke er sant for alle økosystemer. Økosystemets bærekraft sikres ved direkte og tilbakemelding mellom dens komponenter, den interne sirkulasjonen av stoffer og deltakelse i globale sykluser.

Læren om biogeocenoser utviklet av V.N. Sukachev. Begrepet " økosystem"introdusert i bruk av den engelske geobotanikeren A. Tansley i 1935, begrepet" biogeocenose" - Akademiker V.N. Sukachev i 1942 biogeocenose Det er nødvendig å ha et plantesamfunn (fytocenose) som hovedledd, som sikrer den potensielle udødeligheten til biogeocenosen på grunn av energien som genereres av planter. Økosystemer kan ikke inneholde fytocenose.

Fytocenose

Et plantesamfunn dannet historisk som et resultat av en kombinasjon av samvirkende planter på homogent område territorier.

Han er karakterisert:

- en viss artssammensetning,

- livsformer,

- lagdeling (overjordisk og underjordisk),

- overflod (hyppighet av forekomst av arter),

- overnatting,

- aspekt (utseende),

- vitalitet,

- sesongmessige endringer,

- utvikling (endring av fellesskap).

Tiering (antall etasjer)

Et av de karakteristiske trekkene ved et plantesamfunn, som så å si består av sin etasje-for-etasje inndeling i både over- og underjordisk rom.

Overjordiske nivåer tillater bedre bruk av lys, og underjordisk - vann og mineraler. Vanligvis kan opptil fem nivåer skilles i en skog: de øvre (første) - høye trær, den andre - korte trær, den tredje - busker, den fjerde - gress, den femte - moser.

Underjordisk lagdeling - et speilbilde av overjorden: røttene til trær går dypest, de underjordiske delene av moser er lokalisert nær overflaten av jorda.

I henhold til metoden for å oppnå og bruke næringsstoffer alle organismer er delt inn i autotrofer og heterotrofer. I naturen er det en kontinuerlig syklus av næringsstoffer som er nødvendig for livet. Kjemiske substanser utvinnes av autotrofer fra miljøet og går tilbake til det igjen gjennom heterotrofer. Denne prosessen tar svært komplekse former. Hver art bruker bare en del av energien som finnes i organisk materiale, og bringer nedbrytningen til et visst stadium. Dermed har økologiske systemer utviklet seg i utviklingsprosessen kjeder Og strømforsyningsnettverk .

De fleste biogeocenoser har lignende trofisk struktur. De er basert på grønne planter - produsenter. Planteetere og rovdyr er nødvendigvis tilstede: forbrukere av organisk materiale - forbrukere og ødeleggere av organiske rester - nedbrytere.

Antall individer i næringskjeden er konsekvent synkende, antall ofre flere i antall deres forbrukere, siden i hvert ledd i næringskjeden, med hver overføring av energi, går 80-90% av den tapt, og forsvinner i form av varme. Derfor er antall ledd i kjeden begrenset (3-5).

Artsmangfold av biocenose representert av alle grupper av organismer - produsenter, forbrukere og nedbrytere.

Brudd på en hvilken som helst lenke i næringskjeden forårsaker forstyrrelse av biocenosen som helhet. For eksempel fører avskoging til en endring i artssammensetningen til insekter, fugler og følgelig dyr. I et treløst område vil andre næringskjeder utvikle seg og en annen biocenose vil danne seg, noe som vil ta flere tiår.

Næringskjede (trofisk eller mat )

Innbyrdes beslektede arter som sekvensielt trekker ut organisk materiale og energi fra det opprinnelige matstoffet; Dessuten er hvert forrige ledd i kjeden mat for den neste.

Næringskjedene i hvert naturområde med mer eller mindre homogene eksistensbetingelser er sammensatt av komplekser av sammenkoblede arter som lever av hverandre og danner et selvopprettholdende system der sirkulasjonen av stoffer og energi skjer.

Økosystemkomponenter:

– Produsenter - autotrofe organismer (for det meste grønne planter) er de eneste produsentene av organisk materiale på jorden. Energirikt organisk materiale syntetiseres under fotosyntesen fra energifattige uorganiske stoffer (H 2 0 og C0 2).

- Forbrukere - planteetere og rovdyr, forbrukere av organisk materiale. Forbrukere kan være planteetere, når de direkte bruker produsenter, eller rovdyr, når de lever av andre dyr. I næringskjeden kan de oftest ha serienummer fra I til IV.

- Nedbrytere - heterotrofe mikroorganismer (bakterier) og sopp - ødeleggere av organiske rester, destruktorer. De kalles også jordens ordensmenn.

Trofisk (ernæringsmessig) nivå - et sett med organismer forent av en type ernæring. Konseptet med det trofiske nivået lar oss forstå dynamikken i energistrømmen i et økosystem.

1. det første trofiske nivået er alltid okkupert av produsenter (planter),
2. andre - forbrukere av første orden (planteetende dyr),
3. tredje - forbrukere av andre orden - rovdyr som lever av planteetende dyr),
4. fjerde - forbrukere av den tredje orden (sekundære rovdyr).

Følgende typer skilles: matkjeder:

I beitekjede (spisekjeder) hovedkilden til mat er grønne planter. For eksempel: gress -> insekter -> amfibier -> slanger -> rovfugler.

- skadelig kjeder (dekomponeringskjeder) begynner med detritus - død biomasse. For eksempel: bladstrø -> meitemark -> bakterier. Et annet trekk ved skadelige kjeder er at planteprodukter i dem ofte ikke konsumeres direkte av planteetende dyr, men dør av og mineraliseres av saprofytter. Detritale kjeder er også karakteristiske for dyphavsøkosystemer, hvis innbyggere lever av døde organismer som har sunket ned fra de øvre vannlagene.

Forholdet mellom arter i økologiske systemer som har utviklet seg i løpet av evolusjonsprosessen, der mange komponenter lever av forskjellige objekter og selv tjener som mat for ulike medlemmer av økosystemet. Enkelt sagt kan et næringsnett representeres som sammenvevd næringskjedesystem.

Organismer fra ulike næringskjeder som mottar mat gjennom like mange ledd i disse kjedene er på samme trofiske nivå. Samtidig kan ulike populasjoner av samme art, inkludert i ulike næringskjeder, være lokalisert på forskjellige trofiske nivåer. Forholdet mellom ulike trofiske nivåer i et økosystem kan avbildes grafisk som økologisk pyramide.

Økologisk pyramide

En metode for grafisk å vise forholdet mellom forskjellige trofiske nivåer i et økosystem - det er tre typer:

Befolkningspyramiden gjenspeiler antall organismer på hvert trofisk nivå;

Biomassepyramiden reflekterer biomassen til hvert trofisk nivå;

Energipyramiden viser mengden energi som passerer gjennom hvert trofiske nivå over en spesifisert tidsperiode.

Økologisk pyramideregel

Et mønster som gjenspeiler en progressiv reduksjon i masse (energi, antall individer) for hvert påfølgende ledd i næringskjeden.

Tallpyramide

En økologisk pyramide som viser antall individer på hvert ernæringsnivå. Tallpyramiden tar ikke hensyn til individers størrelse og masse, forventet levealder, stoffskifte, men hovedtrenden er alltid synlig - en nedgang i antall individer fra lenke til lenke. For eksempel, i et steppe-økosystem er antallet individer fordelt som følger: produsenter - 150 000, planteetende forbrukere - 20 000, kjøttetende forbrukere - 9 000 individer/område. Engbiocenosen er preget av følgende antall individer på et område på 4000 m2: produsenter - 5 842 424, planteetende forbrukere av første orden - 708 624, kjøttetende forbrukere av andre orden - 35 490, kjøttetende forbrukere av tredje orden - 3 .

Biomassepyramide

Mønsteret der mengden plantemateriale som tjener som grunnlag for næringskjeden (produsenter) er omtrent 10 ganger større enn massen av planteetende dyr (forbrukere av første orden), og massen av planteetende dyr er 10 ganger større enn for rovdyr (forbrukere av andre orden), t Det vil si at hvert påfølgende matnivå har en masse 10 ganger mindre enn den forrige. I gjennomsnitt produserer 1000 kg planter 100 kg planteeterkropp. Rovdyr som spiser planteetere kan bygge 10 kg av biomassen, sekundære rovdyr - 1 kg.

Pyramide av energi

uttrykker et mønster der energistrømmen gradvis avtar og avtar når man beveger seg fra ledd til ledd i næringskjeden. Således, i biocenose av innsjøen, skaper grønne planter - produsenter - en biomasse som inneholder 295,3 kJ/cm 2, forbrukere av første orden, forbruker plantebiomasse, skaper sin egen biomasse som inneholder 29,4 kJ/cm 2; Andre ordens forbrukere, som bruker første ordens forbrukere til mat, skaper sin egen biomasse som inneholder 5,46 kJ/cm2. Tapet av energi under overgangen fra forbrukere av første orden til forbrukere av andre orden, hvis disse er varmblodige dyr, øker. Dette forklares med det faktum at disse dyrene bruker mye energi ikke bare på å bygge biomassen sin, men også på å opprettholde en konstant kroppstemperatur. Hvis vi sammenligner oppdrett av en kalv og en abbor, vil samme mengde matenergi som brukes, gi 7 kg storfekjøtt og bare 1 kg fisk, siden kalven spiser gress, og rovabboren spiser fisk.

Dermed har de to første typene pyramider en rekke betydelige ulemper:

Biomassepyramiden reflekterer tilstanden til økosystemet på prøvetakingstidspunktet og viser derfor forholdet mellom biomasse i et gitt øyeblikk og reflekterer ikke produktiviteten til hvert trofisk nivå (dvs. evnen til å produsere biomasse over en viss tidsperiode). Derfor, i tilfellet når antallet produsenter inkluderer hurtigvoksende arter, kan biomassepyramiden vise seg å være invertert.

Energipyramiden lar deg sammenligne produktiviteten til forskjellige trofiske nivåer fordi den tar hensyn til tidsfaktoren. I tillegg tar den hensyn til forskjellen i energiverdi ulike stoffer(for eksempel gir 1 g fett nesten dobbelt så mye mer energi enn 1 g glukose). Derfor smalner energipyramiden alltid oppover og blir aldri invertert.

Økologisk plastisitet

Graden av utholdenhet av organismer eller deres samfunn (biocenoser) til påvirkning av miljøfaktorer. Økologisk plastiske arter har et bredt spekter av reaksjonsnorm , dvs. vidt tilpasset til ulike miljøer habitat (fiskepinne og ål, noen protozoer lever i både ferskvann og saltvann). Høyt spesialiserte arter kan bare eksistere i et bestemt miljø: marine dyr og alger - i saltvann, elvefisk og lotusplanter, vannliljer, andemat lever bare i ferskvann.

Som regel økosystem (biogeocenose) preget av følgende indikatorer:

Artsmangfold

Tetthet av artspopulasjoner,

Biomasse.

Biomasse

Den totale mengden organisk materiale til alle individer av en biocenose eller art med energien som finnes i den. Biomasse uttrykkes vanligvis i masseenheter basert på tørrstoff areal- eller volumenheter. Biomasse kan bestemmes separat for dyr, planter eller individuelle arter. Dermed er biomassen av sopp i jorda 0,05-0,35 t/ha, alger - 0,06-0,5, røtter høyere planter- 3,0-5,0, meitemark - 0,2-0,5, virveldyr - 0,001-0,015 t/ha.

I biogeocenoser finnes det primær og sekundær biologisk produktivitet :

ü Primær biologisk produktivitet av biocenoser- den totale totale produktiviteten av fotosyntese, som er et resultat av aktiviteten til autotrofer - grønne planter, for eksempel en furuskog på 20-30 år, produserer 37,8 t/ha biomasse per år.

ü Sekundær biologisk produktivitet av biocenoser- den totale totale produktiviteten til heterotrofe organismer (forbrukere), som dannes ved bruk av stoffer og energi akkumulert av produsenter.

Befolkninger. Struktur og dynamikk av tall.

Hver art på jorden har en bestemt art område, siden det bare er i stand til å eksistere under visse miljøforhold. Leveforholdene innenfor rekkevidden til én art kan imidlertid variere betydelig, noe som fører til oppløsning av arten i elementære grupper av individer - populasjoner.

Befolkning

Et sett med individer av samme art, som okkuperer et eget territorium innenfor artens rekkevidde (med relativt homogene leveforhold), fritt avler med hverandre (har en felles genpool) og isolert fra andre populasjoner av denne arten, med alle de nødvendige forutsetningene for å opprettholde deres stabilitet i lang tid i skiftende miljøforhold. Det viktigste kjennetegn populasjon er dens struktur (alder, kjønnssammensetning) og populasjonsdynamikk.

Under den demografiske strukturen befolkningen forstår kjønns- og alderssammensetningen.

Romlig struktur Populasjoner er egenskapene til fordelingen av individer i en populasjon i rommet.

Aldersstruktur befolkning er assosiert med forholdet mellom individer i ulike aldre i befolkningen. Personer på samme alder er gruppert i kohorter – aldersgrupper.

I aldersstruktur av plantepopulasjoner tildele følgende perioder:

Latent - tilstanden til frøet;

Pregenerativ (inkluderer tilstandene frøplante, juvenile planter, umodne og jomfruelige planter);

Generativ (vanligvis delt inn i tre underperioder - unge, modne og gamle generative individer);

Postgenerativ (inkluderer tilstandene til subsenile, senile planter og den døende fasen).

Tilhørighet til en viss alder status bestemmes av biologisk alder- graden av uttrykk for visse morfologiske (for eksempel graden av disseksjon av et komplekst blad) og fysiologiske (for eksempel evnen til å produsere avkom) egenskaper.

I dyrepopulasjoner er det også mulig å skille forskjellige aldersstadier. For eksempel går insekter som utvikler seg med fullstendig metamorfose gjennom stadiene:

Larver,

dukker,

Imago (voksen insekt).

Arten av aldersstrukturen til befolkningenavhenger av typen overlevelseskurve som er karakteristisk for en gitt populasjon.

Overlevelseskurvereflekterer dødeligheten i ulike aldersgrupper og er en synkende linje:

1. Hvis dødeligheten ikke avhenger av individers alder, skjer individers død jevnt i en gitt type, dødeligheten forblir konstant gjennom hele livet ( type I ). En slik overlevelseskurve er karakteristisk for arter hvis utvikling skjer uten metamorfose med tilstrekkelig stabilitet av det fødte avkommet. Denne typen kalles vanligvis type hydra- den er preget av en overlevelseskurve som nærmer seg en rett linje.
2. Hos arter der eksterne faktorers rolle i dødelighet er liten, er overlevelseskurven preget av en svak nedgang frem til en viss alder, hvoretter det er et kraftig fall på grunn av naturlig (fysiologisk) dødelighet ( type II ). Naturen til overlevelseskurven nær denne typen er karakteristisk for mennesker (selv om den menneskelige overlevelseskurven er noe flatere og er noe mellom type I og II). Denne typen kalles Drosophila type: Dette er hva fruktfluer demonstrerer under laboratorieforhold (ikke spist av rovdyr).
3. Mange arter er preget av høy dødelighet i de tidlige stadiene av ontogenese. Hos slike arter er overlevelseskurven preget av et kraftig fall i de yngre aldre. Individer som overlever den "kritiske" alderen viser lav dødelighet og lever til høyere alder. Typen kalles type østers (type III ).

Seksuell struktur populasjoner

Kjønnsforhold har direkte betydning for befolkningens reproduksjon og bærekraft.

Det er primære, sekundære og tertiære kjønnsforhold i befolkningen:

- Primært kjønnsforhold fast bestemt genetiske mekanismer- ensartethet av divergens av kjønnskromosomer. For eksempel, hos mennesker bestemmer XY-kromosomer utviklingen av det mannlige kjønn, og XX-kromosomer bestemmer utviklingen av det kvinnelige kjønn. I dette tilfellet er det primære kjønnsforholdet 1:1, det vil si like sannsynlig.

- Sekundært kjønnsforhold er kjønnsforholdet på fødselstidspunktet (blant nyfødte). Den kan avvike betydelig fra den primære av flere årsaker: selektiviteten til egg til sædceller som bærer X- eller Y-kromosomet, ulik evne til slike sædceller til å befrukte, og ulike eksterne faktorer. For eksempel har zoologer beskrevet effekten av temperatur på det sekundære kjønnsforholdet hos krypdyr. Et lignende mønster er typisk for noen insekter. Således sikres befruktning hos maur ved temperaturer over 20 ° C, og ved lavere temperaturer legges ubefruktede egg. Sistnevnte klekkes ut til hanner, og de som blir befruktet overveiende til hunner.

- Tertiært kjønnsforhold - kjønnsforhold blant voksne dyr.

Romlig struktur populasjoner reflekterer arten av fordelingen av individer i rommet.

Fremheve tre hovedtyper av fordeling av individer i verdensrommet:

- uniform eller uniform(individer er fordelt jevnt i rommet, i like avstander fra hverandre); er sjelden i naturen og er oftest forårsaket av akutt intraspesifikk konkurranse (for eksempel hos rovfisk);

- menighet eller mosaikk("flekket", individer er lokalisert i isolerte klynger); forekommer mye oftere. Det er assosiert med egenskapene til mikromiljøet eller oppførselen til dyr;

- tilfeldig eller diffuse(individer er tilfeldig fordelt i rommet) - kan bare observeres i et homogent miljø og kun hos arter som ikke viser noen tendens til å danne grupper (for eksempel en bille i mel).

Befolkningsstørrelse betegnet med bokstaven N. Forholdet mellom økningen i N til en tidsenhet dN / dt uttrykkerøyeblikkelig hastighetendringer i populasjonsstørrelse, dvs. endring i antall ved tidspunkt t.Befolkningsvekstavhenger av to faktorer - fruktbarhet og dødelighet i fravær av emigrasjon og immigrasjon (en slik befolkning kalles isolert). Forskjellen mellom fødselsraten b og dødsraten d erisolert befolkningsvekst:

Befolkningsstabilitet

Dette er dens evne til å være i en tilstand av dynamisk (dvs. mobil, skiftende) likevekt med miljøet: miljøforholdene endres, og befolkningen endres også. En av de viktigste betingelsene for bærekraft er internt mangfold. I forhold til en befolkning er dette mekanismer for å opprettholde en viss befolkningstetthet.

Fremheve tre typer avhengighet av befolkningsstørrelse på dens tetthet .

Første type (I) - den vanligste, preget av en reduksjon i befolkningsvekst med en økning i dens tetthet, som er sikret av ulike mekanismer. For eksempel er mange fuglearter preget av nedgang i fruktbarhet (fruktbarhet) med økende bestandstetthet; økt dødelighet, redusert motstand av organismer med økt befolkningstetthet; endring i alder ved puberteten avhengig av befolkningstetthet.

Tredje type ( III ) er karakteristisk for populasjoner der en "gruppeeffekt" er notert, dvs. en viss optimal befolkningstetthet bidrar til bedre overlevelse, utvikling og vital aktivitet for alle individer, som er iboende i de fleste gruppe- og sosiale dyr. For eksempel, for å fornye populasjoner av heterofile dyr, kreves som et minimum en tetthet som gir tilstrekkelig sannsynlighet for å møte en hann og en hunn.

Tematiske oppgaver

A1. Biogeocenose dannet

1) planter og dyr

2) dyr og bakterier

3) planter, dyr, bakterier

4) territorium og organismer

A2. Forbrukere av organisk materiale i skogbiogeocenose er

1) gran og bjørk

2) sopp og ormer

3) harer og ekorn

4) bakterier og virus

A3. Produsenter i innsjøen er

2) rumpetroll

A4. Selvreguleringsprosessen i biogeocenose påvirker

1) kjønnsforhold i populasjoner av forskjellige arter

2) antall mutasjoner som forekommer i populasjoner

3) forhold mellom rovdyr og byttedyr

4) intraspesifikk konkurranse

A5. En av betingelsene for bærekraften til et økosystem kan være

1) hennes evne til å endre seg

2) mangfold av arter

3) svingninger i antall arter

4) stabilitet av genpoolen i populasjoner

A6. Nedbrytere inkluderer

2) lav

4) bregner

A7. Hvis Total vekt mottatt av en forbruker av 2. orden er lik 10 kg, hva var så den totale massen av produsenter som ble en kilde til mat for denne forbrukeren?

A8. Angi den skadelige næringskjeden

1) flue – edderkopp – spurv – bakterier

2) kløver – hauk – humle – mus

3) rug – meis – katt – bakterier

4) mygg - spurv - hauk - ormer

A9. Den første energikilden i en biocenose er energi

1) organiske forbindelser

2) uorganiske forbindelser

4) kjemosyntese

1) harer

2) bier

3) åkertrost

4) ulver

A11. I ett økosystem kan du finne eik og

1) gopher

3) lerke

4) blå kornblomst

A12. Strømnettverk er:

1) forbindelser mellom foreldre og avkom

2) familie (genetiske) forbindelser

3) metabolisme i kroppens celler

4) måter å overføre stoffer og energi på i økosystemet

A13. Den økologiske tallpyramiden gjenspeiler:

1) forholdet mellom biomasse på hvert trofisk nivå

2) forholdet mellom massene til en individuell organisme på forskjellige trofiske nivåer

3) strukturen i næringskjeden

4) mangfold av arter på ulike trofiske nivåer

Økosystem- dette er den funksjonelle enheten til levende organismer og deres habitat. De viktigste karakteristiske trekk ved et økosystem er dets dimensjonsløshet og mangel på rangering. Utskifting av noen biocenoser med andre over lang tid kalles suksess. Suksesjon som skjer på et nydannet substrat kalles primært. Suksesjon i et område som allerede er okkupert av vegetasjon kalles sekundær suksesjon.

Enheten for økosystemklassifisering er biomet - en naturlig sone eller område med visse klimatiske forhold og et tilsvarende sett med dominerende plante- og dyrearter.

Et spesielt økosystem – biogeocenose – er en del av jordoverflaten med homogene naturfenomener. Komponentene i biogeocenose er klimatop, edaphotope, hydrotop (biotop), samt fytocenose, zoocenose og mikrobiocenose (biocenose).

For å skaffe mat lager folk kunstig agroøkosystemer. De skiller seg fra naturlige i lav motstand og stabilitet, men i høyere produktivitet.

Økosystemer er de grunnleggende strukturelle enhetene i biosfæren

Et økologisk system, eller økosystem, er den grunnleggende funksjonelle enheten i økologi, siden det inkluderer organismer og

livløst miljø - komponenter som gjensidig påvirker hverandres egenskaper, og de nødvendige betingelsene for å opprettholde liv i den formen som eksisterer på jorden. Begrep økosystem ble først foreslått i 1935 av en engelsk økolog A. Tansley.

Dermed forstås et økosystem som et sett av levende organismer (samfunn) og deres habitater, som takket være syklusen av stoffer danner et stabilt livssystem.

Samfunn av organismer er forbundet med det uorganiske miljøet ved de nærmeste material- og energiforbindelsene. Planter kan bare eksistere på grunn av konstant tilførsel av karbondioksid, vann, oksygen, mineralsalter. Heterotrofer lever av autotrofer, men krever tilførsel av uorganiske forbindelser som oksygen og vann.

I et gitt habitat ville reservene av uorganiske forbindelser som er nødvendige for å opprettholde livet til organismene som bor i det, ikke vare lenge hvis disse reservene ikke ble fornyet. Tilbakeføringen av næringsstoffer til miljøet skjer både i løpet av organismenes liv (som et resultat av respirasjon, utskillelse, avføring) og etter deres død, som et resultat av nedbrytning av lik og planterester.

Følgelig danner samfunnet et bestemt system med det uorganiske miljøet der strømmen av atomer forårsaket av den vitale aktiviteten til organismer har en tendens til å lukke seg i en syklus.

Ris. 8.1. Strukturen til biogeocenose og skjemaet for interaksjon mellom komponenter

Begrepet "biogeocenose", foreslått i 1940, er mye brukt i russisk litteratur. B. NSukachev. I følge hans definisjon er biogeocenose «et sett av homogene naturfenomener (atmosfære, bergarter, jord og hydrologiske forhold) over en viss utstrekning av jordoverflaten, som har en spesiell spesifisitet av interaksjonene mellom disse komponentene som utgjør den og en en viss type utveksling av materie og energi mellom seg selv og andre naturfenomener og representerer en internt motstridende dialektisk enhet, i konstant bevegelse og utvikling."

I biogeocenosen V.N. Sukachev identifiserte to blokker: økotopp— et sett med forhold i det abiotiske miljøet og biocenose- helheten av alle levende organismer (fig. 8.1). En økotop betraktes ofte som et abiotisk miljø som ikke er transformert av planter (det primære komplekset av faktorer i det fysisk-geografiske miljøet), og en biotop er et sett med elementer i det abiotiske miljøet modifisert av de miljødannende aktivitetene til levende organismer.

Det er en oppfatning at begrepet "biogeocoenosis" i mye større grad gjenspeiler de strukturelle egenskapene til makrosystemet som studeres, mens begrepet "økosystem" inkluderer først og fremst dets funksjonelle essens. Faktisk er det ingen forskjell mellom disse begrepene.

Det skal bemerkes at kombinasjonen av et spesifikt fysisk-kjemisk miljø (biotop) med et fellesskap av levende organismer (biocenose) danner et økosystem:

Økosystem = Biotop + Biocenose.

Økosystemets likevektstilstand (stabile) er sikret på grunnlag av stoffsykluser (se avsnitt 1.5). Alle komponenter i økosystemene deltar direkte i disse syklusene.

For å opprettholde sirkulasjonen av stoffer i et økosystem er det nødvendig å ha en tilførsel av uorganiske stoffer i fordøyelig form og tre funksjonelt forskjellige økologiske grupper av organismer: produsenter, forbrukere og nedbrytere.

Produsenter autotrofe organismer er i stand til å bygge kroppen sin ved hjelp av uorganiske forbindelser (fig. 8.2).

Ris. 8.2. Produsenter

Forbrukere - heterotrofe organismer som forbruker organisk materiale fra produsenter eller andre forbrukere og transformerer det til nye former.

Nedbrytere De lever av dødt organisk materiale, og omdanner det tilbake til uorganiske forbindelser. Denne klassifiseringen er relativ, siden både forbrukere og produsenter selv fungerer delvis som nedbrytere i løpet av livet, og frigjør mineralske metabolske produkter til miljøet.

I prinsippet kan syklusen av atomer opprettholdes i systemet uten en mellomledd - forbrukere, på grunn av aktivitetene til to andre grupper. Slike økosystemer forekommer imidlertid snarere som unntak, for eksempel i de områdene der samfunn kun dannet av mikroorganismer fungerer. Forbrukernes rolle i naturen spilles hovedsakelig av dyrene deres aktiviteter for å opprettholde og akselerere den sykliske migrasjonen av atomer i økosystemer er komplekse og mangfoldige.

Omfanget av økosystemene i naturen varierer sterkt. Graden av lukkethet av materiesyklusene som opprettholdes i dem er også forskjellig, dvs. gjentatt involvering av de samme elementene i sykluser. Som separate økosystemer kan vi for eksempel vurdere en pute av lav på en trestamme, en råtnende stubbe med dens befolkning, en liten midlertidig vannmasse, en eng, en skog, en steppe, en ørken, hele havet, og til slutt hele jordens overflate okkupert av liv.

I noen typer økosystemer er overføringen av materie utenfor deres grenser så stor at deres stabilitet opprettholdes hovedsakelig ved tilstrømning av samme mengde materie fra utsiden, mens den indre syklusen er ineffektiv. Disse inkluderer rennende reservoarer, elver, bekker og områder i bratte fjellskråninger. Andre økosystemer har en mye mer komplett syklus av stoffer og er relativt autonome (skoger, enger, innsjøer osv.).

Et økosystem er praktisk talt et lukket system. Dette er den grunnleggende forskjellen mellom økosystemer og samfunn og befolkninger, som er åpne systemer som utveksler energi, materie og informasjon med omgivelsene.

Imidlertid har ikke et eneste økosystem på jorden en helt lukket sirkulasjon, siden en minimal utveksling av masse med miljøet fortsatt skjer.

Et økosystem er et sett av sammenkoblede energiforbrukere som utfører arbeid for å opprettholde sin ikke-likevektstilstand i forhold til sitt habitat gjennom bruk av solenergistrøm.

I samsvar med hierarkiet av samfunn, manifesteres livet på jorden også i hierarkiet til de tilsvarende økosystemene. Økosystemorganiseringen av livet er en av de nødvendige betingelsene for dets eksistens. Som allerede nevnt, er reservene av biogene elementer som er nødvendige for livet til organismer på jorden generelt og i hvert spesifikt område på overflaten ikke ubegrensede. Bare et system av sykluser kunne gi disse reservene egenskapen til uendelighet, nødvendig for fortsettelsen av livet.

Bare funksjonelt forskjellige grupper av organismer kan opprettholde og gjennomføre syklusen. Det funksjonelle og økologiske mangfoldet av levende vesener og organiseringen av flyten av stoffer som trekkes ut fra miljøet til sykluser er livets eldste egenskap.

Fra dette synspunktet oppnås den bærekraftige eksistensen av mange arter i et økosystem på grunn av naturlige habitatforstyrrelser som stadig oppstår i det, slik at nye generasjoner kan okkupere det nylig fraflyttede rommet.

Økosystemkonsept

Hovedobjektet for studiet av økologi er økologiske systemer, eller økosystemer. Økosystemet inntar neste plass etter biocenosen i systemet av nivåer av levende natur. Når vi snakker om biocenose, mente vi bare levende organismer. Hvis vi vurderer levende organismer (biocenose) i sammenheng med miljøfaktorer, så er dette allerede et økosystem. Således er et økosystem et naturlig kompleks (bio-inert system) dannet av levende organismer (biocenose) og deres habitat (for eksempel atmosfæren er inert, jorda, et reservoar er bio-inert, etc.), sammenkoblet av utveksling av stoffer og energi.

Begrepet "økosystem", generelt akseptert i økologi, ble introdusert i 1935 av den engelske botanikeren A. Tansley. Han mente at økosystemer "fra en økologs synspunkt representerer de grunnleggende naturlige enhetene på jordens overflate", som inkluderer "ikke bare et kompleks av organismer, men også hele komplekset av fysiske faktorer som danner det vi kall biomemiljøet - habitatfaktorer i vid forstand." Tansley understreket at økosystemer er preget av ulike typer metabolisme ikke bare mellom organismer, men også mellom organisk og uorganisk materiale. Dette er ikke bare et kompleks av levende organismer, men også en kombinasjon av fysiske faktorer.

Økosystem (økologisk system)— økologiens grunnleggende funksjonelle enhet, som representerer enheten til levende organismer og deres habitat, organisert av energistrømmer og stoffenes biologiske syklus. Dette er det grunnleggende fellesskapet av levende ting og deres habitat, ethvert sett av levende organismer som lever sammen og betingelsene for deres eksistens (fig. 8).

Ris. 8. Ulike økosystemer: a - dam i den midtre sonen (1 - planteplankton; 2 - dyreplankton; 3 - svømmende biller (larver og voksne); 4 - unge karper; 5 - gjedde; 6 - choronomid larver (jerkmygg); 7 - bakterier; 8 - insekter av kystvegetasjon (I - uorganiske og organiske hovedkomponenter) etc.); B - indirekte eller detritus-matende forbrukere, eller saprober (jordvirvelløse dyr) - "fjell"-rovdyr (hauker);

Konseptet "økosystem" kan brukes på objekter av ulik grad av kompleksitet og størrelse. Et eksempel på et økosystem er en tropisk skog på et bestemt sted og tidspunkt, bebodd av tusenvis av arter av planter, dyr og mikrober som lever sammen og forbundet av interaksjonene som oppstår mellom dem. Økosystemer er naturlige formasjoner som hav, hav, innsjø, eng, sump. Et økosystem kan være en pukkel i en sump, et råtnende tre i en skog med organismer som lever på dem og i dem, eller en maurtue med maur. Det største økosystemet er planeten Jorden.

Hvert økosystem kan være preget av visse grenser (granskogsøkosystem, lavlandssumpøkosystem). Imidlertid er selve konseptet "økosystem" uten rangering. Den har egenskapen dimensjonsløshet, den er ikke preget av territorielle begrensninger. Vanligvis er økosystemer avgrenset av elementer fra det abiotiske miljøet, for eksempel relieff, artsmangfold, fysisk-kjemiske og trofiske forhold, etc. Størrelsen på økosystemene kan ikke uttrykkes i fysiske måleenheter (areal, lengde, volum osv.). Det uttrykkes som et systemisk mål som tar hensyn til metabolske prosesser og energiprosesser. Derfor blir et økosystem vanligvis forstått som et sett av komponenter i det biotiske (levende organismer) og abiotiske miljøet, under samspillet mellom hvilke en mer eller mindre fullstendig biotisk syklus oppstår, der produsenter, forbrukere og nedbrytere deltar. Begrepet "økosystem" brukes også i forhold til kunstige formasjoner, for eksempel et parkøkosystem, et landbruksøkosystem (agrokosystem).

Økosystemer kan deles inn i mikroøkosystemer(tre i skogen, kystkratt av vannplanter), mesoøkosystemer(myr, furuskog, rugmark) og makroøkosystemer(hav, hav, ørken).

Om balanse i økosystemer

Likevektsøkosystemer er de som "kontrollerer" konsentrasjonene av næringsstoffer, og opprettholder likevekten med faste faser. Faste faser (rester av levende organismer) er produkter av den vitale aktiviteten til biota. De samfunnene og populasjonene som er en del av et likevektsøkosystem vil også være i likevekt. Denne typen biologisk balanse kalles mobil, siden dødsprosessene kontinuerlig kompenseres av fremveksten av nye organismer.

Likevektsøkosystemer adlyder Le Chateliers prinsipp om bærekraft. Følgelig har disse økosystemene homeostase - med andre ord, de er i stand til å minimere ytre påvirkninger mens de opprettholder indre balanse. Økosystemers bærekraft oppnås ikke ved fortrengning kjemiske likevekter, men ved å endre hastighetene for syntese og nedbrytning av næringsstoffer.

Av spesiell interesse er måten å opprettholde økosystemenes bærekraft på, basert på involvering i biologisk syklus organisk materiale som tidligere ble produsert av økosystemet og satt til side "i reserve" - ​​tre og mortmasse (torv, humus, søppel). I dette tilfellet tjener tre som en individuell materiell rikdom, og mortmasse fungerer som en kollektiv rikdom, som tilhører økosystemet som helhet. Denne "materielle rikdommen" øker motstandskraften til økosystemene, og sikrer deres overlevelse under ugunstige klimaendringer, naturkatastrofer, etc.

Stabiliteten til et økosystem er større, jo større det er i størrelse og jo rikere og mer mangfoldig er dets arter og bestandssammensetning.

Økosystemer av ulike typer bruker ulike alternativer for individuelle og kollektive metoder for å lagre bærekraft med ulike forhold mellom individuell og kollektiv materiell rikdom.

Dermed er hovedfunksjonen til helheten av levende vesener (samfunn) inkludert i økosystemet å sikre en likevekt (stabil) tilstand av økosystemet basert på en lukket syklus av stoffer.

Hovedkomponenter i økosystemet.Økosystemer er en elementær funksjonell enhet av levende natur, der interaksjoner finner sted mellom alle dens komponenter og det oppstår sirkulasjon av stoffer og energi. Sammensetningen av økosystemet inkluderer uorganiske stoffer (C, N, CO 2, H 2 O, etc.), som inngår i syklusen, og organiske forbindelser (proteiner, karbohydrater, fett, etc.), forbinder biotiske (levende) og abiotiske (ikke-levende) ) dens deler. Hvert økosystem er preget av et bestemt miljø (luft, vann, land), inkludert et klimaregime og et visst sett med parametere for det fysiske miljøet (temperatur, fuktighet, etc.). Basert på rollen som organismer spiller i økosystemet, er de delt inn i tre grupper:

produsenter - autotrofe organismer, hovedsakelig grønne planter, som er i stand til å lage organiske stoffer fra uorganiske;

forbrukere er heterotrofe organismer, hovedsakelig dyr, som lever av andre organismer eller partikler av organisk materiale;

nedbrytere er heterotrofe organismer, hovedsakelig bakterier og sopp, som sørger for nedbrytning av organiske forbindelser.

Miljøet og levende organismer er sammenkoblet av prosessene for sirkulasjon av materie og energi.

Produsentene fanger opp sollys og konverterer dets energi til energien til kjemiske bindinger av de organiske forbindelsene de syntetiserer. Forbrukere, spiseprodusenter, bryter disse båndene og bruker energien som frigjøres til å bygge sin egen kropp. Nedbrytere oppfører seg på en lignende måte, men bruker enten døde kropper eller produkter som frigjøres under livsprosessene til organismer som matkilde. Samtidig bryter nedbrytere sammen komplekse organiske molekyler til enkle uorganiske forbindelser - karbondioksid, nitrogenoksider, vann, ammoniakksalter osv. Som et resultat returnerer de stoffer fjernet fra det av planter til miljøet, og disse stoffene kan igjen bli brukt av produsenter. Syklusen er fullført. Det skal bemerkes at alle levende vesener til en viss grad er nedbrytere. I prosessen med metabolisme trekker de ut energien de trenger ved å bryte ned organiske forbindelser, frigjøre dem som sluttprodukter karbondioksid og vann.

I økosystemer er levende komponenter ordnet i kjeder (mat eller trofiske(*) kjeder), der hvert forrige ledd tjener som mat for det neste. Hver slik kobling representerer et visst trofisk nivå, siden organismene som befinner seg på den mottar energi gjennom samme nummer mellommenn. I bunnen av trofiskkjeden er det produsenter som, fra uorganisk materiale og lysets energier skaper levende materie - primær biomasse. Det andre leddet består av de som konsumerer denne primære biomassen fytofage dyr– Dette er forbrukere av første orden. De tjener på sin side som mat for organismer som utgjør det neste trofiske nivået - andre-ordens forbrukere. Deretter kommer forbrukere av den tredje ordren osv. La oss gi et eksempel på en enkel kjede:

Her er et eksempel på en mer kompleks krets:

I naturlige økosystemer er næringskjeder ikke isolert fra hverandre, men tett sammenvevd. De danner matnettverk, hvis prinsipp er at hver produsent kan tjene som mat ikke for en, men for mange fytofage dyr, som igjen kan spises forskjellige typer andreordens forbrukere osv.

Næringsvev danner rammen om økosystemene, og forstyrrelser i dem kan få uforutsigbare konsekvenser. Spesielt sårbare er økosystemer med relativt enkle næringskjeder, det vil si de der utvalget av matvarer for en bestemt art er smalt (for eksempel mange arktiske økosystemer). Tapet av en av koblingene kan føre til kollaps av hele det trofiske nettverket og forringelse av økosystemet som helhet.

Et tydelig eksempel på kompleksiteten av forbindelser mellom organismer i økosystemer kan sees i de uventede konsekvensene som ble resultatet av et forsøk på å bekjempe malaria i Kalimantan (en av de indonesiske øyene) på 50-tallet av det 20. århundre. For å ødelegge malariamyggen (bæreren av malariapatogenet), ble øya sprayet med insektmiddelet DDT som inneholder klororganiske forbindelser. Myggen døde som forventet, men det oppsto komplikasjoner. DDT kom også inn i kroppen til kakerlakker, som viste seg å være mer motstandsdyktig mot den. Kakerlakkene døde ikke, men ble så trege at de ble spist av øgler i mye større mengder enn vanlig. Insektmidlet som kom inn i øglenes kropper sammen med kakerlakkene, forårsaket nervøse lidelser og svekkede reflekser. Derfor ble øgler et lett bytte for katter, og antallet falt kraftig. Øgler er rovdyr som lever av blant annet larver som spiser bort stråtakene til lokale beboeres hus. Larvene formerte seg i enorme antall og takene begynte å kollapse. Men det var bare halve historien. Katter begynte å dø av DDT-forgiftning, som kom inn i kroppen mens de spiste av forgiftede øgler. Dette førte til at landsbyene ble overkjørt av rotter som kom fra skogen og bar lopper infisert med pestbasillen. Så vi kjempet mot malaria, men fikk pesten. Dette er hva hendelser gjennomført uten skikkelig Miljøvurdering. Befolkningen i Kalimantan foretrakk pesten fremfor malaria. Derfor ble sprøyting med insektmiddel stoppet, og en stor gruppe katter ble hoppet i fallskjerm inn i jungelen for å bekjempe rotter.

Trofisk struktur av økosystemet og energi. Grønne planter fanger opp 1-2 % av solens energi som faller på dem, og omdanner den til energien til kjemiske bindinger. Første-ordens forbrukere absorberer omtrent 10 % av den totale energien som finnes i plantene de spiser. På hvert påfølgende nivå går 10–20 % av energien til det forrige tapt. Et slikt mønster er i full overensstemmelse med den andre loven (loven) (for flere detaljer om termodynamikk, se § 00). I henhold til denne loven, under enhver transformasjon av energi, forsvinner en betydelig del av den i form av termisk energi som ikke er tilgjengelig for bruk. Dermed reduseres energi raskt i næringskjedene, noe som begrenser lengden. Dette er også assosiert med en reduksjon på hvert påfølgende nivå i antall og biomasse (mengden av levende stoffer uttrykt i enheter av masse eller kalorier) av levende organismer. Denne regelen har imidlertid, som vi vil se nedenfor, en rekke unntak.

Stabiliteten til hvert økosystem er basert på en viss trofisk struktur, som kan uttrykkes i form av pyramider av tall, biomasse og energi. Når du konstruerer dem, er verdiene til den tilsvarende parameteren for hvert trofisk nivå avbildet i form av rektangler plassert oppå hverandre.

Formen på populasjonspyramider avhenger i stor grad av størrelsen på organismer på hvert trofisk nivå, spesielt produsenter.

For eksempel er antallet trær i en skog mye lavere enn for gress i en eng eller planteplankton (mikroskopiske planktoniske fotosyntetiske organismer) i en dam.