Экосистема



Вопрос 1. Что такое экосистема?

Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов, среды их обитания, системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.

Вопрос 2. Как в экосистемах осуществляется круговорот веществ?

Все живые организмы в процессе жизнедеятельности находятся в постоянном и активном взаимодействии с окружающей средой. Суть этого взаимодействия заключается в обмене веществом и энергией. Жизнедеятельность экосистемы и круговорот веществ в ней возможны только при условии постоянного притока энергии. Основной источник энергии на Земле — солнечное излучение. Энергия Солнца переводится фотосинтезирующими организмами в энергию химических связей органических соединений. Передача энергии по пищевым цепям подчиняется второму закону термодинамики: преобразование одного вида энергии в другой происходите потерей части энергии. При этом ее перераспределение подчиняется строгой закономерности: энергия, получаемая экосистемой и усваиваемая продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументам первого, второго и других порядков, а затем редуцентам с падением потока энергии на каждом трофическом уровне. В связи с этим круговорота энергии не бывает.

В отличие от энергии, которая используется в экосистеме только один раз, вещества используются многократно из-за того, что их потребление и превращение происходит по кругу. Этот круговорот осуществляется живыми организмами экосистемы (продуцентами, консументами, редуцентами) и называется биологическим круговоротом веществ. Под биологическим круговоротом понимается поступление химических элементов из почвы и атмосферы в живые организмы, в которых поступающие элементы превращаются в новые сложные соединения, и возвращение их в почву и атмосферу в процессе жизнедеятельности.

Экологические системы суши и Мирового океана связывают и перераспределяют солнечную энергию, углерод атмосферы, влагу, кислород, водород, фосфор, азот, серу, кальций и другие элементы. Жизнедеятельностью растительных организмов (продуцентов) и их взаимодействиями с животными (консументами), микроорганизмами (редуцентами) и неживой природой обеспечивается механизм накопления и перераспределения солнечной энергии, поступающей на Землю.

Важнейшим аспектом существования жизни на Земле являются круговороты (биогеохимические циклы), в которые вовлечены вода и основные биогенные химические элементы — С, Н, О, N, Р, S, Fe, Mg, Mo, Mn, Cu, Zn, Ca, Na, К и др. Все циклы состоят из двух фаз: органической (во время которой вещество или элемент находится в составе живых организмов) и неорганической. Последовательные переходы вещества из одной фазы в другую совершаются бесчисленное количество раз. Так, например, ежегодно проходит через органическую фазу и возвращается в неорганическую 1/7 часть всего углекислого газа и 1/4500 часть кислорода атмосферы; подсчитано, что вся вода оборачивается за 2 млн лет.

Вопрос 3. Можно ли озеро считать экосистемой?

Озеро можно считать экосистемой, так как там происходит круговорот веществ и энергии, живые организмы взаимодействуют друг с другом и само озеро является для них единой средой обитания.

Вопрос 4. Какие группы организмов имеются в каждой экосистеме?

В каждую экосистему входят группы организмов разных видов, различимые по способу питания:

автотрофы (“самопитающиеся”)

гетеротрофы (“питающиеся другими”).

Консументы -потребители органического вещества живых организмов.

Дитритофаги, или сапрофаги, - организмы, питающиеся мертвым органическим веществом - остатками растений и животных.

Редуценты - бактерии и низшие грибы - завершают деструктивную работу консументов и сапрофагов, доводя разложение органики до ее полной минерализации и возвращая в среду экосистемы последние порции двуокиси углерода, воды и минеральных элементов.

Все названные группы организмов в любой экосистеме тесно взаимодействуют между собой, согласуя потоки вещества и энергии.

Их совместное функционирование не только поддерживает структуру и целостность биоценоза, но и оказывает существенное влияние на абиотические компоненты биотопа, обусловливая самоочищение экосистемы, ее среды.

Вопрос 5. Кто такие производители? Какова роль потребителей? Какие живые организмы являются разрушителями?

Живые компоненты могут быть подразделены на производителей, потребителей и разрушителей в зависимости от характера их участия в поддержании экосистемы как стабильного, взаимосвязанного целого. Организмы-производители (или продуценты) — зеленые растения, создающие органические соединения из простых неорганических веществ. Типичное маленькое озеро характеризуется продуцентами двух типов — это крупные растения, растущие вдоль берега или плавающие в мелкой воде, и микроскопические плавучие растения, преимущественно водоросли, распространенные во всей толще воды до той глубины, на которую проникает свет. Эти мельчайшие растения, составляющие фитопланктон, становятся заметны только при скоплении их в больших количествах — они придают воде зеленоватый оттенок. Обычно в озерах фитопланктон — более важный производитель, чем крупные растения.

Организмы-потребители являются гетеротрофами; в экосистеме озера это насекомые, их личинки, ракообразные, рыбы и, по-видимому, некоторые моллюски. Первичные потребители — травоядные, питающиеся растениями, а вторичные потребители — плотоядные, питающиеся первичными потребителями, и т. д.

Наконец, имеются организмы-разрушители — бактерии и грибы, разлагающие органические соединения клеток мертвых производителей и потребителей либо до низкомолекулярных органических веществ, которые они сами могут использовать, выступая в качестве сапрофитов, либо до неорганических соединений, которые могут быть использованы зелеными растениями. Даже самые большие и сложные экосистемы состоят из тех же основных типов организмов, т. е. из производителей, потребителей и разрушителей, в сочетании с различными неживыми компонентами.

Вопрос 6. Что такое цепь питания?

Цепь питания - цепь взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих органическое вещество и энергию из исходного пищевого вещества. Каждое предыдущее звено цепи питания является пищей для следующего звена.

Вопрос 7. Рассмотрите два типа цепей питания, изображенные на рисунке на странице 206. Предложите аналогичные примеры.

Цепь питания, начинающаяся с живой органики: трава — заяц — лиса — падальщик — бактерии.

Цепь питания, начинающаяся с мертвой органики: детрит - дождевые черви – ястреб – бактерии.

Вопрос 8. Что такое экологическая пирамида? Какое значение имеет правило десяти процентов?

Экологическая пирамида - это структурное изображение в виде прямоугольников с одинаковым масштабом и расположение их друг над другом трофических уровней.

На каждом этапе передачи вещества и энергии по пищевой цепи теряется примерно 90%, и только около одной десятой доли переходит к очередному потребителю. Это правило передачи энергии в пищевых связях организмов называют «правилом десяти процентов» .

Представителям четвертого трофического уровня (например, хищнику, поедающему другого хищника) достанется только около одной тысячной доли той энергии, усвоенной растением, с которого начиналась пищевая цепь. Поэтому отдельные цепи питания в природе не могут иметь слишком много звеньев, энергия в них быстро иссякает.

Вопрос 9. Что произойдет, если нарушить одно из звеньев цепи питания?

Сложная структура цепей питания обеспечивает целостность и динамичность биоценоза. Сокращение численности организмов одного звена в цепи питания приводит к нарушениям целостности биоценоза.