8. Dinamika in razvoj ekosistemov. Nasledstvo Ekosistemi, ki se prilagajajo spremembam v zunanjem okolju, so v stanju dinamike. Ta dinamika lahko velja tako za posamezne dele ekosistemov kot za sistem kot celoto. Dinamika je povezana s prilagajanjem zunanjemu

51. Uničevanje ekosistemov. Dezertifikacija Med okoljskimi škodami, ki imajo najdaljšo zgodovino in so povzročile največ škode biosferi, je uničenje ekosistemov, njihova dezertifikacija, to je izguba sposobnosti samoregulacije in samozdravljenja.

54. Teritorialna organizacija in struktura proizvodnih sil Daljnega vzhoda Vodilni sektorji tržne specializacije Daljnega vzhoda temeljijo na široki uporabi njegovih naravnih virov. Glavne industrije so ribištvo,

1.5 Primitivno pleme. Funkcionalna struktura. Hierarhična struktura. Struktura medspolnih odnosov Celo najbolj primitivna ljudstva živijo v pogojih kulture, ki se razlikuje od prvotne, v časovnem smislu tako stare kot naša, in tudi ustreza kasnejši,

Vsa raznolikost organizmov na našem planetu je neločljivo povezana. Ni takega bitja, ki bi lahko obstajalo ločeno od vseh, strogo individualno. Vendar pa niso samo organizmi med seboj tesno povezani, ampak tudi zunanji in notranji okoljski dejavniki vplivajo na celoten biom. Celoten kompleks žive in nežive narave skupaj predstavlja struktura ekosistemov in njihove lastnosti. Kakšen koncept je to, kateri parametri so zanj značilni? Poskusimo ugotoviti v članku.

Koncept ekosistemov

Kaj je ekosistem? Z vidika skupne skupne življenjske aktivnosti vseh vrst organizmov, ne glede na razredno pripadnost in dejavnike okolja, tako biotske kot abiotske.

Lastnosti ekosistemov so razložene z njihovimi značilnostmi. Ta izraz se prvič omenja leta 1935. A. Tansley je predlagal, da bi ga uporabili za označevanje "kompleksa, ki ga sestavljajo ne samo organizmi, ampak tudi njihovo okolje." Sam koncept je precej širok, je največja enota ekologije in tudi pomembna. Drugo ime je biogeocenoza, čeprav med tema konceptoma še vedno obstajajo majhne razlike.

Glavna lastnost ekosistemov je neprekinjeno medsebojno delovanje organskih in anorganskih snovi, energije, prerazporeditev toplote, selitev elementov in kompleksen vpliv živih bitij drug na drugega. Skupaj je mogoče identificirati več glavnih značilnih lastnosti, ki se imenujejo lastnosti.

Osnovne lastnosti ekosistemov

Najpomembnejši med njimi so trije:

• samoregulacija;
• trajnost;
• samorazmnoževanje;
• sprememba iz enega v drugega;
• celovitost;
• pojavne lastnosti.

Na vprašanje, kaj je glavna lastnost ekosistemov, je mogoče odgovoriti na različne načine. Vsi so pomembni, saj le njihova skupna prisotnost omogoča obstoj ta koncept. Oglejmo si vsako značilno lastnost podrobno, da jo bomo razumeli pomembno in temu priti do dna.

Samoregulacija ekosistemov

To je glavna lastnost ekosistema, ki pomeni neodvisen nadzor življenja znotraj vsake biogeocenoze. To pomeni, da skupina organizmov, ki je v tesni povezavi z drugimi živimi bitji, pa tudi z okoljskimi dejavniki neposredno vpliva na celotno strukturo kot celoto. Njihova vitalna dejavnost lahko vpliva na stabilnost in samoregulacijo ekosistema.

Na primer, če govorimo o plenilcih, jedo rastlinojede živali ene vrste natanko dokler se njihovo število ne zmanjša. Nato se prehranjevanje ustavi in ​​plenilec preide na drug vir hrane (to je druga vrsta rastlinojedca). Tako se izkaže, da vrsta ni popolnoma uničena, ostane nemotena, dokler se zahtevano število ne obnovi.

Znotraj ekosistema do naravnega izumrtja vrste ne more priti, ker bi jo pojedli drugi posamezniki. To je bistvo samoregulacije. To pomeni, da se živali, rastline, glive, mikroorganizmi medsebojno nadzorujejo, kljub temu, da so hrana.

Poleg tega je samoregulacija glavna lastnost ekosistemov tudi zato, ker se zahvaljujoč njej odvija nadzorovan proces transformacije. različni tipi energija. povezave, elementi - vsi so v tesnem medsebojnem odnosu in splošnem kroženju. Rastline neposredno uporabljajo sončno energijo, živali jedo rastline in to energijo pretvarjajo v kemične vezi, potem ko odmrejo, pa jih mikroorganizmi ponovno razgradijo v anorganske snovi. Proces je kontinuiran in cikličen brez zunanjih posegov, kar imenujemo samoregulacija.

Trajnost

Obstajajo še druge lastnosti ekosistemov. Samoregulacija je tesno povezana z odpornostjo. Kako dolgo bo ta ali oni ekosistem trajal, kako bo preživel in ali se bodo drugi spremenili, je odvisno od številnih razlogov.

Za resnično trajnostnega velja tisto, v katerem ni prostora za človekovo posredovanje. Ima stalno dosledno visoko število vseh vrst organizmov; spremembe ne nastanejo pod vplivom okoljskih razmer ali pa so nepomembne. Načeloma je lahko vsak ekosistem trajnosten.

To stanje lahko človek prekine s svojim posredovanjem in neupoštevanjem ustaljenega reda (krčenje gozdov, streljanje živali, iztrebljanje žuželk itd.). Tudi narava sama lahko vpliva na trajnost, če se podnebne razmere nenadoma spremenijo, ne da bi organizmom dali čas za prilagoditev. Na primer naravne nesreče, podnebne spremembe, zmanjšanje oskrbe z vodo itd.

Večja kot je raznolikost vrst organizmov, dlje trajajo ekosistemi. - stabilnost in samoregulacija sta osnova, na kateri ta koncept na splošno temelji. Obstaja izraz, ki povzema te lastnosti – homeostaza. Se pravi ohranjanje doslednosti v vsem – raznolikosti vrst, njihovem številu, zunanjih in notranjih dejavnikih. Tundre se spreminjajo pogosteje kot tropski gozdovi. Saj genetska raznolikost živih bitij v njih ni tako velika, kar pomeni. in stopnja preživetja močno upade.

Samorazmnoževanje

Če dobro razmislite o vprašanju, kaj je glavna lastnost ekosistemov, lahko pridete do zaključka, da je samoreprodukcija enako pomemben pogoj za njihov obstoj. Navsezadnje brez nenehnega razmnoževanja komponent, kot so:

• organizmi;
• sestava tal;
• čistost vode;
• kisikova sestavina zraka itd.

Težko je govoriti o odpornosti in samoregulaciji. Da bi biomasa nenehno oživljala in ohranjala številčnost, je pomembna zadostna količina hrane, vode, pa tudi ugodni življenjski pogoji. V vsakem ekosistemu poteka stalna zamenjava starih osebkov z mladimi, bolnih z zdravimi, močnimi in vzdržljivimi. To je normalen pogoj za obstoj katerega koli od njih. To je mogoče le pod pogojem pravočasne samoreprodukcije.

Manifestacija lastnosti tovrstnega ekosistema je ključ do genetske ohranitve alelov vsake vrste. V nasprotnem primeru bi izumrli celi rodovi in ​​tipi, razredi in družine živih bitij, ne da bi jih pozneje obnovili.

nasledstvo

Pomembne lastnosti ekosistemov so tudi spreminjanje ekosistemov. Ta proces se imenuje nasledstvo. Nastane pod vplivom sprememb zunanjih abiotskih dejavnikov in traja od nekaj deset let do milijonov. Bistvo tega pojava je dosledna zamenjava enega ekosistema z drugim pod vplivom notranjih dejavnikov, ki se pojavljajo med živimi organizmi, in zunanjimi pogoji nežive narave v daljšem časovnem obdobju.

Človekova gospodarska dejavnost je tudi pomemben vzrok nasledstva. Tako gozdove zamenjajo travniki in močvirja, jezera se spremenijo v puščave ali polja zarastejo z drevesi in nastane gozd. Seveda se tudi favna precej spreminja.

Kako dolgo bo trajalo nasledstvo? Točno do stopnje, ko se oblikuje najbolj primerna in specifičnim razmeram prilagojena biogeocenoza. Na primer, iglasti gozdovi Daljnega vzhoda (tajga) so že uveljavljena avtohtona biocenoza, ki se ne bo več spreminjala. Nastajal je tisočletja, v tem času pa je prišlo do več kot ene spremembe ekosistema.

Nastajajoče lastnosti

Te lastnosti ekosistemov predstavljajo na novo nastale, nove in prej neznačilne značilnosti, ki se pojavljajo v biogeocenozi. Nastanejo kot posledica kompleksnega dela vseh ali več udeležencev v celotnem sistemu.

Tipičen primer je združba koralnega grebena, ki je posledica interakcij med celičnimi celicami in algami. Korale so glavni vir ogromne količine biomase, elementov, spojin, ki pred njimi v tej skupnosti niso obstajale.

Funkcije ekosistema

Lastnosti in funkcije ekosistemov so med seboj tesno povezane. Na primer, lastnost, kot je celovitost, pomeni vzdrževanje stalne interakcije med vsemi udeleženci. Tudi pri A je ena od funkcij ravno harmoničen prehod različne vrste energije drug v drugega, kar je možno pod pogojem notranjega kroženja elementov med vsemi členi populacije in samimi biocenozami med seboj.

Na splošno je vloga ekosistemov določena z vrstami interakcij, ki obstajajo v njih. Vsaka biogeocenoza mora zaradi svojega obstoja povzročiti določeno biološko povečanje biomase. To bo ena od funkcij. Rast je odvisna od kombinacije dejavnikov žive in nežive narave in je lahko zelo različna. Tako je biomasa veliko večja na območjih z visoko vlažnostjo in dobro osvetlitvijo. To pomeni, da bo njegova rast bistveno večja kot na primer v puščavi.

Druga funkcija ekosistema je transformacijska. Pomeni usmerjeno spreminjanje energije, njeno preoblikovanje v različne oblike pod delovanjem živih bitij.

Struktura

Sestava in lastnosti ekosistemov določajo njihovo strukturo. Kakšno strukturo ima biogeocenoza? Očitno vključuje vse glavne povezave (tako žive kot abiotske). Pomembno je tudi, da je na splošno celotna struktura sklenjen krog, kar ponovno potrjuje osnovne lastnosti ekosistemov.

V vsaki biogeocenozi obstajata dve glavni veliki povezavi.

1. Ekotop - niz dejavnikov abiotske narave. Po drugi strani pa je predstavljeno:

• klimatopom (ozračje, vlaga, osvetljenost);
• edafotop (komponenta tal tal).

2. Biocenoza - celota vseh vrst živih bitij v določenem ekosistemu. Vključuje tri glavne povezave:

• zoocenoza - vsa živalska bitja;
• fitocenoza - vsi rastlinski organizmi;
• mikrobiocenoza - vsi bakterijski predstavniki.

Na podlagi zgornje strukture je očitno, da so vse povezave med seboj tesno povezane in tvorijo eno samo omrežje. Ta povezava se kaže predvsem v absorpciji in transformaciji energije. Z drugimi besedami, v prehranjevalnih verigah in omrežjih znotraj in med populacijami.

Podobno strukturo biogeocenoze je leta 1940 predlagal V.N. Sukačev in ostaja pomembna še danes.

Zrel ekosistem

Starost različnih biogeocenoz se lahko zelo razlikuje. Seveda bi morale biti značilnosti mladega in zrelega ekosistema različne. To se zgodi.

Kakšna lastnost zrelega ekosistema se razlikuje od relativno nedavno oblikovanega? Teh je več, poglejmo jih vse:

1. Vrste posamezne populacije so oblikovane, stabilne in jih druge ne nadomeščajo (zatirajo).
2. Raznolikost posameznikov je stalna in se ne spreminja več.
3. Celotna skupnost se svobodno samoregulira, upoštevano visoka stopnja homeostazo.
4. Vsak organizem je popolnoma prilagojen okoljskim razmeram, sožitje biocenoze in ekotopa je čim bolj udobno.

Vsak ekosistem bo podvržen nasledstvu, dokler ne bo vzpostavljen njegov vrhunec – stalna najbolj produktivna in sprejemljiva raznolikost vrst. Takrat se začne biogeocenoza postopoma spreminjati v zrelo združbo.

Skupine organizmov v biogeocenozi

Seveda so vsa živa bitja znotraj enega ekosistema povezana v eno celoto. Hkrati pa imajo velik vpliv tudi na talno vodo – na vse abiotske sestavine.

Običajno je, da znotraj posamezne biogeocenoze ločimo več skupin organizmov glede na njihovo sposobnost absorbiranja in preoblikovanja energije.

1. Proizvajalci so tisti, ki proizvajajo organske snovi iz anorganskih sestavin. To so zelene rastline in nekatere vrste bakterij. Njihov način absorpcije energije je avtotrofen; neposredno absorbirajo sončno sevanje.
2. Konzumenti ali biofagi so tisti, ki uživajo že pripravljeno organsko snov z uživanjem živih bitij. To so mesojede živali, žuželke in nekatere rastline. To vključuje tudi rastlinojede predstavnike.
3. Saprotrofi so organizmi, ki so sposobni razgraditi organske snovi in ​​s tem porabljati hranila. To pomeni, da se hranijo z mrtvimi ostanki rastlin in živali.

Očitno je, da so vsi udeleženci v sistemu v soodvisnem položaju. Brez rastlin rastlinojede živali ne bodo mogle dobiti hrane, brez njih pa bodo plenilci poginili. Saprofagi ne bodo predelali spojin in količina potrebnih anorganskih spojin se ne bo obnovila. Vse te odnose imenujemo V velikih skupnostih se verige spremenijo v mreže in nastanejo piramide. Znanost o ekologiji preučuje vprašanja, povezana s trofičnimi interakcijami.

Vloga človeka pri vplivu na ekosisteme

Danes se o tem veliko govori. Končno je človek spoznal celoten obseg škode, ki jo je povzročil ekosistemu v zadnjih 200 letih. Posledice tega obnašanja so postale očitne: kisli dež, učinek tople grede, globalno segrevanje, zmanjšanje zalog sladke vode, izčrpavanje tal, zmanjšanje gozdov itd. Neskončno lahko identificirate težave, saj se jih je nabralo ogromno.

Vse to je prav tista vloga, ki jo je imel in jo še igra človek v ekosistemu. Množična urbanizacija, industrializacija, tehnološki razvoj, raziskovanje vesolja in druga človeška dejanja vodijo ne le v zaplet stanja nežive narave, temveč tudi v izumrtje in zmanjšanje števila biomase planeta.

Vsak ekosistem potrebuje zaščito človeka, še posebej danes. Zato je naloga vsakega izmed nas, da ji zagotovimo podporo. To ne zahteva veliko - metode za zaščito narave se razvijajo na vladni ravni; navadni ljudje bi se morali držati le uveljavljenih pravil in poskušati ohraniti ekosisteme nespremenjene, ne da bi v njihovo sestavo vnašali presežne količine. različne snovi in elementi.

Ekosistemi so sestavljeni iz živih in neživih komponent, imenovanih oz biotski in abiotski. Zbirka živih organizmov biotske komponente se imenuje skupnost.

Preučevanje ekosistemov vključuje zlasti razjasnitev in opis tesnih odnosov, ki obstajajo med skupnostjo in abiotsko komponento.

Biotsko komponento je koristno razdeliti na avtotrofne in heterotrofne organizme. Tako bodo vsi živi organizmi spadali v eno od dveh skupin. Avtotrofi sintetizirajo organske snovi, ki jih potrebujejo, iz preprostih anorganskih in, z izjemo kemotrofnih bakterij, to počnejo s fotosintezo, pri čemer kot vir energije uporabljajo svetlobo. Heterotrofi potrebujejo vir organske snovi in ​​(z izjemo nekaterih bakterij) uporabljajo kemično energijo, ki jo vsebuje hrana, ki jo zaužijejo. Heterotrofi so za svoj obstoj odvisni od avtotrofov in razumevanje te odvisnosti je potrebno za razumevanje ekosistemov.

Neživa ali abiotska komponenta ekosistema vključuje predvsem 1) prst ali vodo in 2) podnebje. Prst in voda vsebujeta mešanico anorganskih in organskih snovi. Lastnosti prsti so odvisne od matične kamnine, na kateri leži in iz katere je delno nastala. Koncept podnebja vključuje parametre, kot so svetloba, temperatura in vlažnost, ki v veliki meri določajo vrstno sestavo organizmov, ki se uspešno razvijajo v danem ekosistemu. Za vodne ekosisteme je zelo pomembna tudi stopnja slanosti.

Biotska komponenta ekosistemov

Organizmi v ekosistemu so povezani s skupno energijo in hranilnimi snovmi. Celoten ekosistem lahko primerjamo z enim samim mehanizmom, ki za svoje delo porablja energijo in hranila.

Hranila prvotno izvirajo iz abiotske komponente sistema, kamor se na koncu vrnejo bodisi kot odpadni produkt bodisi po smrti in uničenju organizmov. Tako se v ekosistemu pojavi krogotok hranil, v katerem sodelujejo tako žive kot nežive sestavine. Takšni cikli se imenujejo biogeokemični cikli. Gonilna sila teh ciklov je navsezadnje energija sonca. Fotosintetični organizmi neposredno uporabljajo energijo sončne svetlobe in jo nato prenašajo na druge predstavnike biotske komponente. Rezultat je pretok energije in hranil skozi ekosistem. Opozoriti je treba tudi, da se podnebni dejavniki abiotske komponente, kot so temperatura, atmosfersko gibanje, izhlapevanje in padavine, uravnavajo tudi z oskrbo s sončno energijo.

Energija lahko obstaja v obliki različnih medsebojno pretvorljivih oblik, kot so mehanska, kemična, toplotna in Električna energija. Prehod iz ene oblike v drugo imenujemo pretvorba energije.

Tako so vsi živi organizmi pretvorniki energije in vsakič, ko se energija pretvori, se del izgubi v obliki toplote. Končno se vsa energija, ki vstopi v biotsko komponento ekosistema, razprši kot toplota. Preučevanje pretoka energije skozi ekosisteme se imenuje energetika ekosistemov.

Prehranjevalne verige in trofični nivoji

Znotraj ekosistema organske snovi, ki vsebujejo energijo, ustvarjajo avtotrofni organizmi in služijo kot hrana (vir snovi in ​​energije) heterotrofom. Tipičen primeržival se prehranjuje z rastlinami. To žival pa lahko poje druga žival in na ta način se lahko energija prenaša skozi številne organizme - vsak naslednji se hrani s prejšnjim, ga oskrbuje s surovinami in energijo. To zaporedje se imenuje prehranjevalna veriga, vsaka povezava pa se imenuje trofična raven. Prvo trofično raven zasedajo avtotrofi ali tako imenovani primarni proizvajalci. Organizmi druge trofične ravni se imenujejo primarni potrošniki, tretji - sekundarni potrošniki itd. Običajno je štiri ali pet trofičnih ravni in redko več kot šest.

Primarni proizvajalci

Primarni proizvajalci so avtotrofni organizmi, predvsem zelene rastline. Nekateri prokarionti, in sicer modrozelene alge in nekaj vrst bakterij, tudi fotosintetizirajo, vendar je njihov prispevek razmeroma majhen. Fotosintetika pretvarja sončno energijo (svetlobno energijo) v kemično energijo, ki jo vsebujejo organske molekule, iz katerih so zgrajena tkiva. K nastajanju organske snovi majhen prispevek prispevajo tudi kemosintetske bakterije, ki pridobivajo energijo iz anorganskih spojin.

V vodnih ekosistemih so glavni proizvajalci alge – pogosto majhni enocelični organizmi, ki sestavljajo fitoplankton površinskih plasti oceanov in jezer. Na kopnem večino primarne proizvodnje zagotavljajo bolj organizirane oblike, povezane z golosemenkami in kritosemenkami. Tvorijo gozdove in travnike.

Primarni porabniki

Primarni potrošniki se prehranjujejo s primarnimi proizvajalci, torej so rastlinojedci. Na kopnem med tipične rastlinojede živali spadajo številne žuželke, plazilci, ptice in sesalci. Najpomembnejši skupini rastlinojedih sesalcev sta glodavca in kopitar. Med slednje spadajo pašne živali, kot so konji, ovce in govedo, ki so prilagojene teku po prstih. V vodnih ekosistemih (sladkovodnih in morskih) so rastlinojede oblike običajno predstavljene z mehkužci in majhnimi raki. Večina teh organizmov – kladocere in kopepodi, ličinke rakov, morski raki in školjke (kot so školjke in ostrige) – se prehranjujejo s filtriranjem drobnih primarnih proizvajalcev iz vode. Številni med njimi skupaj s protozoji tvorijo glavnino zooplanktona, ki se hrani s fitoplanktonom. Življenje v oceanih in jezerih je skoraj v celoti odvisno od planktona, saj se skoraj vse prehranjevalne verige začnejo z njim.

Porabniki drugega in tretjega reda

Rastlinski material (npr. nektar) > muha > pajek > rovka > sova

sok rožnega grma > listna uš > pikapolonica > pajek > žužkojeda ptica > ptica roparica

· Razkrojevalci in detritivori (prehranjevalne verige detritusa)

Obstajata dve glavni vrsti prehranjevalnih verig - pašna in detritalna. Zgoraj so bili primeri pašnih verig, v katerih prvo trofično raven zasedajo zelene rastline, drugo pašne živali in tretjo plenilci. Telesa mrtvih rastlin in živali še vedno vsebujejo energijo in »gradbeni material« ter intravitalne izločke, kot sta urin in blato. Te organske materiale razgrajujejo mikroorganizmi, in sicer glive in bakterije, ki živijo kot saprofiti na organskih ostankih. Takšni organizmi se imenujejo razkrojevalci. Sproščajo prebavne encime na mrtva telesa ali odpadne produkte in absorbirajo produkte njihove prebave. Hitrost razgradnje je lahko različna. Organske snovi iz urina, iztrebkov in živalskih trupel se porabijo v nekaj tednih, medtem ko lahko padla drevesa in veje razgradijo več let. Zelo pomembno vlogo pri razgradnji lesa (in drugih rastlinskih ostankov) imajo glive, ki izločajo encim celulazo, ki zmehča les, ta pa omogoči drobnim živalim, da prodrejo in absorbirajo zmehčan material.

Kosi delno razkrojenega materiala se imenujejo detritus, z njimi pa se prehranjujejo številne male živali (detritivori), ki pospešijo proces razgradnje. Ker so v ta proces vključeni tako pravi razkrojevalci (glive in bakterije) kot detritivori (živali), jih včasih imenujemo razkrojevalci, čeprav se v resnici ta izraz nanaša le na saprofitske organizme.

Večji organizmi se lahko prehranjujejo z detritivori, nato pa nastane drugačna vrsta prehranjevalne verige – veriga, ki se začne z detritusom:

Detritus > detritivore > plenilec

Detritivorji gozdnih in obalnih združb so deževnik, lesna uš, ličinka mrhovinarske muhe (gozd), mnogoščetine, škrlatinka, holoturij (obalno območje).

Tukaj sta dve značilni prehranjevalni verigi detritov v naših gozdovih:

Listni odpad > Deževnik > Kos > Kobac

Mrtva žival > Ličinke mrhovinske muhe > Žaba > Navadni kač

Nekateri tipični detritivori so deževniki, lesni uši, dvonožci in manjši (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и черви-энхитреиды.

Abiotska komponenta ekosistema

Abiotski, tj. Neživo komponento ekosistema delimo na edafske (tla), podnebne, topografske in druge fizične dejavnike, vključno z vplivi valov, morskih tokov in ognja.

Zakoni organizacije ekosistema

V biocenozah so živi organizmi tesno povezani ne le med seboj, temveč tudi z neživo naravo. Ta povezava se izraža skozi snov in energijo.

Kot veste, je metabolizem ena glavnih manifestacij življenja. V sodobnem smislu so organizmi odprti biološki sistemi, ker so z okoljem povezani s stalnim pretokom snovi in ​​energije, ki poteka skozi njihova telesa. Materialno odvisnost živih bitij od okolja so spoznali že v stari Grčiji. Filozof je ta pojav figurativno izrazil z naslednjimi besedami: "Naša telesa tečejo kot potoki in snov se v njih nenehno obnavlja, kot voda v potoku." Snovno-energijsko povezanost organizma z okoljem je mogoče izmeriti.

Pretok hrane, vode in kisika v žive organizme so tokovi snovi iz okolja. Hrana vsebuje energijo, potrebno za delovanje celic in organov. Rastline neposredno absorbirajo energijo sončne svetlobe, jo shranijo v kemijske vezi organskih spojin, nato pa se prerazporedi s prehranjevalnimi odnosi v biocenozah.

Pretoki snovi in ​​energije skozi žive organizme v presnovnih procesih so izjemno veliki. Človek, na primer, v življenju zaužije na desetine ton hrane in pijače, skozi pljuča pa preleti več milijonov litrov zraka. Mnogi organizmi še intenzivneje sodelujejo s svojim okoljem. Za ustvarjanje vsakega grama svoje mase rastline porabijo od 200 do 800 ali več gramov vode, ki jo črpajo iz zemlje in izhlapevajo v ozračje. Rastline pridobivajo snovi, potrebne za fotosintezo, iz zemlje, vode in zraka.

S tako intenzivnostjo pretoka snovi iz anorganske narave v živa telesa bi bile zaloge za življenje potrebnih spojin - biogenih elementov - na Zemlji že zdavnaj izčrpane. Življenje pa se ne ustavi, saj se hranila nenehno vračajo v okolje, ki obdaja organizme. To se zgodi v biocenozah, kjer se zaradi prehranjevalnih odnosov med vrstami organske snovi, ki jih sintetizirajo rastline, sčasoma ponovno uničijo v spojine, ki jih lahko rastline ponovno uporabijo. Tako nastane biološki krog snovi.

Tako je biocenoza del še bolj zapletenega sistema, ki poleg živih organizmov vključuje tudi njihovo neživo okolje, ki vsebuje snov in energijo, potrebno za življenje. Biocenoza ne more obstajati brez materialnih in energetskih povezav z okoljem. Kot rezultat, biocenoza predstavlja določeno enotnost z njim.

Imenuje se vsaka zbirka organizmov in anorganskih komponent, v katerih se lahko vzdržuje kroženje snoviekološki sistem , oz ekosistem .

Naravni ekosistemi so lahko različnih prostornin in obsegov: majhna mlaka s svojimi prebivalci, ribnik, ocean, travnik, gozdiček, tajga, stepa - vse to so primeri ekosistemov različnih velikosti. Vsak ekosistem vključuje živi del - biocenozo in njeno fizično okolje. Manjši ekosistemi so del vse večjih, vse do celotnega ekosistema Zemlje. Splošni biološki cikel snovi na našem planetu je sestavljen tudi iz interakcije številnih zasebnih ciklov. Ekosistem lahko zagotovi kroženje snovi le, če vključuje štiri za to potrebne sestavine: zaloge hranil, proizvajalci, potrošniki in razkrojevalci .

Proizvajalci- to so zelene rastline, ki iz biogenih elementov, to je bioloških produktov, ustvarjajo organsko snov s pomočjo tokov sončne energije.

Potrošniki- potrošniki te organske snovi, ki jo predelujejo v nove oblike. Živali običajno delujejo kot potrošniki. Obstajajo potrošniki prvega reda - rastlinojede vrste (fitofagi) in drugega reda - mesojede živali (zoofagi).

Razkrojevalci- organizmi, ki popolnoma uničijo organske spojine v mineralne. Vlogo razkrojevalcev v biocenozah opravljajo predvsem glive in bakterije, pa tudi drugi majhni organizmi, ki predelujejo odmrle ostanke rastlin in živali.

Uničevalci mrtvega lesa(bronasti hrošč in njegova ličinka; jelenček in njegova ličinka; veliki hrastov dolgorožnik in njegova ličinka; metulj dišeči črv in njegova gosenica; rdeči ploščatec; vozličasta stonoga; črna mravlja; lesna uš; deževnik)

Življenje na Zemlji poteka že približno 4 milijarde let, neprekinjeno prav zato, ker se dogaja v sistemu bioloških kroženj snovi. Osnova za to so fotosinteza rastlin in prehranjevalne povezave med organizmi v biocenozah. Vendar pa biološki cikel snovi zahteva stalno porabo energije. Za razliko od kemičnih elementov, ki so vedno znova vključeni v živa telesa, energije sončne svetlobe, ki jo zadržujejo zelene rastline, organizmi ne morejo uporabljati v nedogled.

Po prvem zakonu termodinamike energija ne izgine brez sledu, ampak se ohranja v svetu okoli nas, ampak prehaja iz ene oblike v drugo. Po drugem zakonu termodinamike vsako transformacijo energije spremlja prehod njenega dela v stanje, ko je ni več mogoče uporabiti za delo. V celicah živih bitij se energija, ki zagotavlja kemične reakcije, med vsako reakcijo delno pretvori v toploto, toploto pa telo odvaja v okoliški prostor. Zapleteno delo celic in organov tako spremlja izguba energije iz telesa. Vsak cikel kroženja snovi, odvisno od aktivnosti članov biocenoze, zahteva vedno več novih zalog energije.

Tako se življenje na našem planetu pojavlja kot stalen cikel snovi, ki ga podpira pretok sončne energije. Življenje ni organizirano le v biocenoze, ampak tudi v ekosisteme, v katerih obstaja tesna povezava med živimi in neživimi sestavinami narave.

V gozdu vsi rastlinojedi organizmi (konzumenti prvega reda) v povprečju porabijo približno 10-12 % letne rasti rastlin. Ostalo predelajo razkrojevalci, potem ko listje in les odmreta. V stepskih ekosistemih se vloga potrošnikov močno poveča. Rastlinojedci lahko pojedo do 70% celotne nadzemne mase rastlin, ne da bi bistveno zmanjšali stopnjo njihove obnove. Precejšen del zaužitih snovi se vrne v ekosistem v obliki iztrebkov, ki jih mikroorganizmi in male živali aktivno razgrajujejo. Tako dejavnost potrošnikov močno pospeši kroženje snovi v stepah. Kopičenje odmrlega rastlinskega ostanka v ekosistemih je pokazatelj upočasnitve stopnje biološkega prometa.

Raznolikost ekosistemov na Zemlji je povezana tako z raznovrstnostjo živih organizmov kot s pogoji fizičnega in geografskega okolja. Tundra, gozd, stepa, puščava ali tropske skupnosti imajo svoje značilnosti bioloških ciklov in povezav z okoljem. Tudi vodni ekosistemi so izjemno raznoliki. Ekosistemi se razlikujejo po hitrosti bioloških ciklov in po skupni količini snovi, vključene v te cikle.

Tudi morja so velikanski, kompleksni ekosistemi. Kljub ogromni globini so do samega dna poseljena z življenjem. V morjih je stalno kroženje vodnih mas, nastajajo tokovi, ob obali pa se pojavljajo oseke in oseke.

Sončna svetloba prodre le v površinske plasti vode, pod 200 m je fotosinteza alg nemogoča. Zato v globinah živijo samo heterotrofi - živali in bakterije. Tako so dejavnosti proizvajalcev ter pretežni del razgrajevalcev in potrošnikov prostorsko močno ločene. Odmrla organska snov sčasoma potone na dno, sproščeni mineralni elementi pa se vračajo v zgornje plasti le na mestih, kjer so močni dvigovalni tokovi. V osrednjem delu oceanov je razmnoževanje alg močno omejeno zaradi pomanjkanja hranil, "produktivnost" oceana na teh območjih pa je tako nizka kot v najbolj suhih puščavah.

Osnovno načelo trajnosti ekosistemov - kroženje snovi, ki ga podpira pretok energije - v bistvu zagotavlja neskončen obstoj življenja na Zemlji.

Na podlagi tega načela je mogoče organizirati trajnostne umetne ekosisteme in proizvodne tehnologije, ki varčujejo z vodo ali drugimi viri. Kršitev usklajenega delovanja organizmov v biocenozah običajno povzroči resne spremembe v ciklih snovi v ekosistemih. To je glavni vzrok za takšne okoljske katastrofe, kot so zmanjšanje rodovitnosti tal, zmanjšanje pridelka rastlin, rasti in produktivnosti živali ter postopno uničenje naravnega okolja.

V kopenskih ekosistemih igrajo tla predvsem vlogo skladišča in rezerve tistih virov, ki so potrebni za življenje biocenoze. Ekosistemi, ki nimajo tal – vodna, kamnita, na plitvinah in odlagališčih – so zelo nestabilni. Kroženje snovi v njih se zlahka prekine in težko obnovi.

V tleh je najdragocenejši del humus - kompleksna snov, ki nastane iz odmrle organske snovi kot posledica delovanja številnih organizmov. Humus zagotavlja dolgoročno in zanesljivo prehrano rastlin, saj se zelo počasi in postopoma razgrajuje ter sprošča hranila. Za tla z veliko zalogo humusa je značilna visoka rodovitnost, ekosistemi pa so stabilni.

Nestabilne ekosisteme, v katerih kroženje snovi ni uravnoteženo, lahko zlahka opazimo na primeru zaraščajočih ribnikov ali manjših jezer. V takšnih rezervoarjih, še posebej, če se gnojila sperejo z okoliških polj, se hitro razvije tako obalna vegetacija kot različne alge. Rastline nimajo časa, da bi jih predelali vodni prebivalci in, umirajoč, na dnu tvorijo plasti šote. Jezero postane plitvo in postopoma preneha obstajati ter se najprej spremeni v močvirje, nato pa v vlažen travnik. Če je rezervoar majhen, lahko pride do takšnih sprememb precej hitro, v nekaj letih.

Kljub dejstvu, da je ekosistem vzet kot osnovna enota biosfere, je ekosistem po svoji strukturi izjemno kompleksen in večkomponenten mehanizem. Populacije različnih vrst vedno tvorijo kompleksne združbe v zemeljski biosferi – biocenoze. Biocenoza je skupek rastlin, živali, gliv in praživali, ki naseljujejo območje kopnega ali vodno telo in so med seboj v določenih odnosih. Biocenoze, skupaj s posebnimi območji zemeljske površine, ki jih zasedajo, in sosednjo atmosfero imenujemo ekosistemi. Lahko so različnih velikosti - od kapljice vode ali mravlje kopice do ekosistema otoka, reke, celine in celotne biosfere kot celote. Tako je ekosistem soodvisen kompleks živih in inertnih komponent, ki so med seboj povezane s presnovo in energijo. Vodilno aktivno vlogo v procesih interakcije med komponentami ekosistema imajo živa bitja, tj. biocenoza. Komponente biocenoze so tesno povezane in medsebojno delujejo z litosfero, atmosfero in hidrosfero. Posledično se na površini Zemlje oblikuje še en element ekosistemov - prst (pedosfera).

Koncept ekološkega sistema je hierarhičen. To pomeni, da vsak ekološki sistem določene ravni vključuje več ekosistemov prejšnje ravni, manjših po površini, sam pa je sestavni del večjega ekosistema. Kot elementarni ekosistem si lahko predstavljamo grbino ali kotanjo v močvirju, splošnejši ekosistem, ki obsega številne alase in medalske prostore, pa je ustrezno gozdnato površje terase ali peneplaina. Če nadaljujemo to vrsto navzgor, se lahko približamo ekološkemu sistemu Zemlje - biosferi in se premikamo navzdol - do biogeocenoze, kot osnovne biohorološke (hora - prostor, gr.) Enota biosfere. Glede na odločilni pomen conskih dejavnikov za razvoj žive snovi na Zemlji je smiselno zamisliti takšno teritorialno serijo podrejenih ekosistemov:

osnovno > lokalno > consko > globalno.

Vse skupine ekosistemov so produkt skupnega zgodovinski razvoj vrste, ki se razlikujejo po sistematičnem položaju; vrste se tako prilagajajo druga drugi. Primarna osnova za nastanek ekosistemov so rastline in bakterije – proizvajalci organske snovi (ozračje). V procesu evolucije, preden so določen prostor biosfere naselili rastline in mikroorganizmi, ni moglo biti govora o naselitvi z živalmi.

Populacije različnih vrst v ekosistemih vplivajo druga na drugo po principu neposredne in povratne zveze. Na splošno je obstoj ekosistema urejen predvsem s silami, ki delujejo znotraj sistema. Avtonomnost in samoregulacija ekosistema določata njegov poseben položaj v biosferi kot elementarne enote na ravni ekosistema.

Ekosistemi, ki skupaj tvorijo biosfero našega planeta, so med seboj povezani s kroženjem snovi in ​​pretokom energije. V tem ciklu življenje na Zemlji deluje kot vodilna sestavina biosfere. Izmenjava snovi med povezanimi ekosistemi lahko poteka v plinasti, tekoči in trdni fazi ter v obliki žive snovi (selitev živali).

Da lahko ekosistemi delujejo dolgo in kot enotna celota, morajo imeti lastnosti vezave in sproščanja energije ter kroženja snovi. Ekosistem mora imeti tudi mehanizme za odpornost na zunanje vplive.

Obstajajo različni modeli organizacije ekosistemov.

• 1. Blokovni model ekosistema. Vsak ekosistem je sestavljen iz dveh blokov: biocenoze in biotopa. Biogeocenoza, po V.N. Sukacheva, vključuje bloke in povezave. Ta koncept se na splošno uporablja za kopenske sisteme. V biogeocenozah je obvezna prisotnost rastlinske skupnosti (travnika, stepe, močvirja) kot glavne povezave. Obstajajo ekosistemi brez rastlinske povezave. Na primer tiste, ki nastanejo na podlagi razpadajočih organskih ostankov in živalskih trupel. Potrebujejo le prisotnost zoocenoze in mikrobiocenoze.
• 2. Vrstna struktura ekosistemov. Nanaša se na število vrst, ki tvorijo ekosistem, in razmerje med njihovim številom. Raznolikost vrst znaša na stotine in desetine stotin. Bogatejši kot je biotop ekosistema, pomembnejši je. Ekosistemi tropskih gozdov so najbolj pestro vrstni. Bogastvo vrst je odvisno tudi od starosti ekosistemov. V ustaljenih ekosistemih se običajno razlikujejo ena ali 2 - 3 vrste, ki očitno prevladujejo po številu posameznikov. Vrste, ki očitno prevladujejo v številu posameznikov, so prevladujoče (iz latinskega dom-inans - "prevladujoč"). Tudi v ekosistemih se razlikujejo vrste - edifikatorji (iz latinskega aedifica-tor - "graditelj"). To so vrste, ki tvorijo okolje (smreka v smrekovem gozdu ima poleg dominantnosti tudi visoke edifikacijske lastnosti). Vrstna pestrost je pomembna lastnost ekosistemov. Raznolikost zagotavlja podvajanje njegove trajnosti. Vrstna struktura se uporablja za oceno rastnih pogojev na podlagi indikatorskih rastlin (gozdna cona - kislica, označuje razmere vlage). Ekosisteme imenujemo edifikatorske ali dominantne rastline in indikatorske rastline.
• 3. Trofična struktura ekosistemov. Močnostni tokokrogi. Vsak ekosistem vključuje več trofičnih (prehranskih) ravni. Prva so rastline. Drugo so živali. Slednji so mikroorganizmi in glive.

Z vidika trofične strukture lahko ekosistem razdelimo na dve ravni:

• 1) Zgornji avtotrofni sloj ali "zeleni pas", vključno z rastlinami ali njihovimi deli, ki vsebujejo klorofil, kjer prevladujejo fiksacija svetlobne energije, uporaba preprostih anorganskih spojin in kopičenje kompleksnih organskih spojin.
• 2) Spodnja heterotrofna plast ali "rjavi pas" tal in sedimentov, razpadajočih snovi, korenin itd., V katerem prevladujejo uporaba, pretvorba in razgradnja kompleksnih spojin.

Pomembno je razumeti, da se živi organizmi v "zelenem" in "rjavem" pasu razlikujejo. V zgornjem sloju bodo prevladovale žuželke in ptice, ki se hranijo z listi in na primer brsti. V spodnjem sloju bodo prevladovali mikroorganizmi in bakterije, ki razgrajujejo organske in anorganske snovi. V tem pasu bo tudi precejšnje število velikih živali.

Po drugi strani, če govorimo o prenosu hranil in energije, je priročno razlikovati naslednje komponente v sestavi ekosistema:

• 1) Anorganske snovi (C, N, CO2, H2O itd.), vključene v cikle.
• 2) Organske spojine (beljakovine, ogljikovi hidrati, lipidi, humusne snovi itd.), ki povezujejo biotski in abiotski del.
• 3) Zrak, voda in substrat, vključno s podnebnimi razmerami in drugimi fizikalnimi dejavniki.
• 4) Proizvajalci, avtotrofni organizmi, predvsem zelene rastline, ki lahko proizvajajo hrano iz enostavnih anorganskih snovi.
• 5) Makroporabniki ali fagotrofi - heterotrofni organizmi, predvsem živali, ki se hranijo z drugimi organizmi ali delci organske snovi.
• 6) Mikrokonzumenti, saprotrofi, destruktorji ali osmotrofi - heterotrofni organizmi, predvsem bakterije in glive, ki pridobivajo energijo z razgradnjo odmrlih tkiv ali z absorpcijo raztopljenih organskih snovi, ki se spontano sproščajo ali ekstrahirajo saprotrofi iz rastlin in drugih organizmov. Zaradi delovanja saprotrofov se sproščajo anorganska hranila, primerna za proizvajalce; poleg tega saprotrofi oskrbujejo makrokonzumente s hrano in pogosto izločajo hormonom podobne snovi, ki zavirajo ali spodbujajo delovanje drugih biotskih sestavin ekosistema.

Ena od skupnih značilnosti vseh ekosistemov, ne glede na to, ali gre za kopenske, sladkovodne, morske ali umetne ekosisteme (kot so kmetijski), je medsebojno delovanje avtotrofnih in heterotrofnih komponent. Organizmi, ki sodelujejo v različnih procesih kroženja, so v prostoru delno ločeni; avtotrofni procesi so najbolj aktivni v zgornjem sloju (»zeleni pas«), kjer je na voljo sončna svetloba. Heterotrofni procesi se najintenzivneje odvijajo v spodnji plasti (»rjavi pas«), kjer se organske snovi kopičijo v prsti in sedimentih. Poleg tega so te glavne funkcije komponent ekosistema delno časovno ločene, saj je možen velik časovni razmik med proizvodnjo organske snovi s strani avtotrofnih organizmov in njeno porabo s strani heterotrofov. Na primer, glavni proces v krošnjah gozdnega ekosistema je fotosinteza.

ekosistem heterotrofna biogeocenoza