Раздел 1. Тема №6
.pdf1. Структура экосистемы и её основные характеристики
s Основной объект экологии — это Экологическая система или экосистема - пространственно определенная совокупность живых организмов и среды их обитания, объединенных вещественноэнергетическими и информационными взаимодействиями.
s Термин «Экосистема» введен в экологию английским ботаником А.Тенсли (1935г.).
s Различают водные и наземные экосистемы. В каждой локальной наземной экосистеме есть абиотический компонент - биотип или экотоп - участок с одинаковыми ландшафтными, климатическими, почвенными условиями; всех живых организмов, населяющих данный биотип.
s Биотип — является общим местообитанием для всех членов сообщества.
s В нашей стране академиком В.Н.Сукачевым (1942г.) для обозначения таких (подобных) сообществ предложил (и общепринят) термин биогеоценоз (от греч. био - жизнь, гео -
земля, ценоз - сообщество) составной частью которого является совокупность живых компонентов или биоценоз.
s Биоценоз состоит из представителей многих видов растений, животных и микроорганизмов.
s Практически каждый вид в биоценозе представлен многими особями разного пола и вида. Они образуют популяцию (или часть популяции) данного вида в экосистеме.
s Биогеоценоз - это совокупность на известном протяжении
земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющие свою особую специфику взаимодействия этих
слагающих, её компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы.
s Биотип + биоценоз = биогеоценоз - это элементарная наземная система, главная форма существования природных экосистем.
s Каждая экосистема любого уровня состоит из двух компонентов: Автотрофного и гетеротрофного, различаемые по способу питания.
s Автотрофные организмы это продукты, фотосинтезирующие растения (фототрофы) или хемотрофы, все они создают энергетическую базу для
существования гетеротрофного компонента, с них начинается круговорот веществ.
s Автотрофы («самопитающие») - организмы образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ - двуокиси углерода и воды - посредством процессов фотосинтеза и хемосинтеза. Автотрофы являются производителями продукции - продуктами экосистемы.
s Гетеротрофные организмы, к которым относятся консументы первого, второго и третьего порядков, а также резуценты (деструкторы), используют разлагают и перестраивают сложные вещества, синтезированные автотрофами. Автотрофные организмы не могут существовать без гетеротрофов, поскольку они создают минеральную питательную базу для продуцентов, а также перерабатывают выделения растений - газообразные, жидкие вещества и т.д. Проводя детоксикацию продуктов жизнедеятельности Кроме того, экосистема взаимодействует с участком неживой природы с запасом материальных элементов.
s Консументы — потребители органического вещества живых организмов.
s Детритофаги или сапрофаги, - организмы, питающиеся мертвым органическим веществом - остатками растений и животных. Это различные гнилостные бактерии, грибы, черви, личинки насекомых, жуки - котрофиги и др. Животные - все они выполняют функцию очищения экосистем. Детритофаги учавствуют в образовании почвы, торфа, донных отложений водоемов.
s Редуценты - бактерии и низшие грибы - завершают деструкцитивную работу консументов и сапрофагов, доводя разложение органики до её полной минерализации и возвращая в среду экосистемы последние порции двуокиси углерода, воды и минеральных элементов.
s Важной характеристикой экосистем является разнообразие видового состава. При этом выявляются ряд закономерностей:
тем1. Чем разнообразнее условия биотипов в пределах экосистемы, больше видов содержит соответствующий биоценоз.
2.Чем больше видов содержит экосистема, тем меньше особей насчитывают соответствующие видовые популяции.
3.Чем больше разнообразие биоценоза, тем больше экологическая устойчивость экосистемы; биоценозы с малым разнообразием
подвержены большим колебаниям численности доминирующих видов.
4.Эксплуатируемые человеком системы, представленные одним или очень малым числом видов (агроценозы с земледельческими
монокультурами) неустойчивы по своей природе и не могут самоподерживаться.
5. Если по какой – либо причине происходит нарушение структуры экосистемы, исчезает группа организмов, вид, то по закону цепных реакций может сильно измениться или даже разрушиться все сообщество.
Но часто бывает и так, что через какое - то время после исчезновения одного вида на его месте оказываются другие организмы, другой вид, но выполняющий сходную функцию в экосистеме. Эта закономерность называется правилом замещения или дублирования; у каждого вида в экосистеме есть «дублер».
2. Основной процесс в экосистеме
s В подавляющем большинстве экосистемы осуществляется функциональный обратимый химический процесс:
∆Gi фотосинтез автотрофы
П[СО2 + Н2О ← СН2О + О2] (1)
→
∆Не дыхание гетеротрофы
s Где, общий множитель П определяет масштаб
преобразований вещества и энергии в экосистеме. ∆Gi - энергия света, потребленная при фотосинтезе; ∆Не - энергия теплоты, выделенной при дыхании. Здесь синтезируемое и распадающееся органическое вещество представлено углеводом (СН2О)n: Это может быть глюкоза (n = 6) или
самое распространенное органическое вещество биосферы целлюлоза (п > 1800). Количество поглощенной и выделенной энергии равны: n[-∆Gi = = ∆Не ≡ - 560] кдж/моль.