3. Третий принцип функционирования природных экосистем
При переходе на более высокий трофический уровень происходит снижение биомассы. С повышением трофического уровня биомасса снижается в 10 раз и более, поскольку:
1) большая часть переваренной пищи (80 - 90%) расходуется на выработку энергии для осуществления организмом жизненных функций;
2) существенная доля биомассы предыдущего трофического уровня не усваивается и возвращается в экосистему в виде экскрементов. Отсюда понятно, почему биомасса первичных консументов во много раз меньше биомасссы продуцентов. То же наблюдается на более высоких трофических уровнях (рисунок 5).
Из сказанного следует, что чем больше биомасса популяции, тем должен быть ниже её трофический уровень.
Таким образом, в природных экосистемах осуществляются три основных принципа: происходит круговорот биогенов, экосистемы существуют за счёт не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно; на концах длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы.
Рисунок 5 -Снижение биомассы с повышением трофического уровня (Небел Б)
Экологические проблемы современности связаны с тем, что человечество нарушает указанные принципы: не происходит полного возвращения биогенов в экосистему; используется энергия топлива, приводящая к загрязнению окружающей среды; человечество относится в основном к третьему трофическому уровню, и его численность не должна быть чрезвычайно высокой.
Вопросы для самоконтроля
1. Первый основной принцип функционирования природных экосистем.
2. Что называют биотическим круговоротом веществ.
3. Что такое биогеохимический круговорот?
4. Круговорот углерода.
5. Круговорот азота.
6. Второй принцип функционирования природных экосистем.
7. Третий принцип функционирования природных экосистем.
Тема: «Экологические системы, устойчивость экосистем и их изменение»
1. Концепция экосистемы.
2. Гомеостаз экосистемы.
3. Энергия экосистемы.
4. Равновесие экосистемы.
5. Изменение экосистем – сукцессия.
6. Эволюционная сукцессия.
1. Концепция экосистемы
Экологическая система, или экосистема, - это «объективно существующая часть природной среды, которая имеет пространственно-территориальные границы и в которой живые (растения, животные и другие организмы) и неживые ее элементы взаимодействуют как единое функциональное целое и связаны между собой обменом веществ и энергией» (Закон РФ «Об охране окружающей среды», 2002, ст.1). В настоящее время концепция экосистемы играет весьма важную роль в экологии благодаря гибкости самого понятия: к экосистемам можно относить биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания - от пруда до Мирового океана и от пня в лесу до обширного лесного массива - тайги и т.п.
Природные экосистемы - это открытые системы: они должны получать и отдавать вещества и энергию. Запасы веществ, усвояемые организмами и прежде всего продуцентами, в природе не безграничны. Если бы эти вещества не использовались многократно, то жизнь на Земле была бы невозможна. Вечный круговорот биогенных компонентов возможен лишь при наличии функционально различных групп организмов, которые осуществляют и поддерживают поток веществ, извлекаемых ими из окружающей среды.
С точки зрения пищевых взаимодействий организмов, трофическая структура экосистемы делится на два яруса:
1) верхний - автотрофный ярус, или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие организмы;
2) нижний - гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв, и осадков, в котором преобладает разложение отмерших органических веществ снова до простых минеральных образований.
Однако в экосистеме следует выделять ряд компонентов, об экологической роли которых мы уже говорили:
1) неорганические вещества, участвующие в круговоротах;
2) органические соединения, связывающие биотическую и абиотическую части;
3) воздушная, водная и субстратная среда с абиотическими факторами;
4) продуценты - автотрофные организмы;
5) консументы, ипифаготрофы (пожиратели), - гетеротрофные организмы;
6) редуценты, или сапротрофы (питающиеся гнилью), - гетеротрофные организмы.