В каждую экосистему входят компоненты

1. живые организмы (биота).

2. неживые (абиотические) факторы: атмос­фера, вода, питательные элементы, свет и др.

3. мертвое органическое вещество, содержа­щееся в почве, детрит.

Все живые организмы экосистемы взаимодействуют между собой, обмениваясь веществом и энергией. Без постоянного поступления свободной энергии извне ни одна живая система не может существовать в течение сколько-нибудь продолжительного времени.

По способу питания и запасания энергии все орга­низмы делятся на автотрофов (от греческих аутос - сам, трофа — питание), гетеротрофов (гетерос — другой) и миксотрофов (микс — смесь).

Автотрофы — это организмы, способные синтезиро­вать органические вещества из неорганических за счет различных источников энергии. Автотрофными ор­ганизмами создается вся первичная биомасса, или био­логическая продукция, на Земле. В зависимости от источников энергии различают фотоавтотрофов и хемоавтотрофов. Фотоавтотрофы используют энергию солнечного света в процессе фотосинтеза, синтезируя из углекис­лого газа и воды органические вещества (зеленые растения, сине-зеленые водоросли, некоторые бактерии, содержащие бактериохлорофилл). Хемоавтотрофы получают энергию вследствие окисле­ния соединений серы и железа (серобактерии и же­лезобактерии).

Гетеротрофы — это организмы, которые не способны использовать непосредственно энергию Солнца и живут за счет энергии, запасенной автотрофами. Они исполь­зуют органические вещества в процессе питания, разла­гая их, в конечном счете, вновь до углекислого газа и во­ды, а высвобожденная энергия расходуется на различные процессы жизнедеятельности организмов.

Наиболее просто устроенные гетеротрофы разделяются на сапротрофов, питающихся мертвой органикой, и па­разитов — питающихся живой.

У более сложно организованных организмов, напри­мер насекомых, разделение идет по типу пищи: копрофаги питаются фекалиями, детритофаги - раститель­ными остатками, фитофаги — растениями, энтомофаги — другими насекомыми, хищники — животными более вы­соких систематических групп.

Млекопитающие делятся на растительноядных, падалеедов, хищников.

Миксотрофы — это одноклеточные организмы сме­шанного типа питания. Они могут использовать энергию света для синтеза органических веществ из неорганиче­ских (как фототрофы) и одновременно – органические вещества среды выращивания (как гетеротрофы). Таким образом, они одновременно являются и фототрофами, и гетеротрофами (одноклеточные водо­росли эвглена и хлорелла).

Внутри живого компонента любой экосистемы мож­но выделить по типу питания три группы организмов:

Состав экосистемы: 1 – Продуценты; 2 – Консументы; 3 - Редуценты

Продуценты - это автотрофы, которые из неоргани­ческих соединений за счет энергии света синтезируют (продуцируют) органические вещества, являющиеся пи­щей для всех других организмов (все растительные организмы (водоросли, мхи, па­поротники, голосеменные и покрытосеменные), а также хемоавтотрофы). Продуценты потребляют около 1% па­дающей на Землю солнечной энергии и превращают ее в энергию органических соединений.

Консументы (от греческого консуме — потребляю) — это животные гетеротрофы, потребляющие готовые ор­ганические вещества, которые синтезировали продуцен­ты. Консументы I порядка могут использовать органи­ческие вещества растений, т. е. продуцентами питаются травоядные животные (грызуны, зайцы, овцы и т. д.), а также паразиты на растениях - грибы и другие рас­тения. Их, в свою очередь, поедают консументы II по­рядка, которыми могут питаться консументы III порядка (плотоядные животные — лисы, волки, медведи, кор­шуны и т. д.). Все они используют энергию химических связей, запасенную в органических веществах проду­центами.

Редуценты – гетеротрофные организмы (бактерии, грибы, дождевые черви, насекомые и т. д.), разрушаю­щие и минерализующие мертвые органические остатки (превращают органическое веществ в неорганическое).

В любом биогеоценозе очень скоро иссякли бы все запасы неорганических соединений, если бы они не во­зобновлялись в процессе жизнедеятельности организ­мов. В результате дыхания всех организмов, разложения трупов животных и растительных остатков (которое осу­ществляется редуцентами) органические вещества пре­вращаются в неорганические соединения, которые снова возвращаются в атмосферу и почву и снова могут быть использованы автотрофами.

Но для переработки трупов редуцентам нужно время, поэтому в экосистеме всегда есть детрит — запас мертво­го органического вещества. Детрит - это опад листьев на поверхности лесной почвы (сохраняется 2—3 года), ствол упавшего дерева (5—10 лет), гумус почвы (сохра­няется сотни лет), отложения органического вещества на дне озера (сапропель) и торф на болоте (сохраняется ты­сячи лет). Наиболее долго сохраняющимися детритами являются каменный уголь и нефть.

Соотношения между продуцентами, консументами и редуцентами, а также соотношения консументов разных порядков образуют экологическую структуру сообщества. Благодаря взаимодействию между этими организмами возникает главное свойство экосистемы — способность к саморегулированию.

Организмы разных трофических групп образуют пищевые цепи.

Продуценты составляют начало всех пищевых цепей. Консументы, поедая продуцентов, передают органические вещества от одного звена пищевой це­пи к другому и соответственно делятся на несколько групп по порядку нахож­дения в цепи. Редуценты как бы закан­чивают круговорот веществ, завершают пищевые цепи, образуя неорганиче­ские вещества для вступления в новый цикл. Однако в реальных условиях в экосистемах различные цепи питания перекрещиваются между собой, обра­зуя разветвленные сети.

В биоценозах различают два типа пищевых цепей: пастбищную (цепь выедания) и детритную (цепь разложения).

Например: листьями деревьев пита­ются гусеницы, ими - птицы, последними более крупные птицы хищники. Это будет цепь выедания. Но наряду с цепями передачи энергии через живое органическое вещество (продуцент — консумент) существуют детритные пищевые цепи, где используется мертвое ор­ганическое вещество. Так, при разрушении листового опада работает целый конвейер, в котором участвуют животные, грибы, микроорганизмы, дождевые черви, почвенные микроорганизмы.

На суше цепь питания обычно состоит из 3—4 звень­ев. В водной среде цепь длиннее.

Расположение звеньев пищевой цепи в определен­ной последовательности носит название экологической пирамиды. Например, на одном гектаре луга обитает не­сколько миллионов растений, около миллиона расти­тельноядных насекомых, несколько сотен тысяч хищных насекомых, пауков и не более десятка птиц. Таким об­разом, образуется пирамида, основание кото­рой в миллион раз шире, чем вершина.

Типы экосистем. Различают автотрофные и гетеро­трофные экосистемы. В автотрофных преобладают рас­тения, они запасают энергию. Гетеротрофные использу­ют готовую энергию.

Кроме того, существуют естественные (природные) и искусственные (антропогенные) экосистемы. Влияние че­ловека на естественную экосистему незначительно, а ис­кусственную он создает сам. Естественные автотрофные экосистемы — лес, луг, водоем.

Искусственные автотрофные системы — это сельско­хозяйственные поля, т. е. агроэкосистемы, или хемоавтотрофные – это системы в некоторых биологических очистных сооружениях.

Естественные гетеротрофные — это экосистемы оке­анических глубин (животные и микроорганизмы сущест­вуют в них за счет «питательного дождя»), а также высо­когорные.

Искусственные гетеротрофные экосистемы очень раз­нообразны:

1) города и промышленные предприятия (энергия по­ступает по линиям электропередач, нефте- и газопрово­дам; в цистернах автомашин и железнодорожных ваго­нах сырье и продукты питания поступают в город);

2) биологические очистные сооружения (получение
биогаза);

3) фабрики по разведению дождевых червей;

4) плантации шампиньонов;

5) рыборазводные пруды (остатки пищи горожан пре­вращаются в биомассу);

6) фермы по производству устриц, морских гребешков,
рыб; по выращиванию жемчужных раковин, морской ка­пусты — водоросли ламинарии;

7) экосистемы космических аппаратов.

Живые организмы в процессе жизнедеятельности из­меняют среду обитания, одни виды постепенно вытес­няют другие, т. е. экосистемы эволюционируют во вре­мени.

Тема: «Биосфера – глобальная экосистема Земли»

1. Биосфера как одна из оболочек Земли. Состав, границы биосферы.

2. Учение В. И. Вернадского о биосфере.

3. Ноосфера.

Дата добавления: 2013-12-12