Понятие о биоценозе, биогеоценозе, экосистеме

Живые организмы находятся между собой и абиотически­ми условиями среды обитания в определенных отношениях, образуя тем самым, так называемые, экологические системы.

Биоценоз — совокупность популяций разных видов, обитаю­щих на определенной территории. Растительный компонент биоценоза называется фитоценозом, животный —зооценозом, микробный —микробоценозом.

Биотоп — определенная территория со свойственными ей абиотическими факторами среды обитания (климат, почва).

Биогеоценоз — совокупность биоценоза и био­топа (рис.1).

Экосистема — система живых организмов и окружающих их неорганических тел, связанных между собой потоком энергии и круговоротом веществ. Термин «эко­система» был предложен английским ученым А. Тенсли (1935), а термин «биогеоценоз» — российским ученым В.Н. Сукаче­вым (1942). «Экосистема» и «биогеоценоз» — понятия близкие, но не синонимы. Биогеоценоз — это экосистема в границах фи­тоценоза. Экосистема — понятие более общее. Единая экосистема нашей планеты называется биосферой. Биосфера — экосистема высшего порядка.

Типы экосистем (матрешки)

Между экосистемами нет четких границ и одна экосистема постепенно переходит в другую. Большие экосистемы состоят из экосистем меньшего размера, подобно «матрешкам», входя одна в другую. Например, муравейник, пень, нора с ее населением (микроэкосистема) входят в состав лесной экосистемы (мезоэкосистема). Лесная экосистема наряду с такими экосистемами, как, луг, водоем, пашня, входят в состав более крупных экосистем – водосборный бассейн, природная зона. Все экосистемы земного шара связаны через атмосферу и Мировой океан и составляют единое целое –биосферу- глобальную экосистему.

Поток энергии и круговорот веществ в экосистеме. Два выдающихся химика внесли решающий вклад в создание того направления, из которого в дальнейшем выросла сов­ременная экология - это Лавуазье и Пастер.

Их труд — это медленное настойчи­вое созидание, при котором углубленное понимание сути вещей достигается путем проверки опытом продуманных индуктивных умозаключений; созидание, при котором тво­рец всегда верен себе. Оба эти ученых всегда придержива­лись одной очень общей и весьма плодотворной идеи — идеи единства науки, в соответствии с которой законы природы справедливы повсюду.

Сегодня любой школьник знает, что Лавуазье был одним из основателей современной химии. Но даже самые серь­езные эрудиты, возможно, еще не знают, что он же является бесспорным прародителем нынешних биохимиков и физио­логов. Незадолго до того, как его жизнь оборвалась под ножом гильотины, Лавуазье закончил небольшой, но ис­ключительный по насыщенности глубокими идеями труд под названием «Кругооборот элементов на поверхности земного шара». Появление этой работы есть день рождения экологии.

«Растения получают из окружающего их воздуха, из воды и из всей неживой природы в целом вещества, необ­ходимые для их организма.

Животные питаются либо растениями, либо другими животными, так что в конечном счете вещества, из которых строится их организм, берутся из воздуха или из мине­рального царства.

Наконец, брожение, гниение и сгорание непрерывно воз­вращают в воздух атмосферы и в минеральное царство те исходные вещества, которые у них позаимствовали расте­ния или животные. Какими путями осуществляет природа этот изумительный круговорот веществ между тремя своими царствами?»

Мы знаем, что вещества, извлекаемые из растений, бу­дучи оставлены на воздухе, начинают бродить и постепен­но исчезают. Мы знаем, что трупы животных подвергаются гниению, и от них вскоре остаются одни скелеты. Это разрушение отмершей органической материи является необ­ходимым условием непрерывного возобновления жизни. Если бы останки прекративших свое существование расте­ний и животных не разрушались, то поверхность земли была бы перенасыщена органической материей, и жизнь стала бы невозможной, потому что круг ее превращений (о ко­тором писал Лавуазье в цитате, только что приведенной мною) не смог бы замкнуться. Для того чтобы он замкнул­ся, необходимо превращение органического вещества мерт­вого растения или животного в простейшие неорганические вещества.

Необходимо, чтобы фибрин костей, мочевина мочи, дре­весина растений, сахар их плодов и крахмал их семян по­степенно распадались бы до воды, аммиака и углекислого газа, прежде чем эти исходные элементы, из которых строятся сложные органические вещества, будут снова подхва­чены растениями и переработаны ими в вещества, служащие пищей для животных, подобных тем, останки которых по­служили источником этих элементов. И такой круговорот совершается непрерывно на протяжении веков. разрушение органической материи обусловлено, в первую очередь, размножением микроско­пически малых организмов, наделенных способностью вы­зывать диссоциацию сложных органических веществ или медленное их сжигание при фиксации кислорода — спо­собностью, которая делает эти организмы самыми активны­ми участниками жизненно необходимого процесса возвраще­ния в атмосферу всего, что отжило воздушный океан, на дне которого мы живем, насыщен зародышами этих микроскопических су­ществ, всегда готовых к размножению на останках отжив­шей материи, чтобы выполнить свою роль разрушителей, которая для них и есть проявление жизни. И если бы зако­ны развития, управляющие изменениями тканей и жидко­стей в организме животных, не препятствовали бы размно­жению этих существ (или, точнее, не сдерживали бы его в пределах, совместимых с нормальной жизнью и здоровьем), то нас в любой момент мог бы захлестнуть их неудержимый поток. Но как только жизнь угасает, ничто уже не препят­ствует тому, чтобы любая часть животного или растительного организма стала пищей для этих микроскопических существ. Короче говоря, после смерти жизнь проявляется в новой фор­ме и в новом качестве. Рассеянные повсюду зародыши микро­организмов начинают развиваться, и под их влиянием либо органическая материя переходит в газообразное состояние за счет процессов брожения, либо кислород воздуха свя­зывается с ней в большом количестве и вызывает ее посте­пенное и полное сгорание. Попробуем представить, если это возможно, какую огромную массу сахаристых веществ природа ежегодно накапливает во всех растениях, произрастающих на поверхности земного шара. Совершенно необходимо, чтобы эти миллиард килограммов сахара были разрушены и вернулись в атмосферу.

Каков же тот механизм, с помощью которого природа может разрушать огромные количества сахаристых ве­ществ, ежегодно вырабатываемые растениями? Едва только какая-либо часть сахаристого сока оказывается предос­тавленной самой себе, как из воздуха на нее попадают за­родыши крохотного грибкового растения, которые начинаю в нем размножаться с поразительной легкостью. По мере того как грибок живет и размножается, сахар превраща­ется в спирт и углекислый газ. Это крохотное растеньи­це — один из многочисленных организмов, обеспечивающих брожение сахаров. Мы видим, что уже на первой стадии изучаемого нами явления сахар начинает частично переходить в атмосферу, поскольку одним из продуктов его разрушения является углекислый газ. Но еще остается спирт, который тоже должен быть разрушен. Спирт разрушается под действием уже другого микроскопического растения, зародыши которого все так же из воздуха попадают на образовавшуюся спиртовую жидкость. Это растеньице наделено удивительной способностью соединять кислород воздуха со спиртом, превращая последний в уксусную кис­лоту. Если действие этого микроскопического растения про­должается и дальше, окисление, необходимым участником которого он является, переносится на образовавшуюся ук­сусную кислоту и превращает ее целиком в воду и угле­кислый газ, т. е. в конечные продукты распада сахара, в виде которых он и возвращается весь в атмосферу».

Рассмотрим также поток энергии в экосистеме. В свою очередь энергия не может циркулировать в преде­лах экосистемы. Поток энергии (передача энергии), заключен­ной в пище, в экосистеме осуществляется однонаправлено от автотрофов к гетеротрофам.

Поток энергии — переход энергии в виде химических свя­зей органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к другому (более высокому). Солнце является единственным источником энер­гии на Земле. Оно обеспечивает постоянный, непрерывный, незамкнутый приток энергии на Землю. В отличие от ве­ществ, которые циркулируют по звеньям экосистемы и вхо­дят в круговорот, используясь многократно, энергия может быть использована только один раз.

Для понимания процессов потока энергии в экосистемах важно знать законы термодинамики. Первый закон термо­динамики гласит, что энергия не может создаваться заново и не исчезает, а только переходит из одной формы в другую. Поэтому энергия в экосистеме не может появиться сама со­бой, а поступает в нее извне — от Солнца.

энтропия

Дата добавления: 2013-12-13