8. Dinamika i razvoj ekosistema. Ekosistemi sukcesije, prilagođavajući se promjenama u vanjskom okruženju, nalaze se u stanju dinamike. Ova dinamika se može primijeniti i na pojedinačne dijelove ekosistema i na sistem u cjelini. Dinamika je povezana sa prilagođavanjem na spoljašnje

51. Uništavanje ekosistema. Dezertifikacija Među ekološkim štetama koje imaju najdužu istoriju i koje su nanijele najveću štetu biosferi je uništavanje ekosistema, njihova dezertifikacija, odnosno gubitak sposobnosti samoregulacije i samoizlječenja.

54. Teritorijalna organizacija i struktura proizvodnih snaga Dalekoistočnog regiona Vodeći sektori tržišne specijalizacije Dalekoistočnog regiona zasnivaju se na širokom korišćenju njegovih prirodnih resursa. Glavne industrije su ribarstvo,

1.5 Primitivno pleme. Funkcionalna struktura. Hijerarhijska struktura. Struktura interseksualnih odnosa Čak i najprimitivniji narodi žive u uslovima kulture koja se razlikuje od primarne, u vremenskom smislu staroj kao što je naša, a koja takođe odgovara kasnijoj,

Zapamtite:

Uloga biljaka, životinja, gljiva, bakterija u kruženju tvari.

Odgovori. Biljke, životinje, gljive, bakterije su usko povezane jedni s drugima zbog, prije svega, povezanosti s hranom. Biljke, kao autotrofi, proizvode organsku tvar, životinje i gljive je konzumiraju, bakterije i određene vrste gljiva uništavaju i mineraliziraju organske ostatke, ispuštajući u atmosferu ugljični dioksid, koji će biljke, kao i anorganske tvari, konzumirati. Tako se u biogeocenozi odvija prijenos materije i energije, te kruženje tvari.

Pitanja nakon §41

Kako se zove ekosistem?

Odgovori. Radi praktičnosti razmatranja životnih procesa u biosferi, uveden je koncept „ekološkog sistema“ (ekosistema). Ekosistem je funkcionalno jedinstvo organizama i životne sredine. Ovo je kolekcija različitih vrsta biljaka, životinja i mikroba koji su u interakciji jedni s drugima i sa okolinom - biotop koji sadrži supstancu i energiju neophodne za život.

Cijeli ovaj skup može trajati beskonačno. Ekosistem može biti svaka zajednica živih bića i njeno stanište, ujedinjeni u jedinstvenu cjelinu. Ekološke komponente sistema su međusobno povezane i međuzavisne. Kršenje funkcija jedne od komponenti narušit će stabilnost cijelog ekosistema.

Ekosistem je neophodan oblik postojanja za život. Svaki organizam se može razvijati samo u ekosistemu, a ne u izolaciji.

Dakle, ekosistem je svaka kolekcija živih organizama u interakciji i uslova okoline. Pojam "ekosistem", kao što je već napomenuto, prvi je uveo engleski ekolog A. Tansley 1935. Ekosistemi su, na primjer: parcela šume, fabrički prostor, farma, kabina svemirskog broda, ili čak cijeli globus .

Koje grupe organizama čine bilo koji ekosistem?

Odgovori. Ekosistem uključuje žive organizme (njihov ukupno možemo nazvati biocenozom), nežive (abiotske) faktore - atmosferu, vodu, hranljive materije, svetlost.

Svi živi organizmi prema načinu ishrane dijele se u dvije grupe - autotrofe (od grčkih riječi autos - sam i trofo - ishrana) i heterotrofe (od grčke riječi heteros - drugi).

Autotrofi koriste neorganski ugljik i sintetiziraju ograničene tvari iz neorganskih;

Heterotrofi koriste ugljik iz organskih tvari koje sintetiziraju proizvođači i zajedno s tim tvarima dobivaju energiju. Heterotrofi su konzumenti (od latinske riječi consumo - konzumiram), koji troše organsku materiju i razlagači, razlažući je na jednostavne spojeve.

Razlagači su organizmi koji su po svom položaju u ekosistemu bliski detritovorima, jer se hrane i mrtvom organskom materijom. Međutim, razlagači - bakterije i gljive - razgrađuju organsku tvar u mineralna jedinjenja, koja se vraćaju u otopinu tla i ponovno koriste u biljkama.

Organske supstance koje stvaraju autotrofi služe kao hrana i izvor energije za heterotrofe: potrošači - fitofagi jedu biljke, grabežljivci prvog reda - fitofagi, grabežljivci drugog reda - grabežljivci drugog reda, itd. Ovaj niz organizama naziva se lanac ishrane. , njegove veze se nalaze na različitim trofičkim nivoima (predstavljaju različite trofičke grupe).

Po čemu se ekosistem razlikuje od biogeocenoze?

Odgovori. Sastav ekosistema uključuje žive organizme (njihova ukupnost se naziva biogeocenoza ili biota ekosistema), i nežive (abiotske) faktore - atmosferu, vodu, hranljive materije, svetlost i mrtvu organsku materiju - detritus.

Termin "biogeocenoza" predložio je ruski naučnik V.N. Ovaj izraz se odnosi na zbirku biljaka, životinja, mikroorganizama, tla i atmosfere na homogenom zemljištu. Treba napomenuti da su njihov sastav i količina vrsta povezani, prvo, s djelovanjem ograničavajućih faktora, prije svega klimatskih, koji određuju koje su vrste najbolje prilagođene za postojanje u određenim uvjetima, i drugo, s djelovanjem principa ekološke geografski maksimum vrsta. Prema ovom principu, za normalno funkcioniranje bilo kojeg ekosustava, u njemu mora postojati onoliko vrsta koliko je potrebno da se maksimalno iskoristi dolazna energija i osigura cirkulacija tvari.

Prije svega, bilo koja biogeocenoza se razlikuje samo na kopnu. Na moru, u oceanu i općenito u vodenoj sredini, biogeocenoze se ne razlikuju. Biogeocenoza ima specifične granice. Oni su određeni granicama biljne zajednice - fitocenoza. Slikovito rečeno, biogeocenoza postoji samo u okviru fitocenoze. Gdje nema fitocenoze, nema ni biogeocenoze. Koncepti "ekosistema" i "biogeocenoze" identični su samo za takve prirodne formacije kao što su šuma, livada, močvara, polje. Šumska biogeocenoza = šumski ekosistem; biogeocenoza livada = livadski ekosistem, itd. Za prirodne formacije koje su manje ili veće zapremine od fitocenoze, ili gdje se fitocenoza ne može razlikovati, koristi se samo koncept “ekosistema”. Na primjer, humka u močvari je ekosistem, ali ne i biogeocenoza. Potok koji teče je ekosistem, ali ne i biogeocenoza. Na isti način, jedini ekosistemi su more, tundra, tropska prašuma itd. U tundri i tropskoj šumi ne može se razlikovati jedna fitocenoza, već mnogo. Ovo je skup fitocenoza koje predstavljaju veću formaciju od biogeocenoze.

Ekosistem može biti prostorno manji i veći od biogeocenoze. Dakle, ekosistem je opštija formacija, bez ranga.

Biogeocenoza je ograničena granicama biljne zajednice - fitocenoze i označava specifičan prirodni objekat koji zauzima određeni prostor na kopnu i odvojen je prostornim granicama od istih objekata.

Navedite primjere prirodnih i vještačkih ekosistema, vodenih i kopnenih, malih i velikih.

Odgovori. Ekosistemi su veoma raznoliki. Prirodni ekosistemi: kap vode sa mikroorganizmima, lokva, močvara, mahovina, stari panj, prirodne zone (tundra, tajga, stepa), biogeocenoze, biocenoze, biosfera.

Vještački ekosistemi: svemirska stanica, postrojenje za biološki tretman vode, rezervoar, akvarijum, pšenično polje, voćnjak jabuka.

Neophodan uslov za postojanje ekosistema je stalni dotok energije izvana (otvoreni biosistem). U njemu postoji protok energije i kruženje supstanci.

Zemaljski biomi: tundra; četinarske šume; umjerena listopadna šuma; savana. Slatkovodni ekosistemi: jezera, bare, potoci. Morski ekosistemi: okean; priobalne vode.

Veliki ekosistemi: biosfera, biogeocenoza, biomi. Mali ekosistemi: ribnjak, povrtnjak, kolci u stepi.

Sažetak o ekologiji

Živi organizmi i njihovo neživo (abiotičko) okruženje su neraskidivo povezani jedni s drugima i u stalnoj su interakciji. Svaka zajednica organizama i njihovih staništa, ujedinjena u jedinstvenu funkcionalnu celinu, je ekološki sistem ili ekosistem. . Ekosistem je prostorno definisana kolekcija organizama različitih vrsta i njihovih staništa, ujedinjenih interakcijama materijala, energije i informacija. Ekosistem je glavni objekt ekologije.

Da bi ekosistem funkcionisao (postojao) mora imati svojstva vezivanja i oslobađanja energije, kao i kruženja supstanci. Ekosistem, osim toga, mora imati mehanizme da izdrži vanjske utjecaje (poremećaji, smetnje) i da ih ugasi.

Ekosistem je osnovni pojam i osnovna taksonomska jedinica u ekologiji. Ovaj termin je u upotrebu uveo engleski ekolog A. Tansley 1935. godine.

Koncept ekosistema nije ograničen ni na kakve karakteristike ranga, veličine, složenosti ili porijekla. Stoga se odnosi na oba relativno jednostavna vještački(akvarij, staklenik, pšenično polje, svemirski brod s ljudskom posadom) i do kompleksa prirodno kompleksi organizama i njihova staništa (jezero, šuma, stepa, more, okean, biosfera). Postoje vodeni i kopneni ekosistemi. Svi oni čine šareni mozaik na površini planete. Štaviše, u jednoj prirodnoj zoni postoji mnogo sličnih ekosistema - ili spojenih u homogene komplekse ili odvojenih drugim ekosistemima. Na primjer, područja listopadnih šuma ispresijecana četinarskim šumama, ili močvare među šumama.

Veći ekosistemi uključuju manje ekosisteme. Istovremeno se ostvaruje hijerarhija organizacije sistema, u ovom slučaju ekoloških.

Značenje sličnog sadržaja ugrađeno je u izraz „ biogeocenoza “, koju je u literaturu uveo akademik V.N. Sukachev nešto kasnije od „ekosistema” – 1942. godine. Koncept biogeocenoze se obično primjenjuje samo na kopnene prirodne sisteme, gdje su biljni organizmi (fitocenoza) nužno prisutni kao glavna karika. Na osnovu toga, svaka biogeocenoza se može nazvati ekosistemom, ali ne može se svaki ekosistem klasifikovati kao biogeocenoza. Na primjer, životinjski leš koji se raspada ili trulo stablo pripada rangu ekosistema, ali ne i biogeocenoza. Biogeocenoza je ekosistem, ali u okviru fitocenoze (biljne zajednice). Drugim riječima, s energetskog stajališta, svaka biogeocenoza je praktički besmrtna, jer biljni organizmi prisutni u njoj, kao u sistemu, neprestano opskrbljuju energijom potrebnu za cirkulaciju tvari kao rezultat fotosinteze. Ekosistem, ako ne uključuje biljnu vezu, postoji samo dok organizmi koji ga čine ne potroše svu energiju sadržanu u mrtvom organskom supstratu.

Ekosistemi uključuju dva bloka. Prvi od njih se sastoji od međusobno povezanih organizama različitih vrsta i zove se biocenoza , drugi blok je stanište, koje se u ovom slučaju zove biotop ili ekotop .

Svaka biocenoza se sastoji od mnogih vrsta, ali vrste nisu uključene u nju kao jedinke, već kao populacije ili njihovi dijelovi. U ovom slučaju to možemo reći biocenoza je zbir populacija različitih vrsta koje su međusobno povezane i sa uslovima životne sredine .

Kao opšti princip funkcionisanja ekosistema može se navesti da su živi delovi ekosistema (biotička materija) i njegovi neživi delovi (abiotička materija) po prirodi tako blisko povezani u jednu celinu da je teško razdvojiti njih (u strogom smislu te riječi). Ovo se objašnjava činjenicom da se većina nutrijenata (C, H, O, N, P, itd.) i organskih jedinjenja (ugljikohidrati, proteini, masti, itd.) nalaze ne samo u organizmima i izvan njih, već su i elementi stalna razmjena između žive i nežive materije , Ekosistem je međuzavisni kompleks živih i inertnih (neživih) komponenti međusobno povezanih metabolizmom, energijom i informacijama.

Živi organizmi su usko povezani ne samo jedni s drugima, već i sa neživom prirodom. Ova veza se izražava kroz materiju i energiju.

Metabolizam je, kao što znate, jedna od glavnih manifestacija života. U modernim terminima, organizmi su otvoreni biološki sistemi jer su povezani sa svojom okolinom stalnim protokom materije i energije koji prolaze kroz njihova tijela. Materijalna zavisnost živih bića od životne sredine prepoznata je još u staroj Grčkoj. Filozof Heraklit je ovu pojavu slikovito izrazio sljedećim riječima: “Naša tijela teku kao potoci, a materija se u njima neprestano obnavlja, kao voda u potoku.” Može se izmjeriti supstancija-energetska veza organizma sa okolinom.

Protok hrane, vode i kiseonika u žive organizme su tokovi materije iz okoline. Hrana sadrži energiju neophodnu za funkcionisanje ćelija i organa. Biljke direktno apsorbuju energiju sunčeve svetlosti, pohranjuju je u hemijskim vezama organskih jedinjenja, a zatim se redistribuiraju kroz prehrambene odnose u biocenozama.

Protokovi materije i energije kroz žive organizme u metaboličkim procesima su izuzetno veliki. Čovek, na primer, tokom svog života konzumira desetine tona hrane i pića, a kroz pluća i milione litara vazduha. Mnogi organizmi još intenzivnije komuniciraju sa svojom okolinom. Da bi stvorile svaki gram svoje mase, biljke troše od 200 do 800 ili više grama vode koju izvlače iz tla i isparavaju u atmosferu. Supstance neophodne za fotosinteza, biljke dobijaju iz zemlje, vode i vazduha.

Sa takvim intenzitetom tokova materije iz neorganske prirode u živa tijela, na Zemlji bi se odavno iscrpile zalihe jedinjenja neophodnih za život - biogenih elemenata. Međutim, život ne staje, jer se hranjive tvari neprestano vraćaju u okolinu koja okružuje organizme. Javlja se u biocenozama gdje se, kao rezultat nutritivnih odnosa među vrstama, organske tvari koje sintetiziraju biljke na kraju ponovo uništavaju u spojeve koje biljke mogu ponovo koristiti. Tako nastaje biološki ciklus supstanci.

Dakle, biocenoza je dio još složenijeg sistema, koji pored živih organizama uključuje i njihovu neživu okolinu, koja sadrži materiju i energiju neophodne za život. Biocenoza ne može postojati bez materijalnih i energetskih veza sa okolinom. Kao rezultat toga, biocenoza predstavlja određeno jedinstvo s njom.

Svaka kolekcija organizama i neorganskih komponenti u kojoj se može održati ciklus materije naziva se ekološki sistem ili ekosistema.

Prirodni ekosistemi mogu biti različitog volumena i obima: mala lokva sa svojim stanovnicima, bara, okean, livada, šumarak, tajga, stepa - sve su to primjeri ekosistema različitih razmjera. Svaki ekosistem uključuje živi dio - biocenozu i njeno fizičko okruženje. Manji ekosistemi su dio sve većih, sve do ukupnog ekosistema Zemlje. Opšti biološki ciklus materije na našoj planeti takođe se sastoji od interakcije mnogo više privatnih ciklusa.

Ekosistem može osigurati cirkulaciju materije samo ako uključuje četiri komponente neophodne za to: rezerve nutrijenata, proizvođače, potrošače i razlagače (Sl. 67).

Proizvođači - to su zelene biljke koje stvaraju organsku materiju iz biogenih elemenata, odnosno bioloških proizvoda, koristeći tokove sunčeve energije.

Potrošači - potrošači ove organske supstance, prerađujući je u nove oblike. Životinje se obično ponašaju kao potrošači. Postoje konzumenti prvog reda - biljojedi i životinje drugog reda - mesožderi.

Dekompozitori - organizmi koji u potpunosti uništavaju organska jedinjenja do mineralnih. U biocenozama ulogu razlagača obavljaju uglavnom gljive i bakterije, kao i drugi mali organizmi koji prerađuju odumrle ostatke biljaka i životinja (Sl. 68).

Život na Zemlji traje oko 4 milijarde godina, bez prekida upravo zato što se javlja u sistemu bioloških ciklusa materije. Osnova za to je fotosinteza biljaka i prehrambene veze između organizama u biocenozama.

Međutim, biološki ciklus materije zahteva stalnu potrošnju energije.

Za razliku od hemijskih elemenata koji su stalno uključeni u živa tijela, energiju sunčeve svjetlosti koju zadržavaju zelene biljke organizmi ne mogu beskonačno koristiti.

Prema prvom zakonu termodinamike, energija ne nestaje bez traga, ona se čuva u svijetu oko nas, već prelazi iz jednog oblika u drugi. Prema drugom zakonu termodinamike, svaka transformacija energije je praćena prijelazom njenog dijela u stanje u kojem se više ne može koristiti za rad. U ćelijama živih bića energija koja obezbeđuje hemijske reakcije delimično se pretvara u toplotu tokom svake reakcije, a toplotu telo raspršuje u okolni prostor. Složen rad ćelija i organa je stoga praćen gubitkom energije iz organizma. Svaki ciklus kruženja supstanci, u zavisnosti od aktivnosti članova biocenoze, zahteva sve više i više novih zaliha energije.

Dakle, život na našoj planeti se odvija kao stalan ciklus supstanci, podržan protokom sunčeve energije. Život je organizovan ne samo u biocenoze, već iu ekosisteme, u kojima postoji bliska veza između živih i neživih komponenti prirode.

Raznolikost ekosistema na Zemlji povezana je kako sa raznovrsnošću živih organizama, tako i sa uslovima fizičkog i geografskog okruženja. Tundre, šume, stepe, pustinje ili tropske zajednice imaju svoje karakteristike bioloških ciklusa i veza sa okolinom. Vodeni ekosistemi su također izuzetno raznoliki. Ekosistemi se razlikuju po brzini bioloških ciklusa i ukupnoj količini tvari uključene u te cikluse.

Osnovni princip održivosti ekosistema – ciklus materije podržan protokom energije – u suštini osigurava beskrajno postojanje života na Zemlji.

Na osnovu ovog principa mogu se organizovati održivi veštački ekosistemi i proizvodne tehnologije koje štede vodu ili druge resurse. Narušavanje koordinirane aktivnosti organizama u biocenozama obično povlači ozbiljne promjene u ciklusima materije u ekosistemima. To je glavni uzrok ovakvih ekoloških katastrofa kao što je pad plodnosti tla, smanjenje prinosa biljaka, rasta i produktivnosti životinja, te postepeno uništavanje prirodnog okoliša.

Primjeri i dodatne informacije

1. U šumama svi organizmi biljojedi (konzumenti prvog reda) u prosjeku koriste oko 10-12% godišnjeg prirasta biljaka. Ostatak se obrađuje razlagačima nakon što lišće i drvo odumru. U stepskim ekosistemima uloga potrošača se značajno povećava. Biljojedi mogu pojesti do 70% ukupne nadzemne mase biljaka bez značajnog potkopavanja brzine njihovog obnavljanja. Značajan dio pojedene tvari vraća se u ekosistem u obliku izmeta, koji mikroorganizmi i male životinje aktivno razgrađuju. Dakle, aktivnost potrošača uvelike ubrzava cirkulaciju tvari u stepama. Akumulacija mrtvih biljnih otpadaka u ekosistemima pokazatelj je usporavanja stope biološkog prometa.

2. U kopnenim ekosistemima tlo igra prvenstveno ulogu skladišta i rezerve onih resursa koji su neophodni za život biocenoze. Ekosistemi koji nemaju tla - vodeni, kameni, na plitkim i deponijama - vrlo su nestabilni. Cirkulacija supstanci u njima se lako prekida i teško obnavlja.

U tlima je najvredniji dio humus - složena tvar koja nastaje iz mrtve organske tvari kao rezultat djelovanja brojnih organizama. Humus osigurava dugotrajnu i pouzdanu ishranu za biljke, jer se vrlo sporo i postepeno razgrađuje, oslobađajući hranjive tvari. Tla sa velikim zalihama humusa odlikuju se visokom plodnošću, a ekosistemi su stabilni.

3. Nestabilni ekosistemi u kojima kruženje materije nije uravnoteženo mogu se lako uočiti na primjeru zarastanja bara ili malih jezera. U takvim akumulacijama, posebno ako se gnojiva ispiraju sa okolnih polja, brzo se razvijaju i priobalna vegetacija i razne alge. Biljke nemaju vremena za obradu od strane vodenih stanovnika i, umirući, formiraju slojeve treseta na dnu. Jezero postaje plitko i postepeno prestaje da postoji, pretvarajući se prvo u močvaru, a zatim u vlažnu livadu. Ako je rezervoar mali, takve promjene mogu nastati prilično brzo, tokom nekoliko godina.

4. Mora su takođe gigantski složeni ekosistemi. Uprkos ogromnoj dubini, oni su do samog dna naseljeni životom. U morima postoji stalna cirkulacija vodenih masa, nastaju struje, a u blizini obale nastaju oseke i oseke. Sunčeva svjetlost prodire samo u površinske slojeve vode ispod 200 m, fotosinteza algi je nemoguća. Stoga u dubinama žive samo heterotrofni organizmi - životinje i bakterije. Tako su aktivnosti proizvođača i najvećeg dijela razlagača i potrošača snažno odvojene u prostoru. Mrtva organska materija na kraju tone na dno, ali se oslobođeni mineralni elementi vraćaju u gornje slojeve samo na mestima gde ima jakih uzlaznih strujanja. U središnjem dijelu okeana reprodukcija algi je oštro ograničena nedostatkom hranjivih tvari, a "produktivnost" oceana u ovim područjima je niska kao u najsušnijim pustinjama.

Pitanja.

1. Navedite što potpunije sastav razlagača u šumskom ekosistemu.
2. Kako se ciklus supstanci manifestuje u akvarijumu? Koliko je zatvoren? Kako ga učiniti održivijim?
3. U stepskom rezervatu, na području potpuno ograđenom od sisara biljojeda, prinos trave iznosio je 5,2 c/ha, a na području ispaše - 5,9. Zašto je eliminacija potrošača manja?
lo biljni proizvodi?
4. Zašto se plodnost Zemljinog tla smanjuje ako se tvari koje su ljudi uklonili u obliku usjeva sa polja prije ili kasnije vrate u okoliš u prerađenom obliku?

Vježbajte.

Uporedite godišnji porast zelene mase i zalihe odumrlih biljnih ostataka (stelja u šumama, krpe u stepama) u različitim ekosistemima. Odredite u kojim je ekosistemima ciklus supstanci intenzivniji.

Teme za diskusiju.

1. U blizini zadimljenih industrijskih preduzeća počela se nakupljati smeća u šumama. Zašto se to dešava i koja se predviđanja o budućnosti ove šume mogu napraviti?

2. Da li je moguće da postoje ekosistemi u kojima živi dio predstavljaju samo dvije grupe - proizvođači i razlagači?

3. U prošlim epohama, velike rezerve uglja nastale su u brojnim područjima Zemlje. Šta se može reći o glavnim karakteristikama ekosistema u kojima se to dogodilo?

4. U složenim ekosistemima tropskih prašuma, tlo je veoma siromašno hranljivim materijama. Kako ovo objasniti? Zašto se tropske šume ne vrate u prvobitni oblik ako se iskrče?

5. Kakav bi trebao biti ekosistem svemirskih letjelica za dugoročne misije?

Chernova N. M., Osnovi ekologije: Udžbenik. dana 10 (11) razred. opšte obrazovanje udžbenik institucije/ N. M. Černova, V. M. Galušin, V. M. Konstantinov; Ed. N. M. Chernova. - 6. izd., stereotip. - M.: Drfa, 2002. - 304 str.

U prirodi, bilo koja vrsta, populacija, pa čak i pojedinac, ne žive izolirano jedna od druge i svog staništa, već, naprotiv, doživljavaju brojne međusobne utjecaje. Biotičke zajednice ili biocenozama - zajednice živih organizama u interakciji, koji su stabilan sistem povezan brojnim unutrašnjim vezama, sa relativno konstantnom strukturom i međuzavisnim skupom vrsta.

Biocenozu karakterišu određene strukture: vrsta, prostorna i trofička.

Organske komponente biocenoze su neraskidivo povezane sa neorganskim - tlo, vlaga, atmosfera, čineći zajedno sa njima stabilan ekosistem - biogeocenoza .

Biogenocenoza– samoregulišući ekološki sistem formiran od populacija različitih vrsta koje žive zajedno i međusobno deluju i sa neživom prirodom u relativno homogenim uslovima životne sredine.

Ekološki sistemi

Funkcionalni sistemi, uključujući zajednice živih organizama različitih vrsta i njihovog staništa. Veze između komponenti ekosistema nastaju prvenstveno na osnovu odnosa hrane i metoda dobijanja energije.

Ekosistem

Skup vrsta biljaka, životinja, gljiva, mikroorganizama koji međusobno djeluju i sa okolinom na način da takva zajednica može opstati i funkcionirati neograničeno dugo vremena. Biotička zajednica (biocenoza) sastoji se od biljne zajednice ( fitocenoza), životinje ( zoocenoza), mikroorganizmi ( mikrobiocenoza).

Svi organizmi Zemlje i njihovo stanište takođe predstavljaju ekosistem najvišeg ranga - biosfera , koji posjeduju stabilnost i druga svojstva ekosistema.

Postojanje ekosistema moguće je zahvaljujući stalnom protoku energije izvana – takav izvor energije je obično sunce, iako to ne važi za sve ekosisteme. Stabilnost ekosistema obezbeđuje se direktnim i povratnim vezama između njegovih komponenti, unutrašnjeg ciklusa supstanci i učešća u globalnim ciklusima.

Doktrina biogeocenoza razvio V.N. Sukachev. Pojam " ekosistema"koji je u upotrebu uveo engleski geobotaničar A. Tansley 1935. godine, izraz " biogeocenoza“ - akademik V.N. Sukačev 1942 biogeocenoza Neophodno je imati biljnu zajednicu (fitocenozu) kao glavnu kariku koja osigurava potencijalnu besmrtnost biogeocenoze zahvaljujući energiji koju proizvode biljke. Ekosistemi možda ne sadrži fitocenozu.

fitocenoza

Biljna zajednica nastala je povijesno kao rezultat kombinacije biljaka u interakciji na homogenom području teritorije.

Karakteriziran je:

- određeni sastav vrsta,

- životni oblici,

- slojevitost (nadzemni i podzemni),

- brojnost (učestalost pojavljivanja vrsta),

- smještaj,

- izgled (izgled),

- vitalnost,

- sezonske promjene,

- razvoj (promjena zajednica).

Tiering (broj spratova)

Jedna od karakterističnih osobina biljne zajednice sastoji se takoreći u njenoj etažnoj podjeli na nadzemni i podzemni prostor.

Nadzemni slojevi omogućava bolje korišćenje svetlosti, a podzemne - vode i minerala. Obično se u šumi može razlikovati do pet slojeva: gornji (prvi) - visoka stabla, drugi - niska stabla, treći - grmlje, četvrti - trave, peti - mahovine.

Podzemni nivoi - zrcalna slika nadzemnog: korijenje drveća seže najdublje, podzemni dijelovi mahovine nalaze se blizu površine tla.

Prema načinu dobijanja i korišćenja hranljivih materija svi organizmi se dijele na autotrofi i heterotrofi. U prirodi postoji kontinuirani ciklus nutrijenata neophodnih za život. Hemijske tvari autotrofi izdvajaju iz okoline i vraćaju joj se putem heterotrofa. Ovaj proces ima veoma složene oblike. Svaka vrsta koristi samo dio energije sadržane u organskoj tvari, dovodeći njenu razgradnju do određene faze. Tako su se u procesu evolucije razvili ekološki sistemi lancima I mreža za napajanje .

Većina biogeocenoza ima slično trofička struktura. Baziraju se na zelenim biljkama - proizvođači. Biljojedi i mesožderi su nužno prisutni: potrošači organske materije - potrošači i uništavači organskih ostataka - razlagači.

Broj pojedinaca u lancu ishrane konstantno se smanjuje, broj žrtava je veći od broja njihovih konzumenata, jer se u svakoj karici lanca ishrane, svakim prijenosom energije gubi 80-90% energije, raspršujući se u oblik toplote. Stoga je broj karika u lancu ograničen (3-5).

Raznolikost vrsta biocenoze predstavljaju sve grupe organizama - proizvođači, potrošači i razlagači.

Kršenje bilo koje veze u lancu ishrane uzrokuje poremećaj biocenoze u cjelini. Na primjer, krčenje šuma dovodi do promjene sastava vrsta insekata, ptica i, posljedično, životinja. U području bez drveća će se razviti drugi lanci ishrane i formirati drugačija biocenoza za koju će biti potrebno nekoliko decenija.

Lanac ishrane (trofički ili hrana )

Međusobno povezane vrste koje sekvencijalno izdvajaju organsku materiju i energiju iz izvorne prehrambene supstance; Štaviše, svaka prethodna karika u lancu je hrana za sljedeću.

Lanci ishrane u svakom prirodnom području sa manje ili više homogenim uslovima postojanja sastavljeni su od kompleksa međusobno povezanih vrsta koje se hrane jedna drugom i čine samoodrživi sistem u kome se odvija kruženje supstanci i energije.

Komponente ekosistema:

- Proizvođači - autotrofni organizmi (uglavnom zelene biljke) jedini su proizvođači organske materije na Zemlji. Organska tvar bogata energijom sintetizira se tokom fotosinteze iz energetski siromašnih anorganskih tvari (H 2 0 i C0 2).

- Potrošači - biljojedi i mesožderi, potrošači organske materije. Potrošači mogu biti biljojedi, kada direktno koriste proizvođače, ili mesožderi, kada se hrane drugim životinjama. U lancu ishrane najčešće mogu imati serijski broj od I do IV.

- Dekompozitori - heterotrofni mikroorganizmi (bakterije) i gljive - uništavači organskih ostataka, destruktori. Nazivaju se i zemaljskim redarima.

Trofički (hrana) nivo - skup organizama ujedinjenih vrstom ishrane. Koncept trofičkog nivoa nam omogućava da razumemo dinamiku protoka energije u ekosistemu.

1. prvi trofički nivo uvijek zauzimaju proizvođači (biljke),
2. drugi - potrošači prvog reda (biljojedi),
3. treći - potrošači drugog reda - grabežljivci koji se hrane biljojedim životinjama),
4. četvrti - potrošači trećeg reda (sekundarni predatori).

Razlikuju se sljedeće vrste: lanci ishrane:

IN lanac pašnjaka (lance za jelo) glavni izvor hrane su zelene biljke. Na primjer: trava -> insekti -> vodozemci -> zmije -> ptice grabljivice.

- detrital lanci (lanci razgradnje) počinju sa detritusom - mrtvom biomasom. Na primjer: leglo listova -> gliste -> bakterije. Još jedna karakteristika detritnih lanaca je da biljne proizvode u njima često ne konzumiraju direktno biljojedi, već odumiru i mineraliziraju ih saprofiti. Lanci detrita karakteristični su i za duboke okeanske ekosisteme, čiji se stanovnici hrane mrtvim organizmima koji su potonuli iz gornjih slojeva vode.

Odnosi između vrsta u ekološkim sistemima koji su se razvili tokom procesa evolucije, u kojima se mnoge komponente hrane različitim objektima i same služe kao hrana za različite članove ekosistema. Jednostavno rečeno, mreža hrane se može predstaviti kao isprepleteni sistem lanca ishrane.

Uključeni su organizmi različitih lanaca ishrane koji hranu primaju kroz jednak broj karika u tim lancima isti trofički nivo. Istovremeno se mogu nalaziti različite populacije iste vrste, uključene u različite lance ishrane različiti trofički nivoi. Odnos između različitih trofičkih nivoa u ekosistemu može se grafički prikazati kao ekološka piramida.

Ekološka piramida

Metoda grafičkog prikaza odnosa između različitih trofičkih nivoa u ekosistemu - postoje tri tipa:

Populaciona piramida odražava broj organizama na svakom trofičkom nivou;

Piramida biomase odražava biomasu svakog trofičkog nivoa;

Energetska piramida pokazuje količinu energije koja prolazi kroz svaki trofički nivo tokom određenog vremenskog perioda.

Pravilo ekološke piramide

Obrazac koji odražava progresivno smanjenje mase (energije, broja jedinki) svake sljedeće karike u lancu ishrane.

Piramida brojeva

Ekološka piramida koja pokazuje broj jedinki na svakom nutritivnom nivou. Piramida brojeva ne uzima u obzir veličinu i masu jedinki, očekivani životni vijek, brzinu metabolizma, ali je uvijek vidljiv glavni trend – smanjenje broja jedinki od linka do linka. Na primjer, u stepskom ekosistemu broj jedinki je raspoređen na sljedeći način: proizvođači - 150.000, biljojedi potrošači - 20.000, potrošači mesožderi - 9.000 jedinki/površini. Livadsku biocenozu karakteriše sledeći broj jedinki na površini od 4000 m2: proizvođači - 5.842.424, biljojedi konzumenti prvog reda - 708.624, konzumenti mesožderi II reda - 35.490, konzumenti mesožderi III reda - 3 .

Piramida biomase

Obrazac prema kojem je količina biljne tvari koja služi kao osnova lanca ishrane (proizvođači) otprilike 10 puta veća od mase biljojeda (potrošača prvog reda), a masa biljojeda 10 puta veća od one kod mesoždera (potrošača drugog reda), t To jest, svaki sljedeći nivo hrane ima masu 10 puta manju od prethodnog. U prosjeku, 1000 kg biljaka proizvodi 100 kg tijela biljojeda. Predatori koji jedu biljojede mogu izgraditi 10 kg svoje biomase, sekundarni predatori - 1 kg.

Piramida energije

izražava obrazac prema kojem se protok energije postepeno smanjuje i deprecira kada se kreće od karike do karike u lancu ishrane. Tako u biocenozi jezera zelene biljke – proizvođači – stvaraju biomasu od 295,3 kJ/cm 2, potrošači prvog reda, koji konzumiraju biljnu biomasu, stvaraju sopstvenu biomasu od 29,4 kJ/cm 2; Potrošači drugog reda, koristeći potrošače prvog reda za hranu, stvaraju vlastitu biomasu koja sadrži 5,46 kJ/cm2. Povećava se gubitak energije pri prijelazu od potrošača prvog reda do potrošača drugog reda, ako se radi o toplokrvnim životinjama. To se objašnjava činjenicom da ove životinje troše puno energije ne samo na izgradnju svoje biomase, već i na održavanje stalne tjelesne temperature. Ako uporedimo uzgoj teleta i smuđa, onda će ista količina utrošene energije za hranu dati 7 kg govedine i samo 1 kg ribe, budući da tele jede travu, a grabežljiv smuđ jede ribu.

Dakle, prve dvije vrste piramida imaju niz značajnih nedostataka:

Piramida biomase odražava stanje ekosistema u vrijeme uzorkovanja i stoga pokazuje omjer biomase u datom trenutku i ne odražava produktivnost svakog trofičkog nivoa (tj. njegovu sposobnost da proizvodi biomasu u određenom vremenskom periodu). Stoga, u slučaju kada broj proizvođača uključuje brzorastuće vrste, piramida biomase može se pokazati izokrenutom.

Energetska piramida vam omogućava da uporedite produktivnost različitih trofičkih nivoa jer uzima u obzir faktor vremena. Osim toga, uzima u obzir razliku u energetskoj vrijednosti različitih supstanci (na primjer, 1 g masti daje gotovo dvostruko više energije od 1 g glukoze). Stoga se energetska piramida uvijek sužava prema gore i nikada se ne okreće.

Ekološka plastičnost

Stepen izdržljivosti organizama ili njihovih zajednica (biocenoza) na uticaj faktora sredine. Ekološki plastične vrste imaju širok spektar norma reakcije , odnosno široko su prilagođeni različitim staništima (riblji štapić i jegulja, neke protozoe žive i u slatkim i slanim vodama). Visoko specijalizirane vrste mogu postojati samo u određenom okruženju: morske životinje i alge - u slanoj vodi, riječne ribe i biljke lotosa, lokvanja, leća patka žive samo u slatkoj vodi.

Generalno ekosistem (biogeocenoza) karakteriziraju sljedeći pokazatelji:

Raznolikost vrsta

Gustina populacija vrsta,

Biomasa.

Biomasa

Ukupna količina organske materije svih jedinki biocenoze ili vrste sa energijom sadržanom u njoj. Biomasa se obično izražava u jedinicama mase u smislu suhe tvari po jedinici površine ili zapremine. Biomasa se može odrediti odvojeno za životinje, biljke ili pojedinačne vrste. Tako je biomasa gljiva u tlu 0,05-0,35 t/ha, algi - 0,06-0,5, korijena viših biljaka - 3,0-5,0, kišnih glista - 0,2-0,5, kičmenjaka - 0,001-0,015 t/ha.

U biogeocenozama ima primarna i sekundarna biološka produktivnost :

ü Primarna biološka produktivnost biocenoza- ukupna ukupna produktivnost fotosinteze, koja je rezultat aktivnosti autotrofa - zelenih biljaka, na primjer, borova šuma od 20-30 godina daje 37,8 t/ha biomase godišnje.

ü Sekundarna biološka produktivnost biocenoza- ukupna ukupna produktivnost heterotrofnih organizama (potrošača), koja se formira upotrebom supstanci i energije koju akumuliraju proizvođači.

Populacije. Struktura i dinamika brojeva.

Svaka vrsta na Zemlji zauzima određeno domet, jer je u stanju da postoji samo u određenim uslovima sredine. Međutim, uslovi života u okviru jedne vrste mogu se značajno razlikovati, što dovodi do dezintegracije vrste na elementarne grupe jedinki - populacije.

Populacija

Skup jedinki iste vrste, koji zauzimaju posebnu teritoriju u okviru vrste (sa relativno homogenim životnim uslovima), slobodno se međusobno križaju (imaju zajednički genski fond) i izoluju od drugih populacija ove vrste, imaju sve neophodni uslovi za održavanje njihove stabilnosti dugo vremena u promenljivim uslovima sredine. Najvažniji karakteristike stanovništva su njegova struktura (dobni, polni sastav) i dinamika stanovništva.

Pod demografskom strukturom populacije razumiju njen spolno-dobni sastav.

Prostorna struktura Populacije su karakteristike distribucije jedinki u populaciji u prostoru.

Starosna struktura populacija je povezana sa omjerom pojedinaca različite dobi u populaciji. Pojedinci iste dobi grupišu se u kohorte – starosne grupe.

IN starosna struktura biljnih populacija dodijeliti naredni periodi:

Latentno - stanje sjemena;

Pregenerativno (obuhvata stanje sadnica, juvenilnih biljaka, nezrelih i virginalnih biljaka);

Generativne (obično se dijele na tri podperioda - mlade, zrele i stare generativne jedinke);

Postgenerativno (uključuje stanja subsenilnih, senilnih biljaka i fazu odumiranja).

Pripadnost određenom dobnom statusu određuje se biološka starost- stepen izraženosti određenih morfoloških (na primjer, stepen disekcije složenog lista) i fizioloških (na primjer, sposobnost stvaranja potomstva) karakteristika.

U životinjskim populacijama također je moguće razlikovati različite starosne faze. Na primjer, insekti koji se razvijaju potpunom metamorfozom prolaze kroz faze:

larve,

lutke,

Imago (odrasli insekt).

Priroda starosne strukture stanovništvazavisi od vrste krivulje preživljavanja karakteristične za datu populaciju.

Krivulja preživljavanjaodražava stopu smrtnosti u različitim starosnim grupama i opadajuća je linija:

1. Ako stopa mortaliteta ne zavisi od starosti pojedinaca, smrt pojedinaca se javlja ravnomerno u datom tipu, stopa smrtnosti ostaje konstantna tokom života ( tip I ). Takva kriva preživljavanja karakteristična je za vrste čiji razvoj se odvija bez metamorfoze uz dovoljnu stabilnost rođenog potomstva. Ovaj tip se obično naziva vrsta hidre- karakteriše ga kriva preživljavanja koja se približava pravoj liniji.
2. Kod vrsta kod kojih je uloga vanjskih faktora u mortalitetu mala, krivulju preživljavanja karakterizira blagi pad do određene starosti, nakon čega dolazi do naglog pada zbog prirodnog (fiziološkog) mortaliteta ( tip II ). Priroda krivulje preživljavanja koja je bliska ovom tipu je karakteristična za ljude (iako je krivulja ljudskog preživljavanja nešto ravnija i nešto je između tipova I i II). Ovaj tip se zove Drosophila type: Ovo pokazuju vinske mušice u laboratorijskim uslovima (ne jedu grabežljivci).
3. Mnoge vrste karakterizira visoka smrtnost u ranim fazama ontogeneze. Kod takvih vrsta krivulju preživljavanja karakterizira nagli pad u mlađoj dobi. Pojedinci koji prežive „kritičnu” dob pokazuju nisku smrtnost i žive do starije dobi. Tip se zove vrsta ostriga (tip III ).

Seksualna struktura populacije

Omjer spolova ima direktan utjecaj na reprodukciju i održivost stanovništva.

U populaciji postoje primarni, sekundarni i tercijarni omjeri spolova:

- Primarni omjer spolova određeno genetskim mehanizmima - ujednačenost divergencije polnih hromozoma. Na primjer, kod ljudi XY hromozomi određuju razvoj muškog pola, a XX hromozomi razvoj ženskog pola. U ovom slučaju, primarni odnos polova je 1:1, odnosno podjednako je vjerojatan.

- Sekundarni omjer spolova je omjer polova u vrijeme rođenja (među novorođenčadi). Može se značajno razlikovati od primarnog iz više razloga: selektivnosti jajnih ćelija za spermatozoide koji nose X ili Y hromozom, nejednake sposobnosti takvih spermatozoida da se oplode i raznih spoljnih faktora. Na primjer, zoolozi su opisali utjecaj temperature na sekundarni omjer spolova kod gmizavaca. Sličan obrazac je tipičan za neke insekte. Tako se kod mrava osigurava oplodnja na temperaturama iznad 20°C, a na nižim temperaturama se polažu neoplođena jaja. Potonje se izlegu u mužjake, a one koje su oplođene pretežno u ženke.

- Tercijarni omjer spolova - omjer spolova među odraslim životinjama.

Prostorna struktura populacije odražava prirodu distribucije pojedinaca u prostoru.

Istaknite tri glavne vrste distribucije pojedinaca u svemiru:

- uniforma ili uniforma(jedinke su ravnomjerno raspoređene u prostoru, na jednakoj udaljenosti jedna od druge); je rijedak u prirodi i najčešće je uzrokovan akutnom intraspecifičnom konkurencijom (na primjer, kod riba grabežljivaca);

- kongregational ili mozaik(„pjegave“, jedinke se nalaze u izolovanim klasterima); javlja mnogo češće. Povezuje se sa karakteristikama mikrookruženja ili ponašanja životinja;

- nasumično ili difuzno(jedinke su nasumično raspoređene u prostoru) - može se posmatrati samo u homogenom okruženju i samo kod vrsta koje ne pokazuju sklonost formiranju grupa (npr. buba u brašnu).

Veličina populacije označeno slovom N. Odnos povećanja N u jedinici vremena dN/dt izražavatrenutnu brzinupromjene u veličini populacije, odnosno promjena broja u trenutku t.Rast stanovništvazavisi od dva faktora - fertiliteta i mortaliteta u odsustvu emigracije i imigracije (takva populacija se naziva izolovanom). Razlika između nataliteta b i stope smrtnosti d jeizolovana stopa rasta stanovništva:

Stabilnost populacije

To je njegova sposobnost da bude u stanju dinamičke (tj. pokretne, promjenjive) ravnoteže sa okolinom: uvjeti okoline se mijenjaju, a populacija se također mijenja. Jedan od najvažnijih uslova za održivost je unutrašnja raznolikost. U odnosu na populaciju, to su mehanizmi za održavanje određene gustine naseljenosti.

Istaknite tri vrste zavisnosti veličine populacije od njene gustine .

Prvi tip (I) - najčešći, karakteriziran smanjenjem rasta stanovništva s povećanjem njegove gustine, što se osigurava različitim mehanizmima. Na primjer, mnoge vrste ptica karakterizira smanjenje plodnosti (fertiliteta) s povećanjem gustine populacije; povećan mortalitet, smanjena otpornost organizama sa povećanom gustinom naseljenosti; promjena u dobi u pubertetu u zavisnosti od gustine naseljenosti.

Treći tip ( III ) karakterističan je za populacije u kojima se bilježi „grupni efekat“, odnosno određena optimalna gustina naseljenosti doprinosi boljem opstanku, razvoju i vitalnoj aktivnosti svih jedinki, što je svojstveno većini grupnih i društvenih životinja. Na primjer, da bi se obnovile populacije heteroseksualnih životinja, potrebna je minimalna gustoća koja pruža dovoljnu vjerovatnoću susreta mužjaka i ženke.

Tematski zadaci

A1. Formirana biogeocenoza

1) biljke i životinje

2) životinje i bakterije

3) biljke, životinje, bakterije

4) teritorija i organizmi

A2. Potrošači organske materije u šumskoj biogeocenozi su

1) smreka i breza

2) pečurke i crvi

3) zečevi i vjeverice

4) bakterije i virusi

A3. Proizvođači u jezeru su

2) punoglavci

A4. Proces samoregulacije u biogeocenozi utiče

1) odnos polova u populacijama različitih vrsta

2) broj mutacija koje se javljaju u populacijama

3) odnos grabežljivac-plijen

4) unutarvrsna konkurencija

A5. Jedan od uslova za održivost ekosistema može biti

1) njena sposobnost promjene

2) raznolikost vrsta

3) fluktuacije u broju vrsta

4) stabilnost genofonda u populacijama

A6. Dekompozitori uključuju

2) lišajevi

4) paprati

A7. Ako je ukupna masa koju je primio potrošač 2. ​​reda 10 kg, kolika je onda ukupna masa proizvođača koji su postali izvor hrane za ovog potrošača?

A8. Označite detritni lanac ishrane

1) muva – pauk – vrabac – bakterije

2) djetelina – jastreb – bumbar – miš

3) raž – sisa – mačka – bakterije

4) komarac - vrabac - jastreb - crvi

A9. Početni izvor energije u biocenozi je energija

1) organska jedinjenja

2) neorganska jedinjenja

4) hemosinteza

1) zečevi

2) pčele

3) poljski drozd

4) vukovi

A11. U jednom ekosistemu možete pronaći hrast i

1) gopher

3) ševa

4) plavi različak

A12. Energetske mreže su:

1) veze između roditelja i potomstva

2) porodične (genetske) veze

3) metabolizam u tjelesnim ćelijama

4) načini prenosa supstanci i energije u ekosistemu

A13. Ekološka piramida brojeva odražava:

1) odnos biomase na svakom trofičkom nivou

2) odnos masa pojedinačnog organizma na različitim trofičkim nivoima

3) struktura lanca ishrane

4) raznolikost vrsta na različitim trofičkim nivoima