8. Dinamika i razvoj ekosustava. Sukcesija Ekosustavi, prilagođavajući se promjenama u vanjskom okruženju, nalaze se u stanju dinamike. Ta se dinamika može primijeniti kako na pojedinačne dijelove ekosustava tako i na sustav u cjelini. Dinamika je povezana s prilagodbama vanjskim

51. Uništavanje ekosustava. Dezertifikacija Među ekološkim štetama koje imaju najdužu povijest i najviše su oštetile biosferu je uništavanje ekosustava, njihova dezertifikacija, odnosno gubitak sposobnosti samoregulacije i samoizlječenja.

54. Teritorijalna organizacija i struktura proizvodnih snaga Dalekoistočne regije Vodeći sektori tržišne specijalizacije Dalekoistočne regije temelje se na širokom korištenju njegovih prirodnih resursa. Glavne industrije su ribarstvo,

1.5 Primitivno pleme. Funkcionalna struktura. Hijerarhijska struktura. Struktura međuspolnih odnosa Čak i najprimitivniji narodi žive u uvjetima kulture različite od one primarne, u vremenskim okvirima stare koliko i naša, a koja također odgovara nekoj kasnijoj,

Zapamtiti:

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

Odgovor. Biljke, životinje, gljive, bakterije blisko su povezane jedna s drugom zbog, prije svega, prehrambenih veza. Biljke, kao autotrofi, proizvode organsku tvar, životinje i gljive je konzumiraju, bakterije i pojedine vrste gljiva uništavaju i mineraliziraju organske ostatke, ispuštajući ugljični dioksid u atmosferu, koji će zauzvrat konzumirati biljke, baš kao i anorganske tvari. Tako se u biogeocenozi odvija prijenos tvari i energije, te dolazi do kruženja tvari.

Pitanja nakon §41

Kako se zove ekosustav?

Odgovor. Radi praktičnosti razmatranja životnih procesa u biosferi, uveden je koncept "ekološkog sustava" (ekosustava). Ekosustav je funkcionalna cjelina organizama i okoliša. Ovo je skup različitih vrsta biljaka, životinja i mikroba koji djeluju međusobno i s okolišem - biotop koji sadrži tvar i energiju potrebnu za život.

Cijeli ovaj skup može trajati neograničeno dugo. Ekosustav može biti svaka zajednica živih bića i njezino stanište, ujedinjeni u jedinstvenu cjelinu. Ekološke komponente sustava međusobno su povezane i ovisne. Kršenje funkcija jedne od komponenti poremetit će stabilnost cijelog ekosustava.

Ekosustav je nužan oblik postojanja za život. Svaki organizam se može razviti samo u ekosustavu, a ne u izolaciji.

Dakle, ekosustav je svaka zbirka međudjelovanja živih organizama i uvjeta okoliša. Pojam "ekosustav", kao što je već navedeno, prvi je uveo engleski ekolog A. Tansley 1935. godine. Ekosustavi su, na primjer: šumska parcela, tvornički prostor, farma, kabina svemirskog broda ili čak cijeli globus. .

Koje skupine organizama čine bilo koji ekosustav?

Odgovor. Ekosustav uključuje žive organizme (njihovu ukupnost možemo nazvati biocenozom), nežive (abiotske) čimbenike - atmosferu, vodu, hranjive tvari, svjetlost.

Svi živi organizmi prema načinu prehrane dijele se u dvije skupine – autotrofe (od grčke riječi autos – ja i tropho – prehrana) i heterotrofe (od grčke riječi heteros – drugi).

Autotrofi koriste anorganski ugljik i sintetiziraju ograničene tvari iz anorganskih; oni su proizvođači ekosustava

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

Razlagači su organizmi koji su po svom položaju u ekosustavu bliski detritivorima, jer se također hrane mrtvom organskom tvari. Međutim, razlagači - bakterije i gljivice - razlažu organsku tvar na mineralne spojeve, koji se vraćaju u otopinu tla i ponovno koriste biljke.

Organske tvari koje stvaraju autotrofi služe kao hrana i izvor energije heterotrofima: konzumenti - fitofagi jedu biljke, grabežljivci prvog reda - fitofagi, grabežljivci drugog reda - grabežljivci drugog reda itd. Ovaj slijed organizama naziva se hranidbeni lanac. , njegove veze nalaze se na različitim trofičkim razinama (predstavljaju različite trofičke skupine).

Kako se ekosustav razlikuje od biogeocenoze?

Odgovor. U sastav ekosustava ulaze živi organizmi (njihova se ukupnost naziva biogeocenoza ili biota ekosustava), te neživi (abiotski) čimbenici – atmosfera, voda, hranjive tvari, laka i mrtva organska tvar – detritus.

Pojam "biogeocenoza" predložio je ruski znanstvenik V.N.Sukachev. Ovaj pojam odnosi se na skup biljaka, životinja, mikroorganizama, tla i atmosfere na homogenom kopnenom području. Valja napomenuti da su njihov sastav i količina vrsta povezani, prvo, s djelovanjem ograničavajućih čimbenika, prije svega klimatskih, koji određuju koje su vrste najbolje prilagođene postojanju u određenim uvjetima, i drugo, s djelovanjem načela ekološkog geografski maksimum vrsta. Prema ovom načelu, za normalno funkcioniranje bilo kojeg ekosustava u njemu mora postojati onoliko vrsta koliko je potrebno kako bi se maksimalno iskoristila ulazna energija i osiguralo kruženje tvari.

Prije svega, svaka biogeocenoza razlikuje se samo na kopnu. U moru, oceanu i općenito u vodenom okolišu, biogeocenoze se ne razlikuju. Biogeocenoza ima određene granice. Određene su granicama biljne zajednice – fitocenoze. Slikovito rečeno, biogeocenoza postoji samo u okviru fitocenoze. Gdje nema fitocenoze, nema ni biogeocenoze. Pojmovi "ekosustav" i "biogeocenoza" identični su samo za takve prirodne formacije kao što su šuma, livada, močvara, polje. Šumska biogeocenoza = šumski ekosustav; livadna biogeocenoza = livadski ekosustav itd. Za prirodne tvorevine koje su manjeg ili većeg obujma od fitocenoze ili gdje se fitocenoza ne može razlikovati, koristi se samo pojam "ekosustav". Na primjer, humka u močvari je ekosustav, ali ne i biogeocenoza. Potok koji teče je ekosustav, ali ne i biogeocenoza. Na isti način, jedini ekosustavi su mora, tundra, tropska kišna šuma, itd. U tundri i tropskoj šumi ne može se razlikovati jedna fitocenoza, već mnoge. Ovo je skup fitocenoza koji predstavlja veću formaciju od biogeocenoze.

Ekosustav može biti prostorno i manji i veći od biogeocenoze. Dakle, ekosustav je općenitija formacija, bez ranga.

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

Navedite primjere prirodnih i umjetnih ekosustava, vodenih i kopnenih, malih i velikih.

Odgovor. Ekosustavi su vrlo raznoliki. Prirodni ekosustavi: kap vode s mikroorganizmima, lokva, močvara, humka mahovine, stari panj, prirodne zone (tundra, tajga, stepa), biogeocenoze, biocenoze, biosfera.

Umjetni ekosustavi: svemirska postaja, postrojenje za biološki tretman vode, rezervoar, akvarij, polje pšenice, voćnjak jabuka.

Nužan uvjet za postojanje ekosustava je stalan protok energije izvana (otvoreni biosustav). U njemu postoji protok energije i kruženje tvari.

Kopneni biomi: tundra; crnogorične šume; umjerena listopadna šuma; savana. Slatkovodni ekosustavi: jezera, bare, potoci. Morski ekosustavi: ocean; obalne vode.

Veliki ekosustavi: biosfera, biogeocenoza, biomi. Mali ekosustavi: ribnjak, povrtnjak, ulozi u stepi.

Sažetak o ekologiji

Živi organizmi i njihov neživi (abiotski) okoliš međusobno su neraskidivo povezani iu stalnoj su interakciji. Svaka zajednica organizama i njihovih staništa, ujedinjena u jedinstvenu funkcionalnu cjelinu, ekološki je sustav ili ekosustav . Ekosustav je prostorno definirana zbirka organizama različitih vrsta i njihovih staništa, ujedinjenih materijalnim, energetskim i informacijskim interakcijama. Ekosustav je glavni objekt ekologije.

Da bi ekosustav funkcionirao (postojao) mora imati svojstva vezivanja i otpuštanja energije, te kruženja tvari. Ekosustav, osim toga, mora imati mehanizme da izdrži vanjske utjecaje (poremećaje, smetnje) i da ih ugasi.

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

Koncept ekosustava nije ograničen na karakteristike ranga, veličine, složenosti ili podrijetla. Stoga se odnosi na oba relativno jednostavna Umjetna(akvarij, staklenik, žitno polje, svemirski brod s ljudskom posadom), i do složenih prirodni kompleksi organizama i njihova staništa (jezero, šuma, stepa, more, ocean, biosfera). Postoje vodeni i kopneni ekosustavi. Svi oni čine šarolik mozaik na površini planeta. Štoviše, u jednoj prirodnoj zoni postoji mnogo sličnih ekosustava - ili spojenih u homogene komplekse ili odvojenih drugim ekosustavima. Na primjer, područja listopadnih šuma ispresijecana crnogoričnim šumama, ili močvare među šumama.

Veći ekosustavi uključuju manje ekosustave. Pritom se ostvaruje hijerarhija organizacije sustava, u ovom slučaju ekoloških.

Značenje sličnog sadržaja ugrađeno je u izraz " biogeocenoza ", uveden u literaturu od strane akademika V.N. Sukacheva nešto kasnije od "ekosustava" - 1942. godine. Koncept biogeocenoze obično se primjenjuje samo na kopnene prirodne sustave, gdje su biljni organizmi (fitocenoza) nužno prisutni kao glavna veza. Na temelju toga svaka se biogeocenoza može nazvati ekosustavom, ali se ne može svaki ekosustav klasificirati kao biogeocenoza. Primjerice, leš životinje u raspadanju ili trulo deblo spadaju u red ekosustava, ali ne i biogeocenoza. Biogeocenoza je ekosustav, ali u okviru fitocenoze (biljne zajednice). Drugim riječima, s energetskog gledišta, svaka biogeocenoza je praktički besmrtna, budući da biljni organizmi prisutni u njoj, kao u sustavu, neprestano opskrbljuju energijom potrebnom za kruženje tvari kao rezultat fotosinteze. Ekosustav, ako ne uključuje biljnu poveznicu, postoji samo dok organizmi koji ga čine ne potroše svu energiju sadržanu u mrtvom organskom supstratu.

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

Svaka se biocenoza sastoji od mnogo vrsta, ali vrste u nju nisu uključene kao jedinke, već kao populacije ili njihovi dijelovi. U ovom slučaju to možemo reći biocenoza je zbroj populacija različitih vrsta međusobno povezanih i s uvjetima okoliša .

Kao opći princip funkcioniranja ekosustava može se navesti da su živi dijelovi ekosustava (biotička tvar) i njegovi neživi dijelovi (abiotička tvar) prirodom toliko povezani u jednu cjelinu da ih je teško razdvojiti. njih (u strogom smislu riječi). To se objašnjava činjenicom da se većina hranjivih tvari (C, H, O, N, P itd.) i organskih spojeva (ugljikohidrati, bjelančevine, masti itd.) nalaze ne samo u i izvan organizama, već su i elementi kontinuirana izmjena između žive i nežive materije Dakle , Ekosustav je međuovisni sklop živih i inertnih (neživih) komponenti međusobno povezanih metabolizmom, energijom i informacijama.

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

Metabolizam je, kao što znate, jedna od glavnih manifestacija života. U suvremenom smislu, organizmi su otvoreni biološki sustavi jer su povezani s okolinom stalnim protokom materije i energije koja prolazi kroz njihova tijela. Materijalna ovisnost živih bića o okolišu prepoznata je još u staroj Grčkoj. Filozof Heraklit je ovu pojavu slikovito izrazio riječima: “Naša tijela teku poput potoka, a materija se u njima neprestano obnavlja, kao voda u potoku.” Supstancijsko-energetska veza organizma s okolinom može se mjeriti.

Protok hrane, vode i kisika u žive organizme su tokovi tvari iz okoliša. Hrana sadrži energiju potrebnu za funkcioniranje stanica i organa. Biljke izravno apsorbiraju energiju Sunčeve svjetlosti, pohranjuju je u kemijske veze organskih spojeva, a zatim se preraspodjeljuju kroz prehrambene odnose u biocenozama.

Protoci tvari i energije kroz žive organizme u metaboličkim procesima iznimno su veliki. Čovjek, primjerice, tijekom života unese desetke tona hrane i pića, a plućima provuče mnogo milijuna litara zraka. Mnogi organizmi su još intenzivnije u interakciji sa svojom okolinom. Za stvaranje svakog grama svoje mase biljke troše od 200 do 800 i više grama vode koju izvlače iz tla i isparavaju u atmosferu. Tvari potrebne za fotosinteza, biljke dobivaju iz tla, vode i zraka.

S ovakvim intenzitetom protoka tvari iz anorganske prirode u živa tijela, na Zemlji bi odavno bile iscrpljene rezerve spojeva potrebnih za život – biogenih elemenata. Međutim, život ne staje, jer se hranjive tvari stalno vraćaju u okolinu koja okružuje organizme. Javlja se u biocenozama gdje se, kao rezultat prehrambenih odnosa među vrstama, organske tvari koje su biljke sintetizirale na kraju ponovno uništavaju u spojeve koje biljke mogu ponovno koristiti. Tako nastaje biološki ciklus tvari.

Dakle, biocenoza je dio još složenijeg sustava, koji osim živih organizama uključuje i njihov neživi okoliš, koji sadrži materiju i energiju potrebnu za život. Biocenoza ne može postojati bez materijalne i energetske povezanosti s okolišem. Kao rezultat toga, biocenoza predstavlja određeno jedinstvo s njim.

Svaki skup organizama i anorganskih komponenti u kojima se može održavati ciklus materije naziva se ekološki sustav ili ekosustav.

Prirodni ekosustavi mogu biti različitih volumena i opsega: mala lokva sa svojim stanovnicima, ribnjak, ocean, livada, šumarak, tajga, stepa - sve su to primjeri ekosustava različitih razmjera. Svaki ekosustav uključuje živi dio - biocenozu i njen fizički okoliš. Manji ekosustavi dio su sve većih, sve do ukupnog ekosustava Zemlje. Opći biološki ciklus materije na našem planetu također se sastoji od interakcije mnogo više privatnih ciklusa.

Ekosustav može osigurati kruženje tvari samo ako uključuje četiri komponente potrebne za to: rezerve hranjivih tvari, proizvođače, potrošače i razlagače (slika 67).

Proizvođači - to su zelene biljke koje od biogenih elemenata, odnosno bioloških proizvoda, stvaraju organsku tvar pomoću tokova sunčeve energije.

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

Razlagači - organizmi koji potpuno razgrađuju organske spojeve do mineralnih. Ulogu razlagača u biocenozama imaju uglavnom gljive i bakterije, kao i drugi mali organizmi koji prerađuju mrtve ostatke biljaka i životinja (slika 68).

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

Međutim, biološki ciklus tvari zahtijeva stalni utrošak energije.

Za razliku od kemijskih elemenata koji su opetovano uključeni u živa tijela, energiju sunčeve svjetlosti koju zadržavaju zelene biljke organizmi ne mogu koristiti neograničeno dugo.

Prema prvom zakonu termodinamike, energija ne nestaje bez traga, ona se zadržava u svijetu oko nas, ali prelazi iz jednog oblika u drugi. Prema drugom zakonu termodinamike svaka transformacija energije prati prijelaz njenog dijela u stanje u kojem se više ne može koristiti za rad. U stanicama živih bića energija koja osigurava kemijske reakcije se tijekom svake reakcije djelomično pretvara u toplinu, a toplinu tijelo odvodi u okolni prostor. Složeni rad stanica i organa praćen je gubitkom energije iz tijela. Svaki ciklus kruženja tvari, ovisno o aktivnosti članova biocenoze, zahtijeva sve više i više novih zaliha energije.

Stoga se život na našem planetu odvija kao stalni ciklus tvari, podržan protokom sunčeve energije. Život je organiziran ne samo u biocenoze, već iu ekosustave, u kojima postoji uska veza između živih i neživih komponenti prirode.

Raznolikost ekosustava na Zemlji povezana je kako s raznolikošću živih organizama tako i s uvjetima fizičkog i geografskog okoliša. Tundre, šume, stepe, pustinje ili tropske zajednice imaju svoje karakteristike bioloških ciklusa i povezanosti s okolišem. Vodeni ekosustavi također su izuzetno raznoliki. Ekosustavi se razlikuju po brzini bioloških ciklusa i po ukupnoj količini tvari uključenih u te cikluse.

Osnovno načelo održivosti ekosustava - kruženje tvari potpomognuto protokom energije - u biti osigurava beskrajno postojanje života na Zemlji.

Na temelju ovog načela mogu se organizirati održivi umjetni ekosustavi i proizvodne tehnologije koje štede vodu ili druge resurse. Kršenje koordinirane aktivnosti organizama u biocenozama obično povlači za sobom ozbiljne promjene u ciklusima materije u ekosustavima. To je glavni uzrok takvih ekoloških katastrofa kao što su pad plodnosti tla, smanjenje prinosa biljaka, rasta i produktivnosti životinja te postupno uništavanje prirodnog okoliša.

Primjeri i dodatne informacije

1. U šumama svi 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 ekosustavima uvelike se povećava uloga potrošača. Biljojedi mogu pojesti do 70% ukupne nadzemne mase biljaka bez značajnog umanjivanja stope njihove obnove. Značajan dio pojedene tvari vraća se u ekosustav u obliku izmeta, koji aktivno razgrađuju mikroorganizmi i male životinje. Dakle, aktivnost potrošača uvelike ubrzava kruženje tvari u stepama. Nakupljanje mrtvog biljnog otpada u ekosustavima pokazatelj je usporavanja stope biološkog prometa.

2. U kopnenim ekosustavima tlo ima prvenstveno ulogu skladišta i rezerve onih resursa koji su neophodni za život biocenoze. Ekosustavi koji nemaju tlo - vodeno, kamenito, na plićacima i deponijama - vrlo su nestabilni. Kruženje tvari u njima lako se prekida i teško obnavlja.

U tlu je najvrjedniji dio humus - složena tvar koja nastaje od mrtve organske tvari kao rezultat aktivnosti brojnih organizama. Humus osigurava dugotrajnu i pouzdanu prehranu biljaka jer se vrlo sporo i postupno razgrađuje, oslobađajući hranjive tvari. Tla s velikom zalihom humusa odlikuju se visokom plodnošću, a ekosustavi su stabilni.

3. Nestabilni ekosustavi u kojima kruženje tvari nije uravnoteženo mogu se lako uočiti na primjeru zarastanja bara ili malih jezera. U takvim akumulacijama, osobito ako se gnojiva isperu s okolnih polja, brzo se razvija i obalna vegetacija i razne alge. Biljke nemaju vremena da ih prerade vodeni stanovnici i, umirući, formiraju slojeve treseta na dnu. Jezero postaje plitko i postupno prestaje postojati, pretvarajući se prvo u močvaru, a potom u vlažnu livadu. Ako je rezervoar mali, takve se promjene mogu dogoditi vrlo brzo, tijekom nekoliko godina.

4. Mora su također ogromni složeni ekosustavi. Unatoč golemoj dubini, naseljene su životom do samog dna. U morima postoji stalna cirkulacija vodenih masa, nastaju struje, a uz obalu se javljaju 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. Dakle, aktivnosti proizvođača i većine razlagača i potrošača jako su prostorno odvojene. Mrtva organska tvar na kraju tone na dno, ali se oslobođeni mineralni elementi vraćaju u gornje slojeve samo na mjestima gdje postoje jaka uzlazna strujanja. U središnjem dijelu oceana reprodukcija algi oštro je ograničena nedostatkom hranjivih tvari, a "produktivnost" oceana u tim je područjima niska kao u najsušnijim pustinjama.

Pitanja.

1. Navedite što potpunije sastav razlagača u šumskom ekosustavu.
2. Kako se očituje ciklus tvari u akvariju? Koliko je zatvoren? Kako ga učiniti održivijim?
3. U stepskom rezervatu, na području potpuno ograđenom od sisavaca 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 smanjuje plodnost zemljinog tla ako se tvari koje čovjek u obliku usjeva ukloni s polja ipak prije ili kasnije vraćaju u okoliš u prerađenom obliku?

Vježbajte.

Usporedite godišnji prirast zelene mase i zalihe mrtvih biljnih ostataka (stelja u šumama, krpe u stepama) u različitim ekosustavima. Utvrdite u kojim je ekosustavima kruženje tvari intenzivnije.

Teme za raspravu.

1. U blizini zadimljenih industrijskih poduzeća u šumama se počeo gomilati smeće. Zašto se to događa i kakva se predviđanja mogu napraviti o budućnosti ove šume?

2. Mogu li postojati ekosustavi u kojima živi dio predstavljaju samo dvije skupine – proizvođači i razlagači?

3. U prošlim razdobljima, velike rezerve ugljena nastale su u brojnim regijama Zemlje. Što se može reći o glavnim značajkama ekosustava u kojima se to dogodilo?

4. U složenim ekosustavima tropskih kišnih šuma, tlo je vrlo siromašno hranjivim tvarima. Kako ovo objasniti? Zašto se tropske šume ne vrate u svoj izvorni oblik ako se iskrče?

5. Kakav bi trebao biti ekosustav svemirske letjelice za dugoročne misije?

Chernova N. M., Osnove ekologije: udžbenik. dana 10 (11) razreda. opće obrazovanje udžbenik ustanove/ N. M. Černova, V. M. Galušin, V. M. Konstantinov; Ed. N. M. Černova. - 6. izd., stereotip. - M.: Bustard, 2002. - 304 str.

U prirodi nijedna vrsta, populacija pa čak ni jedinka ne žive izolirano jedna od druge i svog staništa, već naprotiv doživljavaju brojne međusobne utjecaje. Biotske zajednice ili biocenoze - zajednice živih organizama koji međusobno djeluju, koji su stabilan sustav povezan brojnim unutarnjim vezama, s relativno konstantnom strukturom i međuovisnim skupom vrsta.

Biocenoza se odlikuje određenim strukture: vrste, prostorni i trofički.

Organske komponente biocenoze neraskidivo su povezane s anorganskim - tlo, vlaga, atmosfera, tvoreći zajedno s njima stabilan ekosustav - biogeocenoza .

Biogenocenoza– samoregulirajući ekološki sustav formiran od populacija različitih vrsta koje žive zajedno i djeluju međusobno i s neživom prirodom u relativno homogenim uvjetima okoliša.

Ekološki sustavi

Funkcionalni sustavi, uključujući zajednice živih organizama različitih vrsta i njihova staništa. Veze između komponenti ekosustava nastaju prvenstveno na temelju prehrambenih odnosa i načina dobivanja energije.

Ekosustav

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

Svi organizmi na Zemlji i njihova staništa također predstavljaju ekosustav najvišeg ranga - biosfera , posjeduju stabilnost i druga svojstva ekosustava.

Postojanje ekosustava moguće je zahvaljujući stalnom protoku energije izvana – takav izvor energije je obično sunce, iako to ne vrijedi za sve ekosustave. Stabilnost ekosustava osiguravaju izravne i povratne veze između njegovih komponenti, unutarnji ciklus tvari i sudjelovanje u globalnim ciklusima.

Doktrina biogeocenoza razvio V.N. Sukačev. Uvjet " ekosustav"u upotrebu uveo engleski geobotaničar A. Tansley 1935. godine, izraz " biogeocenoza" - Akademik V.N. Sukačev 1942. godine biogeocenoza Potrebno je imati biljnu zajednicu (fitocenozu) kao glavnu poveznicu koja osigurava potencijalnu besmrtnost biogeocenoze zahvaljujući energiji koju biljke stvaraju. Ekosustavi ne smije sadržavati fitocenozu.

Fitocenoza

Biljna zajednica nastala je povijesno kao rezultat kombinacije međudjelovanja biljaka na homogenom području teritorija.

Karakteriziran je:

- određeni sastav vrsta,

- oblici života,

- etažiranje (nadzemno i podzemno),

- brojnost (učestalost pojavljivanja vrste),

- smještaj,

- aspekt (izgled),

- vitalnost,

- sezonske promjene,

- razvoj (promjena zajednica).

Razina (broj katova)

Jedno od karakterističnih obilježja biljne zajednice sastoji se, takoreći, u njezinoj etažnoj podjeli u nadzemnom i podzemnom prostoru.

Nadzemna etaža omogućuje bolje korištenje svjetla, a podzemnih - 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.

Podzemna etaža - zrcalna slika nadzemlja: korijenje drveća ide najdublje, podzemni dijelovi mahovina nalaze se blizu površine tla.

Prema načinu dobivanja i korištenja hranjivih tvari svi organizmi se dijele na autotrofi i heterotrofi. U prirodi postoji kontinuirani ciklus hranjivih tvari potrebnih za život. Kemijske tvari autotrofi izvlače iz okoline i vraćaju u nju preko heterotrofa. Ovaj proces ima vrlo složene oblike. Svaka vrsta koristi samo dio energije sadržane u organskoj tvari, dovodeći njezinu razgradnju do određenog stupnja. Tako su se u procesu evolucije razvili ekološki sustavi lanci I mreža napajanja .

Većina biogeocenoza ima slične trofička struktura. Temelje se na zelenim biljkama - proizvođači. Nužno su prisutni biljojedi i mesojedi: potrošači organske tvari - potrošači i razarači organskih ostataka - razlagači.

Broj jedinki u hranidbenom lancu stalno opada, broj žrtava veći je od broja njihovih konzumenata, budući da se u svakoj karici hranidbenog lanca svakim prijenosom energije gubi 80-90% energije, rasipajući se u obliku topline. Stoga je broj karika u lancu ograničen (3-5).

Specifična raznolikost biocenoze zastupljene su svim skupinama organizama – proizvođačima, potrošačima i razlagačima.

Povreda bilo koje veze u hranidbenom lancu uzrokuje poremećaj biocenoze u cjelini. Na primjer, krčenje šuma dovodi do promjene u sastavu vrsta insekata, ptica i, posljedično, životinja. U području bez drveća razvit će se drugi hranidbeni lanci i formirat će se drugačija biocenoza, što će trajati nekoliko desetljeća.

Lanac ishrane (trofički ili hrana )

Međusobno povezane vrste koje uzastopno izvlače organsku tvar i energiju iz izvorne prehrambene tvari; Štoviše, svaka prethodna karika u lancu hrana je za sljedeću.

Lanci ishrane u svakom prirodnom području s više ili manje homogenim uvjetima postojanja sastoje se od kompleksa međusobno povezanih vrsta koje se međusobno hrane i tvore samoodrživi sustav u kojem se odvija kruženje tvari i energije.

Komponente ekosustava:

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

- Potrošači - biljojedi i mesojedi, potrošači organske tvari. Konzumenti mogu biti biljojedi, kada izravno koriste proizvođače, ili mesojedi, kada se hrane drugim životinjama. U hranidbenom lancu najčešće mogu imati redni broj od I do IV.

- Razlagači - heterotrofni mikroorganizmi (bakterije) i gljive - razarači organskih ostataka, destruktori. Nazivaju ih i Zemljinim redarima.

Trofička (prehrambena) razina - skup organizama ujedinjenih vrstom prehrane. Koncept trofičke razine omogućuje nam razumijevanje dinamike protoka energije u ekosustavu.

1. prvu trofičku razinu uvijek zauzimaju proizvođači (biljke),
2. drugi - potrošači prvog reda (životinje biljojedi),
3. treći - potrošači drugog reda - grabežljivci koji se hrane biljojedima),
4. četvrti - potrošači trećeg reda (sekundarni predatori).

Razlikuju se sljedeće vrste: hranidbeni lanci:

U pašnjački lanac (lanci jedenja) glavni izvor hrane su zelene biljke. Na primjer: trava -> kukci -> vodozemci -> zmije -> ptice grabljivice.

- detritan lanci (lanci razgradnje) počinju detritusom – mrtvom biomasom. Na primjer: lišće -> gliste -> bakterije. Još jedna značajka detritalnih lanaca je da biljne proizvode u njima često ne konzumiraju izravno biljojedi, već odumiru i mineraliziraju ih saprofiti. Detritski lanci također su karakteristični za duboke oceanske ekosustave, čiji se stanovnici hrane mrtvim organizmima koji su potonuli iz gornjih slojeva vode.

Odnosi među vrstama u ekološkim sustavima koji su se razvili tijekom procesa evolucije, u kojima se mnoge komponente hrane različitim objektima i same služe kao hrana različitim članovima ekosustava. Jednostavno rečeno, mreža ishrane može se predstaviti kao isprepleteni sustav hranidbenog lanca.

Uključeni su organizmi različitih hranidbenih lanaca koji hranu primaju preko jednakog broja karika u tim lancima istoj trofičkoj razini. Istovremeno se mogu nalaziti različite populacije iste vrste, uključene u različite prehrambene lance različite trofičke razine. Odnos između različitih trofičkih razina u ekosustavu može se grafički prikazati kao ekološka piramida.

Ekološka piramida

Metoda grafičkog prikazivanja odnosa između različitih trofičkih razina u ekosustavu - postoje tri vrste:

Populacijska piramida odražava broj organizama na svakoj trofičkoj razini;

Piramida biomase odražava biomasu svake trofičke razine;

Energetska piramida pokazuje količinu energije koja prolazi kroz svaku trofičku razinu tijekom određenog vremenskog razdoblja.

Pravilo ekološke piramide

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

Piramida brojeva

Ekološka piramida koja prikazuje broj jedinki na svakoj razini prehrane. Piramida brojeva ne uzima u obzir veličinu i masu jedinki, očekivani životni vijek, brzinu metabolizma, ali glavni trend je uvijek vidljiv - smanjenje broja jedinki iz karike u kariku. Na primjer, u stepskom ekosustavu broj jedinki je raspoređen na sljedeći način: proizvođači - 150 000, konzumenti biljojedi - 20 000, konzumenti mesožderi - 9 000 jedinki/područje. Biocenozu livade karakterizira sljedeći broj jedinki na površini od 4000 m2: proizvođači - 5 842 424, potrošači biljojedi prvog reda - 708 624, potrošači mesojedi drugog reda - 35 490, potrošači mesojedi trećeg reda - 3 .

Piramida biomase

Obrazac prema kojem je količina biljne tvari koja služi kao temelj hranidbenog lanca (proizvođači) približno 10 puta veća od mase biljojeda (konzumenata prvog reda), a masa biljojeda 10 puta veća od one kod mesoždera (konzumenata drugog reda), t To jest, svaka sljedeća razina hrane ima masu 10 puta manju od prethodne. U prosjeku, 1000 kg biljaka proizvede 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 postupno smanjuje i deprecira kada se kreće od karike do karike u prehrambenom lancu. Tako u biocenozi jezera zelene biljke proizvođači stvaraju biomasu koja sadrži 295,3 kJ/cm 2 , konzumenti I reda koji konzumiraju biljnu biomasu stvaraju vlastitu biomasu koja sadrži 29,4 kJ/cm 2 ; Konzumenti drugog reda, koristeći potrošače prvog reda za hranu, stvaraju vlastitu biomasu koja sadrži 5,46 kJ/cm2. Gubitak energije pri prijelazu s potrošača prvog reda na potrošače drugog reda, ako se radi o toplokrvnim životinjama, povećava se. To se objašnjava činjenicom da ove životinje troše puno energije ne samo na izgradnju svoje biomase, već i na održavanje stalne tjelesne temperature. Ako usporedimo uzgoj teleta i grgeča, tada će ista količina utrošene energije hrane dati 7 kg govedine i samo 1 kg ribe, budući da tele jede travu, a grabežljivi smuđ jede ribu.

Dakle, prve dvije vrste piramida imaju niz značajnih nedostataka:

Piramida biomase odražava stanje ekosustava u trenutku uzorkovanja i stoga pokazuje omjer biomase u određenom trenutku, a ne odražava produktivnost svake trofičke razine (tj. njegovu sposobnost proizvodnje biomase u određenom vremenskom razdoblju). Stoga, u slučaju kada broj proizvođača uključuje brzorastuće vrste, može se pokazati da je piramida biomase obrnuta.

Energetska piramida omogućuje vam usporedbu produktivnosti različitih trofičkih razina jer uzima u obzir faktor vremena. Uz to, uzima se u obzir razlika u energetskoj vrijednosti različitih tvari (na primjer, 1 g masti daje gotovo dvostruko više energije od 1 g glukoze). Stoga se piramida energije uvijek sužava prema gore i nikada nije preokrenuta.

Ekološka plastičnost

Stupanj izdržljivosti organizama ili njihovih zajednica (biocenoza) na utjecaj čimbenika okoliša. Ekološki plastične vrste imaju širok raspon norma reakcije , tj. široko su prilagođeni različitim staništima (riba priljepak i jegulja, neke protozoe žive iu slatkim i u slanim vodama). Visoko specijalizirane vrste mogu postojati samo u određenom okruženju: morske životinje i alge - u slanoj vodi, riječne ribe i biljke lotosa, lopoč, patka žive samo u slatkoj vodi.

općenito ekosustav (biogeocenoza) karakteriziraju sljedeći pokazatelji:

Raznolikost vrsta

Gustoća populacija vrste,

Biomasa.

Biomasa

Ukupna količina organske tvari svih jedinki biocenoze ili vrste s energijom sadržanom u njoj. Biomasa se obično izražava u jedinicama mase u smislu suhe tvari po jedinici površine ili volumena. Biomasa se može odrediti zasebno za životinje, biljke ili pojedine 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, glista - 0,2-0,5 , kralježnjaka - 0,001-0,015 t/ha.

U biogeocenozama postoje primarna i sekundarna biološka produktivnost :

ü Primarna biološka produktivnost biocenoza- ukupna ukupna produktivnost fotosinteze, koja je rezultat aktivnosti autotrofa - zelenih biljaka, npr. 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 korištenjem tvari i energije akumuliranih od strane proizvođača.

Populacije. Struktura i dinamika brojeva.

Svaka vrsta na Zemlji zauzima specifičan domet, budući da može postojati samo u određenim uvjetima okoline. No životni uvjeti unutar areala jedne vrste mogu se značajno razlikovati, što dovodi do raspada vrste na elementarne skupine jedinki – populacije.

Populacija

Skup jedinki iste vrste, koji zauzimaju zaseban teritorij unutar raspona vrste (s relativno homogenim životnim uvjetima), slobodno se međusobno križaju (imaju zajednički genski fond) i izolirani su od drugih populacija ove vrste, imaju sve potrebne uvjete za održavanje njihove stabilnosti dulje vrijeme u promjenjivim uvjetima okoline. Najvažniji karakteristike stanovništva su njegova struktura (dobni, spolni sastav) i dinamika stanovništva.

Pod demografskom strukturom populacije razumiju njen spolni i dobni sastav.

Prostorna struktura Populacije su obilježja rasporeda jedinki u populaciji u prostoru.

Dobna struktura populacija je povezana s omjerom jedinki različite dobi u populaciji. Jedinke iste dobi grupiraju se u kohorte – dobne skupine.

U dobna struktura biljnih populacija dodijeliti sljedećih razdoblja:

Latentno - stanje sjemena;

Pregenerativno (uključuje stanja klijanaca, juvenilnih biljaka, nezrelih i virginalnih biljaka);

Generativno (obično se dijeli na tri podrazdoblja - mlade, zrele i stare generativne jedinke);

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

Pripadnost određenom dobnom statusu određuje se prema biološku dob- stupanj izraženosti određenih morfoloških (na primjer, stupanj disekcije složenog lista) i fizioloških (na primjer, sposobnost stvaranja potomaka) karakteristika.

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

Ličinke,

lutke,

Imago (odrasli kukac).

Priroda dobne strukture stanovništvaovisi o vrsti krivulje preživljavanja karakterističnoj za određenu populaciju.

Krivulja preživljavanjaodražava stopu smrtnosti u različitim dobnim skupinama i padajuća je linija:

1. Ako stopa smrtnosti ne ovisi o dobi jedinki, uginuće jedinki se javlja ravnomjerno u određenoj vrsti, stopa smrtnosti ostaje konstantna tijekom života ( tip I ). Takva krivulja preživljavanja karakteristična je za vrste čiji se razvoj odvija bez metamorfoze s dovoljnom stabilnošću rođenih potomaka. Ova vrsta se obično zove vrsta hidre- karakterizira ga krivulja preživljavanja koja se približava ravnoj liniji.
2. Kod vrsta kod kojih je uloga vanjskih čimbenika u smrtnosti mala, krivulju preživljavanja karakterizira blagi pad do određene dobi, nakon čega dolazi do naglog pada zbog prirodne (fiziološke) smrtnosti ( vrsta II ). Priroda krivulje preživljavanja bliska ovom tipu karakteristična je za ljude (iako je krivulja preživljavanja kod ljudi nešto ravnija i nešto je između tipa I i II). Ova vrsta se zove Drosophila vrsta: To pokazuju vinske mušice u laboratorijskim uvjetima (ne jedu ih predatori).
3. Mnoge vrste karakterizira visoka smrtnost u ranim fazama ontogeneze. Kod takvih vrsta krivulju preživljavanja karakterizira nagli pad u mlađoj dobi. Jedinke koje prežive “kritičnu” dob pokazuju nisku smrtnost i žive do starije dobi. Tip se zove vrsta kamenice (vrsta III ).

Spolni ustroj populacije

Omjer spolova ima izravan utjecaj na reprodukciju i održivost stanovništva.

Postoje primarni, sekundarni i tercijarni omjeri spolova u populaciji:

- Primarni odnos spolova određeno genetskim mehanizmima – ujednačenost divergencije spolnih kromosoma. Na primjer, kod čovjeka XY kromosomi određuju razvoj muškog spola, a XX kromosomi određuju razvoj ženskog spola. U ovom slučaju primarni omjer spolova je 1:1, tj. jednako vjerojatan.

- Sekundarni odnos spolova je odnos spolova u trenutku rođenja (kod novorođenčadi). Može se značajno razlikovati od primarnog iz niza razloga: selektivnosti jajnih stanica prema spermiju koji nosi X ili Y kromosom, nejednake sposobnosti oplodnje takvih spermija te raznih vanjskih čimbenika. Na primjer, zoolozi su opisali učinak temperature na sekundarni odnos spolova kod gmazova. Sličan obrazac tipičan je za neke insekte. Tako je kod mrava oplodnja osigurana na temperaturama iznad 20 °C, a na nižim temperaturama polažu se neoplođena jaja. Potonji se izlegu u mužjake, a oni koji su oplođeni pretežno u ženke.

- Tercijarni odnos spolova - odnos spolova kod odraslih životinja.

Prostorna struktura populacije odražava prirodu rasporeda jedinki u prostoru.

Istaknuti tri glavna tipa distribucije pojedinaca u svemiru:

- uniforma ili uniforma(jedinke su ravnomjerno raspoređene u prostoru, na jednakoj udaljenosti jedna od druge); rijetka je u prirodi i najčešće je uzrokovana akutnim intraspecifičnim natjecanjem (na primjer, kod grabežljivih riba);

- saborni ili mozaik("pjegavi", pojedinci se nalaze u izoliranim skupinama); javlja mnogo češće. Povezan je s karakteristikama mikrookruženja ili ponašanja životinja;

- slučajan ili difuzno(jedinke su nasumično raspoređene u prostoru) – može se promatrati samo u homogenom okolišu i samo kod vrsta koje ne pokazuju sklonost formiranju skupina (npr. kornjaš u brašnu).

Veličina populacije označava se slovom N. Omjer porasta N prema jedinici vremena dN / dt izražavatrenutna brzinapromjene u veličini populacije, tj. promjena broja u vremenu t.Rast populacijeovisi o dva faktora – fertilitetu i mortalitetu u nedostatku iseljavanja i useljavanja (takvo stanovništvo nazivamo izoliranim). Razlika između stope nataliteta b i stope mortaliteta d jeizolirana stopa rasta stanovništva:

Stabilnost stanovništva

To je njegova sposobnost da bude u stanju dinamičke (tj. mobilne, promjenjive) ravnoteže s okolinom: uvjeti okoline se mijenjaju, a populacija se također mijenja. Jedan od najvažnijih uvjeta održivosti je unutarnja raznolikost. U odnosu na populaciju, to su mehanizmi održavanja određene gustoće naseljenosti.

Istaknuti tri tipa ovisnosti veličine populacije o njezinoj gustoći .

Prva vrsta (I) - najčešći, karakteriziran smanjenjem rasta stanovništva s povećanjem njegove gustoće, što je osigurano različitim mehanizmima. Na primjer, mnoge vrste ptica karakteriziraju smanjenje plodnosti (plodnosti) s povećanjem gustoće populacije; povećana smrtnost, smanjena otpornost organizama s povećanom gustoćom naseljenosti; promjena dobi u pubertetu ovisno o gustoći naseljenosti.

Treća vrsta ( III ) Karakterističan je za populacije u kojima se primjećuje "grupni učinak", tj. određena optimalna gustoća populacije pridonosi boljem preživljavanju, razvoju i životnoj aktivnosti svih jedinki, što je svojstveno većini grupnih i društvenih životinja. Na primjer, za obnovu populacije heteroseksualnih životinja potrebna je minimalna gustoća koja osigurava dovoljnu vjerojatnost susreta mužjaka i ženke.

Tematski zadaci

A1. Formirana biogeocenoza

1) biljke i životinje

2) životinje i bakterije

3) biljke, životinje, bakterije

4) teritorij i organizmi

A2. Konzumenti organske tvari u šumskoj biogeocenozi su

1) smreka i breza

2) gljive i crvi

3) zečevi i vjeverice

4) bakterije i virusi

A3. Proizvođači u jezeru su

2) punoglavci

A4. Proces samoregulacije u biogeocenozi utječe

1) omjer spolova u populacijama različitih vrsta

2) broj mutacija koje se javljaju u populacijama

3) omjer predator-plijen

4) intraspecifična konkurencija

A5. Jedan od uvjeta održivosti ekosustava može biti

1) njezina sposobnost promjene

2) raznolikost vrsta

3) fluktuacije u broju vrsta

4) stabilnost genofonda u populacijama

A6. Razlagači uključuju

2) lišajevi

4) paprati

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

A8. Označite detritični hranidbeni lanac

1) muha – pauk – vrabac – bakterija

2) djetelina – jastreb – bumbar – miš

3) raž – sjenica – mačka – bakterija

4) komarac - vrabac - jastreb - crvi

A9. Početni izvor energije u biocenozi je energija

1) organski spojevi

2) anorganski spojevi

4) kemosinteza

1) zečevi

2) pčele

3) poljski drozdovi

4) vukovi

A11. U jednom ekosustavu možete pronaći hrast i

1) gof

3) ševa

4) plavi različak

A12. Električne mreže su:

1) veze između roditelja i potomaka

2) obiteljske (genetske) veze

3) metabolizam u tjelesnim stanicama

4) načini prijenosa tvari i energije u ekosustavu

A13. Ekološka piramida brojeva odražava:

1) omjer biomase na svakoj trofičkoj razini

2) omjer masa pojedinog organizma na različitim trofičkim razinama

3) struktura hranidbenog lanca

4) raznolikost vrsta na različitim trofičkim razinama