Структура екосистем

1. Запровадження. Екосистема і экосистемный метод в экологии.

Вперше визначення екосистеми як сукупності живих організмів зі своїми місцеперебуванням дали Тэнсли в 1935 року. При экосистемном підході до вивчення екології центрі уваги учених виявляються потік енергії і круговорот речовин між биотическим і абиотическим компонентом экосферы. Екосистемний підхід висуває першому плані спільність організації всіх співтовариств, незалежно від місцеперебування і систематичного становища які входять у них організмів. Разом із цим у экосистемном підході знаходить додаток концепція гомеостазу (саморегуляції), з якої стає зрозуміло, що порушення регуляторних механізмів, наприклад, у результаті забруднення середовища, можуть призвести до біологічному дисбалансу. Екосистемний підхід мають значення розробки у майбутньому науково-обгрунтованою практики ведення сільського хозяйства.

2. Загальна структура экосистем.

Екосистеми складаються з живої і неживого компонентів, званих відповідно биотическим і абиотическим. Сукупність живих організмів біотичного компонента називається співтовариством. Дослідження екосистем включає, зокрема, вияснення й опис тісних взаємозв'язків, існуючих між співтовариством та абиотическим компонентом.

Биотический компонент корисно підрозділити на автотрофные і гетеротрофные організми. Отже, будь-які живі організми потраплять однієї із дві групи. Автотрофы синтезують необхідні собі органічні речовини з простих неорганічних і роблять, за винятком хемотрофных бактерій, з допомогою фотосинтезу, використовуючи світло як генератор. Гетеротрофы потребують джерелі органічного речовини і (крім деяких бактерій) використовують хімічну енергію, що є в споживаної їжі. Гетеротрофы у своїй існуванні залежить від автотрофов, й розуміння цієї залежності необхідне розуміння экосистем.

Неживий, чи абиотический, компонент екосистеми основному включає 1) грунт або води і 2) клімат. Грунт і вода містять суміш неорганічних і органічних речовин. Властивості грунту залежить від материнської породи, де вона лежить, і з якої частково утворюється. У поняття клімату входять такі параметри, як освітленість температура і вологість, значною мірою визначальний видовий склад організмів, успішно та розвитку у цій екосистемі. Для водних екосистем дуже істотна також міра солености.

3. Биотический компонент экосистем.

Організми в екосистемі пов’язані спільністю енергії і поживних речовин. Усю екосистему можна уподібнити єдиному механізму, потребляющему енергію та живильні речовини з метою роботи. Живильні речовини спочатку походять із абиотического компонента системи, куди, зрештою, і повертаються або у ролі відходів життєдіяльності, або після загибелі і руйнувань організмів. Отже, в екосистемі відбувається круговорот поживних речовин, у якому беруть участь і живий і неживої компоненти. Такі круговороти називаються биогеохимическими циклами.

Рушійною силою цих круговоротів служить, зрештою, енергія Сонця. Фотосинтезирующие організми безпосередньо використовують енергію сонячного світла, і потім передають її іншим представникам біотичного компонента. У результаті створюється потік енергії і поживних речовин через екосистему. Необхідно ще відзначити, що кліматичні чинники абиотического, компонента, такі, як температура, рух атмосфери, випаровування і опади, теж регулюються надходженням сонячної энергии.

Енергія може існувати у різноманітних взаимопревращаемых форм, як-от механічна, хімічна, теплова і електрична енергія. Перехід однієї форми до іншої називається перетворенням энергии.

Отже, будь-які живі організми — це перетворювачі енергії, і щоразу, коли відбувається перетворення енергії, частина її втрачається на вигляді тепла. Зрештою, вся енергія, яка надходить биотический компонент екосистеми, розсіюється як тепла. Вивчення потоку енергії через екосистеми називається енергетикою экосистемы.

Фактично живі організми не використовують тепло, як джерело енергії з метою роботи — вони використовують світ і хімічну энергию.

Вивчення потоку енергії через екосистеми називається енергетикою экосистем.

3.1. Сонце як джерело энергии.

Першоджерелом енергії для екосистем служить Сонце. Сонце — це зірка, випромінююча до космосу дуже багато енергії. Енергія поширюється осіб у космічному просторі як електромагнітних хвиль, та невелика частину їх, приблизно 10,5 * 106 кДж/м2 на рік, захоплюється Землею. Близько 40% цієї кількості відразу відбивається від хмар, атмосферної пилу й Землі без хоч би то було теплового ефекту. Ще 15% поглинаються атмосферою (в частковості, озоновим шаром у її верхніх частинах) і перетворюються на теплову енергію чи витрачаються на випаровування води. Решта 45% поглинаються рослинами і земної поверхнею. У середньому це становить 5 * 106 кДж/м2 на рік, хоча реальну кількість енергії для даної місцевості залежить від географічної широти. Більшість енергії повторно випромінюється земної поверхнею і нагріває атмосферу приблизно дві третини енергії вступає у атмосферу цим шляхом. І тільки невелику частину яка прийшла від поверхні Сонця енергії засвоюється биотическим компонентом экосистемы.

4. Харчові кайдани й посадили трофічні уровни.

Усередині екосистеми містять енергію органічні речовини створюються автотрофными організмами і служать їжею (джерелом речовини і) для гетеротрофов. Типовий приклад тварина поїдає рослини. Це тварина своєю чергою то, можливо з'їдено іншим тваринам, і такою шляхом може статися перенесення енергії через ряд організмів — кожну наступну харчується попереднім, які поставляють, які поставляють йому сировину й енергію. Така послідовність називається харчової ланцюгом, а кожен її ланка — трофическим рівнем. Перший трофічний рівень займають автотрофы, чи пізно це звані первинні продуценти. Організми другого трофічного рівня називаються первинними консументами, третього — вторинними консументами тощо. буд. Зазвичай буває чотири чи п’ять трофічних рівнів і рідко більше шести.

4.1. Первинні продуценты.

Первинними продуцентами є автотрофные організми, в основному зелені рослини. Деякі прокаріоти, саме синозелені водорості і нечисленні види бактерій, теж фотосинтезируют, та їх внесок щодо невеликий. Фотосинтетики перетворюють сонячної енергії (енергію світла) в хімічну енергію, закладену в органічних молекулах, у тому числі побудовано тканини. Невеликий внесок у продукцію органічного речовини роблять хемосинтезирующие бактерії, извлекающие енергію з неорганічних соединений.

У водних екосистемах головними продуцентами є водорості - часто дрібні одноклітинні організми, складові фитопланктон поверхневих верств океанів та ставків. На суші більшу частину первинної продукції поставляють більш високоорганізовані форми, які стосуються голосеменным і покрытосеменным. Вони формують лісу й до луга.

4.2. Первинні консументы.

Первинні консументи харчуються первинними продуцентами, т. е. це травоїдні тварини. На суші типовими травоїдними є багато комахи, рептилії, птахи, і ссавці. Найважливіші групи травоїдних ссавців — це гризуни і копитні. До них ставляться пастбищные тварини, такі, як коня, вівці, великий рогатий худобу, пристосовані до бігу на кінчиках пальцев.

У водних екосистемах (прісноводних і морських) травоїдні форми представлені зазвичай молюсками і дрібними ракообразными. Більшість цих організмів — ветвистоусые і веслоногие раки, личинки крабів, усоногие раки і двостулкові молюски (наприклад, мідії і устриці) — харчуються, фільтруючи дрібних первинних продуцентів із води. Разом із найелементарнішими чимало їх становлять основну частину зоопланктону, який ласує фітопланктоном. Життя в океанах і озерах практично цілком залежить від планктону, оскільки від нього починаються майже всі харчові цепи.

До первинним консументам ставляться також паразити рослин (гриби, рослин та животные).

4.3. Консументи другого і третього порядка.

Побічні консументи харчуються травоїдними; в такий спосіб, це вже м’ясоїдні тварини, як і і третинні консументи, поедающие консументов другого порядку. Консументи другого і третього порядку може бути хижаками і полювати, схоплювати і вбивати свою жертву, можуть харчуватися падлом або бути паразитами. У цьому випадку вони за величиною менше своїх господарів. Харчові ланцюга паразитів незвичні за низкою параметрів. У типових харчових ланцюгах хижаків м’ясоїдні тварини виявляються крупніша кожному наступному трофическом уровне:

Рослинний матеріал (наприклад, нектар) > муха > павук >

> землерийка > сова.

Сік рожевого куща > попелиця > сонечко > павук > насекомоядная птах > хижа птица.

У типових харчових ланцюгах, які включають паразитів, останні стають менше за величиною кожному наступному уровне.

4.4. Редуценты і детритофаги (детритные харчові цепи).

Існують два головні типи харчових ланцюгів — пастбищные і детритные. Вище було наведено приклади пасовищних ланцюгів, у яких перший трофічний рівень займають зелені рослини, другий — пастбищные тварини третій — хижаки. Тіла загиблих рослин i тварин ще містять енергію та «будівельний матеріал», як і і прижиттєві виділення, наприклад, сеча і фекалії. Ці органічні матеріали розкладаються мікроорганізмами, саме грибами і бактеріями, котрі живуть як сапрофиты на органічних залишках. Такі організми називаються редуцентами. Вони виділяють травні ферменти на мертві тіла чи відходи життєдіяльності і поглинають продукти їх перетравлення. Швидкість розкладання може бути різною. Органічні речовини сечі, фекалій і трупів тварин споживаються протягом кількох тижнів, тоді як розбиті дерева і галузі можуть розкладатися багато років. Дуже істотну роль розкладанні деревини (та інших рослинних залишків) грають гриби, які виділяють фермент целлюлазу, размягчающий деревину, і це справді дає можливість дрібним тваринам проникати всередину і поглинати розм’якшений материал.

Шматочки частково разложившегося матеріалу називають детритом, і багато дрібні тварини (детритофаги) харчуються їм, прискорюючи процес розкладання. Бо у цьому процесі беруть участь як справжні редуценты (гриби і бактерії), і детритофаги (тварини), і тих країн і інших іноді називають редуцентами, хоч насправді цей термін стосується лише сапрофитным организмам.

Детритофагами можуть у своє чергу харчуватися більші організми, і тоді створюється харчова ланцюг іншого типу — ланцюг, ланцюг, начинающаяся з детрита:

Детрит > детритофаг > хищник.

До детритофагам лісових і прибережних співтовариств ставляться дощовій хробак, мокриця, личинка падальной мухи (ліс), полихета, багрянка, голотурія (прибережна зона).

Наведемо дві типові детритные харчові ланцюга наших лесов:

Листовая підстилка > Дощовій хробак > Чорний дрізд > Яструбперепелятник.

Мертве тварина > Личинки падальных мух > Трав’яний жаба > Звичайний уж.

Деякі типові детритофаги — це дощові хробаки, мокриці, двупарноногие й менші (.