Компоненты и состав экосистем

Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально-энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей.

Гетеротрофыживут за счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений как кислород и вода. Возврат биогенных элементов в среду происходит как в течение жизни организмов, так и после их смерти, в результате разложения трупов.

Сообщество образует с неорганической средой определенную систему, в которой поток атомов, вызываемый жизнедеятельностью организмов, имеет тенденцию замыкаться в круговорот.

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой.

А. Тенсли рассматривал экосистемы как основные единицы природы на поверхности Земли, охватывающие пространство любой протяженности (пень и весь земной шар).

Для поддержания круговорота веществ в системе необходимо наличие запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуцентамивыступают автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений.

Консументы– это гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующие его новые формы.

Редуцентыживут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганическое.

Экосистемой являются подушка лишайников на стволе дерева, пень, водоем, луг, лес, степь, океан, биосфера.

Правда, в такой системе степень замкнутости круговорота очень невелика: значительная часть продуктов распада выносятся за пределы лишайника – вымывается дождевыми водами, осыпается вниз со ствола. Часть животных мигрирует. Тем не менее, часть атомов успевает пройти несколько циклов, включаясь в тела живых организмов и освобождаясь из них прежде, чем покинет данную экосистему.

В некоторых экосистемах вынос за их пределы очень велик

(проточные водоемы, реки, ручьи и т. п.). Другие экосистемы имеют значительно более полный круговорот веществ и относительно автономны (лес, луг, степь). Однако ни одна система, даже экосистема Земли, не имеет полностью замкнутого круговорота.

Как вы понимаете, запасы биогенных элементов на Земле небезграничны. Лишь система круговоротов дает бесконечную жизнь.

Таким образом, экоразнообразие живых существ и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы – древнейшее свойство жизни.

Цепи питания и экологические пирамиды

В 1934 году Ч. Элтон предложил понятие цепи питания.

Цепи питания– это перенос вещества и энергии по трофическим уровням (строятся по принципу – каждое последующие звено питается предыдущим).

На каждом трофическом уровне экосистемы происходит борьба за первенство в обладании пищей. Это позволяет выжить популяциям с большей конкурентоспособностью (живучестью).

Конкурентоспособность растений зависит от скорости роста, плодовитости, приспособленности к абиотич. факторам, а животных- от плодовитости, развитости органов чувств, скорости перемещения, выносливости, образа жизни.

Виды цепей питания.

1. Цепи выедания – всегда начинаются с продуцентов.

2. Цепи разложения – начинаются с детрита (мертвые органические вещества).

В любой цепи питания организм занимает определенное местоположение- экологическую нишу.

Экологическую нишу могут занимать разные виды организмов, сходные по характеру питания.

Известный эколог Линдеманн в 1942г. сформулировал закон превращения энергии в экосистемах- «закон 10%».

«На каждом трофическом уровне усваивается только 10% энергии от предыдущего уровня».

Пример цепи выедания: растения- кузнечик- лягушка- змея.

Экологическая пирамида –это графическое изображение взаимоотношений в цепях питания. Бывают 3-х видов:

А) по числу

Б) по биомассе в) по энергии

Пирамида численности - отражает число организмов по трофическим уровням, причем численность особей при движении от продуцентов к консументам различного порядка значительно уменьшается.

Пирамида биомасс – показывает соотношение биомассы всех организмов в данной экосистеме по трофическим уровням.

Пирамида энергии – разновидность пирамиды биомасс, в которой представлено количество энергии, заключенной в каждом из трофических уровней экосистемы или проходящей через эти уровни.

Для водных экосистем пирамида биомасс перевернутая.

Экологические сукцессии.

Закономерный, направленный процесс изменения сообществ в результате взаимодействия организмов друг с другом и окружающей средой называется – экологической сукцессией.

Сукцессия управляется самим сообществом и приводит к формированию более устойчивых сообществ.

Выделяют 2 типа сукцессий:

Первичная

Вторичная

Первичная сукцессия:начинается на территориях, лишенных почв и зачатков жизни. Первыми поселяются мхи и лишайники, начиная разрушать горные породы. На подготовленной почве появляются однолетние травы. В течении длительного времени формируется ярусность, увеличивается разнообразие видов, возникают разные виды взаимодействия между живыми организмами. Длительность первичной сукцессии -несколько сотен лет.

Например: формирование сообщества на участке скалы.

Вторичная сукцессия:возникает на территориях, где уже имеется почва и существует сообщество. Причина таких сукцессий – деятельность человека , климатические изменения, деятельность самих живых организмов в экосистеме. Длительность около 100 лет.

Например: зарастание заброшенного садового участка.

Примером смены биоценоза как результата жизнедеятельности входящих в них организмов может служить процесс зарастания озер.

Завершает такую последовательную смену сообществ конечная стадия (климакс),к которой вполне закономерно стремится процесс развития биоценозов. При определенных условиях климата из каждого мелкого озера возникает верховое болото; на любой поляне вновь появится сомкнутый лес, понижение уровня грунтовых вод приведет к смене леса степью и т. д.

Так же, как отдельный вид меняется в ходе эволюции под давлением наследственных и климатических изменений и в конце концов может превратиться в другой вид, так и биоценоз в целом может измениться. Сообщество может предопределить собственную гибель и освободить место для своего преемника.

Такая последовательная смена сообщества (сукцессия) часто наблюдается в природе. Так, например, любой пруд «осушается» в течение нескольких десятилетий или столетий, даже крупные озера существуют всего по нескольку тысячелетий.