Реферат: Экосистемы
Экологическая система(экосистема) – пространственноопределенная совокупностьживых организмов и среды их обитания,объединенных вещественно-энергетическими и информационными взаимодействиями.
Термин “Экосистема” был введен в экологию английскимботаником А.Тенсли.
Различают водные и наземные экосистемы. При этом в однойприродной зоне встречается множество сходных экосистем – или слитых воднородные комплексы или разделенных другими экосистемами.
В каждой наземной экосистеме есть абиотический компонент – биотоп,или экотоп – участок с одинаковыми ландшафтными, климатическими,почвенными условиями; и биотический компонент – сообщество,или биоценоз – совокупность всех живых организмов,населяющих данный биотоп. Биотоп является общим местообитанием для всех членовсообщества. Биоценозы состоят из представителей многих видов растений,животных и микроорганизмов. Практически каждый вид в биоценозе представленмногими особями разного пола и возраста. Они образуют популяцию (иличасть популяции) данного вида в экосистеме. Биоценоз очень трудно рассматриватьотдельно от биотопа, поэтому вводят такое понятие, как биогеоценоз (биотоп+биоценоз). Биогеоценоз — элементарная наземная экосистема, главная формасуществования природных экосистем. Этот термин ввел В.Н.Сукачев.
Каждая экосистема имеет определенную функциональную структуру.
В каждую экосистему входят группы организмов разных видов,различимые по способу питания:
автотрофы (“самопитающиеся”)
гетеротрофы (“питающиеся другими”).
Консументы –потребители органического вещества живыхорганизмов.
Дитритофаги, илисапрофаги, -организмы,питающиеся мертвым органическим веществом – остатками растений и животных.
Редуценты – бактерии и низшиегрибы – завершаютдеструктивную работу консументов и сапрофагов, доводя разложение органики до ееполной минерализации и возвращая в среду экосистемы последние порции двуокисиуглерода, воды и минеральных элементов.
Все названные группы организмов в любой экосистеме тесновзаимодействуют между собой, согласуя потоки вещества и энергии.
Их совместное функционирование не только поддерживаетструктуру и целостность биоценоза, но и оказывает существенное влияние наабиотические компоненты биотопа, обусловливая самоочищение экосистемы,ее среды.
В подавляющем большинстве экосистем осуществляетсяфундаментальный обратимый химический процесс.
Принципиальное различие между потоками вещества и энергии вэкосистеме заключается в том, что биогенные элементы, составляющие органическоевещество, могут многократно участвовать в круговороте веществ, тогда как потокэнергии однонаправлен и необратим. Каждая порция энергии используется толькооднократно. В соответствии со вторым законом термодинамики на каждом этапетрансформации энергии значительная ее часть неизбежно теряется, рассеивается ввиде теплоты.
Прослеживая пищевые взаимоотношения между членами биоценоза,можно построить пищевые цепи и пищевые сети питания различныхорганизмов. Различают несколько типов пищевых систем:
Пастбищные пищевые цепи (цепи эксплуататоров)
Цепи паразитов
Детритные цепи
Благодаря определенной последовательности пищевых отношенийразличаются отдельные трофические уровни переноса веществ и энергии вэкосистеме, связанные с питанием определенной группы организмов. Так, первыйтрофический уровень во всех экосистемах образуют продуценты – растения,второй – первичные консументы — фитофаги, третий – вторичныеконсументы — зоофаги и т.д. Совокупность трофических уровней различныхэкосистем моделируется с помощью трофических пирамид численностей, биомасс иэнергий.
Экосистему можно представить в виде диаграммы потокаэнергии. Она существенно зависит от типа экосистемы, исходной биомассыпродуцентов и числа трофических уровней. Для реальных систем характерноветвление потоков энергии.
Вход системы – поток солнечной энергии. Большая ее частьрассеивается в виде теплоты. Часть энергии, эффективно поглощенная растениями,преобразуется фотосинтезом в энергию химических связей углеводов и другихорганических веществ. Это валовая первичная продукция (ВПП,брутто-продукция) экосистемы. Часть ее веществ окисляется в процесседыхания растений и освобождает энергию. Эта энергия используется в другихбиохимических процессах в растении и в конечном счете также рассеивается в видетепла. Оставшаяся часть новообразованных органических веществ обусловливаетприрост биомассы растений – чистую первичную продукцию (ЧПП,нетто-продукцию) экосистемы. Отношение чистой продукции к валовой, т.е.коэффициент эффективности фотосинтеза, зависит от типа растительности.
Суммарная биомасса стабильной экосистемы относительнопостоянна. При переходе от одного трофического уровня к другому часть доступнойэнергии не воспринимается, а часть расходуется на дыхание. В среднем припереходе с одного трофического уровня на другой общая энергия уменьшаетсяприблизительно в 10 раз (“правило 10%”). Чем длиннее пищевая цепь, тем меньшеостается к ее концу доступной энергии. Поэтому число трофических уровнейникогда не бывает слишком большим. Диаграммы потоков энергии существеннозависят от типа экосистемы, исходной биомассы продуцентов и числа трофических уровней.
В природныхэкосистемах происходят постоянные изменения состояния популяций организмов. Онивызываются разными причинами.
Кратковременные – погодными условиями и биотическимивоздействиями, сезонные – большим годовым ходом температуры. От года к году –различными случайными сочетаниями абиотических и биотических факторов. Однаковсе эти колебания, как правило, более или менее регулярны и не выходят заграницы устойчивости экосистемы. Такое состояние экосистемы носит название климаксного.
Климаксные сообщества характеризуются устойчивым динамическимравновесием между биотическими потенциалами входящих в сообщество популяций исопротивлением среды.
Геомеостаз экосистемы – постоянство важнейшихэкологических параметров.
Стремясь поддержать постоянство экосистемы, тем не менее,способны к изменениям, к развитию, к переходу от более простых к более сложнымформам. Масштабные изменения географической обстановки или типа ландшафта подвлиянием природных катастроф или деятельности человека приводят к определеннымпоследовательным изменениям состояния биогеоценозов местности – сукцессиям. (Различаютпервичную и вторичную сукцессии).
Первичная сукцессия — постепенное заселение организмамипоявившейся девственной суши, оголенной материнской породы.
Вторичные сукцессии имеют характер постепенного восстановлениясвойственного данной местности сообщества после нанесенных повреждений.Сукцессии происходят путем замещения одних видов другими.
Развитие экосистем не сводится к сукцессиям. В отсутствиенарушений среды незначительные, но стойкие отклонения от единицы приводят кизменению соотношения между автотрофами и гетеротрофами, постепенно увеличиваютбиологическое разнообразие и относительное значение детритных цепей вкруговороте веществ, так что вся продукция используется полностью. Человекуудается снимать высокие урожаи биомассы только на начальных фазах сукцессий илиразвития искусственных экосистем с преобладанием монокультуры, когданетто-продукция велика.
“Правило 10%” (правило пирамиды энергий Р.Линдемана): с одного трофического уровня экологической пирамидыпереходит на другой, более высокий ее уровень (по “лестнице” продуцент –консументы), в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень энергии.
“Правило 1%”: для биосферы в целом доля возможного потребления чистой первичнойпродукции (на уровне консументов высших порядков) не превышает 1%.
Список литературы:
1.Акимова Т.А., Хаскин В.В.Экология: Учебник для вузов. –
М.:ЮНИТИ, 1998г.- 455 с.
2.Методические указания кпрактическим занятиям и самостоятельной работе.
3.Одум Ю. Экология -М.:Мир, 1986.