Экосистемы и принципы их функционирования

Цель занятия – изучить основные законы функционирования экосистем, структуру и динамику развития.

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

Экосистема может осуществлять круговорот веществ только в том случае, если в него включаются 4 основных ее части: запасы биогенных элементов, продуценты, консументы, редуценты.

На их сложном взаимодействии основан первый и основной принцип экосистемы: получение ресурсов и избавление от отходов происходит в рамках круговорота всех элементов (соответствует закону сохранения массы).

В экосистему постоянно поступает поток Солнечной энергии и поглощается организмами это связано со вторым законом термодинамики: энергия при превращении из одной формы в другую, то есть при совершении работы, частично переходит в тепловую форму и рассеивается в окружающей среде.

Третий принцип существования экосистемы: экосистема существует за счет не загрязненной среды и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.

Поток энергии и веществ в экосистеме. Поток веществ - это перемещение веществ в форме химических элементов и их соединений от продуцентов к редуцентам, через консументов.

Поток энергии – переход энергии в виде химических связей органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к другому более высокому.

Односторонний поток энергии в экосистеме обусловлен законом термодинамики: энергия может переходить из одной формы (энергии света) в другую (потенциальную энергию пищи), но она никогда не создается вновь и не исчезает бесследно.

В процессе изучения экосистем необходимо учитывать иконкурентные отношения организмов,это связано с законом максимизации энергии (Ю.Одум): в сочетание с другими экосистемами выживают (сохраняются) та из них, которая наилучшим образом способствует поступлению энергии и использует максимальное ее количество наиболее эффективно.

Этот закон работает по следующим принципам:

1. Экосистема создает накопители высококачественной энергии (например запасы жира);

2. Затрачивает определенное количество энергии на обеспечение поступление новой;

3. Обеспечивает круговорот различных веществ;

4. Создает механизмы регулирующие устойчивость экосистемы;

5. Налаживает обмен с другими системами и т.д.

Рассматривая поток энергии в экосистеме необходимо знать, что с повышением трофического уровня биомасса снижается. Здесь проявляется следующий закон функционирования экосистем: чем больше биомасса популяции, тем ниже должен быть занимаемый ею трофический уровень, или: на конце длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы.

Правило пирамиды продукции: на каждом предыдущем трофическом Занесение в Красную книгу того или иного вида животных (растений) означает признание международной научной организацией того факта, что этот вид действительно нуждается в особой охране. Каждая страна, на территории которой обитает тот или иной вид, занесенный в Красную книгу, несет моральную ответственность перед всем человечеством за сохранение вида в природе.

Правило пирамиды численности: общее число особей, которые участвуют в цепях питания, с каждым последующим звеном уменьшается.

Пирамида энергии более точно отображает трофические связи организмов, т.к. характеризует скорость возобновления биомассы. На каждом уровне отражается удельное количество энергии (правило 10%).