Биотическая структура

Понятие об экосистемах

Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам.

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой. Термин был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли, который рассматривал экосистемы как основные единицы природы на поверхности Земли, хотя они и не имеют определенного объема и могут охватывать пространство любой протяженности.

Живые организмы, взаимно дополняя и обеспечивая жизнедеятельность друг друга, образуют устойчивые сообщества, а в комплексе со средой обитания - устойчивую систему, которая получила название экосистема (oikos - жилище, местопребывание).

Океан, море, река, тундра, тайга, пустыня, лес, лужа, гнилое дерево - все это экосистемы.

В комплексе все экосистемы Земли составляют единую глобальную экосистему – биосферу (bios - жизнь и sphaira - шар).

  В процессе эволюции в природных экосистемах сформировалось большое разнообразие видов. Структурная единица вида - популяция (populus - население) - сохраняет определенные численность и пространство, а также воспроизводит себя в течение многих поколений.

  Экосистема - понятие очень широкое и применимое как к естественным (например,тундра,океан), так и к искусственным комплексам (например,аквариум). Поэтому для обозначения элементарной природной экосистемы экологи также используют термин "биогеоценоз"( автор учения о биогеоценозах академик В. Н. Сукачев (1942).

Биогеоценоз - исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды (Абиотическая среда - неживое физическое и химическое окружение живых организмов вместе с занимаемым ими участком земной поверхности(биотопом). Граница биогеоценоза устанавливается по границе растительного сообщества(фитоценоза) - важнейшего компонента биогеоценоза.

«Экосистема» и «биогеоценоз» – близкие по сути понятия, но если первое из них приложимо для обозначения систем, обеспечивающих круговорот любого ранга, то «биогеоценоз» – понятие территориальное, относимое к таким участкам суши, которые заняты определенными единицами растительного покрова – фитоценозами. В биогеоценозе В. Н. Сукачев выделял два блока: экотоп – совокупность условий абиотической среды и биоценоз – совокупность всех живых организмов.

Биоценоз - сложная природная система. Весь комплекс совместно живущих и связанных друг с другом видов называют биоценозом ("биос" - жизнь,"ценос" - сообщество).

Примеры  В природе биоценозы бывают разного масштаба. Мы можем выделить биоценоз моховой кочки, разрушающегося пня, луга, болота, леса. Можем создать рукотворный биоценоз - аквариума, террариума, теплицы, оранжереи. Во всех случаях мы выделяем такое сообщество организмов, в котором совместно живущие виды оказываются приспособленными к определенному комплексу абиотических условий и поддерживают свое существование через связи друг с другом.

  Любой биоценоз - это сложная природная система, которая поддерживается за счет связей между видами и имеет сложную внутреннюю структуру.

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,которые определяют биотическую стркутуру экосистем.

Прежде чем раскрыть эти понятия, рассмотрим все компоненты экосистемы в общем.

Биотическая структура

Продуцентами выступают автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений. Фотосинтезирующие растения и хемосинтезирующие бактерии.

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

Примеры: простейшие, насекомые, пресмыкающиеся, рыбы, птицы и, наконец, млекопитающие, включая человека.

Животные, питающиеся непосредственно продуцентами, называются первичными консументами или консументами первого порядка. Их самих употребляют в пищу вторичные консументы. Например, кролик, питающийся морковкой, - это консумент первого порядка, а лиса, охотящаяся за кроликом, - консумент второго порядка. Некоторые виды живых организмов соответствуют нескольким таким уровням. Например, когда человек ест овощи - он консумент первого порядка, говядину - консумент второго порядка, а употребляя в пищу хищную рыбу, выступает в роли консумента третьего порядка.

Первичные консументы, питающиеся только растениями, называются растительноядными или фитофагами. Консументы второго и более высоких порядков - плотоядные. Виды, употребляющие в пищу как растения, так и животных, относятся к всеядным, например, человек.

! Существует множество организмов, специализирующихся на питании детритом. Они называются детритофагами. Примером могут служить грифы, шакалы, черви, раки, термиты, муравьи и т.п. Как и в случае обычных консументов, различают первичных детритофагов, питающихся непосредственно детритом, вторичных и т. п.

Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения. Классификация эта относительная, так как и консументы, и сами продуценты выступают частично в роли редуцентов, в течение жизни выделяя в окружающую среду минеральные продукты обмена веществ.

В принципе круговорот атомов может поддерживаться в системе и без промежуточного звена – консументов, за счет деятельности двух других групп. Однако такие экосистемы встречаются скорее как исключения, например на тех участках, где функционируют сообщества, сформированные только из микроорганизмов. Роль консументов выполняют в природе в основном животные, их деятельность по поддержанию и ускорению циклической миграции атомов в экосистемах сложна и многообразна.

Таким образом, несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них можно выделить фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов. Они и составляют биотическую структуру экосистем.

Масштабы экосистемы в природе чрезвычайно различны. Неодинакова также степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов вещества, т. е. многократность вовлечения одних и тех же атомов в циклы.

Примеры экосистем. В качестве отдельных экосистем можно рассматривать, например, и подушку лишайников на стволе дерева, и разрушающийся пень с его населением, и небольшой временный водоем, луг, лес, степь, пустыню, весь океан и, наконец, всю поверхность Земли, занятую жизнью.

Рассмотрим подушку лишайника как экосистему.

Продуценты – симбиотические водоросли, осуществляющие фотосинтез. В качестве консументов выступают некоторые мелкие членистоногие, питающиеся живыми тканями лишайника, а также грибные гифы, по существу паразитирующие на клетках водорослей.

Редуценты - гифы грибов, и большинство микроскопических животных, обитающих в лишайниковых подушках (клещи, коллемболы, нематоды, коловратки, простейшие). Грибные гифы живут не только за счет живых, но и за счет погибших клеток водорослей, а мелкие животные-сапрофаги перерабатывают отмершие слоевища, в разрушении которых им помогают многочисленные микроорганизмы.