Факторы живой природы

Ввернёмся в лес. В этом природном сообществе более наглядно взаимодействие и взаимосвязи живых организмов.

Вы, наверное, задумывались почему те или иные виды обитаю в конкретных условиях.

Кто живёт на кронах деревьев, кустарниках? Тот, кто приспособился легко передвигаться среди ветвей, и находит здесь себе убежище и пищу. Млекопитающие, насекомые и конечно птицы.

Совокупность видов (биоценоз) развивается в пределах определённого пространства с характерным сочетанием абиотических факторов, которые мы уже упоминали (количество солнечной радиации, температура, влажность, химический и механический состав почвы, её кислотность и другие факторы).

Такое однородное пространство (часть абиотической среды), занимаемое биоценозом, называется биотоп.

Это может быть какой-либо участок суши или водоёма, берег моря или склон горы.

То есть биотоп — это какой-то участок земной, водной или воздушной среды.

Между организмами биотопа происходят непрерывные взаимодействия.

Одни организмы питаются плодами и семенами, и при этом разносят их, тем самым помогая лесу разрастаться.

Другие птицы – насекомоядные, лес кормит их, а они способствую его здоровью.

Дятлы, горихвостки, поползни, синицы уничтожают огромное количество насекомых.

Если внимательно присмотреться к обитателем леса то возникнет много вопросов..

Как сложно переплелась жизнь в лесу все связано. И подчас сильные хищники зависят от маленькой мыши. Сокращение численности растительноядных животных, грозит хищникам голодом и даже гибелью.

Приведём ещё примеры связей обитателей леса.

Для лишайников – дерево жизненное пространство. Для грибов паразитов дерево — это пища. Они прорастают в древесину разрушая его. А на умершем дереве, муравьи и другие насекомые, ещё не один год будут находить себе пищу и размножаться.

Окончательное разрушение завершат грибы сапрофиты и микроорганизмы.

Грибы-сапрофиты в природе представляют собой организмы, питающиеся остатками растений или же останками животных.

Лес сохраняет влагу, обогащает воздух кислородом, а почву органическими веществами, защищая её от эрозии. Каждое природное сообщество оказывает влияние на окружающею среду. И среда в свою очередь оказывает влияние на сообщества.

Например, в сходных географических положениях и природных условиях возникают похожие сообщества. Например, если изучить фауну озёр средней полосы России. То можно обнаружить, что в состав рыбного населения входят знакомые виды: окунь, щука, ёрш, плотва.

Что такое экосистема?

Это биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществами и энергией между ними.

Вы уже поняли, что виды связаны не только друг с другом, но и с неживой природой. Эта связь осуществляется через вещество и энергию. Так называемый круговорот веществ в природе.

Живой организм поглощает питательные вещества из неживой и живой природы. Эти вещества распадаются на более простые соединения, часть их идёт на построение самого организма, а остальные в виде продуктов обмена возвращаются в окружающую среду. Поступившие продукты обмена могут использоваться растениями, растения в свою очередь, так же преобразовывают поступившие вещества и используются другими организмами. Таким образом происходит круговорот энергии и веществ, которые зависят от живых организмов.

Связь всех живых существ может осуществляться не только через энергию и вещество, но и через взаимосвязь и взаимозависимость. Примером может служить процесс опыления. На лугу выше всех тянутся ветроопыляемые злаки. А ниже, растения, которые опыляются насекомыми. Растения кормят насекомых, а насекомые способствуют размножению растений.

В природном сообществе луга, можем отметить  взаимоприспособления в строении растений и животных. У всех ос, шмелей, бабочек, мух  цепкие лапки, хоботки для собирания нектара, крылья, чтобы перелетать с цветка на цветок. А яркость и пестрота цветов привлекают опылителей.

Пример совершенства, взаимоприспособленности – клевер и бабочка. Только при помощи своего длинного хоботка она может проникнуть в цветок клевера, и при этом опылить его. Таким образом размножение клевера зависит от бабочек.

А вот, растение мышиный горошек, семейства Бобовые имеет слабые цепляющийся стебли. И чаще всего они цепляются за стойкие прочные стебли злаков.

Злаки опора для этих бобовых. Однако, эта связь не односторонняя. Корневые системы бобовых развиваются в симбиозе с клубеньковыми бактериями, которые обогащают почву азотом, а он необходим злакам.

Обилие трав на лугу привлекают растительноядных животных. Птицы и млекопитающие, типичные обитатели луга.

Одни кормятся на цветах пыльцой и нектаром, другие едят зеленую часть растений.

От обилия растительноядных насекомых (например, тли) зависит численность насекомых хищников (в данном случае божьей коровки).

Теперь вам понятно, что и водоёмы, и пустыни, лес, луг, это природные сообщества, где животные и растения приспособлены к жизни на определённых участках земной поверхности. Они неразрывно связаны между собой многообразными и сложными взаимоотношениями.

Эта взаимосвязь сообществ, как мы уже сказали, называется экосистемой.

Для описания типов экосистем используют растительные признаки сообществ и климатические зональные признаки.

Например, лес хвойный, лес лиственный, болото травянистое, тундра моховая. Чётких границ экосистем нет. Они плавно переходят друг в друга.

Например, на границе лесов и тундры проходит переходная зона – лесотундра. Она характеризуется угнетёнными редколесьями, которые чередуются с кустарниковыми или типичными тундрами.

Итак, мы с вами рассмотрели понятие экосистемы. Хотелось бы отметить, что для обозначения природной экосистемы используют термин «Биогеоценоз».

Биогеоценоз — это исторически сложившееся сообщество организмов разных видов (биоценоз), тесно связанных между собой и с окружающей их неживой природой обменом веществ и энергии. Биогеоценоз и есть экосистема.

Это дом множества различных организмов, которые приспособились к совместной жизни на конкретной территории в строго определённых почвах, атмосфере, водах, горах.

С одной стороны, животные приспосабливаются к месту обитания, но с другой стороны являются структурой, которая поддерживает все единство природы.

Все большие и маленькие биогеоценозы вместе образуют гигантскую биосферу. Дом всех живых существ земли.

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности («плёнка жизни»; глобальная экосистема Земли).

Вспомним, к основным показателям биогеоценоза относят:

· Видовой состав

· Видовое разнообразие

· Биомассу

· Продуктивность сообщества.

Органическое вещество и энергия переходят от одного уровня к другому. Вещество и энергия необходимы для роста и развития живого организма.

Природное вещество – это любое химическое соединение или элемент, возникающее в ходе спонтанно идущих химических реакций и физических процессов, которое включается в природный круговорот веществ.

Если разобрать все живое вещество планеты, то на долю кислорода приходится 70%, углерода 17%, водорода 9%, азота 2%, а остальные 2% приходятся на другие химические элементы.

К элементам, которые обязательно входят в состав живого вещества относят: водород, углерод, азот, кислород, фосфор, серу, хлор, йод, натрий, магний, калий, железо, цинк и другие. Однако из всех веществ 98% приходится на долю кислорода, углерода, водорода и азота.

«Живые организмы… своим дыханием, своим питанием, своим метаболизмом... непрерывной сменой поколений, формируют миграцию химических элементов в биосфере».

Одним из выдающихся естествоиспытателей, посвятивших себя изучению процессов, протекающих в биосфере, был академик Владимир Иванович Вернадский. Создатель учения о биосфере

 

Согласно представлениям Вернадского, биосфера состоит из нескольких разнородных компонентов. Главный и основной из них — это живое вещество - совокупность всех живых организмов, населяющих Землю.

 

Вернадский писал, что «живое вещество в биосфере играет основную роль и по своей мощности, по своей интенсивности и непрерывности во времени, не может быть сравнимо ни с какой геологической силой».

Так совокупность растений образуют фитобиомассу, а совокупность животных зообиомассу.

Биомасса — это совокупная масса растительных и животных организмов, присутствующих в биогеоценозе определённого размера или уровня.

Подсчитано, что биомасса суши составляет примерно 300 миллиарда тонн. При этом организмы континентальной части образуют фитомассу суши, она составляет 97% от всей биомассы Земли.

Зоомасса суши (животные и микроорганизмы) составляет —3% от всей биомассы.

Большая часть биомассы Земли сосредоточена в лесах. На суше преобладает масса растений.

Общая биомасса населения Мирового океана (без микрофлоры ─ бактерий и простейших) оценивается величиной в 35-38 млрд. т, из них 30-35% составляет фитомасса океана и 65-70% ─ зоомасса океана.

Живые организмы сообщества растут, размножаются, и погибают. Однако за счет роста и размножения биомасса сообщества постоянно возобновляется и пополняется.

Способность организмов создавать (продуцировать) новую биомассу называется продуктивностью.

Биологическая продуктивность – это образование биомассы организмами, выражаемое потоками органического вещества и его химической энергии на единицу площади за единицу времени (например, год).

Для того чтобы узнать продуктивность, необходимо рассчитать прирост биомассы.

Прирост биомассы — это количество живого вещества, на которое увеличивается особь, популяция, сообщество какой-либо территории за единицу времени.

Например, если взять популяцию зайца-русака и подсчитать их общий вес и количество особей, а затем произвести те же расчёты в конце года, то можно обнаружить что за год их число и общий вес может увеличиться.

Количество, на которое увеличилась популяция зайца за год и есть прирост биомассы популяции.

Биологическая продуктивность существующих экосистем проявляется во многих формах.

Например, продуктивность леса ─ количество различных ресурсов, произведенных лесом за определенный период на единице площади.

Продуктивность леса определяется по отдельным ее составляющим – насаждению и древостою.

Продуктивность леса бывает:

· биологическая ─ количество биомассы, произведенной лесом за определенный период на единице площади;

· древесная ─ количество древесины, произведенной насаждением за определённый период на единице площади.

· комплексная ─ совокупная биологическая и экологическая продуктивность участка леса;

Продуктивность водоёмов — это количество органического вещества, производимого в водоёме его обитателями за единицу времени (обычно за год) на единицу площади дна или на единицу объёма воды.

Общая годовая биологическая продуктивность в Мировом океане оценивается более чем 1300 млрд. т, в том числе более 1200 млрд. т дают водоросли и 40-50 млрд. т - животные.

Океан гораздо беднее жизнью, чем суша, его биомасса во много раз меньше. Однако скорость прироста биомассы (оборот) намного больше, в океанах. Отсюда и большая продуктивность.

Таким образом, для того что бы рассчитать продуктивность сообщества необходимо суммировать прирост биомассы видов (растений и животных), за какой-то промежуток времени.

Так, чтобы узнать продуктивность водоёма, необходимо суммировать прирост зоофауны, прирост фитомассы и прирост других обитателей водоёма.

Заметим, что суммируем не общее количество организмов, а именно их прирост. В результате чего получаем общее количество, то есть продуктивность водоёма.

Продуцирование биомассы – это непрерывный процесс. Так, как и растения и животные непрерывно производят себя в потомстве.

Для устойчивого состояния сообщества, продукция трофического уровня должна покрывать пищевые потребности организмов следующего уровня.

Другими словами… организмам необходимо постоянно воспроизводить себя в потомстве. В противном случае запас биологического вещества снизится из-за выедания.

Чем выше трофический уровень, тем ниже энергия, общая биомасса и численность составляющих её организмов. Тоже происходит и с продукцией, она убывает при переходе от низших трофических уровней к высшим.

Так на первом трофическом уровне находятся растения (продуценты), которые в процессе фотосинтеза образуют органические вещества и кислород. То есть те органические вещества, из которых и стоят все биологические ткани, составляющие общую биомассу.

В процессе дыхания растений, часть этих веществ окисляется.

В результате чего образуется углекислый газ, вода и энергия. Таким образом, на дыхание растение тратит около 70% образовавшихся в процессе фотосинтеза веществ.

А та часть продукции, которая не израсходована “на дыхание”, представляет собой величину прироста растений и именно эта продукция потребляется консументами и редуцентами.

Таким образом выделяют разные уровни производства органического вещества.

Первичная продукция ─ это скорость образования органического вещества (биомассы) – автотрофами, за единицу времени.

Вторичная продукция ─ это скорость продуцирования биомассы гетеротрофами.

Так гетеротрофы, увеличивают свою массу за счет первичной продукции, т.е. используют ранее созданную продукцию.

Если рассмотреть прирост биомассы к уже имеющей массе, то получаются такие показатели:

За год прирост биомассы древесной растительности лесов составляет 1,8 %.

Растительности лугов, степей, пашни — 67 %, комплекс растений озёр и рек — 1400 %, морского фитопланктона — 1500 %.

Как вы видите, самый большой прирост биомассы составляет морской фитопланктон.

Быстрый оборот фитомассы океана (1-3 суток) происходит за счет интенсивного деления, быстрого роста и кратковременного существования фитопланктона.

А вот полное обновление фитомассы суши осуществляется за 50 лет и более.

Ежегодно в биосфере в процессе фотосинтеза образуется около 150 млрд тонн сухого органического вещества.

На суше самыми продуктивными являются тропические и субтропические леса.

Низкая продуктивность растений характерна для открытого океана, пустынь и тундры.