Экосистемы

Вопросы текущего контроля

1. Что лежит в основе большого геологического круговорота веществ?

2. Что является главным компонентом абиотической циркуляции веществ?

3. На базе чего возникает круговорот органических веществ?

4. Какие процессы лежат в основе малого круговорота веществ?

5. Чем характеризуется биологический круговорот веществ?

6. Что называется биогеохимическими циклами?

7. В результате чего происходит поступление углекислого газа в атмосферу в современных условиях?

8. Как потребляется углекислый газ?

9. Опишите круговорот азота.

10. Чем характеризуются осадочные циклы?

11. Каковы основные пути возвращения веществ в кругооборот?

Лекция № 3.

1.Экосистемы.

2.Свойства и функции экосистем.

3.Саморегуляция экосистем.

4.Развитие экосистем.

5.Основные причины разрушения экосистем.

Основной объект экологии – экологическая система, или экосистема – пространственно определенная совокупность организмов разных видов и среды их обитания, объединенных вещественно-энергетическими и информационными взаимодействиями.

Термин «экосистема» введен в экологию английским ботаником А. Тенсли (1935) и применяется, как к относительно простым искусственным (аквариум, теплица, пшеничное поле, обитаемый космический корабль), так и к сложным естественным комплексам организмов и среды их обитания (озеро, лес, степь, море, океан, биосфера). Различают водные и наземные экосистемы.

В каждой локальной наземной экосистеме есть абиотический компонент – биотоп, или экотоп – пространство, 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 членов сообщества. Биоценозы состоят из представителей многих видов растений, животных и микроорганизмов.

Совокупность сообществ определенной крупной географической области называют региональной биотой.

Состав экосистемы представлен двумя группами компонентов: абиотическими – компонентами неживой природы и биотическими – компонентами живой природы.

Абиотические компоненты – это следующие основные элементы неживой природы:

– неорганические вещества и химические элементы, участвующие в обмене веществ между живой и мертвой материей (диоксид углерода, вода, кислород, кальций, магний, калий, натрий, железо, азот, фосфор, сера, хлор и др.);

– органические вещества, связывающие абиотическую и биотическую части экосистем (углеводы, жиры, аминокислоты, белки, гуминовые вещества и др.);

– воздушная, водная или твердая среда обитания;

– климатический режим и др.

Особое значение для выделения экосистем имеют трофические, т.е. пищевые взаимоотношения организмов, регулирующие всю энергетику биотических сообществ и всей экосистемы в целом. Прежде всего все организмы делятся на две большие группы – автотрофы и гетеротрофы.

Биотические компоненты состоят из трех функциональных групп организмов. Первая группа организмов - продуценты (создающий, производящий), или автотрофные организмы (пища). Они подразделяются на фото- и хемоавтотрофов.

Фотоавтотрофы используют в качестве источника энергии солнечный свет, а в качестве питательного материала - неорганические вещества, в основ-ном углекислый газ и воду. К этой группе организмов относятся все зеленые растения и некоторые бактерии.

Хемоавтотрофы используют энергию, выделяющуюся при химических реакциях. К этой группе принадлежат, например, нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммиак до азотистой и затем азотной кислоты.

Вторая группа организмов - консументы (потреблять), или гетеротрофные организмы (пища), осуществляют процесс разложения органических веществ.

Эти организмы используют органические вещества в качестве источника и питательного материала и энергии. Их делят на фаготрофов (пожирающий) и сапротрофов (гнилой).

Фаготрофы питаются непосредственно растительными или животными организмами. К ним относятся, в основном, крупные животные - макроконсументы.

Сапротрофы используют для питания органические вещества мертвых остатков.

Третья группа организмов – редуценты (возвращающий). Они участвуют в последней стадии разложения – минерализации органических веществ до неорганических соединений (СО₂, Н₂О и др.). Редуценты возвращают вещества в круговорот, превращая их в формы, доступные для продуцентов. К редуцентам относятся, главным образом, микроскопические организмы (бактерии, грибы и др.) – микроконсументы.

Роль редуцентов в круговороте веществ чрезвычайно велика. Без редуцентов в биосфере накапливались бы груды органических остатков; иссякли бы запасы минеральных веществ, необходимых продуцентам, и жизнь в той форме, которую мы знаем, прекратилась бы.

Функционирование экосистемы обеспечивается взаимодействием трех основных составляющих: сообщества, потока энергии и круговорота веществ.

Часто экосистему выделяют внутри естественных границ. Например, границей озера служит береговая линия, а границами города - административные границы. Но эти границы могут быть и условными.

С точки зрения пространственной структуры, в природных экосистемах можно выделить два яруса: верхний, автотрофный ярус, или «зеленый пояс» Земли, который включает растения или их части, содержащие хлорофилл; здесь преобладают фиксация света, использование простых неорганических соединений и накопление солнечной энергии в сложных фотосинтезируемых веществах; нижний, гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» Земли, представлен почвами и донными осадками, в которых преобладают процессы разложения мертвых органических остатков растений и животных.