Корсак М.Н., Мошаров С.А. и др. Учебное пособие по экологии. Под ред. С.В.Белова (2006) (1092088), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Структура любой системы определяется закономерностями в соотношении и связях ее частей. В каждой экосистеме обязательноприсутствуют два основных блока элементов: живые организмы и факторы окружающей их неживой среды. Совокупность организмов (растений, животных, микроорганизмов, грибов и т.д.) называют биоценозом или биотой экосистемы. Система взаимоотношений между организмами, а также между биотой и средой обитания, включающей абиотические факторы, определяет структуру экосистемы.В составе любой экосистемы можно выделить следующие основные компоненты:- неорганические вещества - минеральные формы углерода, азота, фосфора,вода и другие химические соединения, вступающие в круговорот;- органические соединения - белки, углеводы, жиры и др.;- воздушну, водную и субстратную среду, включающую климатическийрежим (температура и другие физико-химические факторы);- продуценты - автотрофные организмы, создающие органическую пищу изпростых неорганических веществ за счет энергии Солнца (фотоавтрофы), главным образом зеленые растения и одноклеточные микроскопические водоросли вводе, некоторые группы фотосинтезирующих бактерий и хемоавтотрофы, бактерии использующие энергию окислительно-восстановительных реакций (серобак-терии, железобактерии и др.);- консументы - травоядные и хищные гетеротрофные организмы, главнымобразом животные, которые поедают другие организмы;- редуценты (деструкторы) - гетеротрофные организмы, преимущественнобактерии и грибы и некоторые беспозвоночные, разлагающие мертвые органические вещества.Первые три группы компонентов (неорганические вещества, органическиевещества, физико-химические факторы) составляют неживую часть экосистемы(биотоп), а остальные - живую часть (биоценоз).
Три последних компонента расположенных относительно потока поступающей энергии, представляют собойструктуру экосистем (рис. 12.3). Продуценты улавливают солнечную энергию ипереводят ее в энергию химических связей органического вещества. Консументы,поедая продуцентов, используют эту энергию для активной жизнедеятельности ипостроения собственного тела. В результате вся энергия, запасенная продуцентами, оказывается использованной. Редуценты расщепляют сложные органическиесоединения до минеральных компонентов, пригодных для использования продуцентами (вода, углекислый газ и др.).Рис. 12.3. Структура экосистемы, включающая поток энергии (двойнаястрелка) и два круговорота веществ: твердых (толстая стрелка) и газообразных(тонкая стрелка)Таким образом, структуру экосистем образуют три основных группы организмов (продуценты, консументы и редуценты), участвующих в кругoворотaxтвердых и газообразных веществ, трансформации и использовании энергии Солнца.Одна из общих черт всех экосистем, будь то наземные, пресноводные, морские или искусственные экосистемы, - это взаимодействие автотрофных (продуценты) и гетеротрофных (консументы и редуценты) организмов, которые частично разделены в пространстве (пространственная структура экосистемы).Автотрофные процессы (фотосинтез органического вещества растениями)наиболее активно протекают в верхнем ярусе экосистемы, где доступен солнечный свет.
Гетеротрофные процессы (биологические процессы, связанные с потреблением органического вещества) наиболее интенсивно протекают в нижнемярусе, в почвах и осадках, где накапливаются органические вещества.Система пищевых взаимодействий между организмами формирует трофическую структуру (от греч. trophe - питание), которую для наземных экосистемможно разделить на два яруса:1) верхний автотрофный ярус (самостоятельно питающийся), или "зеленыйпояс", включающий растения или их части, содержащие хлорофилл, в которомпреобладают фиксация энергии света, использование проcтыx неорганических соединений и накопление сложных органических соединений, и 2) нижний гетеротрофный ярус (питаемый другими), или «коричневый пояс» почв и осадков, разлагающихся веществ, корней и т. п..
в котором преобладают использование,трансформация и разложение сложных органических соединений.Функционирование автотрофов и гетеротрофов может быть разделено и новремени, так как использование продукции автотрофных организмов гетеротрофами может происходить не сразу, а с существенной задержкой. Например, в лесной экосистеме фотосинтез протекает преимущественно в кронах деревьев. Приэтом лишь небольшая часть, продуктов фотосинтеза немедленно и непосредственно перерабатывается гетеротрофами, питающимися листвой и молодой древесиной. Основная масса синтезированного органического вещества (в форме листьев, древесины и запасных питательных веществ в семенах, корнях) в концеконцов попадает в почву, где эти вещества относительно медленно используютсягетеротрофами.
Прежде чем будет использовано все это накопленное органическое вещество, могут пройти многие недели, месяцы, годы или даже тысячелетия(если речь идет oб ископаемых видах топлива).Следует учитывать, что организмы в природе живут для самих себя, а недля того, чтобы играть какую-либо роль в экосистеме. Свойства экосистем формируются благодаря совокупной деятельности входящих в нее растений и животных.
Лишь учитывая это, мы можем понять ее структуру и функции, а также то,что экосистема реагирует на изменения факторов среды как единое целое.Каждая экосистема характеризуется строго определенной видовой структурой - разнообразием видов (видовым богатством) и соотношением их численности или биомассы. Чем больше разнообразие условий среды обитания, тембольше количество видов в биоценозе. С этой точки зрения самыми богатыми повидовому разнообразию являются, например, экосистемы дождевых тропическихлесов и коралловых рифов.
Количество видов организмов, населяющих названныеэкосистемы, исчисляется тысячами. А в экосистемах пустынь существует всегонесколько десятков видов.Видовое разнообразие зависит также от возраста экосистем. В молодых развивающихся экосистемах, возникших, например, на безжизненном субстрате песчаных дюн, горных отвалом, пожарищ, количество видов крайне мало, однако помере развития экосистем видовое богатство увеличивается.Из общего числа видов, обитающих в экосистеме, обычно лишь немногиедоминируют, т. е.
имеют большую биомассу, численность, продуктивность илидругие показатели значимости для экосистемы. Большая же часть видов в экосистеме характеризуется относительно низкими показателями значимости.Не все виды одинаково влияют на свое биотическое окружение. Есть видыэдификаторы, которые в процессе своей жизнедеятельности формируют окружающую среду для сообщества в целом и без них существование большинствадругих видов в экосистеме невозможно. Например, ель в еловом лесу являетсявидом-эдификатором, так как создает своеобразный микроклимат, кислую реакцию почвы и специфические условия для развития других видов растений и животных, приспособленных к существованию в данных условиях. При смене елового леса (например, после пожара или вырубки) березовым экотоп на этой тер-ритории существенно меняется, что определяет смену всего биологического сообщества экосистемы.Названия экосистем образуются исходя из важнейших параметров, определяющих характерные условия среды обитания.
Так, для наземных экосистем названия включают названия видов-эдификаторов или доминирующих видов растений (ельник-черничник, злаково-разнотравные степные экосистемы и др.).Функционирование экосистем. Экосистемы являются открытыми системами т. е. такими, которые получают энергию и вещество извне и отдают их вовнешнюю среду, поэтому важная составная часть экосистемы - внешняя среда(среда на входе и среда на выходе). Живые организмы, входящие в экосистемы,чтобы существовать, должны постоянно пополнять и расходовать энергию. В отличие от веществ, непрерывно циркулирующих по разным компонентам экосистемы, энергия может быть использована только один раз, т.
е. энергия проходитчерез экосистему в виде линейного потока.Функциональная схема экосистемы отражает взаимодействие трех основных компонентов, а именно: сообщества, потока энергии и круговорота веществ.Поток энергии направлен только в одну сторону.
Часть поступающей солнечнойэнергии преобразуется биологическим сообществом и переходит на качественноболее высокую ступень, трансформируясь в органическое вещество. Но большаячасть энергии деградирует: пройдя через систему, выходит в виде низкокачественной тепловой энергии называемой тепловым стоком. Энергия может накапливаться в экосистеме, затем снова высвобождаться или экспортироваться, но она неможет использоваться вторично. В отличие от энергии биогенные элементы и вода могут использоваться многократно.Односторонний поток энергии является результатом действия законов термодинамики. Первый закон термодинамики (закон сохранения энергии) гласит,что энергия может переходить из одной формы (солнечный свет) в другую (потенциальная энергия химических связей в органическом веществе), но она не исчезает и не создается заново, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
