Что такое экосистема — ее типы, структура, компоненты и влияние человека на экосистемы. Экосистема что это такое простыми словами.

Пищевая цепь — это не то же самое, что пищевая паутина. Пищевая паутина — это сочетание нескольких пищевых цепей и сложной структуры.

Экосистема — понятие, классификация, из каких частей состоит

Экосистема — это стабильная биологическая система, состоящая из живых организмов, среды их обитания и системы связей, посредством которых происходит обмен веществом и энергией между ними.

• История термина экосистема
• Структура экосистемы
• Типы экосистем
• Изменения в экосистемах с течением времени
• Классификация экосистем по масштабам
• Граница между экосистемами

История термина экосистема

Впервые этот термин был введен в 1935 году британцем Артуром Тэнсли, одним из первых в мире экологов. Позднее он был уточнен российским геологом Василием Васильевичем Докучаевым. А с 1944 года понятие «биогеогенез», введенное Владимиром Николаевичем Сухачевым, стало общепринятым в российской науке.

Важно! По сути, экосистема и биогеосообщество означают одно и то же, но в биогеосообществе большее значение придается той части суши или воды, где обитают флора и фауна.

Структура экосистемы

Экосистема состоит из среды обитания (абиотическая часть) и биосообщества (биотическая часть). Эту взаимосвязь можно лучше понять с помощью рисунка 1.

Рисунок 1. Экотоп и биосообщество — схема, предложенная Сухачевым Основу биосообщества составляют продуценты — живые организмы, использующие энергию из внешних источников для удовлетворения собственных потребностей. Производители образуют первый трофический уровень (класс). Классическим примером производителя является дерево (рис. 2). Он получает энергию путем преобразования солнечного света в процессе фотосинтеза и поглощения минералов из почвы. Второй трофический уровень и последующие уровни состоят из потребителей. Потребители не могут производить энергию и поэтому получают ее путем преобразования веществ, произведенных другими организмами. Потребители второго трофического уровня питаются организмами первого, потребители третьего — потребителями второго и так далее. Последний трофический уровень состоит из разлагателей — организмов, которые превращают неживой органический материал в более простые химические соединения. Грибки и некоторые виды бактерий являются типичными представителями разлагающих организмов.

Важно! Разлагатели отличаются от падающих сельскохозяйственных животных тем, что они не оставляют после себя органические, непереваренные отходы — экскременты. Они просто превращают мертвые останки живых существ в минералы.

В 1960 году британец Дэвид Латимер решил провести необычный эксперимент: Он посадил небольшой сад в бутылке, не поливая его. Сад был собственной автономной экосистемой, лишенной кислорода.

Экосистема — это.

Термин «экосистема» (сокращение от «экологическая система») вошел в научную литературу в 1930-х годах по предложению английского ботаника А. Тенсли.

Этот термин относится к биологической системе, состоящей из комбинации живых организмов и их естественной среды. Эти два компонента постоянно взаимодействуют и обмениваются питательными веществами и энергией.

Экосистема не имеет четко определенных размеров и границ. В основном, конусы ограничены чисто географическими барьерами (океаны, леса, пустыни, горы и т.д.). Экосистема может быть как большой, как океан, так и маленькой, как ствол дерева или лужа.

Путаница границ наводит на мысль, что наша планета в целом представляет собой огромную экосистему.

Здесь есть все необходимое для жизни, и только свет исходит из космоса. Совокупность всех экосистем составляет биосферу Земли.

Типы экосистем

Экосистемы можно классифицировать по-разному. На пространственном уровне это:

1. элементарный (нижний уровень) — дерево, пруд, муравейник,
2. местный (средний уровень) — лес, река, озеро,
3. зональный (самый высокий уровень) — океан, континент, тайга, джунгли и т.д.

В зависимости от своего природного происхождения экосистемы делятся на различные категории:

1. естественные — в которых биологический цикл происходит без вмешательства человека,
2. искусственный (рукотворный) — созданный или измененный людьми для удовлетворения своих потребностей (сельскохозяйственные угодья, водохранилище, свалка и т.д.).

Зависимость от источника средств к существованию, экосистем:

— удовлетворять свои энергетические потребности за счет солнечного света. Подавляющее большинство экосистем относится к этому типу; — получают энергию из органических соединений, накапливаемых в автотрофных системах. Они могут быть естественными (глубокое море, глубокие пещеры) или автотрофными (фермы, очистные сооружения).

Все перечисленные выше экосистемы относятся к одной из двух категорий: наземные или водные. К первым относятся леса, степи, пустыни и т.д., ко вторым — океаны, реки, озера, болота и т.д.

Структура и компоненты экосистемы

Экологическая система — это функциональная единица, состоящая из живых организмов (биосоциума) и неживой (абиотической) среды. Эти компоненты постоянно взаимодействуют друг с другом и образуют устойчивую структуру.

Таким образом, на каждую экосистему влияют биотические и абиотические факторы. Но это еще не все.

На дикую природу сильно влияет деятельность человека (к сожалению, не всегда положительно). Поэтому стоит добавить еще один фактор — антропогенный.

Биотические компоненты — это растения, животные и микроорганизмы, которые можно разделить на 3 основные группы.

1. Продуценты — это организмы, которые синтезируют органические соединения из неорганических веществ с помощью солнечной энергии. К ним относится почти вся зеленая растительность на нашей планете.
2. Потребители — они питаются органическими соединениями, которые уже были произведены производителями. В основном это животные (травоядные, плотоядные и всеядные).
3. Продукты разложения (что это такое?) включают бактерии и грибки, которые разлагают органический материал растений и животных для собственного питания, а затем выделяют его в окружающую среду.

Говоря метафорически, живые организмы в экосистеме имеют три характеристики: «фуражиры», «едоки» и «падальщики».

Абиотические элементы — это факторы окружающей среды, которые влияют на поведение, взаимодействие и распространение живых организмов. Они представлены тремя типами:

1. климатические (свет, дождь, влажность, температура и т.д.),
2. физические (электромагнитное поле, радиация, шум и т.д.)
3. химические (соленость почвы, состав воды или воздуха и т.д.).

Антропогенные факторы проявляются в преобразовании природы человеком. Деятельность человека так или иначе влияет на окружающую среду и, соответственно, на условия жизни ее обитателей.

С ростом населения Земли и развитием цивилизации (что это такое?) влияние человечества на глобальную экосистему становится все более значительным.

Все вышеперечисленные элементы тесно взаимосвязаны, поэтому изменение даже одного из них нарушит исторически сложившийся баланс любой экосистемы.

Когда эти изменения носят критический характер (например, изменение климата, наводнения, радиоактивное заражение территории), они имеют катастрофические последствия. Вспомните ледниковый период, глобальную катастрофу, извержение Везувия, Чернобыль.

До сих пор Мать-Земля находила в себе силы оправиться от глобальных потрясений. Но все имеет свои пределы.

Структура экосистемы — это прежде всего описание организмов и физических характеристик окружающей среды, включая количество и распределение питательных веществ в данной среде обитания.

Экосистема и биогеоценоз

Термины «экосистема» и «биогеогенез» нельзя считать синонимами. Они близки по смыслу. Биогеозона — это та же экосистема, ограниченная зоной растительности. Растительное сообщество — это сообщество растений, а также совокупность организмов, существующих вместе на одном участке земной поверхности. Экосистема может быть кратко описана в любых терминах. Каждая биогеосистема является экосистемой, но не каждая система может быть биогеосистемой.

Экосистемы могут быть разного размера и существовать в разных местах, больших и маленьких. Экосистема может находиться под камнями или в небольших водоемах. Экосистемы могут занимать огромные территории — леса, пустыни, степи. Формально вся планета Земля — это одна большая экосистема, общая для всех живущих на ней существ.

Типы экосистем

Виды экосистем в зависимости от масштаба

• Микросистемы — это небольшие экологические системы, такие как маленькие пруды, лужи, отдельные деревья и так далее.
• Мезоэкосистемы — это экологические системы, занимающие большие территории.
• Экосистемы (макроэкосистемы) — это крупные экологические системы, а также ряд экосистем, факторы которых сходны. Здесь есть огромные тропические леса с миллионами животных, неодушевленные объекты, такие как озера.

Ни одна экосистема не имеет четко определенных границ. Часто каждая система разделена барьером: пустынями, островными группами, реками и т.д. Поскольку здесь нет четких границ, экологические системы органично сливаются друг с другом. По этой причине в озерах может одновременно перекрываться множество мелких экосистем. Таким образом, каждая экосистема будет иметь уникальные характеристики, отличающие ее от других. Такие смеси экосистем называются экотонами.

Виды экосистем в зависимости от типа возникновения

Существуют определенные экосистемы, которые можно отличить по внешнему виду. В большинстве случаев они являются естественными, но могут быть и искусственно созданными.

• Естественная экосистема — это экосистема, созданная природой. Сюда могут входить леса, озера, океаны и так далее.
• Искусственные экосистемы создаются человеком: различные сады, огороды и т.д.

Типы экосистем

Существует два типа: водные и наземные. Остальные подтипы экосистем относятся к одной из этих групп.

Наземные экосистемы

Они встречаются по всей Земле, в каждом уголке планеты или только в Австралии:

Большое количество живых организмов, распределенных на относительно небольшой территории. Плотность населения в лесах чрезвычайно высока, но даже самые незначительные изменения могут существенно нарушить природный баланс территории. Эти экосистемы являются домом для огромного количества животных и растений. Лесные экосистемы делятся на:

1. Тропические леса, где ежегодно выпадает большое количество осадков. Основными характеристиками тропических лесов являются: густая растительность с преимущественно высокими деревьями разной высоты. Эти территории являются домом для многочисленных существ и служат убежищем для многих животных.
2. Листопадные тропические леса, в которых произрастает множество видов тропических деревьев и кустарников. Лиственные леса встречаются по всему миру и являются домом не только для многих растений, но и для разнообразных животных.
3. Крайние вечнозеленые леса, в которых нет большого количества деревьев. В этих зонах преобладают вечнозеленые растения, которые ежегодно обновляют свою листву.
4. Лиственные леса, растущие в районах с умеренной влажностью, где количество осадков достаточно для поддержания жизни. Деревья сбрасывают листья зимой и обновляют свой полог весной.
5. Тайга, которая растет прямо рядом с тундрой. Здесь растут вечнозеленые хвойные деревья, температура большую часть времени отрицательная, а почвы чрезвычайно кислые. Летом перелетные птицы и насекомые прилетают погостить, а другие животные тайги процветают.

Пример: экосистема смешанного леса

Экосистема смешанного леса

Производители представлены разнообразными деревьями (дубы, ели, сосны, тополя, березы и т.д.), кустарниками (14) и травами (осоки, черника и т.д.). Потребители представлены многочисленными насекомыми (2). Основными потребителями лесной продукции являются барсуки (9) и мыши, белки, олени (15), кабаны (12), лани, из птиц — галки, зяблики, крачки (7). Второй ярус потребителей, потребляющих животных, представлен пауками, хищными жуками — жужелицами, осами, муравьями (10), кровососущими комарами (11). Среди насекомоядных среди млекопитающих — барсук, барсучиха, лисица, скунс (4) и медведь. Среди птиц — насекомоядные дятлы, дрозды (8), пеночки (1), мухоловки (13), поползни (6), а также хищные птицы — ястребы (5) и совы.

Пустынная экосистема

Здесь не так много животных и растений. Сами системы граничат с полузасушливыми районами и занимают около 17% общей площади. Температура очень высокая, воды мало, а свет слишком яркий.

Экосистема луга

Пастбища широко распространены по всему миру. Их участки состоят в основном из трав, некоторых деревьев и кустарников. На лугах пасутся насекомоядные и травоядные животные.

Можно выделить три экологические системы лугов

1. В саваннах, тропических лугах с сухим сезоном, деревья и кустарники растут отдельно друг от друга. Эти растения являются основным источником пищи для травоядных, на которых, в свою очередь, охотятся хищники.
2. Пастбища, т.е. луга умеренного пояса, где почти нет крупных кустарников и деревьев. Там встречаются травы. Климат довольно сухой.
3. Степной луг, где растительность везде короткая. Степи часто встречаются рядом с полупустынями. Деревья встречаются очень редко, в основном возле рек и ручьев. Степи населяют в основном мелкие животные.

Замкнутая экосистема

В закрытой экосистеме не происходит обмена веществами с внешней средой.

Закрытая экосистема — сад в бутылке

Опыт с садом в бутылке Дэвида Латимера

В 1960 году британец Дэвид Латимер решил провести необычный эксперимент: Он посадил небольшой сад в бутылке, не поливая его. Сад был собственной автономной экосистемой, лишенной кислорода.

Дэвид посадил в бутылку очень выносливые трехмерные растения, которые постепенно заполнили 40-литровый объем. Они жили за счет вторсырья — воздуха, продуктов разложения и воды.

Все это время бутылка находилась на расстоянии около 2 метров от окна. Таким образом, растение получало немного солнечного света и прорастало по направлению к солнцу. Время от времени Давид переворачивал его, чтобы он рос равномерно.

Латимер говорит, что никогда не подрезал растение, но похоже, что он намеренно дошел до края контейнера.

Как работают сады в бутылках?

Закрытые сады, подобные этому, функционируют как экосистема, поскольку в них создается собственная экологическая система, в которой живут, растут и размножаются живые организмы. Растения фотосинтезируют и таким образом перерабатывают питательные вещества. Единственным фактором, который эти экосистемы используют из внешней среды, является солнечный свет, без которого фотосинтез невозможен. Свет, падающий на листья растения, поглощается белками, содержащимися в листьях. Часть солнечной энергии хранится в виде молекул АТФ.

Оставшийся свет используется для переработки воды, которая поглощается корнями растений из почвы. Процесс фотосинтеза противоположен клеточному дыханию, характерному для других организмов.

Экосистема также использует в своей деятельности клеточное дыхание, при котором происходит расщепление переработанных материалов. В этой части процесса участвуют почвенные бактерии, которые перерабатывают отходы, выделяя углекислый газ в атмосферу. Завод перерабатывает этот газ. Цикл закрыт.

Ночью само растение использует клеточное дыхание для поддержания своей жизни, в то время как оно расщепляет питательные вещества, накопленные в течение дня. Круговорот воды в саду за стеклом также полностью автоматизирован. Вода поглощается корнями растений и выделяется в окружающую среду посредством транспирации и конденсации на листьях и в почве. Цикл также начинается заново.

Биосфера-2

В конце 1980-х годов был начат проект под названием «Биосфера-2». Биосфера-1 — это, предположительно, сама планета. Целью было выяснить, может ли экосистема Земли воспроизводить сама себя. Для этого в пустыне Сонора в Аризоне была построена закрытая среда площадью 12 000 м2.

Идея проекта заключалась в том, чтобы выяснить, смогут ли люди выжить в космосе в течение длительного периода времени в искусственно созданной земной экосистеме. Восемь добровольцев вошли в Биосферу-2 в 1991 г. Люди будут жить там в течение двух лет, полностью отрезанные от цивилизации. Связь с внешним миром будет поддерживаться с помощью компьютера.

«Биосфера-2» изнутри. Подразделения «Саванна» и «Океан».

Однако живая экосистема не всегда самодостаточна; она часто обречена, если хотя бы один из ключевых факторов выходит из строя. Жизнь экосистемы постепенно сокращается по мере удаления других звеньев цепи, пока она вообще не перестанет функционировать.

Замкнутая экосистема

Это экосистема, в которой не может быть обмена веществ с внешним миром.

Опыт с садом в бутылке Дэвида Латимера

Британец Дэвид Латимер имел большой опыт работы с бутылочным садом. Он посадил его в 1960 году и не поливал с 1972 года, но сад продолжает процветать в своей замкнутой экосистеме.

Выносливые трехмерные кустарники, которые он там посадил, выросли и заполнили почти 40-литровый контейнер и живут за счет того, что перерабатывается: Воздух, питательные вещества и вода.

Дэвид Латимер сказал, что бутылка находится на расстоянии 1,5-2 метров от окна, чтобы растение получало немного солнца. Он растет по направлению к солнечному свету, поэтому для равномерного роста его нужно регулярно поворачивать.

Кроме того, Дэвид Латимер говорит, что никогда не обрезал растение, но, похоже, оно выросло до пределов бутылки.

Как работают сады в бутылках

Закрытые бутылочные сады работают потому, что их замкнутое пространство создает полностью автономную экосистему, в которой растения могут выжить, используя фотосинтез для рециркуляции питательных веществ.

Единственное, что ему нужно от внешней среды, — это солнечный свет, поскольку он обеспечивает его энергией, необходимой для производства собственной пищи и, таким образом, продолжения роста.

Свет, падающий на листья растения, поглощается белками, содержащими хлорофиллы (зеленый пигмент); часть этой световой энергии сохраняется в виде аденозинтрифосфата (АТФ), молекулы, запасающей энергию.

Остальная часть используется для удаления электронов из воды, которая поглощается из почвы через корни растений. Эти электроны затем используются в химических реакциях, которые превращают углекислый газ в углеводы, высвобождая при этом кислород.

Этот процесс фотосинтеза противоположен клеточному дыханию, которое происходит в других организмах (включая человека), где энергосодержащие углеводы реагируют с кислородом с образованием углекислого газа и воды и высвобождением химической энергии.

Однако экосистема также использует клеточное дыхание для расщепления разлагающегося материала, оставленного растением.

В этой части процесса бактерии в почве (бутылочный сад) поглощают кислород из отходов растения и выделяют углекислый газ, который растущее растение может использовать повторно.

И конечно, ночью, когда нет солнечного света для фотосинтеза, растение также использует клеточное дыхание для поддержания жизни путем расщепления накопленных питательных веществ.

Поскольку сад бутылок является замкнутой средой, это означает, что круговорот воды также является независимым процессом.

Вода в бутылке поглощается корнями растения, выделяется в воздух в процессе транспирации и конденсируется в почвенной смеси, где цикл начинается снова.

Биосфера-2

«Биосфера 2» в пустыне Соноран, Аризона

В конце 1980-х годов был запущен проект «Биосфера-2». Ученые задались вопросом, смогут ли они воспроизвести земные экосистемы.

Для этого они построили закрытую среду площадью 12 000 квадратных метров в пустыне Соноран за городом Тусон, штат Аризона.

Вывод заключается в том, что Биосфера-1 — это Земля, и так команда объяснила цифру «2» в названии проекта.

Она процветает в основном за счет энергетической самодостаточности. Различают фотоавтотрофы (они используют солнечную энергию за счет своих производителей — фотоавтотрофы) и хемоавтотрофы (они используют химическую энергию за счет своих производителей — хемоавтотрофы).

Общая концепция понятия

Что такое экосистема? Что включает в себя эта концепция? Значение этого слова объясняется очень просто: это система, населенная живыми организмами в их естественной среде, в которой происходит постоянный обмен информацией и энергией.

Владимир Николаевич Сухачев Существуют разные типы экосистем, но общий принцип один: есть среда обитания — региональный элемент с одинаковым ландшафтом, почвой и климатом — и биосообщество — обитатели группы, постоянно живущие в этой среде обитания. Рассматривать эти два понятия отдельно не имеет смысла, потому что среда обитания и биосоциум не существуют отдельно. Но вместе они образуют природную систему, называемую биогеосоциумом. Это понятие было введено в науку биологом В.Н. Сукачевым.

Поскольку природные системы могут существовать очень долго, важно, чтобы все их компоненты работали слаженно, чтобы их метаболизм функционировал правильно и чтобы они взаимодействовали с окружающей средой, высвобождая накопленную энергию и получая питание извне. Разнообразие экосистем велико, каждая из них уникальна, но все они имеют общие факторы — структуру и компоненты.

Экосистема — это самостоятельная структурная единица, в которой взаимодействуют биотические и абиотические факторы и которая имеет свою линию развития, свой запас жизненно важных веществ и свою организацию.

Типы экосистем

Системы обмена для различных веществ могут быть разных типов.

Какие типы экосистем существуют в зависимости от происхождения компонентов? Их всего два: естественный и искусственный.

Живая группа — это полностью автономный комплекс живых организмов, живущих в комфортной среде. В такой структуре все компоненты выполняют свои функции независимо и без внешнего воздействия. Такая концепция экосистемы называется естественной экосистемой.

С другой стороны, в биологии антропогенные группы являются полностью искусственными и часто называются таковыми. Каковы основные характеристики такой системы? Все очень просто: они были искусственно созданы людьми. Обитатели экосистемы не в состоянии обеспечить необходимый обмен информацией и собственные условия жизни, все это поддерживается извне.

Давайте теперь подробнее рассмотрим разницу между этими двумя типами.

Естественная

Природные экосистемы также различаются в зависимости от типа энергии, которую они получают извне. Одна группа полностью зависит от энергии солнца, а другая питается не только от солнца, но и от других источников.

Экология сообществ и экосистем, на сто процентов зависящих от небесного тела, не особенно продуктивна с точки зрения переработки, но без нее невозможно обойтись. Этот тип экосистемы влияет на климат планеты и общее состояние воздушного слоя вокруг Земли. Как правило, природные комплексы существуют в естественном виде и при образовании занимают большие площади.

Естественные среды обитания делятся на три основные группы:

Каждый из них основан на природных и экологических факторах, и их совместное функционирование играет центральную роль в формировании и существовании глобальной экосистемы. Эти типы намеренно подразделяются в экологии в соответствии с условиями их существования — таким образом, одна экосистема состоит из наиболее важных возможных мест обитания в природной среде. Примеры экосистем из каждой группы, безусловно, будут интересны в этом контексте.

Наземные

Крупные наземные экосистемы, известные как природные экосистемы:

Существует несколько таких представителей, общая концепция ясна: это природная система, расположенная на земле и функционирующая полностью автономно.

Пресноводные

Группа пресноводных более разнообразна и включает несколько других типов:

1. Фаунистические экосистемы. К ним относятся участки со стоячей водой, обычно пруды или озера. Они чувствительны к стратификации, поскольку вода в этих водоемах движется очень мало — за исключением коротких сезонных периодов. Поэтому, хотя эти биотопы важны для экологии планеты, они довольно статичны по своему воздействию и имеют длительные метаболические процессы.
2. Соответствующие экосистемы. Здесь все наоборот — речь идет о проточной воде: различных типах рек, ручьев и т.п. Из-за своей главной характеристики — потока — эти группы более активны, чем предыдущие. Поскольку воды не застаиваются, происходит больший объемный обмен между водой и сушей, и кислородный цикл распределяется по территории более равномерно.
3. Воды затоплены естественным образом. Сами болота и их разнообразие. Они различаются по своему местоположению: они могут находиться либо в низинах, где их основу составляют подземные воды, либо в высокогорьях, где они возникают повсеместно, даже после сильных дождей или других стихийных бедствий.

Примеры

Понятие экосистемы существует в науке уже давно, и со временем структура экосистемы становится все более сложной. Это связано как с естественными причинами, так и с вмешательством прогрессивных аспектов. Понятие этого термина подходит для обозначения совокупности факторов, которые взаимодействуют друг с другом и создают собственный цикл метаболизма и обмена информацией.

Давайте рассмотрим основные экосистемы Земли и их характеристики. Самой большой экосистемой на Земле является биосфера, то есть совокупность живых организмов, которые взаимодействуют друг с другом посредством биотических и абиотических моделей поведения.

Экосистема в природе — это совокупность естественных древостоев, образующих различные типы лесов — таежные, лиственные и сосновые. Функционирование экосистемы в этих случаях обеспечивается наличием группы организмов, которые отвечают за ее устойчивость. Существует обязательная взаимосвязь между живыми организмами и компонентами неживой природы: фауной, флорой, на которой они питаются, бактериями, которые питаются мертвой органической материей.

Примеры антропогенных экосистем найти еще проще! Здесь также важную роль играют естественные процессы, но они не протекают независимо друг от друга. Типы и компоненты этих комплексов могут быть произвольными.

Самый простой пример экосистемы в этом разделе — обычный аквариум. Он кажется полностью естественным (здесь есть живая экосистема из рыб, моллюсков, растений, воды и воздуха), но фактором, формирующим характер антропогенной системы, здесь является человек. Он обеспечивает обитателей аквариума пищей, освещением, чисткой и другими потребностями.

Аквариум

Или возьмем пример огорода, который по сути близок к понятию естественного процесса: овощи вырастают из семян по естественному механизму. Определение «антропогенный» здесь элементарно — это природная система, созданная человеком.

Другим примером искусственных комплексов являются искусственные экосистемы. К ним в первую очередь относятся очистные сооружения, ветряные мельницы и искусственные горные экосистемы. Здесь неживые части экосистемы производят или преобразуют потоки энергии специально для поддержания жизни человека.

Нельзя забывать и о колоссальном экологическом воздействии рукотворных экосистем. Их восприятие таково, что деятельность любого такого комплекса приносит пользу человечеству и прогрессу, но в то же время наносит ущерб — часто необратимый — природным экосистемам планеты, экологической обстановке в отдельных районах, всем живым и неживым объектам природы и др.

Существуют определенные экосистемы, которые можно отличить по внешнему виду. В большинстве случаев они являются естественными, но могут быть и искусственно созданными.

Пищевая цепь и энергия в экосистеме

Всем живым существам необходимо питаться, чтобы получать энергию, необходимую для роста, движения и размножения. Но чем питаются эти живые существа? Растения получают энергию от солнца, некоторые животные питаются растениями, а другие животные — растениями. Эти пищевые отношения в экосистеме называются пищевой цепью. Пищевые цепи обычно представляют собой последовательность того, кто кем питается в биологическом сообществе.

Вот некоторые из живых организмов, которые могут быть частью пищевой цепи:

Диаграмма пищевой цепи

Пищевая цепь — это не то же самое, что пищевая паутина. Пищевая паутина — это сочетание нескольких пищевых цепей и сложной структуры.

Передача энергии

Энергия передается с одного уровня на другой в пищевых цепях. Часть энергии используется для роста, размножения, движения и других потребностей и недоступна для следующего уровня.

Маленькие пищевые цепочки сохраняют больше энергии, чем большие. Затраченная энергия поглощается окружающей средой.

Антропогенные гетеротрофные экосистемы существуют в самых разных формах. Например, промышленные предприятия или города. По линиям электропередач энергия поступает к ним, по нефте- и газопроводам, в цистернах и автомобилях.

Трофические уровни. Цепи и сети питания, их звенья

Трофический (пищевой) уровень — совокупность организмов с одинаковым типом питания, занимающих определенное место в пищевой цепи.

Пищевая цепь — это последовательность организмов, способных переносить питательные вещества и энергию от производителей (растений) к потребителям (хищникам). Соседние звенья пищевой цепи образуют отношения «пища-потребитель». То есть, когда одна группа организмов становится пищей для другой группы, связи устанавливаются.

Классификация количества продуктов питания:

1. первый порядок — производители (фотосинтезирующие растения),
2. второй — потребители первого порядка (травоядные: овцы, кролики, насекомые),
3. Третья группа — потребители класса II (первичные хищники, питающиеся травоядными: змея, поедающая грызунов, или волк, поедающий кролика),
4. Четвертая группа — потребители III класса (хищники, питающиеся потребителями II класса или вторичными хищниками: сова, питающаяся змеями).

Особи одного и того же вида могут занимать разные трофические уровни в зависимости от источников пищи (например, белый медведь, питающийся ягодами, считается потребителем I класса, в то время как если он ест грызунов, то считается потребителем II класса).

На вершине пищевой цепи обычно находятся хищники-апекс, у которых, как правило, нет серьезных врагов (например, крокодил или акула).

Энергия, накопленная в одних организмах, потребляется другими организмами в пищевой цепи. Передача энергии и пищи от источника — автотрофов (продуцентов) — ряду организмов происходит в пищевой цепи через потребление одних организмов другими. Пищевая цепь — это ряд видов или групп видов, в которых каждое предыдущее звено служит пищей для следующего. Количество ссылок может варьироваться, но обычно составляет от 3 до 5.

Пищевые цепи делятся на:

Пищевые цепи на пастбище — это пищевые цепи. Основным источником пищи здесь являются зеленые растения (производители).

• Например: трава (автотрофная) → заяц → лиса. Такие пищевые цепочки напрямую зависят от солнечной энергии. Круговорот материалов и энергии в природе определяется пищевыми цепочками пастухов.

Пищевые цепи разложения — это пищевые цепи разложения, в которых основным источником пищи служат мертвые отходы. Органические остатки или отходы образуют начало пищевой цепи отходов.

• Например: листовая подстилка (мусор) → дождевой червь → жвачка → ястреб-перепелятник → ястреб-перепелятник. Этот тип пищевой цепи менее зависим от солнечной энергии. Основным фактором существования этой цепи является поступление органического материала из другой системы. Разложившиеся пищевые цепи обеспечивают накопление материалов и энергии в экосистеме.

Важность пищевой цепи:

1. Изучение пищевых цепей позволяет нам увидеть взаимодействие при добыче корма между различными организмами в экосистеме,
2. Знание пищевых цепей позволяет оценить механизм движения энергии и следить за перемещением веществ в экосистеме.

Пищевые цепи не изолированы друг от друга. Они взаимодействуют и образуют пищевые сети. Пищевая сеть — это концептуальное представление трофических отношений между производителями, потребителями и разлагателями в сообществе. При оценке диаграмм пищевых цепей важно помнить, что каждый организм питается только одним конкретным организмом. В действительности это не всегда так. Как правило, живые организмы могут использовать организмы из разных популяций в качестве источника пищи. Даже организмы из соседних пищевых цепей могут выступать в качестве компонентов их рациона. Таким образом, пищевые цепи могут переплетаться и образовывать пищевые сети.

Правила экологической пирамиды

На каждом последующем уровне производство примерно в 10 раз меньше, чем на предыдущем. Это правило экологической пирамиды было установлено в 1927 году зоологом Чарльзом Элтоном для иллюстрации экологической структуры. Пищевые цепи служат структурой для построения экологических пирамид. Чарльз Элтон разработал графическую модель в виде пирамиды с производителями в основании. Объем каждого верхнего этажа уменьшается по отношению к предыдущему. Над уровнем производителей находится уровень потребителей первого порядка. Выше находятся другие потребительские классы.

Позже, в 1942 году эколог Р. Линдеман установил правило 10 %: Каждый последующий верхний трофический уровень получал около 10 % энергии предыдущего уровня. 90 % энергии рассеивается в виде тепла при переходе с одного уровня на другой. Из-за огромных потерь энергии количество трофических уровней ограничено максимум четырьмя или пятью звеньями. Чем дальше звенья цепи находятся от начала, тем меньше энергии поступает на следующие трофические уровни.

Энергия (С) используется в организмах для различных жизненных процессов. Часть его используется для образования клеток, то есть для роста (Р). Часть используется для энергетического обмена (R) и дыхательного процесса (i). Часть энергии выводится из организма в виде непереваренных отходов (F). Таким образом, общее количество энергии является суммой отдельных компонентов:

Конечно, не все количество переходит на следующий трофический уровень. Например, энергия, затраченная на дыхание, покинет экосистему. Таким образом, каждый последующий уровень всегда получает меньше энергии, чем первоначально содержал предыдущий уровень.

Правило 10% (принцип Линдеманна) — это основной закон энергетической пирамиды.

Типы экологических пирамид:

• Пирамида чисел (цифр) — отражает количество отдельных организмов вдоль пищевых цепей и показывает уменьшение числа особей от производителей к разлагателям. Например, чтобы прокормить волка, нужно много кроликов; чтобы прокормить этих кроликов, необходимо большое численное разнообразие растений,
• Пирамида биомассы — показывает соотношение производителей, потребителей и разлагателей в экосистеме, выраженное в их массе. Как правило, каждый последующий уровень имеет в 10 раз меньшую массу, чем предыдущий,
• Энергетическая пирамида — отражает силу потока энергии через последовательные уровни пищи, т.е. пирамида отражает скорость, с которой пищевые массы проходят по пищевой цепи. Поэтому структура биообщества зависит в первую очередь не от количества постоянной энергии, а от скорости производства продуктов питания.

Экологическая пирамида может быть перевернута вверх, т.е. предыдущие уровни могут иметь меньшую плотность и биомассу, чем последующие. Основной причиной этого является высокий уровень воспроизводства дикой популяции. Например, многие насекомые живут на одном дереве.

Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания)

С помощью диаграмм пищевых цепей мы можем получить полную информацию о структуре кормовой базы в биогеографическом сообществе. В отличие от обычных разрозненных записей видов в экосистеме, мы можем использовать диаграммы переноса пищи и энергии, чтобы увидеть взаимоотношения между видами в различных популяциях, потребляющих пищу.

Поскольку материя и энергия находятся в постоянном потоке, важно также знать направление этого потока.

Типичная пищевая цепь имеет линейную структуру. В зависимости от типа пищевой цепи определяется организм, находящийся в начале. Если целью является составление схемы пищевой цепи на пастбище, то сначала на карту наносится производитель (любое растение, способное к фотосинтезу). За производителем следуют потребители всех возможных классов. Между организмами, нанесенными на линию, расположены стрелки. Направление стрелок дает понять, в каком направлении движутся энергия и материя. Например: трава → кузнечик → мышь → скунс → орел. Трава как производитель служит пищей для кузнечиков (потребителей первого порядка), которые, в свою очередь, становятся пищей для мышей (потребителей второго порядка). Мыши питаются ласками (потребители третьего порядка), а ласки поедаются орлами (потребители четвертого порядка). Стрелки показывают направление движения материи и энергии от трав к орлам.

В пищевой цепи отходы, т.е. мертвое органическое вещество, потребляемое потребителями первого порядка, занимают место производителей. Например, мертвое животное → муха → лягушка → жаба → змея.

Как правило, в заданиях упоминаются только виды экосистемы, а трофические отношения между ними вы должны определить сами. Это легко сделать. Сначала нужно проанализировать, как организмы питаются. Если производитель указан в списке, то он выделяется в первую очередь. Как правило, производителями в пищевой цепи являются зеленые растения.

Затем выбирается гетеротрофный организм, питающийся растительной пищей, или травоядный. Затем хищник, который поедает травоядного, и так далее.

Если в предложенном списке организмов нет производителя, то выбирается сбраживание. В остальном система пищевой цепи остается прежней.