Состав и функциональная структура экосистемы - Предмет и задачи экологии
Каждая экосистема имеет собственное материально-энергетическое хозяйство и определенную функциональную структуру.
В каждую экосистему входят группы разных видов, различные по способу питания - автотрофы и гетеротрофы.
Автотрофы ("самопитающиеся") - организмы, образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ - диоксида углерода и воды - посредством процессов фотосинтеза и хемосинтеза.
Фотосинтез осуществляют фотоавтотрофы - все хлорофиллоносные (зеленые) растения и микроорганизмы. Хемосинтез наблюдается у некоторых хемоавтотрофных бактерий, которые используют в качестве источника энергии окисление водорода, серы, сероводорода, аммиака, железа. Хемоавтоотрофы в природных экосистемах играют относительно небольшую роль, за исключением чрезвычайно важных нитрифицирующих бактерий.
Автотрофы составляют основную массу всех живых существ и полностью отвечают за образование всего нового органического вещества в любой экосистеме, то есть являются производителями продукции - продуцентами экосистем.
Гетеротрофы ("питающиеся другими") - организмы, потребляющие готовое органическое вещество других организмов и продуктов их жизнедеятельности. Это все животные, грибы и большая часть бактерий. У некоторых групп бактерий, так же как и у большинства растений-паразитов и насекомоядных растений совмещаются автотрофные и гетеротрофные функции. В отличие от автотрофов-продуцентов гетеротрофы выступают как потребители и деструкторы (разрушители) органических веществ. В зависимости от источников питания и участия в деструкции они также подразделяются на несколько категорий: консументы, детритофаги и редуценты.
Консументы - потребители органического вещества живых организмов. К их числу относятся:
- 1) растительноядные животные (фитофаги), питающиеся живыми растениями (тля, кузнечик, гусь, овца, олень, слон); 2) плотоядные животные (зоофаги), поедающие других животных, - различные хищники (хищные насекомые, насекомоядные и хищные птицы, хищные рептилии и звери), нападающие не только на фитофагов, но и на других хищников (хищники второго и третьего порядков); 3) паразиты, живущие за счет веществ организма-хозяина; это уже не только животные (черви, насекомые, клещи), но и различные микроорганизмы (вирусы, бактерии, простейшие), а также некоторые грибы и растения; 4) симбиотрофы - бактерии, грибы, простейшие, которые, питаясь соками или выделениями организма-хозяина, выполняют вместе с этим и жизненно важные для него трофические функции; это мицелиальные грибы - микоризы, участвующие в корневом питании многих растений; клубеньковые бактерии бобовых, связывающие молекулярный азот; микробиальное население сложных желудков жвачных животных, повышающие переваримость и усвоение поедаемой растительной пищи. Существует немало животных со смешанным питанием, потребляющих и растительную, и животную пищу.
Детритофаги, или сапрофаги, - организмы, питающиеся мертвым органическим веществом - остатками растений и животных. Это различные гнилостные бактерии, грибы, черви, личинки насекомых. Жуки - копрофаги и другие животные - все они выполняют функцию очищения экосистем. Детритофаги участвуют в образовании почвы, торфа, донных отложений водоемов.
Редуценты - бактерии и низшие грибы - завершают деструктивную работу консументов, сапрофагов, доводя разложение органики до ее полной минерализации и возвращения в среду экосистемы (в виде двуокиси углерода, воды и минеральных элементов).
Все названные группы организмов в любой экосистеме тесно взаимодействуют между собой, согласуя потоки вещества и энергии. Их совместное функционирование не только поддерживает структуру и целостность биоценоза, но и оказывает существенное влияние на абиотические компоненты биотопа, обусловливая самоочищение экосистемы, ее среды. Это особенно хорошо проявляется в водных экосистемах, где существуют группы организмов - фильтраторов. Известно, например, какую большую роль в очищении воды озера Байкал играет небольшой рачок эпишура.
Важной характеристикой экосистем является разнообразие видового состава. При этом выявляется ряд закономерностей:
Чем разнообразнее условия биотопов в пределах экосистемы, тем больше видов содержит соответствующий биоценоз.
Чем больше видов содержит экосистема, тем меньше особей насчитывают соответствующие видовые популяции. В биоценозах тропических лесов при большом видовом разнообразии популяции относительно малочисленны.
Чем больше разнообразие биоценоза, тем больше экологическая устойчивость экосистемы; биоценозы с малым разнообразием подвержены большим колебаниям доминирующих видов.
Эксплуатируемые человеком системы, представленные одним или очень малым числом видов (агроценозы с земледельческими монокультурами), неустойчивы по своей природе и не могут самоподдерживаться.
Никакая часть экосистемы не может существовать без другой ее части. Если по какой-либо причине происходит нарушение структуры экосистемы, исчезает группа организмов, вид, то по закону цепных реакций может сильно измениться или даже разрушиться все сообщество. Но часто бывает и так, что через какое-то время после исчезновения одного вида на его месте оказываются другие организмы, другой вид, но выполняющий сходную функцию в экосистеме. Эта закономерность называется правилом замещения, или дублирования: у каждого вида в системе есть "дублер". Такую роль обычно выполняют виды менее специализированные и в то же время экологически более гибкие, адаптивные.
В подавляющем большинстве экосистем осуществляется фундаментальный обратимый химический процесс, где общий множитель n определяет масштаб преобразований вещества и энергии в экосистеме.
Рис. 3. Основной процесс в экосистеме
Уравнение описывает идеальный случай для экосистемы, замкнутой по веществу. В реальных экосистемах прямая и обратная реакции, как правило, не совпадают из-за обмена участниками реакции (переноса воды, газов и органики) с другими системами. В экосистемах больших глубин, пещерах, под землей, где нет света и не может осуществляться фотосинтез, органическое вещество поставляется либо местными хемоавтотрофами, либо поступает из других систем.
Принципиальное различие между потоками вещества и энергии в экосистеме заключается в том, что биогенные элементы, составляющие органическое вещество, могут многократно участвовать в круговороте веществ, тогда как поток энергии однонаправлен и необратим. Каждая порция энергии используется только однократно. В соответствии со вторым законом термодинамики на каждом этапе трансформации энергии значительная ее часть неизбежно теряется, рассеивается в виде теплоты.
Похожие статьи
-
Биоценозы (сообщества), их таксономический состав и функциональная структура - Общая экология
В природе все организмы не изолированы Друг от друга, а образуют разнообразные связи с другими организмами, средой обитания. Без этого ни один индивидуум...
-
Состав и функциональная структура экосистемы - Экологический фактор
Живые организмы и их неживое (абиотическое) окружение неразделимо связаны друг с другом, находятся в постоянном взаимодействии. Любая единица...
-
Структура экосистем - Понятие экосистемы
Экосистемы состоят из живого и неживого компонентов, называемых биотическим и абиотическим. Совокупность живых организмов биотического компонента...
-
Биоценоз (от био. и греч. koinos -- общий), совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши пли водоема и характеризующихся...
-
Размеры биогеоценозов различны. Совокупности биогеоценозов образуют главные природные экосистемы, имеющие глобальное значение в обмене энергии и вещества...
-
Биотическая структура экосистем - Основы общей экологии
Экология биотический толерантность закон Экосистема основана на единстве живого и неживого вещества. Суть этого единства проявляется в следующем. Из...
-
Структура биоценоза - Общая экология
Под структурой биоценоза понимают четко выраженные закономерности в соотношениях и связях его частей. Выделяют структуру: - видовую; - пространственную;...
-
Экологическая система - Предмет и задачи экологии
Основной объект экологии - это экологическая система, или экосистема, - пространственно определенная совокупность живых организмов и среды их обитания,...
-
Экология (от греч. жилище, местопребывание и понятие, учение) -- наука, изучающая взаимоотношения организмов друг с другом и со средой их обитания....
-
Среда обитания и экологический (лимитирующий) фактор - Предмет и задачи экологии
Среда - это все, что окружает организм и прямо или косвенно влияет на его состояние, развитие, рост, выживаемость, размножение и т. д. Среда каждого...
-
Пищевые цепи и трофические уровни, Первичные продуценты - Экосистема и экосистемный метод в экологии
Внутри экосистемы содержащие энергию органические вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей (источником вещества и энергии) для...
-
Понятие об экосистемах. Естественная и искусственная экосистемы. - Экосистема
ЭКОСИСТЕМА (от греческого oikos - жилище, местопребывание и система), единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания...
-
ВИДОВАЯ И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА БИОЦЕНОЗА - Основы экологии
Для существования сообщества важна не только величина численности организмов, еще важнее видовое разнообразие, которое является основой биологического...
-
Продолжительность жизни - Предмет и задачи экологии
Продолжительность жизни вида зависит от условий (факторов) жизни. Различают физиологическую и максимальную продолжительность жизни. Физиологическая...
-
Функционирование экосистем - Основы общей экологии
Энергия В Экосистемах. Напомним, что экосистема - это совокупность живых организмов, обменивающихся непрерывно энергией, веществом и информацией друг с...
-
Взаимоотношения живых организмов в биосфере - Основы экологии
В процессе развития жизни на Земле первичные живые существа разделились на две группы -- автотрофов (организмов, синтезирующих из неорганических...
-
Учение об экосистемах или синэкология - Основы экологии
Взаимосвязи и взаимоотношения организмов в экосистемах Ни один организм в природе не существует вне связей с условиями внешней среды, представленными...
-
Впервые определение экосистемы как совокупности живых организмов с их местообитанием было дано Тэнсли в 1935 году. При экосистемном подходе к изучению...
-
Экосистемы и принципы их функционирования В современной науке доминирует системная парадигма. Исходя из этого, основным объектом изучения экологии...
-
Структура экосистемы - Экологическая система
Экосистема - основное понятие экологии. Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых,...
-
СПЕЦИФИКА ЭКОЛОГИИ КАК НАУКИ, Предмет, цели и задачи современной экологии - Современная экология
Экология живой организм природный Предмет, цели и задачи современной экологии Экология - это наука о взаимоотношениях живых организмов и сообществ между...
-
Плотность и численность популяций - Предмет и задачи экологии
В любой природной системе поддерживается та численность особей в популяциях обитающих здесь животных и растений, которая в наибольшей степени отвечает...
-
Предмет и задачи экологии. История развития экологии - Основы экологии
Термин "экология" был предложен в 1866 г немецким зоологом Э. Геккелем (труд "Всеобщая морфология организмов"). В буквальном смысле он означает наука о...
-
Что такое организм и как в нем происходят метаболические процессы - Основы экологии
Организм -- любое живое существо. Он отличается от неживой природы определенной совокупностью свойств, присущих только живой материи: клеточная...
-
ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОСИСТЕМЕ - Природные экосистемы
Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют Экосистемой. Термин был предложен...
-
КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКОСИСТЕМ ПО ПРОДУКТИВНОСТИ - Основы экологии
Продуктивность и плодородие экосистем. Изучение продуктивности - крайне важное направление экологических исследований. В течение 10 лет (с 1964 по 1974...
-
Роль среды для жизни - Основные проблемы экологии и роль среды для жизни
Каждый человек должен заботиться об обеспечении здоровой окружающей среды, постоянно защищать растительный и животный мир, воздух, воду и почву от...
-
Почвенная среда жизни. Почвенные организмы - Общая экология
Общая характеристика. Почва - является продуктом жизнедеятельности организмов, включая и микроорганизмы, как современных, так и принадлежащих "былым...
-
Редуценты и детритофаги (детритные пищевые цепи) - Экосистема и экосистемный метод в экологии
Существуют два главных типа пищевых цепей - пастбищные и детритные. Выше были приведены примеры пастбищных цепей, в которых первый трофический уровень...
-
Энергия и продуктивность экосистем - Энергия экосистемы
Итак, жизнь в экосистеме поддерживается благодаря непрекращающемуся прохождению через живое вещество энергии, передаваемой от одного трофического уровня...
-
Кислород играет важнейшую роль в жизни большинства живых организмов на нашей планете. Он необходим всем для дыхания. Кислород не всегда входил в состав...
-
Внутривидовые взаимодействия в биоценозе. Межвидовые взаимоотношения в биоценозе - Общая экология
В состав любой экосистемы или биоценоза обычно входит множество видов растений, животных, грибов, бактерий, каждый из которых представлен здесь...
-
ПИЩЕВЫЕ ЦЕПИ И СЕТИ. ПОНЯТИЕ ТРОФИЧЕСКОГО УРОВНЯ - Основы экологии
Пищевая цепь - это путь движения вещества (источник энергии и строительный материал) в экосистеме от одного организма к другому. Трофический уровень -...
-
В чем причины цикличности экосистемы - Основы экологии
Экосистема испытывает те же динамические процессы, что и в ее популяциях и сообществах: цикличность, смену популяций и биоценозов и др. Цикличность...
-
Предмет и объекты изучения экологии Экология и история ее развития. Место экологии в системе естественных и социальных наук. Методы экологических...
-
Популяция - Предмет и задачи экологии
Под популяцией понимают совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство, внутри которого осуществляется та или иная степень обмена...
-
Современная экология - фундаментальная комплексная наука о природе, объединяющая знание основ нескольких классических естественных наук. Для выявления...
-
Закономерности динамики популяции - Предмет и задачи экологии
Численность живых организмов, населяющих ту или иную экологическую систему, не бывает постоянной, а всегда колеблется в более или менее широких пределах....
-
Экологическая ниша - Предмет и задачи экологии
Для определения роли, которую играет тот или иной вид в биогеоценозе, И. Гриннел ввел в 1917 г. понятие "экологическая ниша". Под экологической нишей...
-
ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ, Предмет и задачи экологии - Предмет и задачи экологии
Предмет и задачи экологии Подобно всем другим областям знаний, экология развивалась непрерывно, но неравномерно. Труды Гиппократа, Аристотеля и иных...
Состав и функциональная структура экосистемы - Предмет и задачи экологии