9 Экосистемы. Классификация экосистем. Зональность макроэкосистем. Структура экосистем. Динамика экосистем: автогенные и аллогенные (антропогенные) сукцессии (залялетдинова).

Экосистемы– основная стуктурная единица биосферы- представляет собой единый природный или природно-антропогенный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и косные экологические компоненты связаны между собой причинно-следственными связями, обменом веществ и распределением потока энергии. Более мелкие и простые экосистемы входят в более крупные и сложные, и все вместе составляют биосферу, которая сама является глобальной экосистемой.

Классификация экосистем.

1. микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева),

2. мезоэкосистемы (лес, пруд и т. д.),

3. макроэкосистемы (континент, океан и др.)

4. глобальная — биосфера.

Классификация: естественные и искусственные экосистемы. Различают:

1 наземные биомы (тундра, бореальные хвойные леса, листопадный лес умеренной зоны, степь, саванна, пустыня, вечнозеленый тропический дождевой лес),

2 пресноводные экосистемы (стоячие, текучие, заболоченные),

3 морские экосистемы (пелагические, прибрежные).

Зональность макроэкосистем.

Изучение географического распределения экосистем может быть предпринято только на уровне крупных экологических единиц — макроэкосистем, которые рассматриваются в континентальном масштабе. Два абиотических фактора- температура и количество осадков – определяют размещение по земной поверхности основных наземных биомов. Режим температуры и осадков на некоторой территории в течение достаточно долгого периода времени и есть то, что мы называем климатом. Климат в разных районах земного шара неодинаков. Специфика климатических условий в свою очередь определяет развитие того или иного биома. От экватора к полюсам видна определенная симметрия в распределении биомов различных полушарий.

Структура экосистемы - естественное функционально-морфологическое членение экосистемы на подсистемы и блоки, играющие в экосистеме роль "кирпичиков". Сточки зрения трофической структуры экосистему можно разделить на два яруса:

1) верхний автотрофный;

2) нижний гетеротрофный.

С биологической точки зрения :

1) неорганические вещества (C, N, CO2, H2O и др.), включающиеся в круговороты;

2) органические соединения (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества и т.д.), связывающие биотическую и абиотическую части;

3) воздушную, водную и субстратную среду;

4) продуцентов (организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических);

5)консументов (потребители органического вещества живых организмов);

6) деструкторов (организмы питающиеся мертвым органическим веществом)

Динамика экосистем: автогенные и аллогенные (антропогенные) сукцессии.

Экосистемы постоянно меняются, причем в разном «биологическом времени» и разном «биологическом пространстве». При этом в любой точке экосистемы одновременно происходят под влиянием самых разных причин изменения, накладывающиеся друг на друга.

Сукцессия- последовательная замена одной экосистемы на другую.

Автогенные сукцессии – постепенные изменения экосистемы под влиянием жизнедеятельности ее биоты, при которых меняются состав видов и функциональные параметры экосистемы в направлении формирования равновесного с климатом устойчивого состояния – климакса.

Различаются три варианта автогенных сукцессий:

1. первичные автотрофные. Эти сукцессии начинаются «от нуля», т.е. в условиях, где практически не было жизни, которая в ходе сукцессии осваивает новое пространство;

2. вторичные автотрофные возникает на местах разрушенных сообществ, где почва. Часть организмов еще сохранилась. Восстановительная

3. гетеротрофные (деградационные). В этой сукцессии последовательно сменяют друг друга группы детритофагов и редуцентов

Аллогенные сукцессии – изменения экосистем под влиянием внешнего по отношению к ним фактора. Например: город, сельхоз поля.- основаны на вторичной сукцессии. Результат: накапливается биота.

10. Распределение энергии в экосистеме. Пищевые цепи, пищевые сети. Трофические уровни. Продуктивность экосистем: валовая первичная продуктивность, чистая первичная продуктивность, вторичная продуктивность. Экологические пирамиды. Закон Линдемана (Залялетдинова).

Растения способны поглотить лишь малую часть энергии солнечных лучей, падающих на их листья. Приблизительно 95- 99 % энергии отражается от листовой поверхности, переходит в тепло, либо расходуется на испарение влаги из устьиц, и только 1-5 % световой энергии поглощается хлорофиллом. Энергия солнца, поглощенная растениями за единицу времени, называется валовой первичной продукцией. От 20 до 40 % этой энергии растения расходуют на дыхание; оставшиеся 60-80 % превращаются в чистую первичную продукцию - энергию химических связей, поскольку используются для синтеза больших полимерных молекул, из которых строятся ткани растений. Чистую первичную продукцию иначе называют скоростью прироста фитомассы (суммарной массы растений данного сообщества). При поедании растений травоядными животными энергия переходит с веществом пищи на следующий трофический уровень. Непереваренные остатки пищи выбрасываются и перерабатываются редуцентами, обитающими в почве. Животные, как и растения, теряют часть энергии при дыхании. Энергия, оставшаяся после потерь, связанных с дыханием, выделением и экскрецией, идет на рост и размножение животных - увеличение зоомассы. Энергия, запасенная в телах растительноядных и хищных животных (консументов) за единицу времени, называется вторичной продукцией.

Пищивая цепь. трофическая цепь – последовательность групп организмов (пищивых звеньев), каждая из которых служит пищей для последующей группы, т.е связанная отношением пища-потребитель. Обычно бывает от 2-5 и более звеньев. Различают 2 типа пищевых цепей – пастбищную и детритную. Пастбищная цепь начинается с зелёных растений, идёт к пасущимся растительноядным животным (консументы 1-го порядка) и затем к хищникам, добывающим этих животных (в зависимости от места в цепи – консументы 2-го и последующих порядков). Детритная цепь начинается с детрита (продукт распада органики), идёт к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам (животные и микроорганизмы, вовлечённые в процесс разложения отмирающей органики).

Пищевая сеть – многие популяции принадлежат сразу к нескольким троф.уровням. Один и тот же организм нередко потребляет в пищу и животных, и растения; хищник может питаться консументами 1-го и 2-го порядка; многие животные едят и живые и отмершие растения.

1. Трофические уровни- совокупность организмов, которые занимают определенное положение в общей цепи питания. Продуценты, или автотрофы – это первый трофический уровень в пищевой цепи. К ним относятся фотосинтезирующие зеленые растения суши и водной среды. Например, ряска, водоросли одноклеточные и многоклеточные.

2. Консументы(гетеротрофы) первого порядка - простейшие, травоядный пресноводный планктон - ракообразные, личинки комаров.

3. Консументы второго порядка - хищные простейшие, хищный планктон.

4. Консументы третьего порядка - хищные пресноводные насекомые - клопы, жуки.

5. Редуценты, или деструкторы – восстановители. Возвращая биогенные элементы из отмерших организмов снова в почву или в водную среду, они, тем самым, завершают биохимический круговорот вещества. (бактерии, большинство разных микроорганизмов и грибы)

Продуктивность экосистем – биомасса. Производимая популяцией, сообществом, экосистемой на единицу времени или на единицу площади и способность биологических систем поддерживать темп воспроизведения этой биомассы. Различают первичную продукцию, которую образуют продуценты в процессе фотосинтеза и хемосинтеза.

Различают валовую первичную продуктивность (ВПП) — скорость, с которой солнечная энергия превращается продуцентами на органическое соединение во время фотосинтеза (ее выражают в кал/м кв в час), и чистую первичную продуктивность (ЧПП) — энергию, что идет на прирост или поглощается деструктором.

Вторичную производят все консументы и рудуценты. Вторичная производительность также делится на валовую и чистую.

Экологическая пирамида – графическое изображение соотношения в экосистеме между продуцентами, консументами (1,2 и т.д. порядка) и редуцентами. Соотношение может быть выражено в единицах биомассы (сырого или сухого его веса)-пирамида биомасс, числа особей- пирамида чисел Элтона или энергии, заключенной в особях-пирамида энергий. Звено цепи составляет уровень эко.пирамиды.

Закон (правило) 10%, или закон пирамиды энергии Линденмана- закон, согласно которому только часть (10%) энергии, поступившей на определенный трофический уровень биоценоза, передается организмам, находящимся на более высоких трофического уровнях.