Лекция 9. Экосистемы

1. Концепция экосистемы. Связь сообщества  неорганическая среда.

Автотрофы - гетеротрофы. Фототрофы - хемотрофы. Литотрофы - органотрофы.

Неорг. комп  автотрофы  гетерототрофы  возврат элементов. Круговорот!

Концепция экосистемы. А.Тенсли, 1935.

Экосистема: любая совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ.

Для поддержания круговорота - три компонента: продуценты, консументы, редуценты.

Т.е. - необходимо функциональное разнообразие.

Масштабы экосистем. Безразмерное понятие (главное - круговорот ).

Дупло зуба - дубрава - биосфера

Иерархическая структура экосистем. Круговороты в круговоротах. Фрактальность.

Предельно малые экосистемы. Ценакулы. Биогеоценотческие узлы. Консорции

Фрактальность и устойчивость экосистем.

Незамкнутость круговоротов.

Различия по степени замкнутости

- вынос за пределы мал - автономия

(леса, луга, озера)

- выносза пределы велик. Зависят от поступления (проточные водоемы, склоны гор).

2. Биогеоценоз. В.Н.Сукачев, 1942. Территория. Биогеоценология. Популярность термина (БГЦ).

Участок суши, занятый определенной единицей растительного покрова (фитоценоз).

Биогеоценоз - экосистема - взаимодополняемые концепции.

3. Поток энергии. Для поддержания экосистемы - приток энергии. Основа - солнечная энергия.

Связь - фототрофами. Остальные - из пищи. Пищевые связи.

Трофическая структура. Пищевые сети - сложные.

Но - конкретная пищевая цепь - 4-5 звеньев.

Типы трофических цепей:

- пастбищные (цепи выедания) - от продуцентов

- детритные (цепи разложения) - от мертвой органики

Трофические уровни. Продуценты  консументы 1 порядка (растительноядные)  консументы 2, 3 и т.д. порядков.

Энергетический баланс: Съедено = Рост + Траты на поддержание + Экскременты

Усвояемость у животных - 10-20% (сапрофаги) - 75% (плотоядные).

Рост - не более 10% !!! (т.е. потери на экскреция + поддержание - 90%)

Т.е. убыль энергии по трофическим уровням: 1000  100  10  1  0.1, т.е. на более 4-5.

Правило пирамид: на каждом следующем трофическом уровне количество биомассы, создаваемое за единицу времени, меньше, чем на предыдущем.

Практические аспекты:

- производство продуктов питания (чем дальше по пищевой цепи, тем дороже)

- перенос ядовитых соединений по цепям питания. Накопление ядов в конце пищевой цепи.

4. Продукция. Основа функционирования экосистем - связь солнечной энергии (фотосинтез).

Скорость фиксации - продукция - различна.

Первичная продукция - органическая масса, создаваемая растениями за единицу времени.

- Валовая первичная продукция - общее количество вещества, создаваемого при фотосинтезе. Тратится на рост + поддержание растения (40-70%).

- Чистая первичная продукция - прирост - энергия для консументов и редуцентов).

- Вторичная продукция - прирост консументов.

Распределение продуктивности. Изучение продукции - МБП 1964-1974.

Первичная продукция Земли: суша: 110-120 млрд т. сух в-ва, океан - 50-60 млрд. т. сух в-ва

Распределение по зонам: Тропический лес 1000-3500 г/м²/год

Умеренный лес 600-2500

Тайга 400-2000

Степь 200-1500

Тундра 10-400

Пустыня 10-250

Сельскохозяйственные 100-3500 (среднее 650)

Открытый океан 2-400

Шельф 200-600

Коралловые рифы 500-4000

5. Практическое значение продуктивности.

Продукция сельскохозяйств. растений -  16% продукции суши.

Половина - питание половина - корма. Всего человек потребляет  0.2% перв. прод.Земли

Растительная пища - дешевле, но - нужны белки.

Растительн. (по калориям) - может обеспечить вдвое большее население.

Но: по белкам - только 50% соврем. населения.