5.1.2. Общебиосферные экологические процессы.

Можно выделить 3 группы общебиосферных экологических процессов:

- процессы энергообмена, заключающиеся в улавливании растениями световой энергии солнечного излучения и перераспределении ее между всеми живыми существами биосферы;

- процессы массообмена в форме круговоротов веществ в биосфере;

- процессы адаптации живых объектов к изменению физических условий окружающей среды.

5.1.3. Экологические процессы, происходящие в каждой экосистеме.

Все частные процессы в различных организмах и группах можно разделить на: обмен (веществом, энергией, информацией), рост и развитие (особей, групп, сообществ), размножение особей.

В каждой экосистеме происходят всевозможные процессы – рост и развитие отдельных особей растений и животных, объединение их в группы, перемещение групп животных, иногда очень крупных, по территории суши и в морских водах, размножение животных, иногда в гигантских масштабах, либо резкое сокращение их численности. Эти и другие частные процессы тесно связаны друг с другом, а также с физическими условиями окружающей среды. Рассматривать, даже бегло особенности и закономерности всех экологических процессов в экосистемах у нас нет возможности. Поэтому мы ограничимся изучением лишь одного, самого общего процесса – процесса взаимосвязанного изменения состава растений и животных, находящихся в экосистеме. Этот процесс называется сукцессией.

5.2. Энергообмен в экосистемах.

5.2.1. Энергообмен между живыми существами

Энергообмен между живыми существами – основной процесс в биосфере. Без энергии не могут протекать никакие другие процессы. Основным источником энергии для живых существ на Земле является Солнце.

Улавливают солнечную энергию Солнца в биосфере зеленые растения, содержащими хлорофилл. Процесс усвоения световой энергии и получения за ее счет органического вещества называется фотосинтезом. Этот процесс составляет энергетическую основу биосферы. Без него невозможно осуществление остальных процессов, поскольку для них нужна энергия, а поступает она их участникам из растений, биомасса которых используется в пищу.

Сущность фотосинтеза - образование растительной биомассы из СО₂ и Н₂О и минеральных компонентов почвы за счет энергии света. При фотосинтезе в отличие от других биохимических процессов энергия кванта света трансформируется в энергию химической связи. Животные не умеют использовать солнечный свет непосредственно в качестве источника энергии, они получают энергию, поедая растения или других животных, питающихся растениями. Таким образом, источником энергии для всех экологических процессов в биосфере служит Солнце, а фотосинтез необходим для поддержания всех форм жизни на Земле.

Суммарную реакцию фотосинтеза можно описать уравнением

Солнечный свет

СО₂ + Н₂О (СН₂О)_n + О₂

Растения

Углеводы, образующиеся в этой реакции, содержат больше энергии, чем исходные вещества (СО₂ и Н₂О). Таким образом, за счет энергии Солнца энергетически бедные вещества СО₂ и Н₂О превращаются в богатые энергией продукты - углеводы и О₂.

Солнечная энергия, достигающая Земли, составляет 56*10²³Дж. Около половины этой энергии отражается облаками и не попадает на поверхность Земли. Из энергии, достигшей Земли, только половина участвует в фотосинтезе. Таким образом фотосинтетически активная радиация составляет в масштабах всей Земли 15*10²³Дж. На растения может попасть лишь 60% этой энергии. Согласно расчетам, растения производят 200.10⁹ т/год биомассы, что эквивалентно 3*10²¹Дж. Считается, что энергия, содержащаяся в биомассе всех живых существ на поверхности Земли, сопоставима по величине с энергией всех разведанных запасов топлива (угля, нефти, газа).

Существует определенная схема распределения энергии, получаемой растениями, среди остальных живых объектов в биосфере (Рис. 5.4)

Для оценки процессов энергообмена в экологии используются различные критерии. Наиболее показательным и часто применяемым служит критерий продуктивности популяций и их групп. Можно измерять и продуктивность всего биоценоза ЭС. Это делается при анализе разных фаз ее развития.

Исследования переноса энергии в экосистемах и продуктивности экосистем ведутся на 3-х уровнях:

- экосистемном.

- трофическом,

- популяционном,

На трофическом уровне осуществляется группа близких процессов энергообмена в разных взаимосвязанных популяциях автотрофов, гетеротрофов и редуцентов.

Напомним, что процесс энергообмена в биосфере - необратимый. Только в популяциях растений (в автотрофах) энергия воспринимается биообъектами в энергетической, волновой форме. Во всех других популяциях - гетеротрофах и редуцентах энергия передается в химически связанной форме - форме богатых энергией органических веществ. Прием веществ, богатых энергией, осуществляется путем использования этих веществ в пищу. Вся совокупность популяций, участвующих в энергообмене, называется трофической цепью, а сами участники цепи делятся на функциональные группы, называемые в экологии трофическими уровнями или звеньями трофической цепи.