Экологические системы

Однородные участки территории, заселенные живыми организмами, называются биотопы.

Исторически сложившееся сообщество организмов, населяющих данный биотоп, называется биоценоз. Биоценоз характеризуется, во-первых, видовым разнообразием, во-вторых, плотностью популяций и, в-третьих, биомассой.

Прирост биомассы за единицу времени называется продукцией экосистемы.

Фитоценоз – исторически сложившееся сообщество растений в данном биотопе. Фитоценоз в большинстве случаев играет роль главного регулирующего фактора, т.к. он образует пищу и среду обитания.

Биоценоз и окружающая неживая природа связаны между собой обменом веществ и энергии и составляют биогеоценоз/экосистему. В состав биогеоценоза входят почва, почвенно-грунтовая вода, нижние слои тропосферы и сообщества организмов. Функции биогеоценоза – круговорот веществ и энергии на определенной территории.

Части биогеоценоза:

• Абиотическое окружение – неживая природа

• Продуценты – организмы, которые синтезируют органику из неорганики

• Консументы – потребители, образуют вторичную продукцию

• Редуценты/деструкторы – организмы, разлагающие органические соединения

Основу биогеоценоза составляют трофические и энергетические связи. Постоянно происходит перенос вещества и энергии от продуцентов к консументам и редуцентам путем поедания. Так образуются пищевые цепи/цепи питания.

Пищевые цепи:

• Пастбищная цепь/цепь выедания – начинается от зеленых растений

• Детритная/цепь разложения – начинается от детрита (отходов жизнедеятельности животных или отмерших частей организмов)

Организмы, которые получают пищу от первичных продуцентов через одинаковое количество этапов, находятся на одном трофическом уровне. Первый уровень – автотрофы. Второй уровень – фитофаги (растительноядные животные) и растения-паразиты. Третий уровень – некрупные зоофаги (хищники первого порядка) и паразиты фитофагов. Четвертый уровень – крупные зоофаги (хищники II порядка) и паразиты хищников первого порядка. Пятый уровень – редуценты.

Экологическая ниша – комплекс факторов, которые необходимы виду для существования. Экологическая ниша всегда занята только одним видом.

Агроценоз – искусственно созданный человеком биогеоценоз, который характеризуется небольшим числом видов, низкой экологической устойчивостью, высокой продуктивностью одного или нескольких видов, из агроценоза периодически изымаются вещества, и агроценоз потребляет больше энергии, чем природный биогеоценоз, напр. полисад.

Экологические пирамиды: каждый последующий трофический уровень пищевой цепи использует только ~ 10% энергии из пищи предыдущего уровня. Остальная энергия рассеивается в виде тепла. Поэтому пищевая цепь не может состоять больше, чем из четырех-шести трофических уровней.

Пирамида энергии отражает количество энергии на каждом уровне пищевой цепи, и она дает наиболее полное представление об организации сообщества.

Пирамида биомассы отражает соотношение органического вещества на каждом уровне пищевой цепи.

Пирамида чисел отражает количество особей на каждом уровне пищевой цепи.

Саморегуляция в биогеоценозе заключается в том, что все организмы, существующие совместно, не уничтожают полностью друг друга, а ограничивают численность определенным уровнем.

Изменения в биогеоценозах: хотя биогеоценоз является саморегулирующейся системой, устойчивое состояние никогда не достигается полностью. Основные изменения в биогеоценозе – изменение численности отдельных видов и смена биогеоценоза.

Изменение численности: численность популяции определяется количеством рождающихся и погибающих особей, а оба этих показателя зависят от множества экологических факторов, которые действуют разнонаправлено. Поэтому численность популяции всегда колеблется. Значительные колебания численности наблюдаются в более простых экосистемах, напр. на Севере. В более сложных экосистемах, напр. в тропическом лесу, значительных колебаний не наблюдается.

Смена биогеоценозов/сукцессия: жизнедеятельность организмов, населяющих биогеоценоз, постоянно изменяет условия обитания, то есть изменяет состав почвы, световой режим, водный режим и т.д. Возникшие изменения приводят к вытеснению одних видов и размножению других, а это приводит к перестройке и смене биогеоценоза.

Ведущую роль в эволюции биогеоценоза играют растения, а также хозяйственная деятельность человека. Смена идет в определенном направлении, и длительность существования различных биогеоценозов различна. Чем полнее кругооборот вещества и энергии, тем более устойчив и долговечен биогеоценоз. Смена идет от менее устойчивых биогеоценозов к более устойчивым. Напр. еловый лес → луг → березы и сосны → еловый лес. Тропический лес – самый устойчивый биогеоценоз.