8. Состояние гомеостаза и его значение.

Естественные экосистемы (леса, степи, водоемы и др.) существуют в течение длительного времени, т.е. обладают определенной стабильностью во времени и пространстве. Для поддержания стабильности системы необходима сбалансированность потоков вещества и энергии, процессов обмена веществ между организмами и ОС. Естественно, что ни одна система не является абсолютно стабильной; стабильность является кажущейся: периодическое увеличение, например, популяции одного вида сопровождается уменьшением численности популяции другого вида. Подобные процессы имеют более или менее правильную периодичность и в целом не выводят систему из равновесия.

Состояние равновесия экосистемы носит название гомеостаза. Такое состояние – основное условие существования любой экосистемы. Однако условия существования равновесия в разных сообществах – разные.

В естественном биогеоценозе гомеостаз поддерживается потому, что система открыта, т.е. непрерывно получает информацию из ОС: к растениям-фотосинтетикам непрерывно поступает солнечная энергия, масса химических веществ; накопление их (ассимиляция) сопровождается их распадом (диссимиляция).

Иное дело – антропогенная, созданная человеком, экологическая система. Для нее справедливы все основные законы природы, но в отличии от природного биогеоценоза, она не может рассматриваться как открытая.

9. Трофическая цепь. Общая схема.

Первичное органическое вещество образуется на Земле в основном зелеными растениями под воздействием солнечной энергии и ее поглощения в процессе фотосинтеза. Поглощенная энергия не рассеивается, а накапливается в органическом веществе (ОВ) за счет преобразования энергии фотонов в энергию химических связей. Поэтому растения называют самопитающимися или автотрофами.

Растения непрерывно поглощают диоксид углерода из атмосферного воздуха и выделяет кислород. Именно этот процесс обуславливает присутствие свободного кислорода в атмосфере, стабильность ее газового состава и сохранение определенного газового баланса. Поскольку растения создают первичное ОВ (СО₂+Н₂О→СН₂О+О₂) их называют продуцентами.

При фотосинтезе осуществляются сложные биохимические процессы, в результате которых образуется фруктоза – исходный материал для синтеза других углеводов.

Синтез ОВ может осуществляться и бактериями. Источником углерода для них служит диоксид углерода и сероводорода (свободный или связанный):

6CO₂+12H₂S→(CH₂O)₆+6H₂O+12S.

Такие бактерии называются хемосинтетиками. Кроме серобактерий можно отметить нитрифицирующие бактерии (окисляющие аммиак до оксидов азота, нитритов и нитратов), железобактерии (окисляющие железо двухвалентное в трехвалентное). Энергия, выделяющаяся при работе бактерий идет на восстановление диоксида углерода.

В отличие от растений животные не способны к реакциям фото- и хемосинтеза и вынуждены использовать солнечную энергию косвенно – через ОВ, созданное фотосинтетически. Чтобы построить собственное тело и поддерживать его развитие они вынуждены употреблять в пищу автотрофы. Поэтому их называют гетеротрофами или консументами. Т.о, в биогеоценозе образуется цепь последовательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим – трофическая цепь. Продуценты и консументы образуют два первых звена трофической цепи.

Не все организмы ограничиваются потреблением растительной пищи, строя белки своего тела непосредственно из белков растений. Плотоядные животные используют животные белки со специфическим набором аминокислот и относятся к консументам второго порядка и т.д., т.е. трофическая цепь может быть продолжена. Таким образом цепи могут быть короткими (осина – заяц – лиса) и более сложными (трава – насекомые – лягушки – змеи – хищные птицы). Разные трофические цепи связаны между собой общими звеньями, образуя сложную систему – трофическая сеть.

На всех трофических уровнях образуются «отходы».

Зеленые растения ежегодно сбрасывают листья, многие организмы по тем или иным причинам постоянно отмирают. В конечном итоге, так или иначе, созданное ОВ должно частично или полностью замениться с помощью редуцентов (бактерий, грибов, простейших). Они разлагают органические остатки всех трофических уровней продуцентов и консументов до минеральных веществ, которые вместе с диоксидом углерода, выделяющимся при дыхании редуцентов, вновь возвращается к продуцентам.