Вопрос 4. Функциональные свойства экосистем

Экосистема – динамичная структура, состоящая из сотен тысяч видов продуцентов, консументов, детритофагов и редуцентов, которых связывают пищевые цепи и непищевые взаимоотношений. Экосистема поддерживает свое существование за счет круговорота биогенов и постоянного притока солнечной энергии.

Стабильность экосистемы поддерживается общим принципом лимитирующих факторов. Лимитирующий фактор – любой фактор, тормозящий рост популяции видов в экосистеме. Сохранение постоянного видового состава экосистемы объясняется динамическим равновесием, в котором находятся отношения между всеми их компонентами. Устойчивость экосистемы обусловлена равновесием двух факторов: биотического потенциала и сопротивления среды.

Биотический потенциал – совокупность всех экологических факторов, способствующих увеличению численности популяции, или видовая способность к размножению.

Сопротивление среды – сочетание факторов, ограничивающих рост (лимитирующих факторов).

Биогеохимические функции живого вещества:

• газовая функция заключается в поглощении растениями СО₂ и выделении кислорода, в восстановлении азота, сероводорода, т.е. в поддержании газового состава атмосферы;

• концентрационная функция заключается в поглощении и накоплении живыми организмами углерода, азота, водорода, кислорода, фосфора, серы, йода, железа и пр. элементов (отложения известняка, мела, нефти, угля…);

• окислительно-восстановительная функция заключается в восстановлении и окислении различных веществ в живых организмах. Например, восстановление СО₂ до углеводов в процессе фотосинтеза и окисление их до СО₂ при дыхании растений:

фотосинтез

дыхание

С

восстановление

окисление

О₂ углеводы СО₂

6СО₂ + 6Н₂О →^hυ С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

Аэробное дыхание – процесс, обратный фотосинтезу. Синтезированное вещество вновь разлагается с высвобождением потенциальной энергии, аккумулированной в этом веществе. Акцептором электрона является кислород:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂  6СО₂ + 6Н₂О + Q

Анаэробное дыхание – акцептором электрона служит, например, уксусная кислота:

С₆Н₁₂О₆ + СН₃СООН  4СО₂ + 4СН₄ + Q₂

Бескислородное дыхание служит основой жизнедеятельности многих бактерий, дрожжей, простейших. Брожение – анаэробное дыхание, при котором органическое вещество служит и акцептором и донором электронов:

С₆Н₁₂О₆  2С₂Н₅ОН + 2СО₂ + Q

Образующийся спирт также содержит некоторое количество энергии, которое может быть использовано другими организмами. Разложение органических веществ – процесс, в результате которого организмы получают необходимые химические элементы и энергию при преобразовании пищи внутри клеток их тела. Если бы эти процессы прекратились, то все биогенные элементы оказались бы связанными в мертвых остатках, а продолжение жизни стало бы невозможным.

• круговорот веществ в природе, осуществляемый при участии организмов биосферы и заключающийся в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Эта функция определяет возможность длительного существования и развития жизни при ограниченном запасе элементов в природе. В круговорот вовлечено около 40 химических элементов.