46. Биосфера, экосистемы, растительные сообщества

Биосфера, экосистемы (см в других вопросах)

Растительные сообщества — это не случайное скопление растений, а закономерное, слагающееся и изменяю­щееся в процессе длительного исторического развития объедине­ние видов, произрастающих при однородных условиях. Каждое растение предъявляет свои требования к условиям существова­ния (температура, свет, влажность), поэтому одни растения встречаются в лесу, другие — в поле, на болоте и т.д. В природе одни растения группируются с другими; этим группировкам и дано было название растительных сообществ (фитоценозов).

Крупные растительные сообщества, например леса, луга, по­ля, болота, распадаются на более мелкие: луга — пойменные, суходольные; леса — хвойные, лиственные, смешанные.

К характерным признакам растительного сообщества относятся: ярусность в распределении надземных и подзем­ных органов растений. Так, в лесу можно выделить деревья, ку­старники, травы, мхи. Все они предъявляют различные требова­ния к условиям существования, поэтому в хвойных лесах, где мало света, хорошо развивается моховой покров; дубовые леса светлые, поэтому там много цветковых растений. Ярусность отчет­ливо прослеживается в лесу, когда одни растения своими крона­ми располагаются над другими, благодаря этому на небольшой площади произрастает большее количество растений.

Различную быстроту развития растений в сообществе характеризует не пространственный фактор, как ярусность, а временной. Так, одни растения цветут весной, другие — летом, третьи — весь период; развиваясь в разное время, растения не мешают друг другу в росте.

Смена одних видов другими происходит, когда из-за плохих условий существования одни виды погибают, другие появляются. Например, в заболоченной местности сначала господствующими являются мхи, затем постепенно они уступают место влаголюбивым растениям, которые подготавливают почву для сухопутных травянистых растений и кустарников. Изменение условий жизни является причиной смеши одних растений другими. Так, луг зарастает лесом; на месте леса может появиться болото и т.д. Смена растительных сообществ вызывается колебаниями климата, изменением почвы, влиянием хозяйственной деятельности человека.

Большое значение в жизни людей имеет такое растительное сообщество, как лес. Леса улучшают климат, задерживая влагу; предотвращают смыв почвы и образование оврагов; защищают почвы от ветров; очищают воздух от вредных примесей, предо­ставляя людям место для отдыха и способствуя воспитанию эс­тетических чувств. Лес используется в народном хозяйстве.

При всем разнообразии лесов их можно разделить на опре­деленные группы растительных сообществ, сходные по своим природным свойствам. Тип леса, как правило, устанавливают по пре­обладающей породе деревьев.

47. Биотическая и абиотическая структура экосистем

Состав и структура экосистем

Состав экосистемы представлен абиотическими компонента­ми неживой природы и биотическими компонентами живой при­роды.

Абиотические компоненты- это:

- неорганические вещества и химические элементы, участ­вующие в обмене между живой и мертвой материей (вода, кисло­род, кальций, магий, железо, азот, фосфор и т.д.);

- органические вещества, связывающие абиотическую и биотическую части экосистем (углеводы, жиры, аминокислоты, белки);

- воздушная, водная или твердая среда обитания;

- климатические факторы (энергия солнца, осадки, ветер).

Биотические компоненты состоят из трех функциональных групп организмов.

1) Продуценты(producens - создающий, производящий) или автотрофные организмы (trophe - пища) - создатели первичной биологической продукции, организмы, синтезирующие органи­ческие вещества из неорганических соединений (диоксида угле­рода СО₂ и воды). Главная роль в синтезе органических веществ принадлежит зеленым растительным организмам - фотоавтотрофам, которые используют в качестве источника энергии сол­нечный свет, а в качестве питательного материала - неорганиче­ские вещества, в основном углекислый газ и воду:

СО₂+ Н₂О = (СН₂О)_n+ О₂.

В процессе жизнедеятельности они синтезируют на свету ор­ганические вещества - углеводы или сахара (СН₂О)_n.Фотосинтез- превращение зелеными растениями энергии Солнца в энергию химических связей и органические вещества. Световая энергия, поглощаемая зеленым пигментом (хлорофиллом) растений, поддерживает процесс их углеродного питания. Реакции, в которых поглощается световая энергия, на­зываются эндотермическими (эндо - внутрь). Энергия солнечного света аккумулируется в форме химических связей.

2) Консументы(consume - потреблять) или гетеротрофные орга­низмы (heteros - другой, trophe - пища) осуществляют процесс разложения органических веществ. Эти организмы используют органические вещества в качестве питательного материала и ис­точники энергии. Гетеротрофные организмы делят нафаготрофы(phaqos - пожирающий) исапротрофы(sapros - гнилой). К фаготрофам относятся животные; к сапротрофам - бактерии.

3) Редуценты(redus - возвращающий) - организмы, которые превращают органические остатки в неорганические вещества. Редуценты: бактерии, грибы - участвуют в последней стадии раз­ложения - минерализации органических веществ до неорганиче­ских соединений (СО₂, Н₂О, метан и др.). Они возвращают веще­ства в круговорот, превращая их в формы, доступные для проду­центов. Без редуцентов в природе накапливались бы груды органических остатков и иссякли бы запасы минеральных веществ.

Функционирование экосистем обеспечивается взаимодействием трех основных составляющих: сообщества, потока энергии, кру­говорота веществ.

С точки зрения пространственной структуры в природных системах выделяют два яруса:

- верхний - автотрофный, или «зеленый пояс» Земли, который включает растения или их части, содержащие хлорофилл;

- нижний - гетеротрофный, или коричневый пояс Земли, кото­рый включает почвы или донные осадки, где преобладают процессы разложения мертвых органических остатков растений и животных.

Саморегуляция экосистем- важнейший фактор их существо­вания - обеспечивается внутренними механизмами, устойчивыми интегративными связями между их компонентами, трофическими и энергетическими взаимоотношениями.

Важнейшим свойством экосистемы является ее устойчивость, сбалансированность обмена и происходящих в ней процессов. Со­стояние подвижного равновесия биосистем называется гомеостазом. Гомеостаз(homoios - тот же, подобный; stasis - состояние) - это способность популяций или экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменяющихся условиях среды. В основе гомеостаза лежит принцип обратной связи. Для поддер­жания равновесия в природе не требуется внешнего управления. Пример гомеостаза - субсистема «хищник - жертва», в которой регулируются плотность популяций хищника и жертвы.

Человек - самое могущественное существо, способное изме­нить функционирование экосистем. Человек относится к гетеротрофам, несмотря на совершенство техники, он нуждается в ре­сурсах жизнеобеспечения, даваемых природой. Сберечь человека можно только с помощью регулирующих механизмов, которые позволяют биосфере приспособиться к отдельным антропоген­ным воздействиям. Для поддержания своего жизнеобеспечения человек должен стремиться к сохранению режимов саморегуля­ции естественных систем жизнеобеспечения планеты.