Экологическая система (биогеоценоз).
Экосистема – любая совокупность совместно обитающих организмов и неорганических компонентов, при взаимодействии которых происходит круговорот веществ и поток энергии.
Биогеоценоз – однородный участок земной поверхности, занятый определенным сообществом живых организмов (биоценозом), находящимся в постоянном контакте и взаимодействии с абиотической средой.
Экосистема и биогеоценоз – понятия сходные, но не тождественные. Экосистема – понятие более широкое. Экосистемы – трухлявый пень, лужа с дождевой водой, аквариум, биосфера – не имеют определенного объема, охватывают пространства разной величины и могут создаваться человеком. Биогеоценоз (ельник, дубрава, сфагновое болото) – это природная экосистема, границы которой определены растительным сообществом (фитоценозом). Структурные компоненты биогеоценоза:
Абиотическая среда (экотоп) – состоит из неживых (косных) компонентов и компонентов живого происхождения (биокосных): климатоп (свет, температура, влага, воздух) и эдафотоп (почва, грунт).
Биоценоз – состоит из функциональных групп организмов: продуценты – производители органического вещества – автотрофные организмы, главным образом зеленые растения. Консументы - потребители органического вещества 1, 2, 3-го и т.д. порядков - травоядных и плотоядных животных). Редуценты = деструкторы – разрушители органического вещества – сапротрофные бактерии и грибы.
Круговорот веществ и поток энергии в экосистеме.
Круговорот веществ и поток энергии в экосистемах осуществляется по трофическим цепям, состоящим из отдельных организмов – трофических уровней.
Трофический уровень – совокупность организмов, объединенных типом питания. Различают:
Первый трофический уровень: автотрофные организмы (в основном фотосинтезирующие растения продуценты), создающие орагические вещества из неорганических за счет солнечной энергии. Используется 1% солнечной радиации.
Второй трофический уровень: травоядные животные (консументы 1-го порядка: гусеницы бабочек, мыши, полевки, зайцы), потребляющие органические вещества, созданные продуцентами и усваивающие 10% энергии, заключенной в созданных ими органических веществах (90% энергии расходуется на жизнедеятельность, т.е. из химической преобразуется в другие виды).
Третий трофический уровень: плотоядные животные (консументы 2-го порядка: хищные насекомые, насекомоядные птицы и т.п.), потребляющие травоядных животных и усваивающие 10% энергии, заключенной в созданных ими органических веществах, а 90% энергии преобразуется в другие виды).
Четвертый трофический уровень: плотоядные животные (консументы 3-го порядка: жищные птицы и звери), потребляющие консументов 2-го порядка и усваивающие 10% энергии, заключенной в созданных ими органических веществах, а 90% энергии преобразуется в другие виды.
Плотоядные животные могут переходить с третьего на четвертый уровни и обратно, а также на более высокие (пятый и шестой) трофические уровни. Изменяют положение звеньев в трофических цепях.
Трофические (пищевые) цепи и сети– ряды организмов, связанных друг с другом пищевыми взаимоотношениями, через которые в экосистеме происходит передача веществ и энергии.
В зависимости от энергетических потоков различают два типа трофических цепей:
Пастбищные (цепи выедания или потребления) начинаются с фотосинтезирующих организмов. На суше: растения луга → насекомые луга → лягушки → ужи →ястреб – змееед. В море: фитопланктон → зоопланктон → рыбы → тюлени → белый медведь и др.
Детритные (цепи разложения) начинаются с отмерших остатков растений, трупов и помета животных: детрит → бактерии, грибы →многоножки, личинки насекомых → сойка →ястреб – перепелятник.
Мощность потоков энергии через цепи выедания и разложения неодинакова. В водных экосистемах значительная часть энергии поступает через цепи пастбищные (но на больших глубинах преобладают цепи детритные, так как там отсутствуют фотосинтезирующие организмы). На суше соотношение обратное, 90% всей энергии поступает через растительный опад в детритные цепи экосистем.
Трофические цепи образуют в экосистеме трофическую сеть – сложное соединение нескольких трофических цепей, где организмы – звенья одной цепи являются составными частями другой цепи. Трофическая сеть реально отражает существующую в биоценозе экосистемы трофическую структуру.
Экологические пирамиды– графическое изображение соотношения между организмами, составляющими трофические уровни в экосистеме, выраженное в числе особей, единицах массы или заключенной в ней энергии. Различают экологические пирамиды:
Пирамиду чисел – соотношение численности организмов каждого трофического уровня.
Пирамиду биомассы – соотношение биомассы (веса живого вещества) организмов каждого трофического уровня.
Пирамиду энергии – величины потоков энергии, передаваемой с одного трофического уровня на другой.
Высота пирамид определяется длиной пищевой цепи. Основание в пирамиде чисел и биомассы может быть меньше, чем последующие уровни (в водных экосистемах), потому что у продуцентов – одноклеточных водорослей – небольшие размеры. Поэтому экологические пирамиды чисел и биомассы у водных экосистем перевернуты.
Пирамида энергии в наземных и водных экосистемах всегда суживается кверху.