Лекция №2 Экологические системы.

План лекции:

1. Понятие экологических систем.

2. Структура экосистемы.

3. Биотическая структура экосистемы.

4. Продуцирование и разложение в природе.

5. Гомеостаз экосистемы.

6. Энергия экосистем.

7. Биологическая продуктивность экосистем.

8. Экологические пирамиды.

9. Экологическая сукцессия.

1. Понятие экологических систем.

Экологическая система (экосистема) – это любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями. (по Ю. Одуму).

Понятие экологической системы можно также определить через понятия биоценоз и биотоп.

Биоценоз – это совокупность совместно обитающих популяций разных видов микроорганизмов, растений и животных.

Биотоп – это условия окружающей (неживой) среды на определенной территории (воздух, вода, почвы и подстилающие породы).

Таким образом, экосистема – это биоценоз + биотоп.

При изучении экосистем главным предметом исследования становятся процессы трансформации вещества и энергии между биотой и физической средой, т.е. возникающий биогеохимический круговорот веществ в экосистеме в целом.

Биота – это флора и фауна данной территории в совокупности.

К экосистемам можно отнести биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания от пруда до Мирового океана и от пня лесу до обширного лесного массива.

Выделяют также:

• микроэкосистемы (подушка лишайника на стволе дерева),

• мезоэкосистемы (пруд, озеро, степь…),

• макроэкосистемы (континент, океан),

• глобальную экосистему (биосфера Земли).

2. Структура экосистемы.

Экосистема состоит из трех частей:

1. сообществ,

2. потока энергии,

3. потока (круговорота) веществ.

Экологическая система по трофической структуре делится на два яруса:

1. верхний – автотрофный ярус, или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие организмы, создающие сложные органические молекулы из неорганических простых соединений,

2. нижний – гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, в котором преобладает разложение отмерших органических веществ снова до простых минеральных образований.

С биологической точки зрения в составе экосистемы выделяют:

1. неорганические вещества (C, N, CO₂, H₂O, P, O и др.), участвующие в круговоротах.

2. Органические соединения (белки, углеводы, жиры, гумусовые вещества и др.).

3. воздушная, водная и субстратная среда, включающая абиотические факторы.

4. продуценты,

5. консументы,

6. редуценты.

Неорганические вещества, находящиеся в экосистемах, вовлечены в постоянный круговорот. Запасы веществ, которые потребляются организмами, в природе небезграничны. Если бы эти вещества не использовались многократно, жизнь на Земле была бы невозможной. Такой бесконечный круговорот веществ в природе возможен лишь при наличии функционально различных групп организмов, способных осуществлять и поддерживать поток веществ, извлекаемых ими из окружающей среды.

	Продуценты	Консументы		Редуценты
Определение	Автотрофные организмы, способные производить пищу из простых неорганических веществ. Автотрофными их называют потому, что они сами снабжают себя органическим веществом.	Гетеротрофные организмы, питающиеся другими организмами или частицами органического вещества. Это живые организмы, не способные строить свои тела, используя неорганические вещества, и требующие поступления органических веществ извне, в составе пищи.		Гетеротрофные организмы, получающие энергию путем разложения отмершей или поглощения растворенной органики. Редуценты высвобождают неорганические элементы питания для продуцентов и, кроме того, являются пищей для консументов.
Представители	Наземные зеленые растения, микроскопические морские и пресноводные водоросли.	Бесхлорофилльные формы растений, паразитирующие на других растениях, растения со смешанным питанием. Животные: - травоядные, - плотоядные, -всеядные.		Бактерии, микроорганизмы, грибы.
Основная биосферная функция	Вовлечение элементов неживой природы в общий биологический круговорот, производство органических веществ из неорганических.	Гаранты устойчивости биологического круговорота, т.к. в процессе своей жизнедеятельности: повышают разнообразие живого вещества, отличаются подвижностью и способствуют перемещению живого вещества в пространстве, регулируют интенсивность распространения		Возвращают неорганическое вещество в биосферу, замыкают круговорот.
Прочее: Суммарная масса продуцентов составляет более 95% массы всех живых видов в биосфере. Продуценты по характеру источника энергии для синтеза органического вещества делятся на фотоавтотрофов и хемовтотрофов.
Фотоавтотрофы Образуют органическое вещество (глюкозу) в процессе фотосинтеза, в котором участвуют солнечная энергия, двуокись углерод и вода. В результате фотосинтеза образуется богатая энергией молекула глюкозы и кислород. Представители:хлорофилльные растения			Хемоавтрофы Химическая энергия образуется в результате окисления минеральных веществ, например, соединений серы. Представители:только прокариоты (низкоорганизованные доядерные, которые в отличие от эукариотов (высокоорганизованных ядерных) не имеют ядра и ДНК в них не отделяется от цитоплазмы ядерной мембраной. В частности, бактерии, нитрифицирующие, железобактерии, серобактерии.

Биотическая структура экосистемы – способы взаимодействия различных категорий организмов системы.