8. Понятие экосистемы и биогеоценоза. Общая характеристика и примеры экосистем.

Экосистема – это совокупность микробов, живых существ, растений взаимодействующих друг с другом при условии их взаимодействия неопределенно долгое время.

Биогеоценоз – совокупность биоценозов на однородной земной поверхности и одинаковом климате.

Биогеоценоз, в свою очередь — класс экосистем, экосистема, занимающая определенный участок суши и включающая основные компоненты среды — почву, подпочву, растительный покров, приземный слой атмосферы. Не являются биогеоценозами большинство искусственных экосистем.

Таким образом, каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз.

К экологической системе можно отнести биологическое сообщество и его среду обитания любого масштаба – от пруда до Мирового океана, от пня в лесу до обширного лесного массива.

В зависимости от масштаба выделяют следующие виды экосистем:

1. Микроэкосистемы (например, подушка лишайника );

2. Мезоэкосистема (например, пруд, озеро, степь),

3. Макроэкосистема (например, континент, океан);

4. Глобальные экологические системы (например, экосфера).

Экосистемы:

1.              Наземные(тундра, пустыня, широколист).

2.              Пресноводные(лотические, лентические, заболоченые).

3.              Морские(Океан, прибрежные воды шельфа, эстуарии).

9. Биотическая структура экосистем. Трофические уровни, пищевые цепи и пищевые сети.

Экосистема имеет определенную функциональную структуру, включающую группы организмов, различаемые по способу питания – автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы(самопитающие) — организмы, образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ посредством фотосинтеза и хемосинтеза.Фотосинтез осуществляют фотоавтотрофы — все хлорофиллоносные (зеленые) растения и микроорганизмы.Хемосинтез наблюдается у некоторых бактерий, использующих в качестве источника энергии окисление водорода, серы, сероводорода, аммиака, железа.Хемоавтотрофы в природных экосистемах играют относительно небольшую роль, за исключением чрезвычайно важных нитрифицирующих бактерий. Автотрофы составляют основную массу всех живых существ, отвечают за образование всего нового органического вещества в любой экосистеме, являются производителями продукции — продуцентами экосистем.

Гетеротрофы(питающиеся другими) — организмы, потребляющие органическое вещество других организмов и продуктов их жизнедеятельности (животные, грибы и большая часть бактерий). Гетеротрофы в экосистемах выступают как потребители – консументы и деструкторы – редуценты (разрушители) органических веществ.

Для поддержания круговорота веществ в экосистеме необходимо соблюдение условий:

- наличие запаса неорганических веществ (молекул) в усвояемой форме;

- 3 функционально различные экологические группы организмов: (продуцентов, консументов, редуценты).

ТРОФИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ

совокупность организмов, занимающих определенное положение в общей цепи питания. Удаленность организмов от продуцентов одинакова. Они характеризуются определенной формой организации и утилизации энергии. Организмы разных трофических цепей, получающие пищу через равное число звеньев в трофической цепи, находятся на одном трофическом уровне. На каждом трофическом уровне потребленная пища ассимилируется не полностью, т. к. значительная ее часть теряется, тратится на обмен. Поэтому продукция организмов каждого последующего трофического уровня всегда меньше (в среднем в 10 раз)предыдущего. Соотношение различных трофических уровней можно графически изобразить в виде экологической пирамиды.

Пищевая цепь –линейная замкнутая  последовательность, в которой каждое живое существо питается (кем-то или чем-то) и сам является питанием для следующего организма.

Пищевые сети - Зачастую живые организмы в природе взаимодействуют между собой более сложно и визуально такое взаимодействие больше похоже на сеть . Такая сеть называется пищевой сети.

Движущей силой в любой материальной системе служит энергия, которая поступает в экосистемы главным образом от Солнца.

Продуценты (автотрофы) –организмы, преимущественно зеленые растения, которые из углекислого газа и воды продуцируют органическое вещество, используя для процесса фотосинтеза солнечную энергию и выделяя кислород. Растения за счет содержащегося в них пигмента хлорофилла улавливают энергию излучения Солнца и используют ее для синтеза основы любого органического вещества - глюкозы C6H12O6. Это есть процесс фотосинтеза

Растения называют фототрофами.Кроме растений продуцировать органическое вещество могут некоторые бактерии. Они создают свои ткани, запасая в них, как и растения, потенциальную энергию из углекислого газа без участия солнечной энергии. Вместо нее они используют энергию, которая образуется при окислении неорганических соединений, например, аммиака, железа и особенно серы (в глубоких океанических впадинах, куда не проникает солнечный свет, но где в изобилии скапливается сероводород, обнаружены уникальные экосистемы). Это так называемая энергия химического синтеза, поэтому организмы называются хемотрофы.

Таким образом, растения и хемосинтетики создают органическое вещество из неорганических составляющих с помощью энергии окружающей среды.

Консументы, в свою очередь, подразделяются на ряд подгрупп в соответствии с различиями в источниках их питания.

Соответственно, по способу питания консументы разделяют на:

• первичных консументов (травоядных или фитофагов) - питаются растительной пищей;

• вторичных консументов (плотоядных или хищников) - потребляют животную пищу:

• паразитов, которые живут за счет хозяина (глисты).

Мертвые растительные и животные остатки, например опавшие листья, трупы животных, продукты систем выделения, называются детритом. Это органика! Существует множество организмов, специализирующихся на питании детритом. Они называются детритофагами. Примером могут служить грифы, шакалы, черви, раки, термиты, муравьи и т.п. Как и в случае обычных консументов, различают первичных детритофагов, питающихся непосредственно детритом, вторичных и т. п.

Наконец, значительная часть детрита в экосистеме, в частности опавшие листья, валежная древесина, в своем исходном виде не поедается животными, а гниет и разлагается в процессе питания ими грибов и бактерий.

Поскольку роль грибов и бактерий столь специфична, их обычно выделяют в особую группу детритофагов (деструкторв) и называют редуцентами. Редуценты служат на Земле санитарами и замыкают биогеохимический круговорот веществ, разлагая органику на исходные неорганические составляющие - углекислый газ и воду, т.е снова образовываются формы, доступные для питания растений.

Пищевой цепью называется перенос энергии, заключенной в растительной пище, через ряд организмов в процессе их поедания друг другом.

Совокупность организмов, объединенных одним типом питания и занимающих определенное положение в пищевой цепи, носит название трофический уровень. К одному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней.

Пищевая цепь состоит из организмов разных видов. В то же время организмы одного вида могут входить в состав разных пищевых цепей. Поэтому цепи питания переплетаются, образуя сложные пищевые сети, охватывающие все экосистемы планеты.

10.Экологические факторы. Законы минимума и толерантности. Понятие экологической ниши.

Экологические факторы – это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на живой организм. Организм реагирует на действие экологических факторов приспособительными реакциями. Экологические факторы определяют условия существования организмов.

         Закон минимума: жизненные возможности организма (урожай, продукция) зависят от фактора, количество и качество которого близко к необходимому организму или экосистеме минимуму (несмотря на то, что другие факторы могут присутствовать в избытке и не использоваться в полной мере).

Те же самые вещества, находясь в избытке, также снижают урожай. Продолжая исследования, в 1913 г. американский биолог В. Шелфорд сформулировал закон толерантности.

Закон толерантности: жизненные возможности организма определяются экологическими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме, то есть определять жизнеспособность организма может как недостаток, так и избыток экологического фактора. Например, недостаток воды затрудняет ассимиляцию минеральных веществ растением, а избыток вызывает гниение, закисание почвы.

      Факторы, сдерживающие развитие организма из-за их недостатка или избытка по сравнению с потребностью (оптимальным содержанием), называются лимитирующими.

При минимуме и максимуме фактора организм может жить, но не достигает расцвета (стрессовые зоны). Диапазон между минимумом и максимумом фактора определяет величину толерантности (устойчивости) к данному фактору (толерантность – способность организма выносить отклонения значений экологических факторов от оптимальных для него).

Экологическая ниша – это совокупность всех факторов и условий среды, в пределах которых может существовать вид в природе.