1. Потоки вещества и энергии в экосистемах. Пищевые цепи, трофические уровни. Пастбищная и детритная пищевые цепи. Расход энергии в цепях питания.

Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии. Вся жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии, которая переводится фотосинтезирующими организмами в химические связи органических соединений. Гетеротрофы получают энергию с пищей. Все живые существа являются объектами питания других, т.е. связаны между собой энергетическими отношениями. Пищевые связи в сообществах – это механизмы передачи энергии от одного организма к другому.

Ряды, в которых можно проследить пути расходования изначальной дозы энергии, называют цепями питания

Место каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнем. Первый трофический уровень – продуценты, второй - растительноядные консументы; к третьему - плотоядные; потребляющие других плотоядных –к четвертому и т.д. Виды с широким спектром питания могут включаться в пищевые цепи на разных трофических уровнях.

Поглощенная пища усваивается не полностью. Неусвоенная возвращается во внешнюю среду (экскременты) и вовлечена в другие цепи питания. Большая часть энергии уходит на поддержание рабочих процессов в клетках. Меньшая часть усвоенной пищи идет на рост или откладывание запасных питательных веществ, увеличение массы тела.

Передача энергии в химических реакциях в организме происходит с потерей части ее в виде тепла. Вся энергия, использованная на метаболизм, переходит в тепловую и рассеивается в окружающем пространстве.

Энергии при переходе из одного звена в другое теряется, так как к следующему потребителю поступает лишь та энергия, которая заключается в массе поедаемого организма. Потери составляют около 90% при каждой передачи энергии через пищевую цепь.

Пищевая цепь включает обычно всего 4–5 звеньев из-за угасания энергии в цепях питания. Потерянная в цепях питания энергия может быть восполнена только поступлением новых ее порций. Поэтому в экосистемах не может быть круговорота энергии, аналогичного круговороту веществ. Экосистема функционирует только за счет направленного потока энергии, постоянного поступления ее извне в виде солнечного излучения или готовых запасов органического вещества.

Цепи, которые начинаются с растений - цепями выедания (пастбищными),а цепи, начинающиеся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов– детритными цепями. Таким образом, поток энергии, входящий в экосистему, разбивается далее как бы на два основные русла, поступая к консументам через живые ткани растений или запасы мертвого органического вещества, источником которого также является фотосинтез.

В разных типах экосистем мощность потоков энергии через цепи выедания и разложения различна.

2. Среды жизни, - принципы их формирования; краткая характеристика основных параметров.

На планете выделяют 4 среды: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную.

Водная среда

Вода характеризуется свойствами: высокая теплоемкость, подвижность, прозрачность. На характер распределения водных организмов оказывают влияние плотность, соленость, световой режим и пр. Так, плотность определяет условия передвижения организмов. Высокая плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм, образующих планктон. Важным фактором является соленость: пресноводные формы не могут жить в морях, а типично морские – не переносят опреснения. Температура в морских глубинах отличается постоянством(3-40С).

С глубиной меняется освещенность. Разные лучи солнечного света поглощаются неодинаково: быстрее поглощаются красные и оранжевые лучи, хуже зеленые, синие и фиолетовые. Вода – хороший растворитель. Поэтому в озерах, океанах, и в подземных водах содержится растворы солей. Воде свойственна слабая аэрация. Всех обитателей водной среды называют гидробионтами. В водной среде выделяют дно (бенталь); толщу воды (пелагиаль); береговую часть (литораль). Обитателей бентали именуют бентосом; нектон – активно плавающие крупные формы; нейстон – обитателей поверхностной пленки воды.

Наземно-воздушнаясреда

Среда характеризуется обилием света и кислорода. Она динамична во времени и пространстве. На поверхности суши выделяют климатические и высотные пояса, природные зоны. Возможные резкие перепады температуры. Влажность зависит от климатического пояса, степени удаленности от океана, ветра. Живые организмы способны модифицировать параметры среды. Для всех обитателей - характерны: наличие опорного скелета и механизмов регуляции гидротермического режима; освобождение полового процесса от воды; защитные механизмы от дефицита тепла и влаги. В данной среде наблюдается самый высокий уровень биоразнообразия.

Почвенная среда

Почва – это поверхностный слой земной коры, который образуется в результате взаимодействия растительности, животных, микроорганизмов, горных пород и является самостоятельным природным образованием. Важнейшим свойством почв является их плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Среда характеризуется четырехфазностью; отсутствием света; высокой плотностью и гетерогенностью в пространстве. У организмов живущих в почвенной среде сложились следующие адаптации: вальковатая форма тела; гладкая поверхность; хорошо развитая мускулатура и копательный аппарат. Для почвенных жителей характерны микроскопические размеры и редукция зрения. В почве выделяют почвенные горизонты: перегнойно-аккумулятивный, элювиальный, иллювиальный. Сверху находится лесная подстилка, или луговой и степной войлок.

Организменная среда

Одна из самых древних сред. Характеризуется наибольшим постоянством в пространстве и времени; постоянством температурного и солевого режимов; отсутствием угрозы высыхания и защищенностью от врагов. Наряду с этим для среды характерно отсутствие света, нехватка кислорода и жизненного пространства. Может быть как жидкой (кровь, лимфа), так и твердой (кости, мышцы). Для обитателей этой среды характерны следующие адаптации: выработка защиты от переваривания хозяином; коадаптация паразита и хозяина; синхронизация биоритмов; редукция зрения и пищеварительной системы; усиление размножения и системы укрепления в организме хозяина. Организменная среда заселяется паразитами и симбионтами, которые могут быть как внешними, так и внутренними. Они могут быть облигатными или факультативными. Для многих характерны сложные циклы развития, часто со сменой одного или нескольких промежуточных хозяев.

БИЛЕТ № 7