Capacidad del ecosistema. Cheat sheet: Ecosistema y sus propiedades

La ecología considera interacción entre los organismos vivos y la naturaleza inanimada. Esta interacción, en primer lugar, se da dentro de un determinado sistema (sistema ecológico, ecosistema) y, en segundo lugar, no es caótica, sino que está organizada de cierta manera, sujeta a leyes. Un ecosistema es un conjunto de productores, consumidores y comedores de detritus que interactúan entre sí y con su entorno a través del intercambio de materia, energía e información de tal manera que este único sistema permanece estable durante mucho tiempo. Así, un ecosistema natural se caracteriza por tres características:

• 1) un ecosistema es necesariamente una combinación de componentes vivos y no vivos
• 2) dentro del ecosistema se lleva a cabo un ciclo completo, comenzando con la creación de materia orgánica y terminando con su descomposición en componentes inorgánicos;
• 3) el ecosistema se mantiene estable por algún tiempo, lo cual es proporcionado por una cierta estructura de componentes bióticos y abióticos.

Ejemplos de ecosistemas naturales son lago, bosque, desierto, tundra, tierra, océano, biosfera. Como puede verse en los ejemplos, los ecosistemas más simples se incluyen en los más complejos. Al mismo tiempo, se realiza una jerarquía de organización de los sistemas, en este caso ecológicos. Así el dispositivo de la naturaleza debe ser considerado como un sistema, que consta de ecosistemas anidados, el más alto de los cuales es un ecosistema global único: la biosfera. Dentro de su marco, hay un intercambio de energía y materia entre todos los componentes vivos y no vivos a escala planetaria. La catástrofe que amenaza a toda la humanidad es que uno de los signos que un ecosistema debería haber sido violado: la biosfera como ecosistema ha sido sacada de un estado de estabilidad por la actividad humana. Debido a su escala y diversidad de interrelaciones, no debe perecer de esto, pasará a un nuevo estado estable, mientras cambia su estructura, en primer lugar, inanimada, y luego, inevitablemente, viva. El hombre, como especie biológica, tiene la menor posibilidad de adaptarse a las nuevas condiciones externas que cambian rápidamente y es probable que sea el primero en desaparecer. Un ejemplo instructivo e ilustrativo de esto es la historia de la Isla de Pascua. En una de las islas polinesias, llamada Isla de Pascua, como resultado de complejos procesos migratorios en el siglo VII, surgió una civilización cerrada aislada de todo el mundo. En un clima subtropical favorable, a lo largo de cientos de años de existencia, ha alcanzado ciertas alturas de desarrollo, creando una cultura y una escritura originales, que hasta el día de hoy no se pueden descifrar. Y en el siglo XVII, pereció sin dejar rastro, primero destruyendo la flora y la fauna de la isla, y luego destruyéndose a sí mismo en un progresivo salvajismo y canibalismo. Los últimos isleños ya no tenían la voluntad y el material para construir "arcas de Noé" salvadoras: botes o balsas. En memoria de sí misma, la comunidad desaparecida dejó una isla semidesierta con gigantescas figuras de piedra, testigos de su antiguo poder. Entonces, el ecosistema es la unidad estructural más importante de la estructura del mundo circundante. Como puede verse, la base de los ecosistemas está formada por materia viva, caracterizada por una estructura biótica, y un hábitat determinado por una combinación de factores ambientales.

Ecosistema, o sistema ecológico(del griego antiguo οἶκος - vivienda, residencia y σύστημα - sistema) - un sistema biológico que consiste en una comunidad de organismos vivos ( biocenosis), sus hábitats ( biotopo), un sistema de conexiones que intercambia materia y energía entre ellas.

Los científicos diferencian los ecosistemas en microecosistemas (por ejemplo, un árbol), mesoecosistemas (bosque, estanque) y macroecosistemas (océano, continente). La biosfera se ha convertido en el ecosistema global.

Existen propiedades-características que permiten definir el concepto de ecosistema que actúa como objeto de regulación jurídica. Éstos incluyen:

1. Cierre del ecosistema. Su funcionamiento independiente. Podemos decir que, por ejemplo, una gota de agua, un bosque, un mar, etc. son ecosistemas, ya que cada uno de estos objetos tiene su propio sistema estable de organismos (ciliados en una gota, peces en el mar, etc.). El carácter cerrado de los sistemas ecológicos obliga a todos los usuarios de los recursos naturales a tener en cuenta las consecuencias ambientales de sus acciones, aunque no existan manifestaciones visibles del impacto sobre la naturaleza. Entonces, colocar una carretera en un área abierta, a primera vista, no afecta el medio ambiente. Pero bajo ciertas condiciones, el camino puede convertirse en una fuente de desastre ambiental, por ejemplo, si se coloca sin tener en cuenta el flujo de las aguas de inundación que, al acumularse, pueden destruir la cobertura del suelo.

2. Interconexión de Ecosistemas. Esta característica requiere un enfoque integrado para el uso de objetos naturales, que en la práctica se llama paisaje. Por ejemplo, al asignar tierras para la agricultura o al realizar la recuperación de tierras, es necesario tener en cuenta las rutas de migración de los representantes de la fauna silvestre, para mantener intactos los arbustos individuales, pantanos, bosquecillos, etc., es decir, no perturbar el paisaje que se ha desarrollado en la zona. El enfoque del paisaje permite garantizar una prioridad ecológica general en la gestión de la naturaleza, según la cual todos los tipos de uso de los objetos naturales deben estar sujetos a los requisitos del bienestar ecológico del entorno natural.

3. Bioproductividad. Esta característica contribuye a la autorreproducción del ecosistema, el desempeño de una función particular, lo que determina como resultado el diferente estatus jurídico de un objeto natural. Por lo tanto, las tierras de mayor fertilidad deben asignarse para las necesidades de la agricultura y para otros fines: improductivos. La productividad también se tiene en cuenta al establecer una tarifa por el uso de un objeto natural, al gravar, en caso de indemnización por daños o la ocurrencia de un evento asegurado.

Ejemplo de ecosistema - un estanque con plantas que viven en él, peces, invertebrados, microorganismos que forman el componente vivo del sistema, biocenosis. Un estanque como ecosistema se caracteriza por sedimentos de fondo de cierta composición, composición química (composición iónica, concentración de gases disueltos) y parámetros físicos (transparencia del agua, tendencia de los cambios anuales de temperatura), así como ciertos indicadores de productividad biológica, la el estado trófico del embalse y las condiciones específicas de este embalse.

Otro ejemplo de un sistema ecológico. - bosque caducifolio en el centro de Rusia con una cierta composición de hojarasca forestal, suelo característico de este tipo de bosques y una comunidad vegetal estable y, como resultado, con indicadores de microclima estrictamente definidos (temperatura, humedad, luz) y un complejo de animal organismos correspondientes a tales condiciones ambientales.

Un aspecto importante que permite determinar los tipos y límites de los ecosistemas es la estructura trófica de la comunidad y la relación entre los productores de biomasa, sus consumidores y los organismos destructores de biomasa, así como los indicadores de productividad y metabolismo de la materia y la energía. .

Un ecosistema es un sistema complejo, autoorganizado, autorregulado y autodesarrollado. La principal característica de un ecosistema es la presencia de ecosistemas relativamente cerrados, estables en el espacio y el tiempo. flujos de materia y energía entre las partes bióticas y abióticas de un ecosistema. De esto se deduce que no todos los sistemas biológicos pueden llamarse ecosistemas, por ejemplo, un acuario o un tocón podrido no lo son.

Tales sistemas deberían llamarse comunidades de rango inferior o microcosmos. A veces se usa el concepto de facies para ellos (por ejemplo, en geoecología), pero no es capaz de describir completamente tales sistemas, especialmente de origen artificial.

Un ecosistema es un sistema abierto y se caracteriza por flujos de entrada y salida de materia y energía. La base para la existencia de casi cualquier ecosistema es el flujo de energía de la luz solar, que es consecuencia de la reacción termonuclear del Sol, ya sea en forma directa (fotosíntesis) o indirecta (descomposición de la materia orgánica). La excepción son los ecosistemas de aguas profundas (fumadores "negros" y "blancos"), la fuente de energía en la que se encuentra el calor interno de la tierra y la energía de las reacciones químicas.

De acuerdo con las definiciones, no existe diferencia entre los conceptos de "ecosistema" y "biogeocenosis", biogeocenosis puede considerarse un sinónimo completo del término ecosistema. Sin embargo, existe una opinión generalizada de que la biogeocenosis puede servir como un análogo de un ecosistema en un nivel muy inicial, ya que el término "biogeocenosis" pone más énfasis en la conexión de una biocenosis con un área específica de tierra o ambiente acuático, mientras que un ecosistema implica cualquier área abstracta. Por lo tanto, las biogeocenosis suelen considerarse un caso especial de un ecosistema.

Un ecosistema se puede dividir en dos componentes: biótico y abiótico. Los bióticos se dividen en autotróficos (organismos que reciben energía primaria para su existencia a partir de la foto y quimiosíntesis o productores) y heterótrofos (organismos que reciben energía de los procesos de oxidación de la materia orgánica - consumidores y descomponedores) componentes que forman la estructura trófica del ecosistema. .

La única fuente de energía para la existencia de un ecosistema y el mantenimiento de varios procesos en él son los productores que absorben la energía del sol (calor, enlaces químicos) con una eficiencia de 0.1 - 1%, raramente 3 - 4.5% de la Cantidad inicial. Los autótrofos representan el primer nivel trófico de un ecosistema. Los niveles tróficos posteriores del ecosistema se forman debido a los consumidores (niveles 2, 3, 4 y siguientes) y se cierran por descomponedores que convierten la materia orgánica inanimada en una forma mineral (componente abiótico), que puede ser asimilado por un elemento autótrofo.

Por lo general, el concepto ecotopo se definió como un hábitat de organismos caracterizado por una cierta combinación de condiciones ambientales: suelos, suelos, microclima, etc. Sin embargo, en este caso, este concepto es en realidad casi idéntico al concepto cumbre climática.

Por ejemplo, la lava que fluye hacia el océano en la isla de Hawái forma un nuevo ecotopo costero.

Actualmente, un ecotopo, a diferencia de un biotopo, se entiende como un determinado territorio o área de agua con todo el conjunto y características de suelos, suelos, microclima y otros factores en forma inalterada por los organismos. Ejemplos de un ecotopo son los suelos aluviales, las islas volcánicas o coralinas recién formadas, las canteras artificiales y otros territorios recién formados. En este caso cumbre climática es parte del ecotopo.

biotopo- un ecotopo transformado por biota o, más precisamente, una porción de territorio homogéneo en términos de condiciones de vida para ciertos tipos de plantas o animales, o para la formación de una determinada biocenosis.

Tema 1.2.: Ecosistema y sus propiedades.

1. Ecosistema - el concepto básico de la ecología ………………………………………………4

2. Estructura biótica de los ecosistemas…………………………………………………………5.

3. Factores ambientales …………………………………………………………………….6

4. El funcionamiento de los ecosistemas…………………………………………………………..12

5. Impacto humano en el ecosistema………………………………………………...14

Conclusión…………………………………………………………………………………….16

Lista de referencias……………………………………………………………………………….17

Introducción

Palabra "ecología" Está formado por dos palabras griegas: "oicos", que significa casa, morada y "logos" - ciencia y se traduce literalmente como la ciencia de la casa, hábitat. Este término fue utilizado por primera vez por el zoólogo alemán Ernst Haeckel en 1886, definiendo la ecología como un campo de conocimiento que estudia la economía de la naturaleza - el estudio de la relación general de los animales con la naturaleza viva y no viva, incluyendo todos relaciones tanto amistosas como hostiles, en las que los animales y las plantas entran en contacto directa o indirectamente. Esta comprensión de la ecología ha llegado a ser generalmente reconocida y hoy en día el clásico La ecología es la ciencia que estudia la relación de los organismos vivos con su entorno.

La materia viva es tan diversa que se estudia en diferentes niveles de organización y desde diferentes puntos de vista.

Existen los siguientes niveles de organización de los biosistemas (Ver aplicaciones (Fig. 1)).

Los niveles de organismos, poblaciones y ecosistemas son el área de interés de la ecología clásica.

Dependiendo del objeto de estudio y el ángulo de visión desde el cual se estudia, se han formado direcciones científicas independientes en ecología.

Por dimensiones de los objetos El estudio de la ecología se divide en autecología (un organismo y su entorno), ecología de poblaciones (una población y su entorno), sinecología (comunidades y su entorno), biogeocitología (el estudio de los ecosistemas) y ecología global (el estudio de la Tierra). biosfera).

Dependiendo de objeto de estudio La ecología se divide en ecología de microorganismos, hongos, plantas, animales, humanos, agroecología, industrial (ingeniería), ecología humana, etc.

Por componentes del entorno distinguir entre la ecología de la tierra, el agua dulce, el mar, los desiertos, las tierras altas y otros espacios ambientales y geográficos.

La ecología suele incluir un gran número de ramas de conocimiento afines, principalmente del ámbito de la protección del medio ambiente.

En este trabajo, en primer lugar, se consideran los fundamentos de la ecología general, es decir, Leyes clásicas de interacción de los organismos vivos con el medio ambiente.

1. Ecosistema - el concepto básico de la ecología.

La ecología considera la interacción de los organismos vivos y la naturaleza inanimada. Esta interacción, en primer lugar, se da dentro de un determinado sistema (sistema ecológico, ecosistema) y, en segundo lugar, no es caótica, sino que está organizada de cierta manera, sujeta a leyes.

ecosistema Se denomina a un conjunto de productores, consumidores y detritus alimentadores que interactúan entre sí y con su entorno a través del intercambio de materia, energía e información de tal forma que este único sistema se mantiene estable durante mucho tiempo.

Así, un ecosistema natural se caracteriza por tres rasgos:

1) un ecosistema es necesariamente una combinación de componentes vivos y no vivos ((ver apéndice (Fig. 2));

2) dentro del ecosistema se lleva a cabo un ciclo completo, comenzando con la creación de materia orgánica y terminando con su descomposición en componentes inorgánicos;

3) el ecosistema se mantiene estable por algún tiempo, lo cual es proporcionado por una cierta estructura de componentes bióticos y abióticos.

Ejemplos de ecosistemas naturales son lago, bosque, desierto, tundra, tierra, océano, biosfera.

Como puede verse en los ejemplos, los ecosistemas más simples se incluyen en los más complejos. Al mismo tiempo, se realiza una jerarquización de los sistemas de organización, en este caso ecológicos.

Por lo tanto, la estructura de la naturaleza debe considerarse como un todo sistémico, que consta de ecosistemas anidados, el más alto de los cuales es un ecosistema global único: la biosfera. Dentro de su marco, hay un intercambio de energía y materia entre todos los componentes vivos y no vivos a escala planetaria. La catástrofe que amenaza a toda la humanidad radica en que se ha violado uno de los signos que un ecosistema debería tener: la biosfera como ecosistema ha sido sacada de su estado de estabilidad por la actividad humana. En virtud de su escala y diversidad de interrelaciones, no debe perecer de esto, pasará a un nuevo estado estable, mientras cambia su estructura, primero inanimada y luego inevitablemente viva. El hombre, como especie biológica, tiene menos posibilidades que otras de adaptarse a las nuevas condiciones externas que cambian rápidamente y lo más probable es que desaparezca primero. Un ejemplo instructivo e ilustrativo de esto es la historia de Isla de Pascua.

En una de las islas polinesias, llamada Isla de Pascua, como resultado de complejos procesos migratorios en el siglo VII, surgió una civilización cerrada aislada de todo el mundo. En un clima subtropical favorable, a lo largo de cientos de años de existencia, ha alcanzado ciertas alturas de desarrollo, creando una cultura y una escritura originales, que hasta el día de hoy no se pueden descifrar. Y en el siglo XVII, pereció sin dejar rastro, primero destruyendo la flora y la fauna de la isla, y luego destruyéndose a sí mismo en un progresivo salvajismo y canibalismo. Los últimos isleños no tenían la voluntad y el material para construir "no-arcas" salvadoras: botes o balsas. En memoria de sí misma, la comunidad desaparecida dejó una isla semidesierta con gigantescas figuras de piedra, testigos de su antiguo poder.

Entonces, el ecosistema es la unidad estructural más importante de la estructura del mundo circundante. Como puede verse en la fig. 1 (ver Apéndice), la base de los ecosistemas es la materia viva, caracterizada biótico estructura , y hábitat, determinado por la totalidad factores medioambientales . Considerémoslos con más detalle.

2. Estructura biótica de los ecosistemas

El ecosistema se basa en la unidad de la materia viva y no viva. La esencia de esta unidad se muestra a continuación. A partir de los elementos de la naturaleza inanimada, principalmente moléculas de CO2 y H2O, bajo la influencia de la energía solar, se sintetizan sustancias orgánicas que componen toda la vida en el planeta. El proceso de creación de materia orgánica en la naturaleza ocurre simultáneamente con el proceso opuesto: el consumo y la descomposición de esta sustancia nuevamente en los compuestos inorgánicos originales. La totalidad de estos procesos tiene lugar dentro de ecosistemas de diferentes niveles de jerarquía. Para que estos procesos sean equilibrados, la naturaleza ha elaborado una cierta la estructura de la materia viva del sistema .

La fuerza impulsora en cualquier sistema material es la energía. Entra en los ecosistemas principalmente desde el Sol. Las plantas, debido al pigmento clorofila que contienen, capturan la energía de la radiación solar y la utilizan para sintetizar la base de cualquier sustancia orgánica: la glucosa C6H12O6.

La energía cinética de la radiación solar se convierte así en energía potencial almacenada en la glucosa. A partir de glucosa, junto con nutrientes minerales obtenidos del suelo - nutrientes - se forman todos los tejidos del mundo vegetal - proteínas, carbohidratos, grasas, lípidos, ADN, ARN, es decir, la materia orgánica del planeta.

Además de las plantas, algunas bacterias pueden producir materia orgánica. Crean sus tejidos, almacenando en ellos, como las plantas, la energía potencial del dióxido de carbono sin la participación de la energía solar. En cambio, utilizan la energía que se genera por la oxidación de compuestos inorgánicos, como el amoníaco, el hierro y especialmente el azufre (en las cuencas oceánicas profundas, donde la luz del sol no penetra, pero donde el sulfuro de hidrógeno se acumula en abundancia, se han encontrado ecosistemas únicos). ). Esta es la llamada energía de síntesis química, por lo que los organismos se llaman quimiosintéticos .

Por lo tanto, las plantas ichemosintéticas crean materia orgánica a partir de componentes inorgánicos con la ayuda de la energía ambiental. Se les llama productores o autótrofos .La liberación de la energía potencial almacenada por los productores asegura la existencia de todos los demás tipos de vida en el planeta. Se denominan especies que consumen materia orgánica creada por los productores como fuente de materia y energía para su actividad vital. consumidores o heterótrofos .

Los consumidores son los más diversos organismos (desde microorganismos hasta ballenas azules): protozoos, insectos, reptiles, peces, aves y, finalmente, mamíferos, incluidos los humanos.

Los consumidores, a su vez, se dividen en una serie de subgrupos de acuerdo con las diferencias en sus fuentes de alimentos.

Los animales que se alimentan directamente de los productores se denominan consumidores primarios o consumidores de primer orden. Ellos mismos son comidos por consumidores secundarios, por ejemplo, un conejo que come zanahorias es un consumidor de primer orden, un alicia que caza un conejo es un consumidor de segundo orden. Algunos tipos de organismos vivos corresponden a varios de estos niveles. Por ejemplo, cuando una persona come verduras, es un consumidor de primer orden, carne de res, un consumidor de segundo orden y, al comer pescado depredador, actúa como un consumidor de tercer orden.

Los consumidores primarios que se alimentan solo de plantas se llaman herbívoro o fitófagos .Consumidores de segundo orden y superiores - carnívoros . Las especies que comen tanto plantas como animales son omnívoras, como los humanos.

Los restos de plantas y animales muertos, como hojas caídas, cadáveres de animales, productos del sistema excretor, se denominan detritos. ¡Es orgánico! Hay muchos organismos que se especializan en alimentarse de detritus. Ellos se llaman detritívoros .Buitres, chacales, gusanos, cangrejos de río, termitas, hormigas, etc. pueden servir como ejemplo. Como en el caso de los consumidores comunes, existen detritófagos primarios que se alimentan directamente de los detritos, secundarios, etc.

Finalmente, una parte significativa de los detritos en el ecosistema, en particular las hojas caídas, la madera muerta, en su forma original no es consumida por los animales, sino que se pudre y se descompone en el proceso de alimentación de hongos y bacterias.

Dado que el papel de los hongos y las bacterias es tan específico, por lo general se distinguen en un grupo especial de detritófagos y se denominan descomponedores . Los reductores sirven como ordenanzas en la Tierra y cierran el ciclo biogeoquímico de las sustancias, descomponiendo la materia orgánica en sus componentes inorgánicos originales: dióxido de carbono y agua.

Así, a pesar de la diversidad de ecosistemas, todos tienen estructural semejanza. En cada uno de ellos, se pueden distinguir plantas fotosintéticas: productoras, diferentes niveles de consumidores, detritus y descomponedoras. ellos constituyen estructura biotica de los ecosistemas .

3. Factores ambientales

La naturaleza inanimada y viva que rodea a las plantas, los animales y los humanos se llama hábitat .Los muchos componentes individuales del medio ambiente que afectan a los organismos se denominan factores medioambientales.

Según la naturaleza de origen, se distinguen factores abióticos, bióticos y antropogénicos. Factores abióticos - Son propiedades de la naturaleza inanimada que afectan directa o indirectamente a los organismos vivos.

Factores bioticos - todas estas son formas de influencia de los organismos vivos entre sí.

Anteriormente, el impacto humano en los organismos vivos también se denominaba factores bióticos, pero ahora se distingue una categoría especial de factores generados por humanos. Factores antropogénicos - estas son todas las formas de actividad de la sociedad humana que conducen a un cambio en la naturaleza como hábitat y otras especies y afectan directamente sus vidas.

Así, todo organismo vivo está influenciado por la naturaleza inanimada, los organismos de otras especies, incluido el ser humano, y, a su vez, afecta a cada uno de estos componentes.

Leyes del impacto de los factores ambientales en los organismos vivos.

A pesar de la variedad de factores ambientales y la diferente naturaleza de su origen, existen algunas reglas y patrones generales de su impacto en los organismos vivos.

Para la vida de los organismos es necesaria una determinada combinación de condiciones. Si todas las condiciones ambientales son favorables, excepto una, entonces es esta condición la que se vuelve decisiva para la vida del organismo en cuestión. Limita (limita) el desarrollo del organismo, por eso se llama factor limitante . Inicialmente, se encontró que el desarrollo de los organismos vivos está limitado por la falta de algún componente, por ejemplo, sales minerales, humedad, luz, etc. A mediados del siglo XIX, el químico orgánico alemán Eustace Liebig fue el primero en demostrar experimentalmente que el crecimiento de las plantas depende del elemento de nutrición que está presente en una cantidad relativamente mínima. Llamó a este fenómeno la ley del mínimo; en honor al autor, también se le llama ley de Liebig.

En formulación moderna ley del minimo suena así: La resistencia de un organismo está determinada por el eslabón más débil de la cadena de sus necesidades ecológicas. Sin embargo, como resultó más tarde, no solo una deficiencia, sino también un exceso de un factor puede ser una limitación, por ejemplo, la muerte de un cultivo debido a las lluvias, la sobresaturación del suelo con fertilizantes, etc. El concepto de que, junto con un mínimo, un factor limitante también puede ser un máximo, fue introducido 70 años después de Liebig por el zoólogo estadounidense W. Shelford, quien formuló la ley de la tolerancia. De acuerdo a Según la ley de la tolerancia, el factor limitante para la prosperidad de una población (organismo) puede ser tanto un mínimo como un máximo de impacto ambiental, y el rango entre ellos determina la cantidad de resistencia (límite de tolerancia) o la valencia ecológica del organismo. a este factor ((ver Apéndice Fig. 3).

El rango favorable del factor ambiental se llama zona optima (actividad habitual). Cuanto más significativa es la desviación del efecto del factor del óptimo, más inhibe este factor la actividad vital de la población. Este rango se llama zona de opresión . Los valores máximos y mínimos tolerados del factor son puntos críticos más allá de los cuales ya no es posible la existencia de un organismo o población.

De acuerdo con la ley de la tolerancia, cualquier exceso de materia o energía resulta ser un principio contaminante. Por lo tanto, el exceso de agua, incluso en regiones áridas, es perjudicial y el agua puede considerarse un contaminante común, aunque simplemente es necesaria en cantidades óptimas. En particular, el exceso de agua impide la formación normal de suelo en la zona de chernozem.

Las especies que requieren condiciones ambientales estrictamente definidas para su existencia se denominan estenobióticas, y las especies que se adaptan al entorno ecológico con una amplia gama de cambios de parámetros se denominan euribióticas.

Entre las leyes que determinan la interacción de un individuo o un individuo con su medio, destacamos la regla de conformidad de las condiciones ambientales con la predeterminación genética de un organismo .Reclama que las especies de organismos pueden existir hasta entonces y en la medida en que el medio natural que la rodea corresponde a las posibilidades genéticas de adaptar esta especie a sus fluctuaciones y cambios.

Factores del hábitat abiótico

Los factores abióticos son propiedades de la naturaleza inanimada que afectan directa o indirectamente a los organismos vivos. En la fig. 5 (ver Apéndice) muestra la clasificación de los factores abióticos. Empecemos con factores climáticos ambiente externo.

La temperatura es el factor climático más importante. Depende de la intensidad del metabolismo de los organismos y de su distribución geográfica. Cualquier organismo es capaz de vivir dentro de un cierto rango de temperaturas. Y aunque para diferentes tipos de organismos (euritermales y estenotérmicos) estos intervalos son diferentes, para la mayoría de ellos la zona de temperaturas óptimas, en las que las funciones vitales se llevan a cabo de manera más activa y eficiente, es relativamente pequeña. El rango de temperaturas en el que puede existir vida es de aproximadamente 300 C: de -200 a +100 °C. Pero la mayoría de las especies y la mayor parte de la actividad se limitan a un rango más estrecho de temperaturas. Ciertos organismos, especialmente en la etapa latente, pueden sobrevivir al menos parte del tiempo a temperaturas muy bajas. Ciertos tipos de microorganismos, principalmente bacterias y algas, son capaces de vivir y multiplicarse a temperaturas cercanas al punto de ebullición. El límite superior para las bacterias de aguas termales es de 88 C, para las algas verdeazuladas es de 80 C y para los peces e insectos más resistentes es de aproximadamente 50 C. Generalmente, los límites superiores del factor son más críticos que los inferiores. , aunque muchos organismos cerca de los límites superiores del rango de tolerancia funcionan de manera más efectiva.

En los animales acuáticos, el rango de tolerancia a la temperatura suele ser más estrecho que en los animales terrestres, ya que el rango de fluctuaciones de temperatura en el agua es menor que en la tierra.

Por lo tanto, la temperatura es un factor importante y muy a menudo limitante. Los ritmos de temperatura controlan en gran medida la actividad estacional y diurna de plantas y animales.

Precipitación y la humedad son las principales cantidades medidas en el estudio de este factor.La cantidad de precipitación depende principalmente de las trayectorias y la naturaleza de los grandes movimientos de masas de aire. Por ejemplo, los vientos que soplan desde el océano dejan la mayor parte de la humedad en las laderas que dan al océano, lo que da como resultado una "sombra de lluvia" detrás de las montañas, lo que contribuye a la formación del desierto. Moviéndose tierra adentro, el aire acumula una cierta cantidad de humedad y la cantidad de precipitación aumenta nuevamente. Los desiertos tienden a ubicarse detrás de altas cadenas montañosas o a lo largo de las costas donde los vientos soplan desde grandes áreas secas del interior en lugar de desde el océano, como el desierto de Nami en el suroeste de África.La distribución de la precipitación a lo largo de las estaciones es un factor limitante extremadamente importante para organismos

Humedad - un parámetro que caracteriza el contenido de vapor de agua en el aire. La humedad absoluta es la cantidad de vapor de agua por unidad de volumen de aire. En relación con la dependencia de la temperatura y la presión de la cantidad de vapor retenido por el aire, se introdujo el concepto de humedad relativa: esta es la relación entre el vapor contenido en el aire y el vapor de saturación a una temperatura y presión dadas. naturaleza hay un ritmo diario de humedad: un aumento en la noche, una disminución durante el día y su fluctuación vertical y horizontal, este factor, junto con la luz y la temperatura, juega un papel importante en la regulación de la actividad de los organismos. El agua superficial disponible para los organismos vivos depende de la cantidad de precipitación en un área determinada, pero estos valores no siempre son los mismos. Así, utilizando fuentes subterráneas, donde el agua proviene de otras zonas, los animales y las plantas pueden obtener más agua que de su toma con las precipitaciones. Por el contrario, el agua de lluvia a veces se vuelve inmediatamente inaccesible para los organismos.

Radiación solar Son ondas electromagnéticas de varias longitudes. Es absolutamente necesaria para la naturaleza viva, ya que es la principal fuente externa de energía.Hay que tener en cuenta que el espectro de la radiación electromagnética del Sol es muy amplio y sus rangos de frecuencia afectan de diferentes formas a la materia viva.

Para la materia viva, los signos cualitativos de la luz son importantes: la longitud de onda, la intensidad y la duración de la exposición.

radiación ionizante saca electrones de los átomos y los une a otros átomos para formar pares de iones positivos y negativos. Su fuente son sustancias radiactivas contenidas en las rocas, además, proviene del espacio.

Los diferentes tipos de organismos vivos difieren mucho en su capacidad para soportar grandes dosis de exposición a la radiación. La mayoría de los estudios muestran que las células que se dividen rápidamente son las más sensibles a la radiación.

En las plantas superiores, la sensibilidad a las radiaciones ionizantes es directamente proporcional al tamaño del núcleo celular, o más bien al volumen de cromosomas o al contenido de ADN.

Composición de gases la atmósfera es también un factor climático importante. Hace aproximadamente 3.000-3.500 millones de años, la atmósfera contenía nitrógeno, amoníaco, hidrógeno, metano y vapor de agua, y no contenía oxígeno libre. La composición de la atmósfera estuvo determinada en gran medida por los gases volcánicos. Debido a la falta de oxígeno, no había pantalla de ozono para bloquear la radiación ultravioleta del sol. Con el tiempo, debido a procesos abióticos, el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera del planeta y comenzó la formación de la capa de ozono.

Viento incluso es capaz de cambiar la apariencia de las plantas, especialmente en aquellos hábitats, por ejemplo, en zonas alpinas, donde otros factores tienen un efecto limitante. Se ha demostrado experimentalmente que en hábitats abiertos de montaña el viento limita el crecimiento de las plantas: cuando se construyó un muro para proteger las plantas del viento, la altura de las plantas aumentó. Las tormentas son de gran importancia, aunque su acción es puramente local. Los huracanes y los vientos ordinarios pueden transportar animales y plantas a largas distancias y, por lo tanto, cambiar la composición de las comunidades.

Presión atmosférica , aparentemente, no es un factor limitante de la acción directa, sin embargo, está directamente relacionado con el tiempo y el clima, los cuales tienen un efecto limitante directo.

Las condiciones del agua crean un hábitat peculiar para los organismos, que difiere del terrestre principalmente en densidad y viscosidad. Densidad agua unas 800 veces, y viscosidad unas 55 veces mayor que la del aire. Juntos con densidad y viscosidad Las propiedades físicas y químicas más importantes del medio ambiente acuático son: la estratificación de la temperatura, es decir, el cambio de temperatura a lo largo de la profundidad del cuerpo de agua y la temperatura periódica. cambios de temperatura con el tiempo, así como transparencia agua, que determina el régimen de luz bajo su superficie: la fotosíntesis de las algas verdes y moradas, el fitoplancton y las plantas superiores depende de la transparencia.

Al igual que en la atmósfera, juega un papel importante la composición de gases ambiente acuático. En los hábitats acuáticos, la cantidad de oxígeno, dióxido de carbono y otros gases disueltos en el agua y, por lo tanto, disponibles para los organismos varía mucho con el tiempo. En cuerpos de agua con un alto contenido de materia orgánica, el oxígeno es el factor limitante de suma importancia.

Acidez - la concentración de iones de hidrógeno (pH) - está íntimamente relacionada con el sistema de carbonatos El valor de pH varía en el rango de 0 pH a 14: a pH = 7 el medio es neutro, a pH<7 - кислая, при рН>7 - alcalino. Si la acidez no se acerca a valores extremos, entonces las comunidades pueden compensar los cambios en este factor: la tolerancia de la comunidad al rango de pH es muy significativa. Las aguas con pH bajo contienen pocos nutrientes, por lo que la productividad aquí es extremadamente baja.

Salinidad - contenido de carbonatos, sulfatos, cloruros, etc. - es otro factor mabiótico importante en los cuerpos de agua. Hay pocas sales en las aguas dulces, de las cuales alrededor del 80% son carbonatos. El contenido de sustancias minerales en los océanos es en promedio de 35 g/l. Los organismos en el océano abierto suelen ser estenohalinos, mientras que los organismos en aguas salobres costeras son generalmente eurihalinos. La concentración de sal en los fluidos y tejidos corporales de la mayoría de los organismos marinos es isotónica con la concentración de sal en el agua de mar, por lo que no hay problemas con la osmorregulación.

Caudal no solo afecta fuertemente la concentración de gases y nutrientes, sino que también actúa directamente como factor limitante. Muchas plantas y animales de los ríos están adaptados morfológica y fisiológicamente de una manera especial para mantener su posición en la corriente: tienen límites bien definidos de tolerancia al factor de flujo.

presion hidrostatica en el océano es de gran importancia. Con una inmersión en agua de 10 m, la presión aumenta en 1 atm (105 Pa). En la parte más profunda del océano, la presión alcanza las 1000 atm (108 Pa). Muchos animales son capaces de tolerar fuertes fluctuaciones de presión, especialmente si no tienen aire libre en su cuerpo. De lo contrario, se puede desarrollar una embolia gaseosa. Las altas presiones, características de las grandes profundidades, por regla general inhiben los procesos vitales.

La tierra.

El suelo es una capa de materia que se encuentra sobre las rocas de la corteza terrestre. El científico ruso, el naturalista Vasily Vasilyevich Dokuchaev en 1870 fue el primero en considerar el suelo como un entorno dinámico y no inerte. Demostró que el suelo está en constante cambio y desarrollo, y en su zona activa tienen lugar procesos químicos, físicos y biológicos. El suelo se forma como resultado de una compleja interacción del clima, las plantas, los animales y los microorganismos. La composición del suelo incluye cuatro componentes estructurales principales: la base mineral (generalmente 50-60% de la composición total del suelo), materia orgánica (hasta 10%), aire (15-25%) y agua (25-30%). ).

Esqueleto mineral del suelo. - este es un componente inorgánico que se formó a partir de la roca madre como resultado de su meteorización.

materia orgánica El suelo se forma por la descomposición de organismos muertos, sus partes y excrementos. Los restos orgánicos no completamente descompuestos se denominan hojarasca, y el producto final de la descomposición, una sustancia amorfa en la que ya no es posible reconocer el material original, se denomina humus. Por sus propiedades físicas y químicas, el humus mejora la estructura y la aireación del suelo, además de aumentar la capacidad de retención de agua y nutrientes.

El suelo está habitado por muchas especies de organismos vegetales y animales que afectan sus características físicas y químicas: bacterias, algas, hongos o protozoos, gusanos artrópodos. Su biomasa en varios suelos es igual (kg/ha): bacterias 1000-7000, hongos microscópicos - 100-1000, algas 100-300, artrópodos - 1000, gusanos 350-1000.

El principal factor topográfico es la altura sobre el nivel del mar. Con la altitud, las temperaturas medias disminuyen, la diferencia de temperatura diaria aumenta, la cantidad de precipitación, la velocidad del viento y la intensidad de la radiación aumentan, la presión atmosférica y las concentraciones de gases disminuyen. Todos estos factores afectan a plantas y animales, provocando zonalidad vertical.

Cadenas montañosas pueden servir como barreras climáticas. Las montañas también sirven como barreras para la propagación y migración de organismos y pueden desempeñar el papel de un factor limitante en los procesos de especiación.

Otro factor topográfico - exposición de pendiente . En el hemisferio norte, las laderas orientadas al sur reciben más luz solar, por lo que la intensidad de la luz y la temperatura son más altas aquí que en el fondo de los valles y en las laderas de la exposición norte. En el hemisferio sur, la situación se invierte.

Un factor importante en el relieve es también inclinación de la pendiente . Las pendientes pronunciadas se caracterizan por un drenaje rápido y la erosión del suelo, por lo que aquí los suelos son delgados y más secos.

Para condiciones abióticas, todas las leyes consideradas del impacto de los factores ambientales en los organismos vivos son válidas. El conocimiento de estas leyes nos permite responder a la pregunta: ¿por qué diferentes regiones del planeta formaron diferentes ecosistemas? La razón principal es la peculiaridad de las condiciones abióticas de cada región.

Relaciones bióticas y el papel de las especies en un ecosistema.

Las áreas de distribución y el número de organismos de cada especie están limitados no solo por las condiciones del ambiente no vivo externo, sino también por sus relaciones con organismos de otras especies. El entorno de vida inmediato de un organismo es su entorno biótico , los factores de este entorno se denominan biótico . Los representantes de cada especie pueden existir en un entorno donde las conexiones con otros organismos les brindan condiciones de vida normales.

Considere los rasgos característicos de las relaciones de varios tipos.

Competencia es el tipo de relación más completo de la naturaleza, en el que dos poblaciones o dos individuos en la lucha por las condiciones necesarias para la vida se afectan mutuamente negativo .

La competencia puede ser intraespecífico e interespecífico.

intraespecífico la lucha se da entre individuos de la misma especie, la competencia interespecifica se da entre individuos de especies diferentes. La interacción competitiva puede involucrar espacio vital, alimentos o nutrientes, luz, refugio y muchos otros factores vitales.

entre especies La competencia, sin importar en qué se base, puede generar un equilibrio entre dos especies, o reemplazar la población de una especie con la población de otra, o hacer que una especie desplace a la otra en un lugar diferente o forzarla a cambiar. al uso de otros recursos. Determinó que dos idénticos en términos ecológicos y de necesidades de la especie no pueden coexistir en un mismo lugar, y tarde o temprano un competidor desplaza al otro. Este es el llamado principio de exclusión o principio de Gause.

Dado que las interacciones alimentarias predominan en la estructura del ecosistema, la forma más característica de interacción entre especies en las cadenas tróficas es depredación , en el que un individuo de una especie, llamado depredador, se alimenta de organismos (o partes de organismos) de otra especie, llamada presa, y el depredador vive separado de la presa. En tales casos, se dice que las dos especies están involucradas en una relación depredador-presa.

Neutralismo - este es un tipo de relación en la que ninguna de las poblaciones tiene ningún efecto sobre la otra: no afecta el crecimiento de sus poblaciones en equilibrio, y su densidad. En realidad, sin embargo, es bastante difícil, por medio de observaciones y experimentos en condiciones naturales, determinar que dos especies son absolutamente independientes entre sí.

Resumiendo la consideración de las relaciones formbióticas, podemos sacar las siguientes conclusiones:

1) las relaciones entre los organismos vivos son uno de los principales reguladores de la abundancia y distribución espacial de los organismos en la naturaleza;

2) las interacciones negativas entre organismos aparecen en las etapas iniciales del desarrollo de la comunidad o en condiciones naturales alteradas; en asociaciones recién formadas o nuevas, la probabilidad de ocurrencia de fuertes interacciones negativas es mayor que en asociaciones antiguas;

3) en el proceso de evolución y desarrollo de los ecosistemas, existe una tendencia a reducir el papel de las interacciones negativas a expensas de las positivas que aumentan la supervivencia de las especies que interactúan.

Todas estas circunstancias una persona debe tenerlas en cuenta al llevar a cabo medidas para gestionar sistemas ecológicos y poblaciones individuales con el fin de utilizarlos en su propio interés, y también para prever las consecuencias indirectas que se pueden producir en este caso.

4. Funcionamiento de los ecosistemas

Energía en los ecosistemas.

Recuerde que un ecosistema es una colección de organismos vivos que intercambian continuamente energía, materia e información entre sí y con el medio ambiente. Consideremos primero el proceso de intercambio de energía.

energía definida como la capacidad para realizar un trabajo. Las propiedades de la energía están descritas por las leyes de la termodinámica.

Primera ley (comienzo) de la termodinámica o ley de conservación de la energía establece que la energía puede cambiar de una forma a otra, pero no desaparece y no se crea de nuevo.

Segunda ley (principio) de la termodinámica o ley la entropía establece que en un sistema cerrado, la entropía solo puede aumentar. Aplicado a energía en los ecosistemas es conveniente la siguiente formulación: los procesos asociados a la transformación de la energía pueden ocurrir espontáneamente sólo bajo la condición de que la energía pase de una forma concentrada a una dispersa, es decir, se degrade. entropía . Cuanto mayor sea el orden del sistema, menor será su entropía.

Así, cualquier sistema vivo, incluido un ecosistema, mantiene su actividad vital debido, en primer lugar, a la presencia en el medio ambiente de un exceso de energía libre (la energía del Sol); en segundo lugar, la capacidad, debido a la disposición de sus componentes constitutivos, de captar y concentrar esta energía, y aprovechándola para disiparla en el medio ambiente.

Así, primero capturando y luego concentrando energía con la transición de un nivel trófico a otro proporciona un aumento en el orden, la organización de un sistema vivo, es decir, una disminución en su entropía.

Energía y productividad de los ecosistemas

Así, la vida en un ecosistema se mantiene por el paso incesante a través de la materia viva de energía transmitida de un nivel trófico a otro; mientras que hay una constante transformación de energía de una forma a otra. Además, durante la transformación de la energía, parte de ella se pierde en forma de calor.

Surge entonces la pregunta: ¿en qué razones cuantitativas, proporciones deben estar entre sí los miembros de la comunidad de los diferentes niveles tróficos del ecosistema para suplir su necesidad de energía?

Toda la reserva energética está concentrada en la masa de materia orgánica - biomasa, por lo que la intensidad de formación y destrucción de materia orgánica en cada nivel está determinada por el paso de energía a través del ecosistema (la biomasa siempre se puede expresar en unidades de energía).

La tasa de formación de materia orgánica se llama productividad. Distinguir entre productividad primaria y secundaria.

En cualquier ecosistema, la biomasa se forma y se destruye, y estos procesos están completamente determinados por la vida del nivel trófico inferior: los productores. Todos los demás organismos solo consumen la materia orgánica ya creada por las plantas y, por lo tanto, la productividad general del ecosistema no depende de ellos.

Se observan altas tasas de producción de biomasa en ecosistemas naturales y artificiales, donde los factores abióticos son favorables, y especialmente cuando se aporta energía adicional desde el exterior, lo que reduce los costos de soporte vital del propio sistema. Esta energía adicional puede presentarse en una variedad de formas: por ejemplo, en un campo cultivado, en forma de energía de combustibles fósiles y trabajo realizado por una persona o un animal.

Así, para proporcionar energía a todos los individuos de la comunidad de organismos vivos de un ecosistema, es necesaria una cierta relación cuantitativa entre productores, consumidores de diferentes órdenes, detritus y descomponedores. Sin embargo, para la vida de cualquier organismo y, por lo tanto, del sistema en su conjunto, solo la energía no es suficiente, deben recibir necesariamente varios componentes minerales, oligoelementos, sustancias orgánicas necesarias para construir las moléculas de la materia viva.

El ciclo de los elementos en el ecosistema.

¿De dónde proceden inicialmente en la materia viva los componentes necesarios para la construcción de un organismo? Son suministrados a la cadena alimentaria por los mismos productores. Extraen minerales inorgánicos y agua del suelo, CO2 del aire y de la glucosa formada durante la fotosíntesis, con la ayuda de biógenos, construyen moléculas orgánicas complejas: carbohidratos, proteínas, lípidos, ácidos nucleicos, vitaminas, etc.

Para que los elementos necesarios estén disponibles para los organismos vivos, deben estar disponibles todo el tiempo.

En esta relación se realiza la ley de conservación de la materia. Es conveniente formularlo de la siguiente manera: los átomos en las reacciones químicas nunca desaparecen, no se forman ni se transforman unos en otros; solo se reorganizan para formar diferentes moléculas y compuestos (absorción o liberación simultánea de energía). Debido a esto, los átomos se pueden usar en una amplia variedad de compuestos y su suministro nunca se agota. Esto es lo que sucede en los ecosistemas naturales en forma de ciclos de elementos. En este caso, se distinguen dos circulaciones: grande (geológica) y pequeña (biótica).

El ciclo del agua es uno de los procesos grandiosos en la superficie del globo. Desempeña un papel importante en la vinculación de los ciclos geológicos y bióticos. En la biosfera, el agua, pasando continuamente de un estado a otro, realiza pequeños y grandes ciclos. La evaporación del agua de la superficie del océano, la condensación del vapor de agua en la atmósfera y la precipitación en la superficie del océano forman un pequeño ciclo. Si el vapor de agua es transportado por las corrientes de aire hacia la tierra, el ciclo se vuelve mucho más complicado. En este caso, parte de la precipitación se evapora y regresa a la atmósfera, la otra parte alimenta ríos y embalses, pero finalmente regresa al océano nuevamente con la escorrentía fluvial y subterránea, completando así un gran ciclo. Una propiedad importante del ciclo del agua es que, al interactuar con la litosfera, la atmósfera y la materia viva, une todas las partes de la hidrosfera: el océano, los ríos, la humedad del suelo, las aguas subterráneas y la humedad atmosférica. El agua es un componente esencial de todos los seres vivos. El agua subterránea, al penetrar a través de los tejidos de la planta en el proceso de transpiración, aporta las sales minerales necesarias para la actividad vital de las propias plantas.

Resumiendo las leyes de funcionamiento de los ecosistemas, formulemos una vez más sus principales disposiciones:

1) los ecosistemas naturales existen a expensas de la energía solar gratuita no contaminante, cuya cantidad es excesiva y relativamente constante;

2) la transferencia de energía y materia a través de la comunidad de organismos vivos en el ecosistema ocurre a lo largo de la cadena alimentaria; todos los tipos de seres vivos en un ecosistema se dividen según las funciones que realizan en esta cadena en productores, consumidores, detritus y descomponedores: esta es la estructura biótica de la comunidad; la relación cuantitativa del número de organismos vivos entre niveles tróficos refleja la estructura trófica de la comunidad, que determina la tasa de paso de energía y materia a través de la comunidad, es decir, la productividad del ecosistema;

3) debido a su estructura biótica, los ecosistemas naturales mantienen un estado estable indefinidamente sin sufrir el agotamiento de los recursos y la contaminación por sus propios desechos; la obtención de recursos y la eliminación de desechos ocurren dentro del ciclo de todos los elementos.

5. Impacto humano en el ecosistema.

El impacto de una persona sobre su entorno natural puede ser considerado en diferentes aspectos, dependiendo del propósito de estudio de este tema. desde el punto de vista ecología Es de interés considerar el impacto humano sobre los sistemas ecológicos desde el punto de vista de la correspondencia o contradicción de las acciones humanas con las leyes objetivas del funcionamiento de los ecosistemas naturales. Basado en la visión de la biosfera como ecosistema mundial, toda la variedad de actividades humanas en la biosfera conduce a cambios: la composición de la biosfera, los ciclos y el equilibrio de sus sustancias constituyentes; balance energético de la biosfera; biota La dirección y el grado de estos cambios son tales que el hombre mismo les dio el nombre Crisis ecológica. La crisis ecológica moderna se caracteriza por las siguientes manifestaciones:

Cambio gradual en el clima del planeta debido a cambios en el balance de gases en la atmósfera;

Destrucción general y local (por encima de los polos, áreas separadas de tierra) de la pantalla de ozono biosférico;

Contaminación del océano mundial con metales pesados, compuestos orgánicos complejos, productos derivados del petróleo, sustancias radiactivas, saturación del agua con dióxido de carbono;

Ruptura de los lazos ecológicos naturales entre el océano y las aguas terrestres como consecuencia de la construcción de represas en los ríos, provocando un cambio en la escorrentía sólida, rutas de desove, etc.;

Contaminación atmosférica con formación de precipitaciones ácidas, sustancias altamente tóxicas como resultado de reacciones químicas y fotoquímicas;

Contaminación de las aguas terrestres, incluidas las aguas fluviales utilizadas para el abastecimiento de agua potable, con sustancias altamente tóxicas, como dioxinas, metales pesados, fenoles;

Desertificación del planeta;

Degradación de la capa del suelo, reducción del área de tierra fértil apta para la agricultura;

Contaminación radiactiva de determinados territorios en relación con la eliminación de desechos radiactivos, accidentes provocados por el hombre, etc.;

Acumulación en la superficie terrestre de basuras domésticas y desechos industriales, en particular, plásticos prácticamente no degradables;

Reducción de áreas de bosques tropicales y del norte, lo que lleva a un desequilibrio en la atmósfera gaseosa, incluida una reducción en la concentración de oxígeno en la atmósfera del planeta;

La contaminación del espacio subterráneo, incluidas las aguas subterráneas, que las hace inadecuadas para el suministro de agua y amenaza la vida aún poco estudiada en la litosfera;

Desaparición masiva y rápida, similar a una avalancha, de especies de materia viva;

Deterioro del entorno de vida en áreas pobladas, principalmente áreas urbanizadas;

Agotamiento general y falta de recursos naturales para el desarrollo de la humanidad;

Cambiar el tamaño, la energía y el papel biogeoquímico de los organismos, remodelar las cadenas alimentarias, reproducir en masa ciertos tipos de organismos;

Violación de la jerarquía de los ecosistemas, aumento de la uniformidad sistémica en el planeta.

Conclusión

Cuando, a mediados de los años sesenta del siglo XX, los problemas ambientales estaban en el centro de atención de la comunidad mundial, surgió la pregunta: ¿cuánto tiempo le queda a la humanidad? ¿Cuándo comenzará a cosechar las recompensas del descuido de su entorno? Los científicos han calculado: en 30-35 años. Ese momento ha llegado. Hemos sido testigos de una crisis ambiental global provocada por las actividades humanas. Al mismo tiempo, los últimos treinta años no han sido en vano: se ha creado una base científica más sólida para comprender los problemas ambientales, se han formado organismos reguladores a todos los niveles, se han organizado numerosos grupos ambientales públicos, se han promulgado leyes y reglamentos útiles. adoptado, y se han alcanzado algunos acuerdos internacionales.

Sin embargo, son las consecuencias, no las causas, las que se están eliminando.Atención a su propia explosión demográfica, borrando los ecosistemas naturales de la faz de la tierra.

La conclusión principal del material discutido en el tutorial es bastante clara: los sistemas que contradicen los principios y leyes naturales son inestables . Los intentos de preservarlos se están volviendo cada vez más costosos y complejos, y están condenados al fracaso de todos modos.

Para tomar decisiones a largo plazo, es necesario prestar atención a los principios que determinan el desarrollo sostenible, a saber:

estabilización de la población;

transición a un estilo de vida que ahorre más energía y recursos;

desarrollo de fuentes de energía respetuosas con el medio ambiente;

creación de tecnologías industriales de bajo desperdicio;

reciclaje de residuos;

creación de una producción agrícola equilibrada que no agote los recursos de suelo y agua y no contamine la tierra y los alimentos;

conservación de la diversidad biológica en el planeta.

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Las principales características de los ecosistemas son: tamaño, capacidad, estabilidad, confiabilidad, autocuración, autorregulación y autopurificación.

Tamaño del ecosistema- este es un espacio en el que es posible llevar a cabo los procesos de autorregulación y autocuración de todos los componentes y elementos que conforman el ecosistema. Hay microecosistemas (por ejemplo, un charco con sus habitantes, un hormiguero), mesoecosistemas (bosque, río, laguna) y macroecosistemas (tundra, desierto, océano).

Capacidad del ecosistema- esta es la población máxima de una especie que este ecosistema es capaz de mantener bajo ciertas condiciones ambientales durante mucho tiempo. Por ejemplo, la capacidad de carga de un sitio es el número de animales salvajes o domésticos que pueden vivir y reproducirse en una unidad de área de un sitio indefinidamente.

Resiliencia del ecosistema- esta es la capacidad de un ecosistema para mantener su estructura y características funcionales bajo la influencia de factores externos e internos, es decir. su capacidad de respuesta, proporcional en magnitud a la fuerza del impacto. Los ecosistemas naturales son capaces de resistir varios efectos dañinos y, cuando se restablecen las condiciones normales, vuelven a un estado cercano al original. La densidad de una u otra especie disminuye en condiciones desfavorables, pero en condiciones óptimas aumenta la fertilidad, la tasa de crecimiento y desarrollo, y se restablece la densidad de la especie. Como medida de la estabilidad de los ecosistemas, a menudo se toma su diversidad de especies. Los ecosistemas complejos son los más estables, en ellos se forman relaciones tróficas complejas. Los ecosistemas con una estructura simplificada son extremadamente inestables, en ellos se producen fuertes fluctuaciones en el número de poblaciones individuales. Por ejemplo, los ecosistemas de la selva tropical compleja son excepcionalmente estables, mientras que en el Ártico la falta de especies que puedan reemplazar a las especies principales como alimento conduce a fuertes fluctuaciones en las poblaciones.

Confiabilidad del ecosistema- esta es la capacidad de un ecosistema para autorrepararse y autorregularse de forma relativamente completa (durante el período de sucesión o evolución de su existencia), es decir, para mantener sus parámetros básicos en el tiempo y el espacio. Una característica importante de la confiabilidad es la preservación de la estructura, las funciones y la dirección del desarrollo del ecosistema, sin lo cual este ecosistema es reemplazado por otro, con una estructura, funciones y, a veces, una dirección del desarrollo diferentes. El mecanismo más simple para mantener la confiabilidad ecológica de un ecosistema es el reemplazo de una especie que se ha retirado por alguna razón con otra ecológicamente cercana. Si no existe tal especie en el ecosistema, entonces se reemplaza por una más distante.

Autocuración de los ecosistemas naturales- este es un retorno independiente de los ecosistemas a un estado de equilibrio dinámico, del cual fueron sacados por la influencia de cualquier factor natural y antropogénico.

Autorregulación de los ecosistemas naturales- esta es la capacidad de los ecosistemas naturales para restablecer de forma independiente el equilibrio de las propiedades internas después de cualquier impacto natural o antropogénico utilizando el principio de retroalimentación entre sus componentes, es decir. un ecosistema es capaz de mantener su estructura y funcionamiento en un cierto rango de condiciones externas. La autorregulación se manifiesta, por ejemplo, en el hecho de que el número de individuos de cada especie incluida en el ecosistema se mantiene en un cierto nivel relativamente constante. La autorreparación y la autorregulación de los ecosistemas naturales se basan, en particular, en la capacidad de los ecosistemas para autodepurarse.

Autodepuración de ecosistemas- esta es la destrucción natural de un contaminante en el medio ambiente como resultado de procesos físicos, químicos y biológicos naturales que ocurren en él.

1. Los factores físicos de la autopurificación de los cuerpos de agua son la disolución, mezcla y sedimentación en el fondo de la contaminación entrante, así como el efecto de la radiación ultravioleta del Sol sobre las bacterias y los virus. Bajo la influencia de factores físicos en zonas con clima templado, el río se aclara después de 200-300 km del lugar de la contaminación, y en el extremo norte, después de 2000 km.

2. Los factores químicos de autopurificación son la oxidación de sustancias orgánicas e inorgánicas. Para evaluar la autodepuración química de un yacimiento, se utilizan indicadores como:

a) DBO - demanda biológica de oxígeno - es la cantidad de oxígeno que es necesaria para la oxidación de toda la materia orgánica por bacterias y protozoos (normalmente en BITKs de 5 días) en 1 litro de agua contaminada;

b) DQO - demanda química de oxígeno - la cantidad de oxígeno (ml/l o g/l de agua) requerida para la oxidación completa de los contaminantes con la ayuda de reactivos químicos (generalmente bicromato de potasio).

3. Factores biológicos de autopurificación: esta es la limpieza de cuerpos de agua con la ayuda de algas, mohos y levaduras, ostras, amebas y otros organismos vivos. Por ejemplo, cada molusco filtra más de 30 litros de agua al día, depurándola de todo tipo de impurezas.

Los ecosistemas naturales funcionan de acuerdo con tres principios fundamentales:

El primer principio del funcionamiento de los ecosistemas naturales: obtener recursos y deshacerse de los desechos ocurre dentro del ciclo de todos los elementos (armoniza con la ley de conservación de la masa). El ciclo de elementos biogénicos, debido a la síntesis y descomposición de sustancias orgánicas en un ecosistema, que se basa en la reacción de la fotosíntesis, se llama ciclo biótico de la materia. Además de los elementos biogénicos, los elementos minerales más importantes para la biota y muchos compuestos diferentes están involucrados en el ciclo biótico. Por lo tanto, también se denomina a todo el proceso cíclico de transformaciones químicas que provoca la biota. ciclo biogeoquimicovolumen.

El ecosistema incluye todos los organismos vivos (plantas, animales, hongos y microorganismos), que, en un grado u otro, interactúan entre sí y con su entorno inanimado (clima, suelo, luz solar, aire, atmósfera, agua, etc.). .

El ecosistema no tiene un tamaño definido. Puede ser tan grande como un desierto o un lago, o tan pequeño como un árbol o un charco. El agua, la temperatura, las plantas, los animales, el aire, la luz y el suelo interactúan juntos.

La esencia del ecosistema.

En un ecosistema, cada organismo tiene su propio lugar o función.

Considere el ecosistema de un pequeño lago. En él puedes encontrar todo tipo de organismos vivos, desde microscópicos hasta animales y plantas. Dependen de cosas como el agua, la luz solar, el aire e incluso la cantidad de nutrientes en el agua. (Haga clic para obtener más información sobre las cinco necesidades básicas de los organismos vivos).

Diagrama del ecosistema del lago

Cada vez que un "forastero" (un ser vivo o un factor externo, como un aumento de la temperatura) se introduce en un ecosistema, pueden ocurrir consecuencias catastróficas. Esto se debe a que el nuevo organismo (o factor) es capaz de distorsionar el equilibrio natural de interacción y causar daño o destrucción potencial al ecosistema no nativo.

Generalmente, los miembros bióticos de un ecosistema, junto con sus factores abióticos, dependen unos de otros. Esto significa que la ausencia de un miembro o un factor abiótico puede afectar a todo el sistema ecológico.

Si no hay suficiente luz y agua, o si el suelo tiene pocos nutrientes, las plantas pueden morir. Si las plantas mueren, los animales que dependen de ellas también corren peligro. Si los animales que dependen de las plantas mueren, también morirán otros animales que dependen de ellas. El ecosistema en la naturaleza funciona de la misma manera. ¡Todas sus partes deben funcionar juntas para mantener el equilibrio!

Desafortunadamente, los ecosistemas pueden ser destruidos por desastres naturales como incendios, inundaciones, huracanes y erupciones volcánicas. La actividad humana también contribuye a la destrucción de muchos ecosistemas y.

Principales tipos de ecosistemas

Los sistemas ecológicos tienen dimensiones indefinidas. Son capaces de existir en un espacio pequeño, por ejemplo, debajo de una piedra, un tocón de árbol podrido o en un pequeño lago, y también ocupan grandes áreas (como todo el bosque tropical). Desde un punto de vista técnico, nuestro planeta puede llamarse un gran ecosistema.

Diagrama de un pequeño ecosistema de tocón podrido

Tipos de ecosistemas según la escala:

• microecosistema- un ecosistema a pequeña escala como un estanque, un charco, un tocón de árbol, etc.
• mesoecosistema- un ecosistema, como un bosque o un gran lago.
• Bioma. Un ecosistema muy grande o una colección de ecosistemas con factores bióticos y abióticos similares, como una selva tropical entera con millones de animales y árboles, y muchos cuerpos de agua diferentes.

Los límites de los ecosistemas no están marcados con líneas claras. A menudo están separados por barreras geográficas como desiertos, montañas, océanos, lagos y ríos. Dado que los límites no son estrictamente fijos, los ecosistemas tienden a fusionarse entre sí. Es por eso que un lago puede tener muchos ecosistemas más pequeños con sus propias características únicas. Los científicos llaman a esta mezcla "Ecoton".

Tipos de ecosistemas por tipo de ocurrencia:

Además de los tipos de ecosistemas anteriores, también existe una división en sistemas ecológicos naturales y artificiales. Un ecosistema natural es creado por la naturaleza (bosque, lago, estepa, etc.), y uno artificial es creado por el hombre (jardín, huerta, parque, campo, etc.).

Tipos de ecosistemas

Hay dos tipos principales de ecosistemas: acuáticos y terrestres. Todos los demás ecosistemas del mundo entran en una de estas dos categorías.

Ecosistemas terrestres

Los ecosistemas terrestres se pueden encontrar en cualquier parte del mundo y se subdividen en:

ecosistemas forestales

Estos son ecosistemas que tienen una abundancia de vegetación o una gran cantidad de organismos que viven en un espacio relativamente pequeño. Por lo tanto, la densidad de organismos vivos en los ecosistemas forestales es bastante alta. Un pequeño cambio en este ecosistema puede afectar todo su equilibrio. Además, en tales ecosistemas puedes encontrar una gran cantidad de representantes de la fauna. Además, los ecosistemas forestales se dividen en:

• Bosques siempreverdes tropicales o selvas tropicales: recibiendo una precipitación media de más de 2000 mm por año. Se caracterizan por una densa vegetación dominada por altos árboles ubicados a diferentes alturas. Estos territorios son refugio de diversas especies de animales.
• Bosques caducifolios tropicales: Junto con una gran variedad de especies de árboles, también se encuentran arbustos aquí. Este tipo de bosque se encuentra en bastantes partes del mundo y alberga una gran variedad de flora y fauna.
• : Tienen bastantes árboles. Está dominado por árboles de hoja perenne que renuevan su follaje a lo largo del año.
• Bosques de hoja ancha: Están ubicados en regiones templadas húmedas que tienen suficientes precipitaciones. Durante los meses de invierno, los árboles pierden sus hojas.
• : Ubicada directamente al frente, la taiga se define por coníferas de hoja perenne, temperaturas bajo cero durante seis meses y suelos ácidos. En la estación cálida, puede encontrarse con una gran cantidad de aves migratorias, insectos y.

ecosistema del desierto

Los ecosistemas desérticos están ubicados en regiones desérticas y reciben menos de 250 mm de precipitación por año. Ocupan alrededor del 17% de toda la masa terrestre de la Tierra. Debido a la temperatura del aire extremadamente alta, el acceso deficiente y la luz solar intensa, y no tan rica como en otros ecosistemas.

ecosistema de pastizales

Los pastizales se encuentran en las regiones tropicales y templadas del mundo. El área del prado se compone principalmente de pastos, con una pequeña cantidad de árboles y arbustos. Los prados están habitados por animales de pastoreo, insectívoros y herbívoros. Hay dos tipos principales de ecosistemas de pradera:

• : Pastizales tropicales que tienen una estación seca y se caracterizan por árboles que crecen solos. Proporcionan alimento a un gran número de herbívoros, y también son un coto de caza para muchos depredadores.
• Praderas (pastizales templados): Esta es un área con una cubierta de hierba moderada, completamente desprovista de arbustos y árboles grandes. En las praderas se encuentran herbáceas y pastos altos, y también se observan condiciones climáticas áridas.
• Prados esteparios: Territorios de pastizales secos, que se ubican cerca de desiertos semiáridos. La vegetación de estos pastizales es más corta que en las sabanas y praderas. Los árboles son raros y generalmente se encuentran en las orillas de los ríos y arroyos.

ecosistemas de montaña

Las tierras altas proporcionan una amplia gama de hábitats donde se puede encontrar una gran cantidad de animales y plantas. En altura, suelen prevalecer condiciones climáticas duras, en las que solo las plantas alpinas pueden sobrevivir. Los animales que viven en lo alto de las montañas tienen gruesos abrigos de piel para protegerse del frío. Las laderas más bajas suelen estar cubiertas de bosques de coníferas.

Ecosistemas acuáticos

Ecosistema acuático: un ecosistema ubicado en un entorno acuático (por ejemplo, ríos, lagos, mares y océanos). Incluye la flora acuática, la fauna y las propiedades del agua, y se divide en dos tipos: sistemas ecológicos marinos y de agua dulce.

ecosistemas marinos

Son los ecosistemas más grandes que cubren alrededor del 71% de la superficie terrestre y contienen el 97% del agua del planeta. El agua de mar contiene una gran cantidad de sales y minerales disueltos. El sistema ecológico marino se divide en:

• Oceánico (parte relativamente poco profunda del océano, que se encuentra en la plataforma continental);
• Zona profunda (área de aguas profundas no penetrada por la luz solar);
• región Bental (área habitada por organismos bentónicos);
• zona intermareal (un lugar entre mareas bajas y altas);
• estuarios;
• Los arrecifes de coral;
• Marismas saladas;
• Fuentes hidrotermales donde se alimentan quimiosintéticos.

Muchos tipos de organismos viven en los ecosistemas marinos, a saber: algas pardas, corales, cefalópodos, equinodermos, dinoflagelados, tiburones, etc.

Ecosistemas de agua dulce

A diferencia de los ecosistemas marinos, los ecosistemas de agua dulce cubren solo el 0,8 % de la superficie terrestre y contienen el 0,009 % del suministro total de agua del mundo. Hay tres tipos principales de ecosistemas de agua dulce:

• Estancada: Aguas donde no hay corriente, como pozas, lagos o charcas.
• Corriente: Aguas que se mueven rápidamente, como arroyos y ríos.
• Humedales: lugares donde el suelo se inunda de manera permanente o intermitente.

Los ecosistemas de agua dulce albergan reptiles, anfibios y alrededor del 41% de las especies de peces del mundo. Las aguas que se mueven rápidamente suelen contener una mayor concentración de oxígeno disuelto, lo que sustenta una mayor biodiversidad que los estanques o lagos estancados.

Estructura, componentes y factores del ecosistema

Un ecosistema se define como una unidad ecológica funcional natural que consta de organismos vivos (biocenosis) y su entorno inanimado (abiótico o físico-químico), que interactúan entre sí y crean un sistema estable. Estanque, lago, desierto, pasto, prado, bosque, etc. son ejemplos comunes de ecosistemas.

Cada ecosistema consta de componentes abióticos y bióticos:

Estructura del ecosistema

Componentes abióticos

Los componentes abióticos son factores no relacionados de la vida o del entorno físico que influyen en la estructura, distribución, comportamiento e interacción de los organismos vivos.

Los componentes abióticos están representados principalmente por dos tipos:

• factores climáticos que incluyen lluvia, temperatura, luz, viento, humedad, etc.
• Factores edáficos, incluida la acidez del suelo, la topografía, la mineralización, etc.

Importancia de los componentes abióticos

La atmósfera proporciona a los organismos vivos dióxido de carbono (para la fotosíntesis) y oxígeno (para la respiración). Los procesos de evaporación, transpiración y se dan entre la atmósfera y la superficie de la Tierra.

La radiación solar calienta la atmósfera y evapora el agua. La luz también es esencial para la fotosíntesis. proporciona a las plantas energía para el crecimiento y el metabolismo, así como productos orgánicos para alimentar a otras formas de vida.

La mayoría de los tejidos vivos se componen de un alto porcentaje de agua, hasta un 90% o más. Pocas células pueden sobrevivir si el contenido de agua cae por debajo del 10% y la mayoría de ellas mueren cuando el contenido de agua es inferior al 30-50%.

El agua es el medio a través del cual los productos alimenticios minerales ingresan a las plantas. También es esencial para la fotosíntesis. Las plantas y los animales obtienen agua de la superficie y del suelo de la Tierra. La principal fuente de agua es la precipitación atmosférica.

Componentes bióticos

Los seres vivos, incluidas las plantas, los animales y los microorganismos (bacterias y hongos) presentes en un ecosistema, son componentes bióticos.

Según su papel en el sistema ecológico, los componentes bióticos se pueden dividir en tres grupos principales:

• Productores producir sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas utilizando energía solar;
• consumidores alimentarse de sustancias orgánicas preparadas producidas por productores (herbívoros, depredadores, etc.);
• reductores Bacterias y hongos que destruyen compuestos orgánicos muertos de productores (plantas) y consumidores (animales) para su nutrición, y emiten sustancias simples (inorgánicas y orgánicas) al medio ambiente, formadas como subproductos de su metabolismo.

Estas sustancias simples se reproducen como resultado del intercambio cíclico de sustancias entre la comunidad biótica y el entorno abiótico del ecosistema.

Niveles de ecosistema

Para entender las capas de un ecosistema, considere la siguiente figura:

Diagrama de niveles del ecosistema

Individual

Un individuo es cualquier ser vivo u organismo. Los individuos no se reproducen con individuos de otros grupos. Los animales, a diferencia de las plantas, generalmente se incluyen en este concepto, ya que algunos representantes de la flora pueden cruzarse con otras especies.

En el diagrama de arriba, puedes ver que el pez dorado interactúa con el medio ambiente y se reproducirá exclusivamente con miembros de su propia especie.

población

Una población es un grupo de individuos de una especie dada que vive en un área geográfica particular en un momento dado. (Un ejemplo son los peces dorados y representantes de su especie). Tenga en cuenta que una población incluye individuos de la misma especie que pueden tener varias diferencias genéticas, como color de pelaje/ojos/piel y tamaño del cuerpo.

Comunidad

La comunidad incluye todos los organismos vivos en un área determinada en un momento dado. Puede contener poblaciones de organismos vivos de diferentes especies. En el diagrama anterior, observe cómo los peces dorados, los salmones, los cangrejos y las medusas coexisten en un entorno particular. Una comunidad grande generalmente incluye biodiversidad.

Ecosistema

Un ecosistema incluye comunidades de organismos vivos que interactúan con el medio ambiente. En este nivel, los organismos vivos dependen de otros factores abióticos como las rocas, el agua, el aire y la temperatura.

bioma

En términos simples, es una colección de ecosistemas que tienen características similares con sus factores abióticos adaptados al medio ambiente.

Biosfera

Cuando observamos diferentes biomas, cada uno de los cuales hace la transición a otro, se forma una gran comunidad de personas, animales y plantas que viven en ciertos hábitats. es la totalidad de todos los ecosistemas presentes en la Tierra.

Cadena alimenticia y energía en un ecosistema

Todos los seres vivos deben comer para obtener la energía que necesitan para crecer, moverse y reproducirse. Pero, ¿qué comen estos organismos vivos? Las plantas obtienen su energía del sol, algunos animales comen plantas y otros comen animales. Esta relación de alimentación en un ecosistema se denomina cadena alimentaria. Las cadenas alimentarias generalmente representan la secuencia de quién se alimenta de quién en una comunidad biológica.

Los siguientes son algunos de los organismos vivos que pueden encajar en la cadena alimentaria:

diagrama de la cadena alimenticia

La cadena alimentaria no es lo mismo que. La red trófica es una combinación de muchas cadenas alimentarias y es una estructura compleja.

Transferencia de energía

La energía se transfiere a lo largo de las cadenas alimentarias de un nivel a otro. Parte de la energía se utiliza para el crecimiento, la reproducción, el movimiento y otras necesidades, y no está disponible para el siguiente nivel.

Las cadenas alimentarias más cortas almacenan más energía que las largas. La energía gastada es absorbida por el medio ambiente.