Pojemność ekosystemu. Ściągawka: Ekosystem i jego właściwości

Ekologia bierze pod uwagę interakcja między organizmami żywymi a przyrodą nieożywioną. Ta interakcja, po pierwsze, zachodzi w ramach pewnego systemu (systemu ekologicznego, ekosystemu), a po drugie nie jest chaotyczna, lecz w pewien sposób zorganizowana, podlegająca prawom. Ekosystem to zbiór producentów, konsumentów i żywiących się śmieciami, wchodzących w interakcję ze sobą i ze swoim środowiskiem poprzez wymianę materii, energii i informacji w taki sposób, że ten jeden system pozostaje stabilny przez długi czas. Tak więc naturalny ekosystem charakteryzuje się trzema cechami:

• 1) ekosystem jest z konieczności kombinacją elementów żywych i nieożywionych
• 2) w ekosystemie realizowany jest pełny cykl, począwszy od powstania materii organicznej, a skończywszy na jej rozkładzie na składniki nieorganiczne;
• 3) ekosystem pozostaje przez pewien czas stabilny, co zapewnia pewna struktura składników biotycznych i abiotycznych.

Przykładami naturalnych ekosystemów są jezioro, las, pustynia, tundra, ląd, ocean, biosfera. Jak widać na przykładach, prostsze ekosystemy zalicza się do bardziej złożonych. Jednocześnie realizowana jest hierarchia organizacji systemów, w tym przypadku ekologicznych. Tak więc urządzenie natury należy traktować jako system, składający się z zagnieżdżonych ekosystemów, z których najwyższy to unikalny ekosystem globalny - biosfera. W jej ramach zachodzi wymiana energii i materii pomiędzy wszystkimi żywymi i nieożywionymi składnikami na skalę planetarną. Katastrofa, która zagraża całej ludzkości, polega na tym, że jeden ze znaków, że ekosystem powinien był zostać naruszony: biosfera jako ekosystem została wyrwana ze stanu stabilności przez działalność człowieka. Ze względu na swoją skalę i różnorodność powiązań nie powinna z tego umrzeć, przejdzie w nowy stan stabilny, zmieniając swoją strukturę przede wszystkim nieożywioną, a po niej nieuchronnie żyjącą. Człowiek, jako gatunek biologiczny, ma najmniejsze szanse na przystosowanie się do nowych, szybko zmieniających się warunków zewnętrznych i prawdopodobnie jako pierwszy zniknie. Pouczającym i ilustrującym tego przykładem jest historia Wyspy Wielkanocnej. Na jednej z wysp polinezyjskich, zwanej Wyspą Wielkanocną, w wyniku skomplikowanych procesów migracyjnych w VII wieku powstała zamknięta cywilizacja izolowana od całego świata. W sprzyjającym subtropikalnym klimacie przez setki lat istnienia osiągnęła pewne wyżyny rozwoju, tworząc oryginalną kulturę i pismo, których do dziś nie da się rozszyfrować. A w XVII wieku zginęła bez śladu, najpierw niszcząc florę i faunę wyspy, a następnie niszcząc siebie w postępującej dzikości i kanibalizmie. Ostatni wyspiarze nie mieli już woli i materiałów do budowy ratujących „Arki Noego” – łodzi czy tratw. Na pamiątkę siebie zniknęła społeczność pozostawiła półpustynną wyspę z gigantycznymi kamiennymi figurami - świadkami jej dawnej potęgi. Ekosystem jest więc najważniejszą jednostką strukturalną struktury otaczającego świata. Jak widać, podstawą ekosystemów jest materia żywa, charakteryzująca się strukturą biotyczną oraz siedlisko determinowane przez splot czynników środowiskowych.

Ekosystem, lub system ekologiczny(od starożytnego greckiego οἶκος - mieszkanie, rezydencja i σύστημα - system) - system biologiczny składający się ze społeczności organizmów żywych ( biocenoza), ich siedliska ( biotop), system połączeń, który wymienia między nimi materię i energię.

Naukowcy dzielą ekosystemy na mikroekosystemy (na przykład drzewo), mezoekosystemy (las, staw) i makroekosystemy (ocean, kontynent). Biosfera stała się globalnym ekosystemem.

Istnieją właściwości-cechy, które pozwalają zdefiniować pojęcie ekosystemu, który działa jako przedmiot regulacji prawnej. Obejmują one:

1. Zamknięcie ekosystemu. Jego niezależne funkcjonowanie. Można powiedzieć, że np. kropla wody, las, morze itp. są ekosystemami, ponieważ każdy z tych obiektów ma swój własny stabilny system organizmów (orzęski w kropli, ryby w morzu itp.). Zamknięty charakter systemów ekologicznych zobowiązuje wszystkich użytkowników zasobów naturalnych do uwzględniania środowiskowych konsekwencji swoich działań, nawet jeśli nie ma widocznych przejawów oddziaływania na przyrodę. Tak więc układanie drogi na otwartym terenie na pierwszy rzut oka nie wpływa na środowisko. Ale pod pewnymi warunkami droga może stać się źródłem katastrofy ekologicznej, na przykład, jeśli zostanie ułożona bez uwzględnienia przepływu wód powodziowych, które po nagromadzeniu mogą zniszczyć okrywę gruntową.

2. Wzajemne połączenie ekosystemów. Cecha ta wymusza zintegrowane podejście do wykorzystania obiektów przyrodniczych, które w praktyce nazywa się krajobrazem. Na przykład przy przeznaczaniu gruntów pod grunty orne lub przeprowadzaniu rekultywacji gruntów konieczne jest uwzględnienie tras migracji przedstawicieli dzikiej fauny, utrzymanie w nienaruszonym stanie pojedynczych krzewów, bagien, zagajników itp. zakłócić krajobraz, który rozwinął się na tym obszarze. Podejście krajobrazowe umożliwia zapewnienie ogólnego priorytetu ekologicznego w zarządzaniu przyrodą, zgodnie z którym wszelkie formy użytkowania obiektów przyrodniczych muszą podlegać wymogom ekologicznego dobrostanu środowiska przyrodniczego.

3. Bioproduktywność. Cecha ta przyczynia się do samoodtwarzania się ekosystemu, pełnienia określonej funkcji, która w efekcie determinuje odmienny status prawny obiektu przyrodniczego. Tak więc grunty o zwiększonej żyzności należy przeznaczyć na potrzeby rolnictwa, a na inne cele - nieproduktywne. Produktywność brana jest również pod uwagę przy ustalaniu opłaty za korzystanie z obiektu przyrodniczego, przy opodatkowaniu, w przypadku odszkodowania za szkodę lub zaistnienia zdarzenia ubezpieczeniowego.

Przykład ekosystemu - staw z żyjącymi w nim roślinami, rybami, bezkręgowcami, mikroorganizmami tworzącymi żywy składnik systemu, biocenozą. Staw jako ekosystem charakteryzują osady denne o określonym składzie, składzie chemicznym (skład jonowy, stężenie rozpuszczonych gazów) i parametrach fizycznych (przezroczystość wody, trend rocznych zmian temperatury), a także określone wskaźniki produktywności biologicznej, stan troficzny zbiornika i specyficzne warunki tego zbiornika.

Kolejny przykład systemu ekologicznego - las liściasty w centralnej Rosji o określonym składzie ściółki leśnej, glebie charakterystycznej dla tego typu lasów i stabilnym zbiorowisku roślinnym, a co za tym idzie o ściśle określonych wskaźnikach mikroklimatycznych (temperatura, wilgotność, światło) i kompleksie zwierzęcym organizmy odpowiadające takim warunkom środowiskowym.

Ważnym aspektem pozwalającym na określenie typów i granic ekosystemów jest struktura troficzna zbiorowiska oraz proporcje producentów biomasy, jej konsumentów i organizmów niszczących biomasę, a także wskaźniki produktywności i metabolizmu materii i energii .

Ekosystem to złożony, samoorganizujący się, samoregulujący i samorozwijający się system. Główną cechą ekosystemu jest obecność stosunkowo zamkniętego, stabilnego w czasie i przestrzeni przepływy materii i energii między biotyczną i abiotyczną częścią ekosystemu. Wynika z tego, że nie każdy system biologiczny można nazwać ekosystemem, na przykład akwarium czy zgniły kikut nie są.

Takie systemy należy nazwać społecznościami niższej rangi lub mikrokosmosami. Czasami używa się do nich pojęcia facje (np. w geoekologii), ale nie jest ono w stanie w pełni opisać takich układów, zwłaszcza sztucznego pochodzenia.

Ekosystem jest systemem otwartym i charakteryzuje się przepływami wejściowymi i wyjściowymi materii i energii. Podstawą istnienia niemal każdego ekosystemu jest przepływ energii słonecznej, który jest konsekwencją termojądrowej reakcji Słońca, zarówno w formie bezpośredniej (fotosynteza), jak i pośredniej (rozkład materii organicznej). Wyjątkiem są ekosystemy głębinowe („czarni” i „biali” palacze), źródłem energii, w którym jest ciepło wewnętrzne ziemi i energia reakcji chemicznych.

Zgodnie z definicjami nie ma różnicy między pojęciami „ekosystem” i „biogeocenoza”, biogeocenozę można uznać za kompletny synonim terminu ekosystem. Istnieje jednak powszechna opinia, że ​​biogeocenoza może służyć jako analog ekosystemu na bardzo początkowym poziomie, ponieważ termin „biogeocenoza” kładzie większy nacisk na powiązanie biocenozy z określonym obszarem ziemi lub środowisko wodne, podczas gdy ekosystem oznacza dowolny obszar abstrakcyjny. Dlatego biogeocenozy są zwykle uważane za szczególny przypadek ekosystemu.

Ekosystem można podzielić na dwa komponenty – biotyczny i abiotyczny. Biotyczny dzieli się na autotroficzne (organizmy, które otrzymują energię pierwotną do egzystencji z foto- i chemosyntezy lub producentów) i heterotroficzne (organizmy, które otrzymują energię z procesów utleniania materii organicznej - konsumenci i rozkładający się) składniki, które tworzą strukturę troficzną ekosystemu .

Jedynym źródłem energii dla istnienia ekosystemu i utrzymania w nim różnych procesów są producenci, którzy pochłaniają energię słoneczną (ciepło, wiązania chemiczne) z wydajnością 0,1 – 1%, rzadko 3 – 4,5% początkowa ilość. Autotrofy reprezentują pierwszy poziom troficzny ekosystemu. Kolejne poziomy troficzne ekosystemu kształtują się za sprawą konsumentów (poziom II, III, IV i kolejne) i zamykane są przez rozkładniki, które przekształcają nieożywioną materię organiczną w formę mineralną (składnik abiotyczny), który może być asymilowany przez pierwiastek autotroficzny.

Zwykle koncepcja ekotop została zdefiniowana jako siedlisko organizmów charakteryzujące się pewną kombinacją warunków środowiskowych: gleb, gleb, mikroklimatu itp. Jednak w tym przypadku pojęcie to jest właściwie niemal identyczne z pojęciem klimattop.

Na przykład lawa spływająca do oceanu na wyspie Hawaje tworzy nowy ekotop przybrzeżny.

Obecnie ekotop, w przeciwieństwie do biotopu, rozumiany jest jako określone terytorium lub obszar wodny z całym zbiorem i charakterystyką gleb, gleb, mikroklimatu i innych czynników w postaci niezmienionej przez organizmy. Przykładami ekotopów są gleby aluwialne, nowo powstałe wyspy wulkaniczne lub koralowe, sztuczne kamieniołomy i inne nowo powstałe terytoria. W tym przypadku klimattop jest częścią ekotopu.

Biotop- ekotop przekształcony przez biotę, a dokładniej fragment terytorium, który jest jednorodny pod względem warunków życia dla niektórych rodzajów roślin lub zwierząt lub dla powstania pewnej biocenozy.

Temat 1.2.: Ekosystem i jego właściwości

1. Ekosystem – podstawowa koncepcja ekologii ………………………………………………4

2. Struktura biotyczna ekosystemów………………………………………………………………5.

3. Czynniki środowiskowe ………………………………………………………………….6

4. Funkcjonowanie ekosystemów………………………………………………………………..12

5. Wpływ człowieka na ekosystem………………………………………………...14

Wniosek……………………………………………………………………………….16

Lista referencji……………………………………………………………………………….17

Wstęp

Słowo "ekologia" Powstaje z dwóch greckich słów: „oicos”, co oznacza dom, mieszkanie i „logos” - nauka i dosłownie tłumaczy się jako nauka o domu, siedlisku. Po raz pierwszy termin ten został użyty przez niemieckiego zoologa Ernsta Haeckela w 1886 roku, definiując ekologię jako dziedzinę wiedzy badającą ekonomię przyrody – naukę o ogólnym związku zwierząt zarówno z przyrodą ożywioną, jak i nieożywioną, obejmującą wszystkie zarówno przyjazne, jak i nieprzyjazne relacje, z którymi zwierzęta i rośliny wchodzą w bezpośredni lub pośredni kontakt. Takie rozumienie ekologii stało się powszechnie uznawane, a dziś klasyczne Ekologia to nauka o badaniu związków żywych organizmów z ich środowiskiem.

Żywa materia jest tak różnorodna, że ​​bada się ją na różnych poziomach organizacji iz różnych punktów widzenia.

Istnieją następujące poziomy organizacji biosystemów (patrz aplikacje (rys. 1)).

Poziomy organizmów, populacji i ekosystemów to obszar zainteresowania klasycznej ekologii.

W zależności od przedmiotu badań i kąta widzenia, pod jakim jest badany, w ekologii ukształtowały się niezależne kierunki naukowe.

Za pomocą wymiary obiektów Nauka o ekologii dzieli się na autekologię (organizm i jego środowisko), ekologię populacji (populacja i jej środowisko), synekologię (społeczności i ich środowisko), biogeocytologię (badanie ekosystemów) oraz ekologię globalną (badanie Ziemi Ziemi). biosfera).

W zależności od przedmiot badań ekologia dzieli się na ekologię drobnoustrojów, grzybów, roślin, zwierząt, ludzi, agroekologię, przemysł (inżynieria), ekologię człowieka itp.

Za pomocą komponenty środowiska rozróżnić ekologię ziemi, słodkiej wody, morza, pustyń, wyżyn i innych przestrzeni środowiskowych i geograficznych.

Ekologia często obejmuje wiele pokrewnych dziedzin wiedzy, głównie z zakresu ochrony środowiska.

W niniejszym artykule rozważane są przede wszystkim podstawy ekologii ogólnej, czyli klasyczne prawa interakcji organizmów żywych ze środowiskiem.

1. Ekosystem – podstawowa koncepcja ekologii

Ekologia uwzględnia wzajemne oddziaływanie organizmów żywych i przyrody nieożywionej. Ta interakcja, po pierwsze, zachodzi w ramach pewnego systemu (systemu ekologicznego, ekosystemu), a po drugie nie jest chaotyczna, lecz w pewien sposób zorganizowana, podlegająca prawom.

ekosystem nazwany zbiorem producentów, konsumentów i żywiących się odpadami, wchodzących w interakcję ze sobą i ze swoim środowiskiem poprzez wymianę materii, energii i informacji w taki sposób, że ten jeden system pozostaje stabilny przez długi czas.

Tak więc naturalny ekosystem charakteryzuje się trzema cechami:

1) ekosystem jest z konieczności kombinacją elementów żywych i nieożywionych (patrz załącznik (ryc. 2));

2) w ekosystemie realizowany jest pełny cykl, począwszy od powstania materii organicznej, a skończywszy na jej rozkładzie na składniki nieorganiczne;

3) ekosystem pozostaje przez pewien czas stabilny, co zapewnia pewna struktura składników biotycznych i abiotycznych.

Przykładami naturalnych ekosystemów są jezioro, las, pustynia, tundra, ląd, ocean, biosfera.

Jak widać na przykładach, prostsze ekosystemy zalicza się do bardziej złożonych. Jednocześnie realizowana jest hierarchia systemów organizacyjnych, w tym przypadku ekologicznych.

Strukturę przyrody należy zatem rozpatrywać jako całość systemową, składającą się z zagnieżdżonych ekosystemów, z których najwyższym jest unikalny ekosystem globalny – biosfera. W jej ramach zachodzi wymiana energii i materii pomiędzy wszystkimi żywymi i nieożywionymi składnikami na skalę planetarną. Katastrofa, która zagraża całej ludzkości, polega na tym, że jeden ze znaków, że ekosystem powinien był zostać naruszony: biosfera jako ekosystem została wyprowadzona ze stanu stabilności przez działalność człowieka. Z racji swojej skali i różnorodności powiązań nie powinna z tego zginąć, przejdzie w nowy stan stabilny, zmieniając jednocześnie swoją strukturę, przede wszystkim nieożywioną, a potem nieuchronnie ożywioną. Człowiek, jako gatunek biologiczny, ma mniejsze od innych szanse przystosowania się do nowych, szybko zmieniających się warunków zewnętrznych i najprawdopodobniej zniknie pierwszy. Pouczającym i ilustrującym tego przykładem jest historia Wyspy Wielkanocnej.

Na jednej z wysp polinezyjskich, zwanej Wyspą Wielkanocną, w wyniku skomplikowanych procesów migracyjnych w VII wieku powstała zamknięta cywilizacja izolowana od całego świata. W sprzyjającym subtropikalnym klimacie przez setki lat istnienia osiągnęła pewne wyżyny rozwoju, tworząc oryginalną kulturę i pismo, których do dziś nie da się rozszyfrować. A w XVII wieku zginęła bez śladu, najpierw niszcząc florę i faunę wyspy, a następnie niszcząc siebie w postępującej dzikości i kanibalizmie. Ostatnim wyspiarzom brakowało woli i materiałów do budowy ratowniczych „bez ark” – łodzi czy tratw. Na pamiątkę siebie zniknęła społeczność pozostawiła półpustynną wyspę z gigantycznymi kamiennymi figurami - świadkami jej dawnej potęgi.

Ekosystem jest więc najważniejszą jednostką strukturalną struktury otaczającego świata. Jak widać na ryc. 1 (patrz Aneks), podstawą ekosystemów jest materia żywa, scharakteryzowana biotyczny Struktura , i siedlisko, określone przez całość czynniki środowiskowe . Rozważmy je bardziej szczegółowo.

2. Biotyczna struktura ekosystemów

Ekosystem opiera się na jedności materii ożywionej i nieożywionej. Istota tej jedności jest pokazana w następujący sposób. Z pierwiastków przyrody nieożywionej, głównie cząsteczek CO2 i H2O, pod wpływem energii słonecznej syntetyzowane są substancje organiczne, które składają się na całe życie na planecie. Proces tworzenia materii organicznej w przyrodzie zachodzi jednocześnie z procesem odwrotnym - konsumpcją i ponownym rozkładem tej substancji na pierwotne związki nieorganiczne. Całość tych procesów zachodzi w ekosystemach o różnych poziomach hierarchii. Aby te procesy były zrównoważone, natura przez miliardy lat wypracowała pewną struktura żywej materii systemu .

Siłą napędową w każdym materialnym systemie jest energia. Wchodzi do ekosystemów głównie ze Słońca. Rośliny, dzięki zawartemu w nich pigmentowi chlorofilowemu, wychwytują energię promieniowania słonecznego i wykorzystują ją do syntezy podstawy dowolnej substancji organicznej - glukozy C6H12O6.

Energia kinetyczna promieniowania słonecznego jest zatem przekształcana w energię potencjalną zmagazynowaną w glukozie. Z glukozy wraz z mineralnymi składnikami odżywczymi uzyskanymi z gleby - składniki odżywcze - powstają wszystkie tkanki świata roślinnego - białka, węglowodany, tłuszcze, lipidy, DNA, RNA, czyli materia organiczna planety.

Oprócz roślin niektóre bakterie mogą wytwarzać materię organiczną. Tworzą swoje tkanki, magazynując w nich, podobnie jak rośliny, energię potencjalną z dwutlenku węgla bez udziału energii słonecznej. Zamiast tego wykorzystują energię generowaną przez utlenianie związków nieorganicznych, takich jak amoniak, żelazo, a zwłaszcza siarka (w głębokich basenach oceanicznych, gdzie światło słoneczne nie przenika, ale gdzie siarkowodór gromadzi się w obfitości, znaleziono unikalne ekosystemy ). Jest to tak zwana energia syntezy chemicznej, dlatego nazywane są organizmy chemiosyntetyki .

W ten sposób rośliny ichemosyntetyczne tworzą materię organiczną ze składników nieorganicznych za pomocą energii środowiskowej. Nazywają się producenci lub autotrofy Uwalnianie energii potencjalnej zmagazynowanej przez producentów zapewnia istnienie wszystkich innych rodzajów życia na planecie. Gatunki, które zużywają materię organiczną stworzoną przez producentów jako źródło materii i energii do swojej życiowej aktywności, nazywane są konsumenci lub heterotrofy .

Konsumenci to najróżniejsze organizmy (od mikroorganizmów po płetwale błękitne): pierwotniaki, owady, gady, ryby, ptaki i wreszcie ssaki, w tym ludzie.

Konsumenci z kolei dzielą się na szereg podgrup w zależności od różnic w źródłach pożywienia.

Zwierzęta żywiące się bezpośrednio producentami nazywane są konsumentami podstawowymi lub konsumentami pierwszego rzędu. Same są zjadane przez konsumentów drugorzędnych, np. królik jedzący marchew jest konsumentem pierwszego rzędu, alicja polująca na królika jest konsumentem drugiego rzędu. Niektóre typy żywych organizmów odpowiadają kilku takim poziomom. Na przykład, gdy człowiek je warzywa - jest konsumentem pierwszego rzędu, wołowiny - konsumentem drugiego rzędu, a jedząc ryby drapieżne występuje jako konsument trzeciego rzędu.

Pierwotni konsumenci, którzy żywią się tylko roślinami, nazywają się roślinożercy lub fitofagów .Konsumenci drugiego i wyższego rzędu - mięsożercy . Gatunki, które jedzą zarówno rośliny, jak i zwierzęta, są wszystkożerne, tak jak ludzie.

Martwe szczątki roślinne i zwierzęce, takie jak opadłe liście, zwłoki zwierzęce, produkty układu wydalniczego, nazywane są detrytusem. Jest organiczny! Istnieje wiele organizmów, które żywią się detrytusem. Nazywają się detrytożercy Przykładem mogą być sępy, szakale, robaki, raki, termity, mrówki itp. Podobnie jak w przypadku zwykłych konsumentów, istnieją pierwotne podajniki detrytusu, które żywią się bezpośrednio detrytusem, wtórne itp.

Wreszcie znaczna część detrytusu w ekosystemie, w szczególności opadłych liści, martwego drewna, w swojej pierwotnej postaci nie jest zjadana przez zwierzęta, ale gnije i rozkłada się w procesie żerowania na grzybach i bakteriach.

Ponieważ rola grzybów i bakterii jest tak specyficzna, zwykle dzieli się je na specjalną grupę detrytofagów i nazywa się je rozkładający się . Reduktory służą na Ziemi jako sanitariusze i zamykają biogeochemiczny cykl substancji, rozkładając materię organiczną na jej pierwotne składniki nieorganiczne - dwutlenek węgla i wodę.

Tak więc, pomimo różnorodności ekosystemów, wszystkie one mają: strukturalny podobieństwo. W każdym z nich można wyróżnić rośliny fotosyntetyczne - producentów, różne poziomy konsumentów, żywiące się detrytusem i rozkładające się. Stanowią one struktura biotyczna ekosystemów .

3. Czynniki środowiskowe

Nieożywiona i żywa przyroda otaczająca rośliny, zwierzęta i ludzi nazywa się siedlisko .Wiele poszczególnych składników środowiska, które wpływają na organizmy, nazywa się czynniki środowiskowe.

W zależności od pochodzenia rozróżnia się czynniki abiotyczne, biotyczne i antropogeniczne. Czynniki abiotyczne - Są to właściwości przyrody nieożywionej, które bezpośrednio lub pośrednio wpływają na organizmy żywe.

Czynniki biotyczne - to wszystkie formy wzajemnego oddziaływania organizmów żywych.

Wcześniej wpływ człowieka na organizmy żywe określano również mianem czynników biotycznych, ale obecnie wyróżnia się szczególną kategorię czynników generowanych przez człowieka. Czynniki antropogeniczne - są to wszystkie formy aktywności społeczeństwa ludzkiego, które prowadzą do zmian w naturze jako siedlisku i innych gatunkach oraz bezpośrednio wpływają na ich życie.

W ten sposób na każdy żywy organizm oddziałuje przyroda nieożywiona, organizmy innych gatunków, w tym człowieka, i z kolei oddziałuje na każdy z tych składników.

Prawa wpływu czynników środowiskowych na organizmy żywe

Pomimo różnorodności czynników środowiskowych i odmiennego charakteru ich pochodzenia, istnieją pewne ogólne zasady i schematy ich oddziaływania na organizmy żywe.

Do życia organizmów konieczna jest pewna kombinacja warunków. Jeżeli wszystkie warunki środowiskowe są sprzyjające, z wyjątkiem jednego, to właśnie ten stan decyduje o życiu danego organizmu. Ogranicza (ogranicza) rozwój organizmu, dlatego nazywa się czynnik ograniczający Początkowo stwierdzono, że rozwój organizmów żywych jest ograniczony brakiem jakiegokolwiek składnika, np. soli mineralnych, wilgoci, światła itp. W połowie XIX wieku niemiecki chemik organiczny Eustachy Liebig jako pierwszy eksperymentalnie udowodnił, że wzrost roślin zależy od pierwiastka pożywienia, który występuje w stosunkowo minimalnej ilości. Nazwał to zjawisko prawem minimum; na cześć autora nazywana jest również prawem Liebiga.

W nowoczesnej formule prawo minimum brzmi tak: O wytrzymałości organizmu decyduje najsłabsze ogniwo łańcucha jego potrzeb ekologicznych. Jednak, jak się później okazało, nie tylko niedobór, ale i nadmiar czynnika może ograniczać np. obumieranie plonu na skutek opadów, przesycenie gleby nawozami itp. Pojęcie, że obok minimum czynnikiem ograniczającym może być również maksimum, 70 lat po Liebigu wprowadził amerykański zoolog W. Shelford, który sformułował prawo tolerancji. Według prawo tolerancji, czynnikiem ograniczającym dobrobyt populacji (organizmu) może być zarówno minimalny, jak i maksymalny wpływ na środowisko, a zakres między nimi określa wielkość wytrzymałości (granica tolerancji) lub walencję ekologiczną organizmu do tego współczynnika (patrz załącznik ryc. 3).

Korzystny zakres czynnika środowiskowego nazywa się strefa optymalna (normalna aktywność). Im większe odchylenie działania czynnika od optimum, tym bardziej czynnik ten hamuje aktywność życiową populacji. Ten zakres nazywa się strefa ucisku . Maksymalne i minimalne tolerowane wartości czynnika to punkty krytyczne, poza którymi istnienie organizmu lub populacji nie jest już możliwe.

Zgodnie z prawem tolerancji każdy nadmiar materii lub energii okazuje się zasadą zanieczyszczającą. Tak więc nadmiar wody, nawet w suchych regionach, jest szkodliwy, a wodę można uznać za powszechne zanieczyszczenie, chociaż jest po prostu niezbędna w optymalnych ilościach. W szczególności nadmiar wody uniemożliwia normalne tworzenie się gleby w strefie czarnoziemu.

Gatunki, które do swojego istnienia wymagają ściśle określonych warunków środowiskowych, określane są mianem stenobiotyków, a gatunki, które przystosowują się do środowiska ekologicznego o szerokim zakresie zmian parametrów, określane są mianem eurybiotyków.

Wśród praw, które określają interakcję jednostki lub jednostki z jej otoczeniem, wyróżniamy zasada zgodności warunków środowiskowych z uwarunkowaniami genetycznymi organizmu .Twierdzi że gatunek organizmów może istnieć do tego czasu i o ile otaczające go środowisko naturalne odpowiada genetycznym możliwościom przystosowania tego gatunku do jego fluktuacji i zmian.

Abiotyczne czynniki siedliskowe

Czynniki abiotyczne to właściwości przyrody nieożywionej, które bezpośrednio lub pośrednio wpływają na organizmy żywe. Na ryc. 5 (patrz Załącznik) pokazuje klasyfikację czynników abiotycznych. Zacznijmy czynniki klimatyczne otoczenie zewnętrzne.

Temperatura jest najważniejszym czynnikiem klimatycznym. Zależy to od intensywności metabolizmu organizmów i ich rozmieszczenia geograficznego. Każdy organizm jest w stanie żyć w określonym zakresie temperatur. I choć te przedziały są różne dla różnych typów organizmów (eurytermicznych i ciepłolubnych), to dla większości z nich strefa optymalnych temperatur, w których funkcje życiowe są realizowane najaktywniej i najefektywniej, jest stosunkowo niewielka. Zakres temperatur, w których może istnieć życie, wynosi około 300 C: od -200 do +100 °C. Jednak większość gatunków i większość aktywności ogranicza się do węższego zakresu temperatur. Niektóre organizmy, zwłaszcza w fazie uśpienia, mogą przetrwać przynajmniej przez pewien czas w bardzo niskich temperaturach. Niektóre rodzaje mikroorganizmów, głównie bakterie i glony, mogą żyć i namnażać się w temperaturach zbliżonych do temperatury wrzenia. Górna granica dla bakterii z gorących źródeł to 88 C, dla sinic 80 C, a dla najbardziej odpornych ryb i owadów ok. 50 C. Generalnie górne granice tego czynnika są bardziej krytyczne niż dolne , chociaż wiele organizmów w pobliżu górnych granic zakresu tolerancji działa bardziej efektywnie.

U zwierząt wodnych zakres tolerancji temperatury jest zwykle węższy niż u zwierząt lądowych, ponieważ zakres wahań temperatury w wodzie jest mniejszy niż na lądzie.

Dlatego temperatura jest ważnym i bardzo często ograniczającym czynnikiem. Rytmy temperatury w dużej mierze kontrolują sezonową i dobową aktywność roślin i zwierząt.

Opad atmosferyczny Wilgotność i wilgotność są głównymi wielkościami mierzonymi w badaniach tego czynnika.Ilość opadów zależy głównie od drogi i charakteru dużych ruchów mas powietrza. Na przykład wiatry wiejące od strony oceanu pozostawiają większość wilgoci na zboczach zwróconych w stronę oceanu, powodując „cień deszczu” za górami, przyczyniając się do powstania pustyni. Przemieszczając się w głąb lądu, powietrze gromadzi pewną ilość wilgoci, a ilość opadów ponownie wzrasta. Pustynie zwykle znajdują się za wysokimi pasmami górskimi lub wzdłuż wybrzeży, gdzie wiatr wieje z dużych suchych obszarów śródlądowych, a nie z oceanu, takich jak pustynia Nami w południowo-zachodniej Afryce. organizmy.

Wilgotność - parametr charakteryzujący zawartość pary wodnej w powietrzu. Wilgotność bezwzględna to ilość pary wodnej na jednostkę objętości powietrza. W związku z zależnością ilości pary zatrzymywanej w powietrzu od temperatury i ciśnienia wprowadzono pojęcie wilgotności względnej – jest to stosunek pary zawartej w powietrzu do pary nasycającej w danej temperaturze i ciśnieniu. w przyrodzie panuje dobowy rytm wilgotności - wzrost w nocy, spadek w ciągu dnia oraz jej wahania w pionie i poziomie, czynnik ten, wraz ze światłem i temperaturą, odgrywa ważną rolę w regulacji aktywności organizmów. wody powierzchniowe dostępne dla żywych organizmów zależą od ilości opadów na danym terenie, ale wartości te nie zawsze są takie same. Tak więc korzystając ze źródeł podziemnych, gdzie woda pochodzi z innych obszarów, zwierzęta i rośliny mogą uzyskać więcej wody niż z jej ujęcia z opadami. Odwrotnie, deszczówka czasami natychmiast staje się niedostępna dla organizmów.

Promieniowanie słoneczne to fale elektromagnetyczne o różnej długości. Jest absolutnie niezbędny dla żywej przyrody, ponieważ jest głównym zewnętrznym źródłem energii.Należy pamiętać, że widmo promieniowania elektromagnetycznego Słońca jest bardzo szerokie, a jego zakresy częstotliwości oddziałują na żywą materię w różny sposób.

W przypadku żywej materii ważne są jakościowe znaki światła - długość fali, intensywność i czas ekspozycji.

promieniowanie jonizujące wybija elektrony z atomów i łączy je z innymi atomami, tworząc pary jonów dodatnich i ujemnych. Jego źródłem są substancje radioaktywne zawarte w skałach, ponadto pochodzi z kosmosu.

Różne typy organizmów żywych różnią się znacznie pod względem odporności na duże dawki promieniowania. Większość badań pokazuje, że szybko dzielące się komórki są najbardziej wrażliwe na promieniowanie.

U roślin wyższych wrażliwość na promieniowanie jonizujące jest wprost proporcjonalna do wielkości jądra komórkowego, a raczej do objętości chromosomów lub zawartości DNA.

Skład gazu atmosfera jest również ważnym czynnikiem klimatycznym. Około 3-3,5 miliarda lat temu atmosfera zawierała azot, amoniak, wodór, metan i parę wodną i nie było w niej wolnego tlenu. Skład atmosfery był w dużej mierze determinowany przez gazy wulkaniczne. Z powodu braku tlenu nie było ekranu ozonowego, który blokowałby promieniowanie ultrafioletowe ze słońca. Z biegiem czasu, w wyniku procesów abiotycznych, w atmosferze planety zaczął gromadzić się tlen i rozpoczęło się tworzenie warstwy ozonowej.

Wiatr jest nawet w stanie zmienić wygląd roślin, zwłaszcza w tych siedliskach, na przykład w strefach alpejskich, gdzie inne czynniki mają działanie ograniczające. Wykazano eksperymentalnie, że w otwartych siedliskach górskich wiatr ogranicza wzrost roślin: gdy budowano ścianę chroniącą rośliny przed wiatrem, wysokość roślin wzrastała. Ogromne znaczenie mają burze, choć ich działanie jest czysto lokalne. Huragany i zwykłe wiatry mogą przenosić zwierzęta i rośliny na duże odległości, zmieniając w ten sposób skład społeczności.

Ciśnienie atmosferyczne widocznie nie jest czynnikiem ograniczającym działania bezpośrednie, jest jednak bezpośrednio związane z pogodą i klimatem, które mają bezpośredni wpływ ograniczający.

Warunki wodne tworzą swoiste siedlisko dla organizmów, które różni się od ziemskiego przede wszystkim gęstością i lepkością. Gęstość podlać około 800 razy i lepkość około 55 razy wyższa niż powietrza. Razem z gęstość oraz lepkość najważniejszymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi środowiska wodnego są: stratyfikacja temperaturowa, czyli zmiany temperatury wzdłuż głębokości akwenu oraz okresowe zmiany temperatury w czasie, jak również przezroczystość woda, która determinuje reżim świetlny pod jej powierzchnią: fotosynteza zielonych i fioletowych alg, fitoplanktonu i roślin wyższych zależy od przezroczystości.

Podobnie jak w atmosferze, ważną rolę odgrywa skład gazu środowisko wodne. W środowiskach wodnych ilość tlenu, dwutlenku węgla i innych gazów rozpuszczonych w wodzie, a zatem dostępnych dla organizmów, zmienia się znacznie w czasie. W zbiornikach wodnych o wysokiej zawartości materii organicznej tlen jest czynnikiem ograniczającym o pierwszorzędnym znaczeniu.

Kwasowość - stężenie jonów wodorowych (pH) - jest ściśle związane z układem węglanowym Wartość pH waha się w zakresie od 0 pH do 14: przy pH = 7 środowisko jest obojętne, przy pH<7 - кислая, при рН>7 - alkaliczny. Jeśli kwasowość nie zbliża się do wartości skrajnych, to zbiorowiska są w stanie skompensować zmiany tego czynnika – tolerancja zbiorowiska na zakres pH jest bardzo znacząca. Wody o niskim pH zawierają niewiele składników odżywczych, więc produktywność jest tutaj wyjątkowo niska.

Zasolenie - zawartość węglanów, siarczanów, chlorków itp. - to kolejny istotny czynnik mabiotyczny w zbiornikach wodnych. W wodach słodkich jest niewiele soli, z czego około 80% to węglany. Zawartość substancji mineralnych w oceanach wynosi średnio 35 g/l. Organizmy w otwartym oceanie są zwykle stenohalinowe, podczas gdy organizmy w przybrzeżnych wodach słonawych są zazwyczaj euryhalinowe. Stężenie soli w płynach ustrojowych i tkankach większości organizmów morskich jest izotoniczne ze stężeniem soli w wodzie morskiej, dzięki czemu nie ma problemów z osmoregulacją.

Pływ nie tylko silnie wpływa na stężenie gazów i składników odżywczych, ale również działa bezpośrednio jako czynnik ograniczający. Wiele roślin i zwierząt rzecznych jest przystosowanych morfologicznie i fizjologicznie w szczególny sposób do utrzymania swojej pozycji w nurcie: mają ściśle określone granice tolerancji na czynnik prądu.

ciśnienie hydrostatyczne w oceanie ma ogromne znaczenie. Przy zanurzeniu w wodzie na 10 m ciśnienie wzrasta o 1 atm (105 Pa). W najgłębszej części oceanu ciśnienie sięga 1000 atm (108 Pa). Wiele zwierząt jest w stanie tolerować gwałtowne wahania ciśnienia, zwłaszcza jeśli nie mają wolnego powietrza w swoim ciele. W przeciwnym razie może rozwinąć się zator gazowy. Wysokie ciśnienia, charakterystyczne dla dużych głębokości, z reguły hamują procesy życiowe.

Gleba.

Gleba to warstwa materii, która leży na wierzchu skał skorupy ziemskiej. Rosyjski naukowiec - przyrodnik Wasilij Wasiljewicz Dokuczajew w 1870 r. Jako pierwszy uznał glebę za środowisko dynamiczne, a nie obojętne. Udowodnił, że gleba nieustannie się zmienia i rozwija, a w jej aktywnej strefie zachodzą procesy chemiczne, fizyczne i biologiczne. Gleba powstaje w wyniku złożonej interakcji klimatu, roślin, zwierząt i mikroorganizmów. Skład gleby obejmuje cztery główne składniki strukturalne: bazę mineralną (zwykle 50-60% całkowitego składu gleby), materię organiczną (do 10%), powietrze (15-25%) i wodę (25-30% ).

Szkielet mineralny gleby - jest to składnik nieorganiczny, który powstał ze skały macierzystej w wyniku jej wietrzenia.

materia organiczna gleba powstaje w wyniku rozkładu martwych organizmów, ich części i ekskrementów. Nie do końca rozłożone szczątki organiczne nazywamy ściółką, a końcowy produkt rozkładu – amorficzną substancję, w której nie można już rozpoznać pierwotnego materiału – nazywamy humusem. Ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne próchnica poprawia strukturę i napowietrzanie gleby, a także zwiększa zdolność zatrzymywania wody i składników odżywczych.

Glebę zamieszkuje wiele gatunków organizmów roślinnych i zwierzęcych, które wpływają na jej właściwości fizykochemiczne: bakterie, glony, grzyby czy pierwotniaki, robaki stawonogów. Ich biomasa w różnych glebach to (kg/ha): bakterie 1000-7000, mikroskopijne grzyby - 100-1000, glony 100-300, stawonogi - 1000, robaki 350-1000.

Głównym czynnikiem topograficznym jest wysokość nad poziomem morza. Wraz z wysokością spadają średnie temperatury, wzrasta dobowa różnica temperatur, zwiększa się ilość opadów, prędkość wiatru i natężenie promieniowania, zmniejsza się ciśnienie atmosferyczne i stężenie gazów. Wszystkie te czynniki wpływają na rośliny i zwierzęta, powodując strefę pionową.

pasma górskie mogą służyć jako bariery klimatyczne. Góry stanowią również barierę w rozprzestrzenianiu się i migracji organizmów oraz mogą pełnić rolę czynnika ograniczającego procesy specjacji.

Kolejny czynnik topograficzny - ekspozycja skarpy . Na półkuli północnej zbocza południowe otrzymują więcej światła słonecznego, więc natężenie światła i temperatura są tu wyższe niż na dnie dolin i na zboczach ekspozycji północnej. Na półkuli południowej sytuacja jest odwrotna.

Ważnym czynnikiem w odciążeniu jest również stromość zbocza . Strome zbocza charakteryzują się szybkim odwadnianiem i erozją gleby, dzięki czemu gleby są tu cienkie i suche.

W przypadku warunków abiotycznych obowiązują wszystkie rozważane prawa wpływu czynników środowiskowych na organizmy żywe. Znajomość tych praw pozwala odpowiedzieć na pytanie: dlaczego różne regiony planety uformowały się inaczej ekosystemy? Głównym powodem jest specyfika warunków abiotycznych każdego regionu.

Związki biotyczne i rola gatunków w ekosystemie

Obszary rozmieszczenia i liczba organizmów każdego gatunku są ograniczone nie tylko warunkami zewnętrznego środowiska nieożywionego, ale także ich powiązaniami z organizmami innych gatunków. Bezpośrednim środowiskiem życia organizmu jest jego środowisko biotyczne , czynniki tego środowiska nazywane są biotyczny . Przedstawiciele każdego gatunku są w stanie egzystować w środowisku, w którym połączenia z innymi organizmami zapewniają im normalne warunki życia.

Rozważ charakterystyczne cechy relacji różnych typów.

Konkurencja jest najbardziej wszechstronnym typem relacji w przyrodzie, w którym dwie populacje lub dwie jednostki w walce o warunki niezbędne do życia wpływają na siebie nawzajem negatywny .

Konkurencja może być wewnątrzgatunkowe i międzygatunkowe.

Wewnątrzgatunkowe walka toczy się między osobnikami tego samego gatunku, międzygatunkowa konkurencja ma miejsce między osobnikami różnych gatunków. Interakcja konkurencyjna może obejmować przestrzeń życiową, żywność lub składniki odżywcze, światło, schronienie i wiele innych istotnych czynników.

Międzygatunkowe konkurencja, bez względu na jej podstawę, może albo doprowadzić do równowagi między dwoma gatunkami, albo spowodować zastąpienie populacji jednego gatunku populacją innego, albo spowodować przemieszczenie jednego gatunku w inne miejsce lub zmusić go do przestawienia się na wykorzystanie innych zasobów. Ustaliłem, że dwa identyczne pod względem ekologicznym i potrzeb gatunku nie mogą współistnieć w jednym miejscu i prędzej czy później jeden konkurent wypiera drugiego. Jest to tak zwana zasada wykluczenia lub zasada Gausa.

Ponieważ interakcje pokarmowe dominują w strukturze ekosystemu, najbardziej charakterystyczną formą interakcji między gatunkami w łańcuchach troficznych jest drapieżnictwo , w którym osobnik jednego gatunku, zwany drapieżnikiem, żywi się organizmami (lub częściami organizmów) innego gatunku, zwanym zdobyczą, a drapieżnik żyje oddzielnie od zdobyczy. W takich przypadkach mówi się, że oba gatunki są zaangażowane w relację drapieżnik-ofiara.

Neutralizm - jest to rodzaj relacji, w której żadna z populacji nie ma wpływu na drugą: nie wpływa na wzrost jej populacji w równowadze i ich zagęszczenie. W rzeczywistości jednak dość trudno jest, za pomocą obserwacji i eksperymentów w warunkach naturalnych, stwierdzić, że dwa gatunki są od siebie całkowicie niezależne.

Podsumowując rozważania na temat relacji formbiotycznych, możemy wyciągnąć następujące wnioski:

1) relacje między organizmami żywymi są jednym z głównych regulatorów liczebności i rozmieszczenia przestrzennego organizmów w przyrodzie;

2) negatywne interakcje między organizmami pojawiają się na początkowych etapach rozwoju zbiorowisk lub w zaburzonych warunkach naturalnych; w nowo powstałych lub nowych asocjacjach prawdopodobieństwo wystąpienia silnych negatywnych oddziaływań jest większe niż w starych asocjacjach;

3) w procesie ewolucji i rozwoju ekosystemów istnieje tendencja do zmniejszania roli oddziaływań negatywnych kosztem oddziaływań pozytywnych, które zwiększają przeżywalność oddziałujących gatunków.

Wszystkie te okoliczności osoba musi brać pod uwagę, podejmując działania mające na celu zarządzanie systemami ekologicznymi i poszczególnymi populacjami, aby wykorzystać je we własnym interesie, a także przewidzieć pośrednie konsekwencje, które mogą wystąpić w tym przypadku.

4. Funkcjonowanie ekosystemów

Energia w ekosystemach.

Przypomnijmy, że ekosystem to zbiór żywych organizmów, które nieustannie wymieniają energię, materię i informacje między sobą oraz ze środowiskiem. Rozważmy najpierw proces wymiany energii.

energia zdefiniowana jako zdolność do wykonywania pracy. Właściwości energii opisane są prawami termodynamiki.

Pierwsza zasada (początek) termodynamiki lub prawo zachowania energii stwierdza, że ​​energia może zmieniać się z jednej formy w drugą, ale nie znika i nie jest tworzona na nowo.

Druga zasada (początek) termodynamiki lub prawo entropia mówi, że w układzie zamkniętym entropia może tylko wzrastać. Zastosowano do energia w ekosystemach wygodne jest następujące sformułowanie: procesy związane z przemianą energii mogą zachodzić samoistnie tylko pod warunkiem, że energia przechodzi z postaci skoncentrowanej do postaci rozproszonej, czyli ulega degradacji. entropia . Im wyższy rząd systemu, tym niższa jego entropia.

Tak więc każdy żywy system, w tym ekosystem, zachowuje swoją żywotną aktywność ze względu, po pierwsze, na obecność w środowisku nadmiaru darmowej energii (energii Słońca); po drugie, zdolność, dzięki ułożeniu jej składowych składników, do wychwytywania i koncentracji tej energii oraz wykorzystywania jej do rozpraszania jej w środowisku.

Tak więc najpierw wychwytywanie, a następnie koncentracja energii wraz z przejściem z jednego poziomu troficznego na drugi zapewnia wzrost porządku, organizację systemu żywego, czyli zmniejszenie jego entropii.

Energia i produktywność ekosystemów

Tak więc życie w ekosystemie jest utrzymywane dzięki nieustannemu przechodzeniu przez żywą materię energii przekazywanej z jednego poziomu troficznego na drugi; podczas gdy istnieje ciągła transformacja energii z jednej formy w drugą. Ponadto podczas przemian energii część jej tracona jest w postaci ciepła.

Powstaje zatem pytanie: w jakich ilościowych proporcjach, w jakich proporcjach powinni znajdować się między sobą członkowie zbiorowiska o różnych poziomach troficznych w ekosystemie, aby zaspokoić swoje zapotrzebowanie na energię?

Cały zapas energii jest skoncentrowany w masie materii organicznej – biomasy, dlatego intensywność powstawania i niszczenia materii organicznej na każdym poziomie jest zdeterminowana przepływem energii przez ekosystem (biomasę można zawsze wyrazić w jednostkach energii).

Szybkość tworzenia materii organicznej nazywa się produktywnością. Rozróżnij produktywność pierwotną i wtórną.

W każdym ekosystemie powstaje i niszczy się biomasa, a procesy te są całkowicie determinowane przez życie niższego poziomu troficznego - producentów. Wszystkie inne organizmy zużywają tylko materię organiczną już wytworzoną przez rośliny, a zatem ogólna produktywność ekosystemu nie zależy od nich.

Wysokie tempo produkcji biomasy obserwuje się w naturalnych i sztucznych ekosystemach, gdzie czynniki abiotyczne są sprzyjające, a zwłaszcza gdy dodatkowa energia jest dostarczana z zewnątrz, co zmniejsza koszty własne systemu podtrzymywania życia. Ta dodatkowa energia może przybierać różne formy: na przykład na polu uprawnym, w postaci energii z paliw kopalnych i pracy wykonanej przez człowieka lub zwierzę.

Tak więc, aby zapewnić energię wszystkim osobnikom społeczności żywych organizmów w ekosystemie, konieczny jest pewien stosunek ilościowy między producentami, konsumentami różnych rzędów, żywiącymi się detrytusem i rozkładającymi się. Jednak do życia dowolnych organizmów, a więc i systemu jako całości, sama energia nie wystarczy, muszą koniecznie otrzymywać różne składniki mineralne, pierwiastki śladowe, substancje organiczne niezbędne do budowy cząsteczek żywej materii.

Cykl pierwiastków w ekosystemie

Skąd początkowo w żywej materii pochodzą składniki niezbędne do budowy organizmu? Dostarczane są do łańcucha pokarmowego przez tych samych producentów. Wydobywają nieorganiczne minerały i wodę z gleby, CO2 z powietrza oraz z glukozy powstałej w procesie fotosyntezy, za pomocą biogenów dalej budują złożone cząsteczki organiczne - węglowodany, białka, lipidy, kwasy nukleinowe, witaminy itp.

Aby niezbędne elementy były dostępne dla żywych organizmów, muszą być dostępne przez cały czas.

W tej relacji urzeczywistnia się prawo zachowania materii. Wygodnie jest to sformułować w następujący sposób: atomy w reakcjach chemicznych nigdy nie znikają, nie tworzą się ani nie przekształcają w siebie; zmieniają się tylko, tworząc różne cząsteczki i związki (jednoczesne wchłanianie lub uwalnianie energii). Z tego powodu atomy mogą być używane w wielu różnych związkach, a ich podaż nigdy nie jest wyczerpana. Tak dzieje się w naturalnych ekosystemach w postaci cykli pierwiastków. W tym przypadku wyróżnia się dwa cyrkulacje: duży (geologiczny) i mały (biotyczny).

Obieg wody to jeden z wielkich procesów na powierzchni globu. Odgrywa ważną rolę w łączeniu cykli geologicznych i biotycznych. W biosferze woda, nieprzerwanie przechodząc z jednego stanu do drugiego, wykonuje małe i duże cykle. Parowanie wody z powierzchni oceanu, kondensacja pary wodnej w atmosferze oraz opady na powierzchni oceanu tworzą niewielki cykl. Jeśli para wodna jest przenoszona przez prądy powietrza na ląd, cykl staje się znacznie bardziej skomplikowany. W tym przypadku część opadów wyparowuje i wraca do atmosfery, druga część zasila rzeki i zbiorniki, ale ostatecznie wraca do oceanu z rzeką i spływem podziemnym, kończąc w ten sposób duży cykl. Ważną właściwością obiegu wody jest to, że wchodząc w interakcję z litosferą, atmosferą i żywą materią, łączy ze sobą wszystkie części hydrosfery: ocean, rzeki, wilgotność gleby, wody gruntowe i wilgotność atmosferyczną. Woda jest podstawowym składnikiem wszystkich żywych istot. Woda gruntowa, przenikając przez tkanki rośliny w procesie transpiracji, dostarcza sole mineralne niezbędne do życiowej aktywności samych roślin.

Podsumowując prawa funkcjonowania ekosystemów, sformułujmy raz jeszcze ich główne postanowienia:

1) naturalne ekosystemy istnieją kosztem niezanieczyszczającej darmowej energii słonecznej, której ilość jest nadmierna i względnie stała;

2) transfer energii i materii przez społeczność organizmów żywych w ekosystemie odbywa się wzdłuż łańcucha pokarmowego; wszystkie rodzaje żywych istot w ekosystemie są podzielone według funkcji, które pełnią w tym łańcuchu, na producentów, konsumentów, żywiących się detrytusami i rozkładających się - to jest biotyczna struktura społeczności; stosunek ilościowy liczby żywych organizmów między poziomami troficznymi odzwierciedla strukturę troficzną społeczności, która determinuje szybkość przepływu energii i materii przez społeczność, czyli produktywność ekosystemu;

3) naturalne ekosystemy, ze względu na swoją strukturę biotyczną, utrzymują przez czas nieokreślony stabilny stan, nie cierpiąc z powodu wyczerpywania się zasobów i zanieczyszczenia własnymi odpadami; pozyskiwanie surowców i pozbywanie się odpadów następuje w cyklu wszystkich elementów.

5. Wpływ człowieka na ekosystem.

Wpływ człowieka na jego środowisko naturalne można rozpatrywać w różnych aspektach, w zależności od celu badania tego zagadnienia. Z punktu widzenia ekologia Interesujące jest rozważenie wpływu człowieka na systemy ekologiczne z punktu widzenia zgodności lub sprzeczności działań człowieka z obiektywnymi prawami funkcjonowania naturalnych ekosystemów. Na podstawie poglądu biosfery jako globalny ekosystem, cała różnorodność działalności człowieka w biosferze prowadzi do zmian: skład biosfery, cykle i równowaga substancji składowych; bilans energetyczny biosfery; biota Kierunek i stopień tych zmian jest taki, że sam człowiek nadał im imię kryzys ekologiczny. Współczesny kryzys ekologiczny charakteryzuje się następującymi przejawami:

Stopniowa zmiana klimatu planety spowodowana zmianami w bilansie gazów w atmosferze;

Ogólne i lokalne (nad słupami, wydzielone obszary lądu) niszczenie biosferycznego ekranu ozonowego;

Zanieczyszczenie Oceanu Światowego metalami ciężkimi, złożonymi związkami organicznymi, produktami ropopochodnymi, substancjami radioaktywnymi, nasycenie wody dwutlenkiem węgla;

Zerwanie naturalnych powiązań ekologicznych między wodami oceanicznymi i lądowymi w wyniku budowy tam na rzekach, prowadzące do zmiany spływów stałych, tras tarłowych itp.;

Zanieczyszczenie atmosfery z powstawaniem kwaśnych opadów atmosferycznych, wysoce toksycznych substancji w wyniku reakcji chemicznych i fotochemicznych;

Zanieczyszczenie wód lądowych, w tym wód rzecznych wykorzystywanych do zaopatrzenia w wodę pitną, substancjami silnie toksycznymi, w tym dioksynami, metalami ciężkimi, fenolami;

Pustynnienie planety;

Degradacja warstwy gleby, zmniejszenie powierzchni żyznych gruntów nadających się pod rolnictwo;

Skażenie radioaktywne niektórych terytoriów w związku ze składowaniem odpadów promieniotwórczych, wypadkami spowodowanymi przez człowieka itp.;

Gromadzenie się na powierzchni terenu śmieci domowych i przemysłowych, w szczególności tworzyw sztucznych praktycznie niedegradowalnych;

Zmniejszenie obszarów lasów tropikalnych i borealnych, prowadzące do zachwiania równowagi w atmosferze gazowej, w tym do zmniejszenia stężenia tlenu w atmosferze planety;

Zanieczyszczenie przestrzeni podziemnych, w tym wód gruntowych, co czyni je nieprzydatnymi do zaopatrzenia w wodę i zagraża wciąż mało zbadanemu życiu w litosferze;

Masowe i szybkie, lawinowe znikanie gatunków żywej materii;

Pogorszenie warunków życia na obszarach zaludnionych, głównie zurbanizowanych;

Ogólne wyczerpywanie się i brak zasobów naturalnych dla rozwoju ludzkości;

Zmiana wielkości, energii i roli biogeochemicznej organizmów, przekształcanie łańcuchów pokarmowych, masowa reprodukcja niektórych typów organizmów;

Naruszenie hierarchii ekosystemów, wzrost jednorodności systemowej na planecie.

Wniosek

Kiedy w połowie lat sześćdziesiątych XX wieku problemy środowiskowe znalazły się w centrum uwagi społeczności światowej, pojawiło się pytanie: ile czasu pozostało ludzkości? Kiedy zacznie zbierać owoce zaniedbania środowiska? Naukowcy obliczyli: za 30-35 lat. Ten czas nadszedł. Byliśmy świadkami globalnego kryzysu środowiskowego wywołanego działalnością człowieka. Jednocześnie ostatnie trzydzieści lat nie poszło na marne: stworzono solidniejsze podstawy naukowe do zrozumienia problemów środowiskowych, utworzono organy regulacyjne na wszystkich poziomach, zorganizowano liczne publiczne grupy środowiskowe, utworzono przydatne przepisy ustawowe i wykonawcze zostały przyjęte i osiągnięto pewne porozumienia międzynarodowe.

Jednak to konsekwencje, a nie przyczyny, są eliminowane, uwaga na własną eksplozję populacji, wymazującą naturalne ekosystemy z powierzchni ziemi.

Główny wniosek z materiału omawianego w samouczku jest dość jasny: systemy sprzeczne z naturalnymi zasadami i prawami są niestabilne . Próby ich zachowania stają się coraz bardziej kosztowne i złożone, a i tak skazane są na niepowodzenie.

W celu podejmowania długofalowych decyzji należy zwrócić uwagę na zasady, które determinują zrównoważony rozwój, a mianowicie:

stabilizacja populacji;

przejście do stylu życia bardziej oszczędzającego energię i zasoby;

rozwój przyjaznych środowisku źródeł energii;

tworzenie niskoodpadowych technologii przemysłowych;

recykling odpadów;

stworzenie zrównoważonej produkcji rolnej, która nie wyczerpuje zasobów glebowych i wodnych oraz nie zanieczyszcza ziemi i żywności;

ochrona różnorodności biologicznej na planecie.

Bibliografia

1. NebelB. Nauka o środowisku: Jak działa świat: W 2 tomach - M.: Mir, 1993.

2. Odum Yu. Ekologia: W 2 tomach - M.: Mir, 1986.

3. ReimersN. F. Ochrona przyrody i środowiska człowieka: Słownik-podręcznik. - M.: Oświecenie, 1992. - 320 s.

4. StadnickiG. V., Rodionov AI Ekologia.

5. M.: Wyższe. szkoła, 1988. - 272 s.

Główne cechy ekosystemów to: wielkość, pojemność, stabilność, niezawodność, samoleczenie, samoregulacja i samooczyszczanie.

Rozmiar ekosystemu- to przestrzeń, w której możliwe jest przeprowadzenie procesów samoregulacji i samoleczenia wszystkich składników i elementów tworzących ekosystem. Istnieją mikroekosystemy (na przykład kałuża z jej mieszkańcami, mrowisko), mezoekosystemy (las, rzeka, staw) i makroekosystemy (tundra, pustynia, ocean).

Pojemność ekosystemu- jest to maksymalna populacja jednego gatunku, jaką ten ekosystem jest w stanie utrzymać w określonych warunkach środowiskowych przez długi czas. Na przykład pojemność witryny to liczba dowolnych zwierząt dzikich lub domowych, które mogą żyć i rozmnażać się na jednostce obszaru witryny w nieskończoność.

Odporność ekosystemu- jest to zdolność ekosystemu do zachowania swojej struktury i cech funkcjonalnych pod wpływem czynników zewnętrznych i wewnętrznych, tj. jego zdolność do reagowania proporcjonalna pod względem wielkości do siły uderzenia. Naturalne ekosystemy są w stanie wytrzymać różne szkodliwe skutki, a po przywróceniu normalnych warunków powracają do stanu zbliżonego do pierwotnego. Gęstość jednego lub drugiego gatunku zmniejsza się w niesprzyjających warunkach, ale w optymalnych warunkach wzrasta płodność, tempo wzrostu i rozwoju oraz przywracana jest gęstość gatunku. Za miarę stabilności ekosystemów często przyjmuje się ich różnorodność gatunkową. Złożone ekosystemy są najbardziej stabilne, tworzą się w nich złożone relacje troficzne. Ekosystemy o uproszczonej strukturze są niezwykle niestabilne, występują w nich gwałtowne wahania liczebności poszczególnych populacji. Na przykład złożone ekosystemy lasów deszczowych są wyjątkowo stabilne, podczas gdy w Arktyce brak gatunków, które mogłyby zastąpić główne gatunki jako pokarm, prowadzi do gwałtownych wahań populacji.

Niezawodność ekosystemu- jest to zdolność ekosystemu do względnie pełnej samonaprawy i samoregulacji (w trakcie sukcesyjnego lub ewolucyjnego okresu jego istnienia), czyli do zachowania swoich podstawowych parametrów w czasie i przestrzeni. Ważną cechą niezawodności jest zachowanie struktury, funkcji i kierunku rozwoju ekosystemu, bez którego ten ekosystem jest zastępowany przez inny, o innej strukturze, funkcjach, a czasem kierunku rozwoju. Najprostszym mechanizmem utrzymania niezawodności ekologicznej ekosystemu jest zastąpienie gatunku, który z jakiegoś powodu przeszedł na emeryturę innym, bliskim ekologicznie. Jeśli w ekosystemie nie ma takiego gatunku, zastępuje go bardziej odległy.

Samoleczenie naturalnych ekosystemów- jest to samodzielny powrót ekosystemów do stanu równowagi dynamicznej, z którego zostały wyprowadzone pod wpływem wszelkich czynników naturalnych i antropogenicznych.

Samoregulacja naturalnych ekosystemów- jest to zdolność naturalnych ekosystemów do samodzielnego przywracania równowagi właściwości wewnętrznych po jakimkolwiek naturalnym lub antropogenicznym oddziaływaniu na zasadzie sprzężenia zwrotnego między jego składnikami, tj. ekosystem jest w stanie zachować swoją strukturę i funkcjonować w określonym zakresie warunków zewnętrznych. Samoregulacja przejawia się m.in. tym, że liczebność poszczególnych gatunków wchodzących w skład ekosystemu utrzymuje się na pewnym, względnie stałym poziomie. Samoleczenie i samoregulacja naturalnych ekosystemów opierają się w szczególności na zdolności ekosystemów do samooczyszczania.

Samooczyszczanie ekosystemów- jest to naturalne niszczenie zanieczyszczenia w środowisku w wyniku zachodzących w nim naturalnych procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych.

1. Fizyczne czynniki samooczyszczania się zbiorników wodnych to rozpuszczanie, mieszanie i osiadanie na dnie napływających zanieczyszczeń, a także wpływ promieniowania ultrafioletowego ze Słońca na bakterie i wirusy. Pod wpływem czynników fizycznych w strefach o klimacie umiarkowanym rzeka oczyszcza się już po 200-300 km od miejsca zanieczyszczenia, a na dalekiej północy - po 2000 km.

2. Chemiczne czynniki samooczyszczania to utlenianie substancji organicznych i nieorganicznych. Aby ocenić chemiczne samooczyszczanie zbiornika, wskaźniki takie jak:

a) BZT - biologiczne zapotrzebowanie na tlen - to ilość tlenu, która jest niezbędna do utlenienia całej materii organicznej przez bakterie i pierwotniaki (zwykle w ciągu 5 dni BITK) w 1 litrze zanieczyszczonej wody;

b) ChZT - chemiczne zapotrzebowanie tlenu - ilość tlenu (ml/l lub g/l wody) potrzebna do całkowitego utlenienia zanieczyszczeń za pomocą odczynników chemicznych (zwykle dwuchromianu potasu).

3. Biologiczne czynniki samooczyszczania - to oczyszczanie zbiorników wodnych za pomocą alg, pleśni i drożdży, ostryg, ameb i innych żywych organizmów. Na przykład każdy mięczak filtruje ponad 30 litrów wody dziennie, oczyszczając ją z wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń.

Ekosystemy naturalne funkcjonują według trzech głównych zasad:

Pierwsza zasada funkcjonowania naturalnych ekosystemów – pozyskiwanie surowców i pozbywanie się odpadów odbywa się w cyklu wszystkich elementów (harmonizuje z prawem zachowania masy). Cykl pierwiastków biogennych, ze względu na syntezę i rozpad substancji organicznych w ekosystemie, który opiera się na reakcji fotosyntezy, nazywa się biotyczny cykl materii. Oprócz pierwiastków biogennych, w cyklu biotycznym biorą udział najważniejsze dla bioty pierwiastki mineralne i wiele różnych związków. Dlatego cały cykliczny proces przemian chemicznych wywołanych przez biotę nazywa się również cykl biogeochemicznytom.

Ekosystem obejmuje wszystkie żywe organizmy (rośliny, zwierzęta, grzyby i mikroorganizmy), które w takim czy innym stopniu oddziałują ze sobą i ze swoim nieożywionym środowiskiem (klimat, gleba, światło słoneczne, powietrze, atmosfera, woda itp.) .) .

Ekosystem nie ma określonej wielkości. Może być tak duży jak pustynia lub jezioro, albo tak mały jak drzewo lub kałuża. Woda, temperatura, rośliny, zwierzęta, powietrze, światło i gleba współdziałają ze sobą.

Esencja ekosystemu

W ekosystemie każdy organizm ma swoje miejsce lub rolę.

Zastanów się nad ekosystemem małego jeziora. Można w nim znaleźć wszelkiego rodzaju żywe organizmy, od mikroskopijnych po zwierzęta i rośliny. Zależą od takich rzeczy jak woda, światło słoneczne, powietrze, a nawet ilość składników odżywczych w wodzie. (Kliknij, aby dowiedzieć się więcej o pięciu podstawowych potrzebach żywych organizmów).

Schemat ekosystemu jeziora

Za każdym razem, gdy „obcy” (żywe istoty lub czynnik zewnętrzny, taki jak wzrost temperatury) zostanie wprowadzony do ekosystemu, mogą wystąpić katastrofalne konsekwencje. Dzieje się tak, ponieważ nowy organizm (lub czynnik) jest w stanie zakłócić naturalną równowagę interakcji i spowodować potencjalną szkodę lub zniszczenie obcego ekosystemu.

Ogólnie rzecz biorąc, biotyczni członkowie ekosystemu, wraz z ich czynnikami abiotycznymi, są od siebie zależne. Oznacza to, że brak jednego członka lub jednego czynnika abiotycznego może wpłynąć na cały system ekologiczny.

Jeśli nie ma wystarczającej ilości światła i wody lub jeśli gleba jest uboga w składniki odżywcze, rośliny mogą umrzeć. Jeśli rośliny umrą, zwierzęta od nich zależne również są zagrożone. Jeśli umrą zwierzęta zależne od roślin, umrą również inne zależne od nich zwierzęta. Ekosystem w przyrodzie działa w ten sam sposób. Wszystkie jego części muszą działać razem, aby zachować równowagę!

Niestety ekosystemy mogą zostać zniszczone przez klęski żywiołowe, takie jak pożary, powodzie, huragany i erupcje wulkanów. Działalność człowieka przyczynia się również do zniszczenia wielu ekosystemów i.

Główne typy ekosystemów

Systemy ekologiczne mają nieokreślone wymiary. Są w stanie zaistnieć na małej przestrzeni, np. pod kamieniem, gnijącym pniem drzewa lub w małym jeziorze, a także zajmować duże obszary (jak cały las deszczowy). Z technicznego punktu widzenia naszą planetę można nazwać jednym ogromnym ekosystemem.

Schemat małego ekosystemu gnijącego pnia

Rodzaje ekosystemów w zależności od skali:

• mikroekosystem- ekosystem na małą skalę, taki jak staw, kałuża, pień drzewa itp.
• mezoekosystem- ekosystem, taki jak las lub duże jezioro.
• Biom. Bardzo duży ekosystem lub zbiór ekosystemów o podobnych czynnikach biotycznych i abiotycznych, taki jak cały las deszczowy z milionami zwierząt i drzew oraz wieloma różnymi zbiornikami wodnymi.

Granice ekosystemów nie są zaznaczone wyraźnymi liniami. Często są oddzielone barierami geograficznymi, takimi jak pustynie, góry, oceany, jeziora i rzeki. Ponieważ granice nie są ściśle ustalone, ekosystemy mają tendencję do łączenia się ze sobą. Dlatego jezioro może mieć wiele mniejszych ekosystemów o własnych unikalnych cechach. Naukowcy nazywają to mieszanie „Ecotonem”.

Rodzaje ekosystemów według rodzaju występowania:

Oprócz powyższych typów ekosystemów istnieje również podział na naturalne i sztuczne systemy ekologiczne. Naturalny ekosystem tworzy natura (las, jezioro, step itp.), a sztuczny człowiek (ogród, działka ogrodowa, park, pole itp.).

Rodzaje ekosystemów

Istnieją dwa główne typy ekosystemów: wodny i lądowy. Każdy inny ekosystem na świecie należy do jednej z tych dwóch kategorii.

Ekosystemy lądowe

Ekosystemy lądowe można znaleźć w dowolnym miejscu na świecie i dzielą się na:

ekosystemy leśne

Są to ekosystemy, w których występuje obfitość roślinności lub duża liczba organizmów żyjących na stosunkowo niewielkiej przestrzeni. Tak więc zagęszczenie organizmów żywych w ekosystemach leśnych jest dość duże. Mała zmiana w tym ekosystemie może wpłynąć na całą jego równowagę. Również w takich ekosystemach można znaleźć ogromną liczbę przedstawicieli fauny. Ponadto ekosystemy leśne dzielą się na:

• Wiecznie zielone lasy tropikalne lub tropikalne lasy deszczowe: otrzymujących średnie opady ponad 2000 mm rocznie. Charakteryzują się gęstą roślinnością zdominowaną przez wysokie drzewa położone na różnych wysokościach. Tereny te są schronieniem dla różnych gatunków zwierząt.
• Tropikalne lasy liściaste: Oprócz ogromnej różnorodności gatunków drzew występują tu także krzewy. Ten rodzaj lasu występuje w wielu częściach świata i jest domem dla szerokiej gamy flory i fauny.
• : Mają sporo drzew. Dominują tu wiecznie zielone drzewa, które odnawiają swoje liście przez cały rok.
• Lasy liściaste: Znajdują się one w wilgotnych regionach o umiarkowanym klimacie, które mają wystarczającą ilość opadów. W miesiącach zimowych drzewa zrzucają liście.
• : Położona bezpośrednio przed nią tajga jest określana przez wiecznie zielone drzewa iglaste, temperatury poniżej zera przez sześć miesięcy i kwaśne gleby. W ciepłym sezonie można spotkać dużą liczbę ptaków wędrownych, owadów i.

pustynny ekosystem

Ekosystemy pustynne znajdują się w regionach pustynnych i otrzymują mniej niż 250 mm opadów rocznie. Zajmują około 17% całej masy lądowej Ziemi. Ze względu na ekstremalnie wysoką temperaturę powietrza, słaby dostęp i intensywne nasłonecznienie, a nie tak bogate jak w innych ekosystemach.

ekosystem użytków zielonych

Łąki znajdują się w tropikalnych i umiarkowanych regionach świata. Obszar łąki to głównie trawy, z niewielką ilością drzew i krzewów. Łąki zasiedlają pasące się zwierzęta, owadożerne i roślinożerne. Istnieją dwa główne typy ekosystemów łąkowych:

• : Murawy tropikalne charakteryzujące się porą suchą, charakteryzujące się pojedynczo rosnącymi drzewami. Stanowią pożywienie dla dużej liczby roślinożerców, a także są terenem łowieckim wielu drapieżników.
• Prerie (użytki zielone o umiarkowanym klimacie): Jest to teren o umiarkowanie porośniętym trawą, całkowicie pozbawiony dużych krzewów i drzew. Na preriach spotyka się forbs i wysokie trawy, obserwuje się również suche warunki klimatyczne.
• Łąki stepowe: Terytoria muraw kserotermicznych, które znajdują się w pobliżu półpustynnych pustyń. Roślinność tych muraw jest krótsza niż na sawannach i preriach. Drzewa są rzadkie i zwykle znajdują się na brzegach rzek i strumieni.

ekosystemy górskie

Wyżyny zapewniają różnorodne siedliska, w których można znaleźć dużą liczbę zwierząt i roślin. Na wysokości zwykle panują surowe warunki klimatyczne, w których przetrwają tylko rośliny alpejskie. Zwierzęta żyjące wysoko w górach mają grube futra, które chronią je przed zimnem. Niższe zbocza porośnięte są zwykle lasami iglastymi.

Ekosystemy wodne

Ekosystem wodny - ekosystem znajdujący się w środowisku wodnym (na przykład rzeki, jeziora, morza i oceany). Obejmuje florę i faunę wodną oraz właściwości wody i dzieli się na dwa typy: systemy ekologiczne morskie i słodkowodne.

ekosystemy morskie

Są to największe ekosystemy, które pokrywają około 71% powierzchni Ziemi i zawierają 97% wody planety. Woda morska zawiera dużą ilość rozpuszczonych minerałów i soli. Morski system ekologiczny dzieli się na:

• Oceaniczny (stosunkowo płytka część oceanu, która znajduje się na szelfie kontynentalnym);
• Strefa głęboka (obszar głębokiej wody nie penetrowany przez światło słoneczne);
• Region bentalny (obszar zamieszkany przez organizmy bentosowe);
• strefa pływów (miejsce między przypływami i przypływami);
• ujścia rzeki;
• Rafy koralowe;
• Słone bagna;
• Kominy hydrotermalne, w których znajdują się podajniki chemosyntetyczne.

W ekosystemach morskich żyje wiele rodzajów organizmów, a mianowicie: algi brunatne, koralowce, głowonogi, szkarłupnie, bruzdnice, rekiny itp.

Ekosystemy słodkowodne

W przeciwieństwie do ekosystemów morskich, ekosystemy słodkowodne pokrywają jedynie 0,8% powierzchni Ziemi i zawierają 0,009% całkowitego światowego zaopatrzenia w wodę. Istnieją trzy główne typy ekosystemów słodkowodnych:

• Stagnacja: Wody, w których nie ma prądu, takie jak baseny, jeziora lub stawy.
• Płynący: wody szybko płynące, takie jak strumienie i rzeki.
• Tereny podmokłe: miejsca, w których gleba jest stale lub okresowo zalewana.

Ekosystemy słodkowodne są domem dla gadów, płazów i około 41% światowych gatunków ryb. Wody szybko płynące zazwyczaj zawierają wyższe stężenie rozpuszczonego tlenu, co sprzyja większej różnorodności biologicznej niż stojące wody w stawach lub jeziorach.

Struktura, składniki i czynniki ekosystemu

Ekosystem definiuje się jako naturalną funkcjonalną jednostkę ekologiczną składającą się z organizmów żywych (biocenoza) i ich środowiska nieożywionego (abiotycznego lub fizykochemicznego), które oddziałują ze sobą i tworzą stabilny system. Staw, jezioro, pustynia, pastwisko, łąka, las itp. są typowymi przykładami ekosystemów.

Każdy ekosystem składa się z elementów abiotycznych i biotycznych:

Struktura ekosystemu

Składniki abiotyczne

Składniki abiotyczne to niezwiązane ze sobą czynniki życia lub środowiska fizycznego, które wpływają na strukturę, rozmieszczenie, zachowanie i interakcję żywych organizmów.

Składniki abiotyczne są reprezentowane głównie przez dwa typy:

• czynniki klimatyczne które obejmują deszcz, temperaturę, światło, wiatr, wilgotność itp.
• Czynniki edaficzne, w tym kwasowość gleby, topografia, mineralizacja itp.

Znaczenie składników abiotycznych

Atmosfera dostarcza organizmom żywym dwutlenek węgla (do fotosyntezy) i tlen (do oddychania). Procesy parowania, transpiracji i zachodzą między atmosferą a powierzchnią Ziemi.

Promieniowanie słoneczne ogrzewa atmosferę i odparowuje wodę. Światło jest również niezbędne do fotosyntezy. dostarcza roślinom energii do wzrostu i metabolizmu, a także produktów organicznych do karmienia innych form życia.

Większość żywych tkanek składa się z dużej ilości wody, do 90% lub więcej. Niewiele komórek jest w stanie przetrwać, jeśli zawartość wody spadnie poniżej 10%, a większość z nich umiera, gdy zawartość wody jest mniejsza niż 30-50%.

Woda jest medium, przez które mineralne produkty spożywcze dostają się do roślin. Jest również niezbędna do fotosyntezy. Rośliny i zwierzęta pobierają wodę z powierzchni Ziemi i gleby. Głównym źródłem wody są opady atmosferyczne.

Składniki biotyczne

Żywe istoty, w tym rośliny, zwierzęta i mikroorganizmy (bakterie i grzyby) obecne w ekosystemie są składnikami biotycznymi.

Ze względu na ich rolę w systemie ekologicznym, składniki biotyczne można podzielić na trzy główne grupy:

• Producenci wytwarzać substancje organiczne z substancji nieorganicznych za pomocą energii słonecznej;
• Konsumenciżywią się gotowymi substancjami organicznymi wytwarzanymi przez producentów (roślinożerne, drapieżniki itp.);
• Reduktory. Bakterie i grzyby, które niszczą martwe związki organiczne producentów (roślin) i konsumentów (zwierząt) w celach żywieniowych i emitują do środowiska proste substancje (nieorganiczne i organiczne), powstające jako produkty uboczne ich metabolizmu.

Te proste substancje są odtwarzane w wyniku cyklicznej wymiany substancji między społecznością biotyczną a abiotycznym środowiskiem ekosystemu.

Poziomy ekosystemów

Aby zrozumieć warstwy ekosystemu, rozważ poniższy rysunek:

Diagram poziomu ekosystemu

Indywidualny

Jednostka to każda żywa istota lub organizm. Osobniki nie rozmnażają się z osobnikami z innych grup. Zwierzęta, w przeciwieństwie do roślin, są zwykle objęte tą koncepcją, ponieważ niektórzy przedstawiciele flory mogą krzyżować się z innymi gatunkami.

Na powyższym diagramie widać, że złota rybka wchodzi w interakcję ze środowiskiem i będzie rozmnażać się wyłącznie z przedstawicielami własnego gatunku.

populacja

Populacja to grupa osobników danego gatunku, żyjących w określonym czasie na określonym obszarze geograficznym. (Przykładem jest złota rybka i przedstawiciele jej gatunku). Należy zauważyć, że populacja obejmuje osobniki tego samego gatunku, które mogą mieć różne różnice genetyczne, takie jak kolor sierści/oczu/skóry i rozmiar ciała.

Społeczność

Społeczność obejmuje wszystkie żywe organizmy na określonym obszarze w określonym czasie. Może zawierać populacje żywych organizmów różnych gatunków. Na powyższym schemacie zauważ, jak w określonym środowisku współistnieją złote rybki, łososie, kraby i meduzy. Duża społeczność zwykle obejmuje bioróżnorodność.

Ekosystem

Ekosystem obejmuje społeczności żywych organizmów oddziałujących ze środowiskiem. Na tym poziomie żywe organizmy zależą od innych czynników abiotycznych, takich jak skały, woda, powietrze i temperatura.

Biom

W uproszczeniu jest to zbiór ekosystemów, które mają podobne cechy, a ich czynniki abiotyczne są dostosowane do środowiska.

Biosfera

Kiedy patrzymy na różne biomy, z których każdy przechodzi w inny, tworzy się ogromna społeczność ludzi, zwierząt i roślin, żyjących w określonych siedliskach. to całość wszystkich ekosystemów obecnych na Ziemi.

Łańcuch pokarmowy i energia w ekosystemie

Wszystkie żywe istoty muszą jeść, aby uzyskać energię potrzebną do wzrostu, poruszania się i rozmnażania. Ale co jedzą te żywe organizmy? Rośliny czerpią energię ze słońca, niektóre zwierzęta jedzą rośliny, a inne zwierzęta. Ten stosunek żywienia w ekosystemie nazywa się łańcuchem pokarmowym. Łańcuchy pokarmowe ogólnie reprezentują kolejność tego, kto żywi się kim w społeczności biologicznej.

Oto niektóre z żywych organizmów, które mogą zmieścić się w łańcuchu pokarmowym:

schemat łańcucha pokarmowego

Łańcuch pokarmowy to nie to samo. Sieć troficzna jest połączeniem wielu łańcuchów pokarmowych i jest złożoną strukturą.

Transfer energii

Energia jest przekazywana wzdłuż łańcuchów pokarmowych z jednego poziomu na drugi. Część energii jest wykorzystywana do wzrostu, reprodukcji, ruchu i innych potrzeb i nie jest dostępna dla następnego poziomu.

Krótsze łańcuchy pokarmowe przechowują więcej energii niż długie. Zużyta energia jest pochłaniana przez środowisko.