Naravni ekosistem je vrstno raznolik. Ekološki sistem: pojem, bistvo, vrste in ravni

Za razliko od naravnega ekosistema je za umetni ekosistem značilno. Odgovor zapišite s številkami brez presledkov.

1) široka paleta vrst

2) različna napajalna vezja

3) odprt cikel snovi

4) prevlado ene ali dveh vrst

5) vpliv antropogenega dejavnika

6) zaprt krog snovi

Pojasnilo.

Razlike med agrocenozami in naravnimi biogeocenozami. Med naravnimi in umetnimi biogeocenozami so poleg podobnosti tudi velike razlike, ki jih je pomembno upoštevati v kmetijski praksi.

Prva razlika je različna smer selekcije. V naravnih ekosistemih poteka naravna selekcija, ki zavrača nekonkurenčne vrste in oblike organizmov ter njihove združbe v ekosistemu in s tem zagotavlja njegovo glavno lastnost - stabilnost. V agrocenozah deluje predvsem umetna selekcija, katere cilj je predvsem človek, da poveča produktivnost kmetijskih pridelkov. Zaradi tega je ekološka stabilnost agrocenoz nizka. Niso sposobni samoregulacije in samoobnavljanja in so podvrženi nevarnosti smrti zaradi množičnega razmnoževanja škodljivcev ali patogenov. Zato brez človekove udeležbe, njegove neumorne pozornosti in aktivnega posega v njihovo življenje, agrocenoze žitnih in zelenjavnih pridelkov obstajajo največ eno leto, trajne trave - 3-4 leta, sadne rastline - 20-30 let. Nato razpadejo ali umrejo.

Druga razlika je v viru uporabljene energije. Za naravno biogeocenozo je edini vir energije Sonce. Hkrati agrocenoze poleg sončne energije prejemajo dodatno energijo, ki jo ljudje porabijo za proizvodnjo gnojil, kemikalij proti plevelom, škodljivcem in boleznim, za namakanje ali izsuševanje zemlje itd. dolgoročni obstoj agrocenoz je skoraj nemogoč.

Tretja razlika je, da je v agroekosistemih vrstna pestrost živih organizmov močno zmanjšana. Na poljih se običajno goji ena ali več vrst (sort) rastlin, kar vodi v znatno osiromašenje vrstne sestave živali, gliv in bakterij. Poleg tega je biološka izenačenost sort kulturnih rastlin, ki zasedajo velike površine (včasih več deset tisoč hektarjev), pogosto glavni razlog za njihovo množično uničenje s posebnimi žuželkami (na primer koloradski hrošč) ali poškodbe s patogeni (mokasta grbina). , rja, glive sajevosti, ožig itd.).

Četrta razlika je različno razmerje hranil. V naravni biogeocenozi se primarna proizvodnja rastlin (žetev) porabi v številnih prehranjevalnih verigah (omrežjih) in se ponovno vrne v sistem biološkega cikla v obliki ogljikov dioksid, voda in elementi mineralne prehrane.

V agrocenozi je tak cikel elementov močno moten, saj jih človek s pridelkom odstrani pomemben del. Zato je za nadomestitev njihovih izgub in posledično povečanje produktivnosti gojenih rastlin potrebno v tla nenehno dodajati gnojila.

Tako imajo agrocenoze v primerjavi z naravnimi biogeocenozami omejeno vrstno sestavo rastlin in živali, niso sposobne samoobnove in samoregulacije, so podvržene nevarnosti smrti zaradi množičnega razmnoževanja škodljivcev ali patogenov, in zahtevajo neutrudno človeško dejavnost, da jih ohranijo.

Številke 3, 4, 5 označujejo agrocenozo; 1, 2, 6 - naravna biogeocenoza.

Odgovor: 345.

Povzetek o ekologiji

Ekosistemi so zelo raznoliki. Njihova sestava je odvisna od številnih dejavnikov, predvsem podnebja, geoloških razmer in vpliva človeka. Lahko so naravne ali umetne – antropogene.

Naravno (naravni) ekosistemi se oblikujejo pod vplivom naravni dejavniki, čeprav lahko oseba vpliva na njih, vendar le neznatno.

Antropogeno (umetne) ekosisteme pri tem ustvarja človek gospodarska dejavnost: kmetijske krajine s pridelki in čredami živine, mesta, gozdni nasadi, morski vrtovi, gojišča ostrig. Antropogeni ekosistemi lahko vključujejo ohranjene manjše naravne ekosisteme (gozd ali jezero na ozemlju kmetijskega ekosistema, gozdni park v mestu).

Naravna in antropogenih ekosistemov Glede na vir energije, ki zagotavlja njihovo življenjsko aktivnost, jih ločimo na avtotrofne in heterotrofne.

Avtotrofni ekosistemi so energijsko samozadostni in se delijo na fotoavtotrofne, potrošne sončna energija na račun njihovih fotoavtotrofnih proizvajalcev in kemoavtotrofnih, ki uporabljajo kemično energijo na račun kemoavtotrofnih proizvajalcev. Večina ekosistemov, vključno s kmetijskimi, je fotoavtotrofnih. Človek v kmetijske ekosisteme vnaša energijo, ki jo imenujemo antropogena energija (gnojila, goriva za traktorje itd.), vendar je njena vloga v primerjavi s sončno energijo, ki jo uporablja ekosistem, nepomembna.

Naravni kemoavtotrofni ekosistemi se oblikujejo v podtalnica. Antropogene kemoavtotrofne ekosisteme ustvari človek iz mikroorganizmov (bakterij in gliv) v nekaterih bioloških čistilnih napravah za čiščenje vode pred anorganskimi onesnaževalci.

Heterotrofni ekosistemi Uporabljajo kemično energijo, ki jo pridobivajo iz organskih snovi ali iz energetskih naprav, ki jih je izdelal človek.

Primer naravnega heterotrofnega ekosistema je ekosistem oceanskih globin, ki ne sega do sončna svetloba. Živali in mikroorganizmi, ki so vanj vključeni, obstajajo zaradi "hranilnega dežja" - trupel in ostankov organizmov, ki padejo na dno iz osončenega avtotrofnega oceanskega ekosistema.

Antropogeni heterotrofni ekosistemi so zelo raznoliki. To so najprej mesta in industrijska podjetja. Energija vanje prihaja po daljnovodih, naftovodih in plinovodih, v rezervoarjih in avtomobilih. Takšni ekosistemi prejmejo del svoje energije zahvaljujoč zelene rastline, vendar je zanemarljiva v primerjavi z energijo, prejeto od zunaj. Takšni ekosistemi vključujejo tudi biološke čistilne naprave, v katerih mikroorganizmi razgrajujejo organske snovi, vključno z napravami za presnovo gnoja; tovarne za vzrejo deževnikov, ki predelujejo organske snovi (gnoj, žagovina, slama); nasadi šampinjonov, ki zahtevajo toploto in organski substrat; ribniki itd.

Vse kopenske ekosisteme lahko razdelimo na kopenske in vodne.

Glavni ekosistemi kopnega, kot so gozdovi, stepe in puščave, se imenujejo kopenski ekosistemi, oz biomi . Glavne razlike med temi ekosistemi so različne regije svet določajo različni dejavniki: razmerje med povprečno temperaturo, povprečno letno količino padavin in vrsto tal. Medsebojno delovanje teh dejavnikov vodi do oblikovanja tropskih, zmernih in polarnih različic puščavskih, travniških ali gozdnih ekosistemov.

Ekosistemi hidrosfere se imenujejo vodnih ekosistemov. Primeri takšnih ekosistemov so ribniki, jezera, reke, odprti ocean, koralni grebeni, estuariji (ustja rek ali oceanski zalivi, kjer se mešata slana in sladka voda), obalna in celinska mokrišča (kot so močvirja, močvirja, stepske lime, ki so začasno ali stalno napolnjena z vodo). Glavni pokazatelji razlike med temi ekosistemi so količine raztopljenega hranila v vodi (slanost), globina prodora sončne svetlobe, povprečna temperatura vodo.

Tako veliki kot majhni ekosistemi običajno nimajo jasnih meja. Prehodno območje med dvema sosednjima ekosistemama se imenuje ekoton. Ekoton vključuje predstavnike rastlinskih vrst, živali in uničevalce obeh sosednjih ekosistemov, pogosto pa tudi vrste živih organizmov, ki jih v teh ekosistemih ne najdemo. Posledično ima ekoton večjo raznolikost organizmov kot bližnja območja.

Koncept ekosistema

Definicije

Včasih je posebej poudarjeno, da je ekosistem zgodovinsko razvit sistem (glej Biocenoza).

Koncept ekosistema

Eugene Odum (1913-2000). Oče ekologije ekosistemov

Ekosistem je kompleksen (po definiciji kompleksnih sistemov L. Bertalanffyja), samoorganizirajoč se, samoregulirajoč in samorazvijajoč se sistem. Glavna značilnost ekosistema je prisotnost razmeroma zaprtih, prostorsko in časovno stabilnih tokov snovi in ​​energije med biotskimi in abiotskimi deli ekosistema. Iz tega sledi, da vsakega biološkega sistema ni mogoče imenovati ekosistem, na primer akvarij ali gnili štor nista taka. Ti biološki sistemi (naravni ali umetni) niso dovolj samozadostni in samoregulativni (akvarij, če prenehate z uravnavanjem pogojev in vzdrževanjem lastnosti na enakem nivoju, se bo dovolj hitro sesul). Takšne skupnosti ne tvorijo neodvisnih zaprtih krogov snovi in ​​energije (štor), ampak so le del večji sistem. Takšne sisteme bi morali imenovati skupnosti nižjega ranga ali mikrokozmosi. Včasih se zanje uporablja koncept facies (na primer v geoekologiji), vendar ne more v celoti opisati takšnih sistemov, zlasti umetnega izvora. Na splošno v različne vede Pojem "facies" ustreza različnim definicijam: od sistemov podekosistemske ravni (v botaniki, krajinski znanosti) do konceptov, ki niso povezani z ekosistemom (v geologiji), ali koncepta, ki združuje homogene ekosisteme (Sochava V. B.), ali skoraj enaka (Berg L. S., Ramensky L. G.) definicija ekosistema.

Biogeocenoza in ekosistem

V skladu z definicijami ni razlike med pojmoma "ekosistem" in "biogeocenoza"; biogeocenoza se lahko šteje za popoln sinonim za izraz ekosistem. Vendar pa obstaja splošno razširjeno mnenje, da lahko biogeocenoza v resnici služi kot analog ekosistema. vstopna raven, saj izraz "biogeocenoza" daje večji poudarek povezavi biocenoze z določenim območjem kopnega ali vodnega okolja, medtem ko ekosistem pomeni vsako abstraktno območje. Zato se biogeocenoze običajno obravnavajo kot poseben primer ekosistema. Različni avtorji pri definiciji pojma biogeocenoza navajajo specifične biotske in abiotske sestavine biogeocenoze, medtem ko je definicija ekosistema bolj splošna.

Struktura ekosistema

V ekosistemu lahko ločimo dve komponenti - biotsko in abiotsko. Biotsko delimo na avtotrofno (organizmi, ki dobivajo primarno energijo za obstoj iz foto- in kemosinteze ali producentov) in heterotrofno (organizmi, ki dobivajo energijo z oksidacijo organske snovi – konzumenti in razkrojevalci) komponente, ki tvorijo trofično strukturo ekosistema.

Edini vir energije za obstoj ekosistema in njegovo vzdrževanje različne procese so proizvajalci, ki absorbirajo sončno energijo (toplota, kemične vezi) z izkoristkom 0,1 – 1 %, redkeje 3 – 4,5 % prvotne količine. Avtotrofi predstavljajo prvo trofično raven ekosistema. Naslednje trofične ravni ekosistema nastajajo na račun konzumentov (2., 3., 4. in naslednje ravni) in jih zapirajo razkrojevalci, ki neživo organsko snov pretvorijo v mineralno obliko (abiotska komponenta), ki jo lahko asimilira avtotrofni element.

Glavne sestavine ekosistema

Z vidika strukture v ekosistemu obstajajo:

1. klimatski način, ki določa temperaturo, vlažnost, način osvetlitve in drugo telesne lastnosti okolje;
2. anorganske snovi, vključene v cikel;
3. organske spojine, ki povezujejo biotski in abiotski del v kroženju snovi in ​​energije;
4. proizvajalci - organizmi, ki ustvarjajo primarne produkte;
5. makrokonzumenti ali fagotrofi so heterotrofi, ki jedo druge organizme ali velike delce organske snovi;
6. mikrokonzumenti (saprotrofi) - heterotrofi, predvsem glive in bakterije, ki uničujejo odmrle organske snovi, jih mineralizirajo in s tem vračajo v cikel.

Zadnje tri komponente tvorijo biomaso ekosistema.

Z vidika delovanja ekosistema ločimo (poleg avtotrofov) naslednje funkcionalne bloke organizmov:

1. biofagi - organizmi, ki jedo druge žive organizme,
2. saprofagi – organizmi, ki jedo odmrlo organsko snov.

Ta delitev prikazuje časovno-funkcionalno razmerje v ekosistemu, pri čemer se osredotoča na časovno delitev nastajanja organske snovi in ​​njene prerazporeditve znotraj ekosistema (biofagi) ter predelave s strani saprofagov. Med odmrtjem organske snovi in ​​ponovno vključitvijo njenih sestavin v krogotok snovi v ekosistemu lahko preteče precejšnje časovno obdobje, na primer pri borovem polenu 100 let ali več.

Vse te komponente so med seboj povezane v prostoru in času ter tvorijo enoten strukturni in funkcionalni sistem.

Ecotop

Običajno koncept ekotop je bil opredeljen kot življenjski prostor organizmov, za katerega je značilna določena kombinacija okoljske razmere: tla, tla, mikroklima itd. Vendar je v tem primeru ta koncept dejansko skoraj enak konceptu Climatop.

Vklopljeno ta trenutek Ekotop, v nasprotju z biotopom, se razume kot določeno ozemlje ali vodno območje s celotnim nizom in značilnostmi tal, tal, mikroklime in drugih dejavnikov v obliki, ki je nespremenjena z organizmi. Primeri ekotopov vključujejo aluvialna tla, novonastale vulkanske ali koralne otoke, kamnolome, ki so jih izkopali ljudje, in druga na novo oblikovana ozemlja. V tem primeru Climatop je del ekotopa.

Klimatop

Sprva "klimatop" je V.N. Sukachev (1964) opredelil kot zračni del biogeocenoze, ki se razlikuje od okoliškega ozračja. sestava plina, zlasti koncentracija ogljikovega dioksida v površinskem biohorizontu, kisika tam in v fotosintetskih biohorizontih, zračne razmere, nasičenost z biolinom, zmanjšano in spremenjeno sončno sevanje in osvetljenost, prisotnost luminiscence rastlin in nekaterih živali, posebne toplotne razmere in razmere zračne vlažnosti. .

Trenutno se ta koncept razlaga nekoliko širše: kot značilnost biogeocenoze, kombinacija fizikalnih in kemičnih značilnosti zračnega ali vodnega okolja, bistvenega pomena za organizme, ki naseljujejo to okolje. Klimatop na dolgi rok določa osnovne fizikalne značilnosti obstoja živali in rastlin ter določa obseg organizmov, ki lahko obstajajo v danem ekosistemu.

Edafotop

Spodaj edafotop Tla običajno razumemo kot sestavni element ekotopa. Vendar bi bilo treba ta pojem natančneje opredeliti kot del inertnega okolja, ki ga preoblikujejo organizmi, to je ne vsa tla, ampak le njen del. Tla (edafotop) so najpomembnejši sestavni del ekosistema: zapirajo krogotoke snovi in ​​energije, prehajajo iz odmrlih organskih snovi v minerale in njihovo vključevanje v živo biomaso. Glavni nosilci energije v edafotopu so organske ogljikove spojine, njihove labilne in stabilne oblike so v največji meri določiti rodovitnost tal.

Biocenoza, shematsko predstavljena kot prehranjevalni splet in njegov biotop

Biotop

Biocenoza

Včasih ločimo še tretji vidik trajnosti - stabilnost ekosistema glede na spremembe okoljskih značilnosti in spremembe njegovega notranje značilnosti. Če ekosistem deluje stabilno v širokem razponu okoljskih parametrov in/ali je prisoten v ekosistemu velika številka zamenljive vrste (to je, ko različne vrste, ki so si podobne v okoljske funkcije v ekosistemu lahko zamenjajo drug drugega), tako skupnost imenujemo dinamično močna(trajnostno). V nasprotnem primeru, ko lahko ekosistem obstaja v zelo omejenem naboru okoljskih parametrov in/ali je večina vrst nepogrešljivih v svojih funkcijah, se taka skupnost imenuje dinamično krhek(nestabilen). Opozoriti je treba, da ta lastnost na splošno ni odvisna od števila vrst in kompleksnosti združb. Klasičen primer je Veliki koralni greben ob obali Avstralije (severovzhodna obala), ki je ena od »vročih točk« biotske raznovrstnosti na svetu - simbiotske alge koral, dinoflagelati, so zelo občutljive na temperaturo. Odstopanje od optimuma za dobesedno nekaj stopinj vodi do smrti alg, polipi pa prejmejo do 50-60% (po nekaterih virih do 90%) hranil iz fotosinteze svojih medsebojnikov.

Ekosistemi imajo veliko stanj, v katerih so v dinamičnem ravnovesju; v primeru odstopa od njega zunanje sile, ni nujno, da se bo ekosistem vrnil prvotno stanje, ga bo pogosto privlačilo najbližje ravnotežno stanje (atraktor), čeprav je lahko zelo blizu prvotnemu.

Biotska raznovrstnost in trajnost v ekosistemih

Amazonski deževni gozdovi, kot so mokrišča ekvatorialni gozdovi, so kraji največje biotske raznovrstnosti

Običajno je bila trajnost povezana in je povezana z biotsko raznovrstnostjo vrst v ekosistemu (alfa raznovrstnost), kar pomeni, da večja ko je biotska raznovrstnost, kompleksnejša organizacija skupnosti, bolj ko so prehranjevalni spleti zapleteni, večja je stabilnost ekosistemov. Toda že pred 40 leti ali več so obstajala različna stališča o tem vprašanju, trenutno pa je najbolj razširjeno, da sta tako lokalna kot splošna stabilnost ekosistema odvisni od veliko večjega nabora dejavnikov kot le od kompleksnosti združb in biotske raznovrstnosti. . Tako je povečanje biotske raznovrstnosti v tem trenutku običajno povezano s povečanjem kompleksnosti, trdnosti povezav med komponentami ekosistema ter stabilnosti pretoka snovi in ​​energije med komponentami.

Ekvatorialni deževni gozd lahko vsebuje več kot 5000 rastlinskih vrst (za primerjavo, gozdovi območja tajge imajo redko več kot 200 vrst)

Pomen biotske raznovrstnosti je v tem, da omogoča nastanek številnih združb, različnih po strukturi, obliki, funkcijah, in daje trajnostno možnost za njihov nastanek. Večja ko je biotska raznovrstnost, večje je število skupnosti, ki lahko obstajajo, večje je število različnih reakcij (z vidika biogeokemije), ki jih je mogoče izvesti, kar zagotavlja obstoj biosfere kot celote.

Kompleksnost in odpornost ekosistema

Trenutno ni zadovoljive definicije in modela, ki bi opisoval kompleksnost sistemov in predvsem ekosistemov. Obstajata dve splošno sprejeti definiciji kompleksnosti: Kolmogorova kompleksnost – preveč specializirana, da bi jo lahko uporabili za ekosisteme. In bolj abstraktna, a tudi nezadovoljiva definicija kompleksnosti, ki jo je podal I. Prigogine v svojem delu "Čas, kaos, kvant": Kompleksni sistemi - niso zmožni grobega ali operativnega opisa v smislu deterministične vzročnosti. V svojih drugih delih je I. Prigogine zapisal, da ni pripravljen podati stroge definicije kompleksnosti, saj je kompleks nekaj, česar trenutno ni mogoče pravilno definirati.

Parametri težavnosti in njihov vpliv na stabilnost

Parametri kompleksnosti ekosistema so bili tradicionalno skupno število vrst (alfa raznovrstnost), veliko število interakcij med vrstami, moč interakcij med populacijami in razne kombinacije te lastnosti. pri nadaljnji razvoj Te ideje so vodile do izjave, da več kot je načinov prenosa in transformacije energije v ekosistemu, bolj stabilen je pod različnimi vrstami motenj.

Vendar se je kasneje pokazalo, da te ideje ne morejo označiti stabilnosti ekosistemov. Obstaja veliko primerov tako zelo stabilnih monokulturnih združb (fitocenoze ovratnika) kot šibko odpornih združb z visoko biotsko raznovrstnostjo (koralni grebeni, tropski gozdovi). V 70. in 80. letih 20. stoletja se je povečalo zanimanje za modeliranje odvisnosti trajnosti od kompleksnosti ekosistemov. Modeli, razviti v tem obdobju, so pokazali, da se v naključno generiranem omrežju interakcij v skupnosti, ko se odstranijo nesmiselne verige (kot na primer A poje B, B poje C, C poje A in podobne vrste), lokalna stabilnost pada z naraščajočo kompleksnostjo. Če še naprej zapletamo model in upoštevamo, da na potrošnike vplivajo viri hrane, viri hrane pa niso odvisni od potrošnikov, potem lahko pridemo do zaključka, da stabilnost ni odvisna od kompleksnosti oziroma se z njenim povečevanjem tudi zmanjšuje. Takšni rezultati seveda veljajo predvsem za detritne prehranjevalne verige, v katerih potrošniki ne vplivajo na pretok prehranskih virov, lahko pa spremenijo hranilno vrednost slednjih.

V študiji splošne obstojnosti v modelu 6 vrst (2 porabnika plenilca drugega reda, 2 porabnika prvega reda in 2 vrsti na osnovi prehranjevalne verige) je bila proučena odstranitev ene od vrst. Povezljivost je bila vzeta kot parameter stabilnosti. Skupnost je veljala za stabilno, če so preostale vrste ostale lokalno stabilne. Rezultati so bili skladni s splošno sprejetim mnenjem, da ko se težave pri plenjenju povečujejo, višjega reda Stabilnost skupnosti se zmanjšuje, a z izgubo osnov prehranjevalne verige se stabilnost povečuje z naraščajočo kompleksnostjo.

V primeru elastične stabilnosti, kjer kompleksnost pomeni tudi povezljivost, se z večanjem kompleksnosti povečuje tudi elastična stabilnost. Se pravi večja raznolikost vrst in velika moč povezave med njimi omogočajo skupnostim, da hitro obnovijo svojo strukturo in funkcije. To dejstvo potrjuje splošno sprejete poglede na vlogo biotske raznovrstnosti kot nekakšnega bazena (fonda) za obnovo polne strukture tako ekosistemov in bolj organiziranih struktur biosfere kot tudi same biosfere kot celote. Trenutno je splošno sprejeta in tako rekoč nesporna ideja, da se je biosfera razvila v smeri povečevanja biodiverzitete (vseh treh njenih komponent), pospeševanja kroženja snovi med komponentami biosfere in »pospeševanja« življenjske dobe tako vrst kot ekosistemi.

Tokovi snovi in ​​energije v ekosistemih

Za zdaj znanstveno razumevanje Vsi procesi v ekosistemu so daleč od popolnosti in v večini študij celoten ekosistem ali nekateri njegovi deli delujejo kot »črna skrinjica«. Hkrati pa, tako kot vsak relativno zaprt sistem, so tudi za ekosistem značilni vhodni in izhodni tokovi energije ter porazdelitev teh tokov med komponentami ekosistema.

Produktivnost ekosistema

Pri analizi produktivnosti in tokov snovi in ​​energije v ekosistemih ločimo naslednje koncepte: biomasa in stoječi pridelek . Pod stoječim posevkom je mišljena masa teles vseh organizmov na enoto površine zemlje ali vode, pod biomaso pa je masa teh istih organizmov v smislu energije (na primer v joulih) ali glede na suho organsko snov. (na primer v tonah na hektar). Biomasa vključuje celotno telo organizmov, vključno z vitaliziranimi odmrlimi deli in ne samo pri rastlinah, na primer lubje in ksilem, ampak tudi nohte in keratinizirane dele pri živalih. Biomasa se spremeni v nekromaso šele, ko odmre (se od njega loči) del organizma ali celoten organizem. Pogosto so snovi, fiksirane v biomasi, »mrtvi kapital«, to je še posebej izrazito pri rastlinah: ksilemske snovi morda ne vstopijo v cikel več sto let in služijo le kot podpora rastlini.

Spodaj primarna produkcija skupnosti (ali primarna biološka proizvodnja) se nanaša na tvorbo biomase (natančneje, sintezo plastičnih snovi) s strani proizvajalcev, ne da bi izključili energijo, porabljeno za dihanje na enoto časa na enoto površine (na primer na dan na hektar).

Primarna proizvodnja skupnosti je razdeljena na bruto primarna proizvodnja , torej vse produkte fotosinteze brez stroškov dihanja, in čista primarna proizvodnja , kar je razlika med bruto primarno proizvodnjo in stroški dihanja. Včasih se imenuje tudi čista asimilacija oz opazili fotosintezo ).

Čista produktivnost skupnosti - stopnja kopičenja organske snovi, ki je ne porabijo heterotrofi (in nato razkrojevalci). Običajno se izračuna za rastno dobo ali za leto. Tako je del proizvodnje, ki ga ekosistem sam ne more predelati. V zrelejših ekosistemih se neto produktivnost skupnosti nagiba k ničli (glej koncept skupnosti vrhunca).

sekundarna produktivnost Skupnosti - stopnja akumulacije energije na ravni porabnikov. Sekundarne proizvodnje ne delimo na bruto in neto, saj porabniki porabijo samo energijo, ki jo absorbirajo proizvajalci, del se je ne asimilira, del se porabi za dihanje, ostalo pa gre v biomaso, zato je pravilneje temu reči sekundarna asimilacija. .

Porazdelitev energije in snovi v ekosistemu lahko predstavimo kot sistem enačb. Če so izdelki proizvajalcev predstavljeni kot P1, bodo izdelki potrošnikov prvega reda videti takole:

• P 2 =P 1 -R 2,

kjer je R 2 strošek dihanja, prenosa toplote in neasimilirane energije. Naslednji porabniki (drugi red) bodo predelali biomaso porabnikov prvega reda v skladu z:

• P 3 =P 2 -R 3

in tako naprej do potrošnikov najvišjega razreda in razkrojevalcev. Več ko je torej konzumentov (porabnikov) v ekosistemu, bolj popolno se predela energija, ki so jo proizvajalci na začetku zabeležili v plastičnih snoveh. V skupnostih vrhunca, kjer raznolikost za te regije Ta shema recikliranja energije, ki je običajno največja, omogoča skupnostim trajnostno delovanje v daljših časovnih obdobjih.

Energetska razmerja v ekosistemih (ekološka učinkovitost)

Graf sprememb razmerja P/B v ekosistemih (po A.K. Brodsky, 2002)

Prostorske meje ekosistema (horološki vidik)

V naravi praviloma ni jasnih meja med različnimi ekosistemi. Vedno lahko pokažete na enega ali drugega ekosistema, vendar diskretnih meja ni mogoče prepoznati, če jih ne predstavljajo različni krajinski dejavniki (klifi, reke, različna pobočja, skalni osamelci itd.), ker gre največkrat za gladke prehode. iz enega ekosistema v drugega. To je posledica razmeroma gladke spremembe gradienta okoljskih dejavnikov (vlažnost, temperatura, vlaga itd.). Včasih so lahko prehodi iz enega ekosistema v drugega dejansko ekosistem sam po sebi. Običajno se skupnosti, ki nastanejo na stičišču različnih ekosistemov, imenujejo ekotoni. Izraz "ekoton" je leta 1905 uvedel F. Clements.

Ekotoni

Ekotoni igrajo pomembno vlogo pri vzdrževanju biološka raznovrstnost ekosistemov zaradi tako imenovanega robnega učinka - kombinacije nabora okoljskih dejavnikov različnih ekosistemov, ki povzročajo večjo raznolikost okoljskih razmer, torej dovoljenj in ekoloških niš. Tako je možen obstoj tako vrst iz enega kot drugega ekosistema, pa tudi vrst, specifičnih za ekoton (na primer vegetacija obalnih vodnih habitatov).

Nekatere možne meje (ekotoni) med ekosistemi

V ruski literaturi se robni učinek včasih imenuje robni učinek.

Primeri ekotonov vključujejo obalna območja kopnega in vodna telesa (na primer obalno območje), gozdne robove, prehode iz gozdnih ekosistemov v poljske in estuarije. Vendar pa ekoton ni vedno kraj povečane biotske raznovrstnosti vrst. Nasprotno, za estuarije rek, ki se izlivajo v morja in oceane, je značilna zmanjšana biotska raznovrstnost vrst, saj povprečna slanost delt ne omogoča obstoja številnih sladkovodnih in slanovodnih (morskih) vrst.

Alternativna ideja kontinuumskih prehodov med ekosistemi je ideja ekoklinov (ekološke serije). Ecoclean- postopno spreminjanje biotopov, ki so genetsko in fenotipsko prilagojeni določenemu habitatu, s prostorsko spremembo katerega koli okoljskega dejavnika (običajno podnebnega) in tako tvorijo neprekinjen niz oblik brez opaznih prekinitev postopnosti. Ekokline ne moremo razdeliti na ekotipe. Na primer, dolžina lisičjih ušes in mnogi drugi. itd., se njihovi značaji spreminjajo od severa proti jugu tako postopoma, da je zelo težko identificirati jasne morfološke skupine, ki bi se naravno združile v podvrste.

Časovne meje ekosistema (kronološki vidik)

Sprememba skupnosti v borovem gozdu po prizemnem požaru (levo) in dve leti po požaru (desno)

Na istem biotopu skozi čas obstajajo različni ekosistemi. Sprememba iz enega ekosistema v drugega lahko traja tako dolgo kot relativno kratka (nekaj let) časovna obdobja. Trajanje obstoja ekosistemov je v tem primeru določeno s stopnjo nasledstva. Spremembo ekosistemov v biotopu lahko povzročijo tudi katastrofalni procesi, vendar se v tem primeru bistveno spremeni sam biotop, takšne spremembe pa navadno ne imenujemo sukcesija (z nekaterimi izjemami, ko je katastrofa, npr. požar, je naravna stopnja cikličnega nasledstva).

nasledstvo

nasledstvo - to je dosledna, naravna zamenjava nekaterih skupnosti z drugimi na določenem območju ozemlja zaradi notranjih dejavnikov v razvoju ekosistemov. Vsaka prejšnja skupnost vnaprej določa pogoje obstoja naslednje in svoje izumrtje. To je posledica dejstva, da v ekosistemih, ki so prehodni v sukcesijskem nizu, prihaja do kopičenja snovi in ​​energije, ki je ne morejo več vključiti v cikel, transformacije biotopa, spremembe mikroklime in drugih dejavnikov. , s čimer se ustvari materialno-energijska osnova in okoljski pogoji, potrebni za nastanek kasnejših skupnosti. Vendar pa obstaja še en model, ki pojasnjuje mehanizem nasledstva na naslednji način: vrste vsake prejšnje skupnosti se izpodrivajo le z dosledno konkurenco, ki zavira in se "upira" uvajanju naslednjih vrst. Vendar pa ta teorija upošteva le konkurenčna razmerja med vrstami, ne da bi opisala celotno sliko ekosistema kot celote. Seveda se takšni procesi dogajajo, vendar je možno kompetitivno izpodrivanje prejšnjih vrst prav zato, ker preoblikujejo biotop. Tako opisujeta oba modela različne vidike procesna in resnična hkrati.

Sukcesija je lahko avtotrofna (na primer sukcesija po gozdnem požaru) ali heterotrofna (na primer izsušeno močvirje). V zgodnjih fazah avtotrofnega nasledstva je razmerje P/R veliko večje od ena, saj so običajno primarne skupnosti zelo produktivne, vendar struktura ekosistema še ni v celoti oblikovana in tega ni mogoče izkoristiti. biomasa. Skladno z zapletanjem združb, z zapletanjem strukture ekosistema naraščajo stroški dihanja (R), saj se pojavlja vse več heterotrofov, odgovornih za prerazporeditev materiala. energijski tokovi, se razmerje P/R nagiba k enotnosti in je dejansko enako za terminalno skupnost (ekosistem). Heterotrofna sukcesija ima nasprotne značilnosti: pri njej je razmerje P/R zgodnje faze veliko manj kot ena (ker je organske snovi veliko in ni potrebe po njeni sintezi, jo je mogoče takoj uporabiti za izgradnjo skupnosti) in postopoma narašča, ko se premika skozi zaporedne stopnje.

Primer stopnje heterotrofne sukcesije - močvirni travnik

V zgodnjih fazah sukcesije je vrstna pestrost majhna, z razvojem pa se pestrost povečuje, spreminja se vrstna sestava združbe in začnejo prevladovati vrste s kompleksnimi in dolgotrajnimi lastnostmi. življenjski cikli, običajno se pojavljajo vedno večji organizmi, razvijajo se medsebojno koristno sodelovanje in simbioza, trofična struktura ekosistema pa postaja vse bolj kompleksna. Na splošno se domneva, da ima končna faza sukcesije največjo vrstno biotsko raznovrstnost. To ni vedno res, ampak za vrhunske skupnosti tropski gozdovi ta izjava drži in za združbe zmernih zemljepisnih širin se vrhunec raznolikosti pojavi sredi sukcesijske serije ali bližje končni stopnji. V zgodnjih fazah združbe sestavljajo vrste z relativno visoka hitrost reprodukcijo in rast, vendar nizko sposobnost individualnega preživetja (r-strategi). V terminalni fazi vpliv naravna selekcija daje prednost vrstam z nizko stopnjo rasti, a večjo sposobnostjo preživetja (k-strategi).

Ko se premikamo po nizu nasledstev, je vključenost vse večja hranila v kroženje v ekosistemih, je znotraj ekosistema možno relativno zaprtje tokov hranil, kot sta dušik in kalcij (eno najbolj mobilnih hranil). Zato v terminalni fazi, ko večina hranila sodelujejo v kroženju, so ekosistemi bolj neodvisni od zunanje oskrbe s temi elementi.

Za preučevanje procesa nasledstva, različne matematičnih modelov, vključno s stohastično naravo

Skupnost Climax

Koncept nasledstva je tesno povezan s pojmom klimaksne skupnosti. Klimaksna združba nastane kot posledica zaporednih sprememb v ekosistemih in predstavlja najbolj uravnoteženo združbo, ki čim bolj učinkovito izkorišča materialne in energijske tokove, torej ohranja največjo možno biomaso na enoto vnesene energije v ekosistem.

Teoretično ima vsaka zaporedna serija vrhunsko združbo (ekosistem), ki je končna stopnja razvoja (ali več, tako imenovani koncept poliklimaksa). V resnici pa nasledstveni niz ni vedno sklenjen s klimaksom, lahko se realizira subklimaksna združba (ali imenovana po F. Clementsu - plagiklimaks), ki je združba pred vrhuncem in je strukturno in funkcionalno dovolj razvita. Do tega stanja lahko pride zaradi naravni vzroki- okoljskih razmer ali zaradi človekove dejavnosti (v tem primeru se imenuje disklimaks).

Uvrstitve ekosistema

Vprašanje razvrščanja ekosistemov je precej zapleteno. Razlika med minimalnimi ekosistemi (biogeocenozami) in najvišjim ekosistemom - biosfero - je nedvomna. Vmesne razlike so precej zapletene, saj kompleksnost horološkega vidika ne omogoča vedno jasno določiti meja ekosistemov. V geoekologiji (in krajinski znanosti) obstaja naslednja razvrstitev: facies - trakt (ekosistem) - krajina - geografsko območje - geografsko območje- biom - biosfera. V ekologiji obstaja podobna razvrstitev, vendar se običajno verjame, da je pravilno razlikovati le en vmesni ekosistem - biom.

Biomi

Biome - velika sistemsko-geografska (ekosistemska) razdelitev znotraj naravno-klimatskega pasu (Reimers N.F.). Po R. H. Whittakerju skupina ekosistemov določene celine, ki imajo podobno strukturo ali fizionomijo vegetacije in splošno naravo okoljskih razmer. Ta definicija je nekoliko napačna, saj obstaja povezava z določeno celino in nekateri biomi so prisotni na različne celine, na primer biom tundre ali stepe.

Trenutno je najbolj splošno sprejeta definicija: "Biom je niz ekosistemov s podobno vrsto vegetacije, ki se nahajajo v istem naravnem in podnebnem območju" (Akimova T. A., Haskin V. V.).

Tem definicijam je skupno to, da je biom v vsakem primeru skupek ekosistemov enega naravnega klimatskega območja.

Obstaja od 8 do 30 biomov. Geografska porazdelitev biome določajo:

1. Zakon geografsko coniranje(oblikoval V.V. Dokuchaev)

Biosfera

Izraz biosfera je predstavil Jean-Baptiste Lamarck leta začetku XIX stoletja, v geologiji pa jo je leta 1875 predlagal avstrijski geolog Eduard Suess. Vendar pa ustvarjanje celostne doktrine biosfere pripada ruskemu znanstveniku Vladimirju Ivanoviču Vernadskemu.

Biosfera je ekosistem najvišjega reda, ki združuje vse ostale ekosisteme in zagotavlja obstoj življenja na Zemlji. Biosfera vključuje naslednje "sfere":

Tudi biosfera ni zaprt sistem, ampak se dejansko v celoti napaja z energijo Sonca, le majhen del toplote Zemlje. Vsako leto Zemlja od Sonca prejme približno 1,3 * 10 24 kalorij. 40 % te energije se odda nazaj v vesolje, približno 15 % gre za ogrevanje ozračja, tal in vode, ostalo energijo vidna svetloba, ki je vir fotosinteze.

V. I. Vernadsky je prvi jasno oblikoval razumevanje, da je vse življenje na planetu neločljivo povezano z biosfero in ji dolguje svoj obstoj:

Umetni ekosistemi

Umetni ekosistemi - to so ekosistemi, ki jih je ustvaril človek, na primer agrocenoze, naravni gospodarski sistemi ali biosfera 2.

Umetni ekosistemi imajo enak nabor komponent kot naravni: proizvajalce, porabnike in razkrojevalce, vendar obstajajo pomembne razlike v prerazporeditvi snovi in ​​tokov energije. Ekosistemi, ki jih je ustvaril človek, se od naravnih razlikujejo predvsem v naslednjih pogledih:

Brez vzdrževanja energetskih tokov s strani človeka v umetnih sistemih se naravni procesi tako ali drugače obnovijo in oblikuje naravna struktura sestavin ekosistema ter snovnih in energijskih tokov med njimi.

Koncepti, podobni konceptu ekosistema v sorodnih vedah

V ekogeologiji, krajinoslovju in geoekologiji

V teh znanostih obstajajo koncepti, podobni konceptu ekosistema. Razlika je v tem, da v teh vedah prihaja do premika v obravnavanju strukture in funkcij ekosistemov.

Na splošno v geografske vede Naravni teritorialni kompleks je običajno obravnavati kot ekvivalent ekosistema.

Poglej tudi

Opombe

1. Forbes, S.A. Jezero kot mikrokozmos (angleščina) // Bik. Sci. Izr. - Peoria, Illinois, 1887. - Str. 77–87. Ponatisnjeno v Illinois Nat. zgod. Anketni bilten 15(9):537–550.
2. Yu Odum. Osnove ekologije. - M.: Mir, 1975. - 741 str.
3. . Slovarji na Akademki. Arhivirano
4. Yu Odum. Ekologija. - M.: Mir, 1986.
5. Oddelek "Ekosistemi". Stran EKOLOGIJA. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
6. Biogeocenoza Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
7. Nikolaikin, N. I., Nikolaikina, N. E., Melekhova, O. P. Ekologija. - 5. - M .: Bustard, 2006. - 640 str.
8. Brodsky A.K. Kratek tečaj splošna ekologija, Učbenik za univerze. - Sankt Peterburg: "Dean", 2000. - 224 str.
9. N. V. Koronovski, Hidrotermalne formacije v oceanih. Soros Educational Journal, - št. 10, 1999, - str. 55-62. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
10. D. V. Gričuk. Terodinamični modeli podmorskih hidrotermalnih sistemov. - M.: Znanstveni svet, 2000. - ISBN UDC 550.40
11. V. F. Levčenko. Poglavje 3 // Razvoj biosfere pred in po pojavu človeka. - Sankt Peterburg: Nauka, 2004. - 166 str. - ISBN 5-02-026214-5
12. Rautian A. S. Paleontologija kot vir informacij o vzorcih in dejavnikih evolucije // Sodobna paleontologija. - M., 1988. - T. 2. - Str. 76-118.
13. Rautian A. S., Zherikhin V. V. Modeli filocenogeneze in lekcije okoljske krize geološka preteklost // Dnevnik skupaj biologija. - 1997. - T. 58 št. 4. - Str. 20-47.
14. Ostroumov S. A. Nove različice definicij pojmov in izrazov "ekosistem" in "biogeocenoza" // DAN. - 2002. - T. 383 št. 4. - Str. 571-573.
15. M. Beagon, J. Harper, K. Townsend. Ekologija. Posamezniki, populacije in skupnosti. - M.: Mir, 1989.
16. Ecotop Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
17. T. A. Rabotnov"O biogeocenozah". // Bilten MOIP, biološki oddelek, - letn. 2. - 1976. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
18. Klimatop. Bykov B. A."Ekološki slovar" - Alma-Ata: "Znanost", 1983 - str.216. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
19. Osnovni pojmi ekologije. Burenina E.M., Burenin E.P. Elektronski učbenik o ekologiji.. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
20. Klimatop. Slovar po naravne znanosti(Yandex slovarji). Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
21. Edaphoto Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
22. . Ekološki slovar (Slovarji na akademiku). Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
23. Biocenoza. Velika sovjetska enciklopedija. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
24. Zoocenoza. Velika sovjetska enciklopedija. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
25. Homeostaza ekosistema. Portal znanstvenih informacij VINITI. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
26. Hutchinson S., Hawkins L.E. Oceani. Enciklopedični vodnik. - M.: Makhaon, 2007. - 304 str. - ISBN 5-18-001089-6
27. A. Giljarov."Korale se belijo zaradi izgube medsebojnega razumevanja". Elementi velike znanosti. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
28. A. D. Armand, Eksperiment Gaia, problem žive zemlje. Ruska akademija znanosti. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
29. A. V. Galanin. Predavanja o ekologiji. . Spletna stran Botanični vrt FEB RAS. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
30. Prigožin I., Stengers I.Čas, kaos, kvantum. - Moskva, 1994. - Str. 81. - 263 str.
31. Nikolis G., Prigožin I. Razumevanje kompleksa. - M.: Mir, 1990. - str. 352. Stran 47
32. MacArthur R.H. Nihanje živalskih populacij in merilo stabilnosti skupnosti // Ecology, 36, 1955, - pp. 533-536
33. maj R.M. Ali bo velik kompleksen sistem stabilen? // Nature (London), 1972, 238, - pp. 413-414
34. maj R.M. Modeli za posamezne populacije. // Teoretična ekologija: principi in aplikacije, 2. izdaja, R.M. Maj izd. - str. 5-29, - Blackwell Scientific Publications, Oxford 1981
35. maj R.M. Modeli za dve medsebojno delujoči populaciji. // Teoretična ekologija: principi in aplikacije, 2. izdaja, R.M. Maj izd. - str.78-104, - Blackwell Scientific Publications, Oxford 1981
36. maj R.M. Vzorci v večvrstnih skupnostih. // Teoretična ekologija: principi in aplikacije, 2. izdaja, R.M. Majska izd., - Blackwell Scientific Publications, Oxford 1981
37. DeAngelis D.L. Stabilnost in povezljivost v modelih prehranjevalnih mrež // Ecology 56, 1975, - pp. 238-243
38. Pimm S.L. Struktura prehranjevalnih mrež // Theoretical Population Biology, 16, 1979, - pp. 144-158
39. Pimm S.L. Kompleksnost in stabilnost: še en pogled na prvotno MacArthujevo hipotezo // Oikos, 33, 1979, - str. 351-357
40. V. F. Levchenko, Ya. I. Starobogatov Fizikalno-ekološki pristop k evoluciji biosfere. // “Evolucijska biologija: zgodovina in teorija.” Sankt Peterburg, 1999, - str. 37-46. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
41. Levčenko V. F. Razvoj biosfere pred in po pojavu človeka. . Sankt Peterburg, Inštitut za evolucijsko fiziologijo in biokemijo Ruska akademija Sciences, - SCIENCE Publishing House, 2004. Arhivirano iz prvotnega vira 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
42. Primarna proizvodnja. Portal znanstvenih informacij VINITI. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
43. Primarna produktivnost. Glossary.ru. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
44. Mavrischev V.V. Kontinuum, ekotoni, robni učinek // Osnove ekologije: učbenik. - 3. izd. kor. in dodatno - Minsk: podiplomska šola, 2007. - 447 str. - ISBN 978-985-06-1413-1
45. Ekoton. . Slovar naravoslovja (Yandex slovarji). Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
46. Ekoton in koncept robnega (robnega) učinka. Bioekološka spletna stran. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
47. Srhljiv učinek. Ekološki enciklopedični slovar. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
48. Estuarij. . Slovar izrazov fizična geografija Inštitut za geografijo RAS. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
49. Nasledstvo. Velika sovjetska enciklopedija. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
50. Razvoj in evolucija ekosistemov. portal Inženirska ekologija.

V ekologiji - znanost o interakciji živih organizmov med seboj in z okolju, - koncept ekosistema je eden glavnih. V uporabo ga je uvedel britanski botanik in eden prvih ekologov na svetu Arthur Tansley. Izraz "ekosistem" se je pojavil leta 1935. Vendar pa so ga v domači ekologiji raje nadomestili s pojmi, kot sta "biogeocenoza" in "biocenoza", kar ni povsem res.

Članek razkriva pojem ekosistema, strukturo ekosistema in njegove posamezne sestavine.

Bistvo koncepta

Vse združbe obstoječih živih organizmov so z anorganskim okoljem povezane s tesnimi snovnimi in energetskimi povezavami. Tako se lahko rastline razvijajo le zaradi stalne oskrbe z vodo, kisikom, ogljikovim dioksidom in mineralnimi solmi. Življenjska aktivnost heterotrofov je mogoča le na račun avtotrofov. Vendar potrebujejo tudi vodo in kisik. Vsak poseben habitat lahko zagotovi anorganske spojine, potrebne za življenje organizmov, ki ga naseljujejo, le kratkoročno, če ne bi bili obnovljeni.

Vračanje hranilnih snovi v okolje poteka nenehno. Proces poteka tako med življenjem organizmov (dihanje, defekacija, izločanje) kot po njihovi smrti. Z drugimi besedami, njihova skupnost z anorganskim okoljem tvori določen specifičen sistem. V njem je tok atomov, ki ga povzroča vitalna aktivnost organizmov, praviloma zaprt v cikel. V bistvu je to ekosistem. Struktura ekosistema nam omogoča globlje preučevanje njegove strukture in narave obstoječih povezav.

Opredelitev ekosistema

Ameriški biolog Eugene Odum, znan po svojem pionirskem delu na tem področju, velja za očeta ekosistemske ekologije. V zvezi s tem bi bilo morda logično navesti njegovo interpretacijo pojma, ki ga obravnava članek.

Po Yu. Odumu je vsaka enotnost, ki vključuje vse organizme določenega območja, v interakciji s fizično okolje Na ta način, ko se znotraj sistema ustvari pretok energije z jasno definirano trofično strukturo, vrstno pestrostjo in kroženjem snovi (izmenjava energije in snovi med abiotskim in biotskim delom), obstaja ekosistem. Na strukturo ekosistema lahko gledamo z različnih zornih kotov. Tradicionalno se razlikujejo tri vrste: trofični, vrstni in prostorski.

Razmerje med pojmoma ekosistem in biogeocenoza

Doktrino biogeocenoze je leta 1942 razvil sovjetski geobotanik in geograf Vladimir Sukačev. V tujini se praktično ne uporablja. Če pogledamo definiciji pojmov "ekosistem" in "biogeocenoza", lahko ugotovimo, da med njima ni nobene razlike, pravzaprav sta sinonima.

Vendar pa je v praksi zelo razširjeno mnenje, da jih lahko imenujemo enaki le z določeno mero konvencije. Izraz "biogeocenoza" se osredotoča na povezavo biocenoze s katerim koli specifičnim območjem vodnega okolja ali kopnega. Medtem ko ekosistem pomeni katero koli abstraktno območje. V zvezi s tem se biogeocenoze običajno obravnavajo kot posebni primeri.

O sestavi in ​​strukturi ekosistemov

V vsakem ekosistemu lahko ločimo dve komponenti - abiotsko (neživo) in biotsko (živo). Slednji pa je razdeljen na heterotrofne in avtotrofne, odvisno od načina pridobivanja energije s strani organizmov. Te komponente tvorijo tako imenovano trofično strukturo.

Edini vir vzdrževanja različnih procesov v ekosistemu in energije zanj so proizvajalci, torej organizmi, ki so sposobni absorbirati sončno energijo. Predstavljajo prvo trofično raven. Naslednji se oblikujejo na račun potrošnikov. Trofično strukturo ekosistema zapirajo razkrojevalci, katerih naloga je pretvarjanje nežive organske snovi v mineralno obliko, ki jo nato lahko asimilirajo avtotrofni organizmi. To pomeni, da je opazen isti cikel in nenehno vračanje hranil v okolje, o katerem je govoril Yu.

Sestavine ekosistemov

Skupnostna struktura ekosistema ima naslednje komponente:

• klimatski režim, ki določa osvetljenost, vlažnost, temperaturo in druge fizične lastnosti okolja;
• anorganske snovi, vključene v cikel (dušik, fosfor, voda itd.);
• organske spojine, ki povezujejo abiotski in biotski del v procesu kroženja energije in snovi;
• ustvarjalci primarnih proizvodov – proizvajalci;
• fagotrofi (makropotrošniki) - heterotrofi ali veliki delci organskih snovi, ki jedo druge organizme;
• razkrojevalci - bakterije in glive (predvsem), ki z mineralizacijo uničujejo odmrlo organsko snov in jo s tem vračajo v cikel.

Torej, biotsko strukturo ekosistemov sestavljajo tri trofične ravni: proizvajalci, potrošniki in razkrojilci. Tvorijo tako imenovano biomaso (skupna masa živalskih in rastlinskih organizmov) biogeocenoze. Za Zemljo kot celoto je enaka 2423 milijard ton, pri čemer ljudje "damo" približno 350 milijonov ton, kar je zanemarljivo v primerjavi s skupno težo.

Proizvajalci

Proizvajalci so vedno prvi člen v prehranski verigi. Ta pogoj združuje vse organizme, ki imajo sposobnost proizvajanja organskih snovi iz anorganskih snovi, torej so avtotrofi. Pridelovalci so zastopani predvsem z zelenimi rastlinami. S procesom fotosinteze sintetizirajo organske spojine iz anorganskih. Poleg tega vključujejo več vrst kemotrofnih bakterij. Lahko izključno kemična sinteza brez energije sončne svetlobe.

Potrošniki

Biotska struktura in sestava ekosistema vključuje tudi heterotrofne organizme, ki uživajo že pripravljene organske spojine, ki jih ustvarijo avtotrofi. Imenujejo se potrošniki. Ti, za razliko od razkrojevalcev, nimajo sposobnosti razgradnje organskih snovi v anorganske spojine.

Zanimivo je, da lahko v različnih prehranjevalnih verigah iste vrste pripadajo različnim redom potrošnikov. Primerov za to je zelo veliko. Zlasti miška. Je potrošnik tako prvega kot drugega reda, saj se prehranjuje tako z rastlinojedimi žuželkami kot z rastlinami.

Razkrojevalci

Izraz "razkrojevalci" ima latinsko poreklo in se dobesedno prevaja kot "obnavljam, vračam se." To v celoti odraža njihov pomen v ekološki strukturi ekosistemov. Reduktorji ali destruktorji so organizmi, ki uničujejo, pretvarjajo mrtve ostanke živih bitij v najpreprostejše organske in anorganske spojine. Tlam vračajo vodo in mineralne soli v obliki, ki je dostopna pridelovalcem, in s tem sklenejo krogotok snovi v naravi. Noben ekosistem ne more brez razkrojevalcev.

Nič manj zanimiva ni vrstna in prostorska struktura ekosistemov. Odražajo vrstno pestrost organizmov in njihovo razporeditev v prostoru v skladu z individualnimi potrebami in življenjskimi pogoji.

Struktura vrste

Struktura vrste predstavlja celoto vseh vrst, ki sestavljajo ekosistem, njihov medsebojni odnos in razmerje med števili. V nekaterih primerih imajo prednost živali, na primer biocenoza koralnega grebena, v drugih pa imajo vodilno vlogo rastline (poplavni travniki, hrastovi in ​​smrekovi gozdovi, stepa pernate trave). Vrstna struktura ekosistema odraža njegovo sestavo, vključno s številom vrst. Odvisno predvsem od geografska lega mesta. Najbolj znan vzorec je, da bližje kot je ekvator, bolj pestra je flora in favna. Poleg tega to velja za vse oblike življenja, od žuželk do sesalcev, od lišajev in mahov do cvetočih rastlin.

Tako na enem hektarju amazonskega pragozda raste skoraj 400 dreves, ki pripadajo več kot 90 vrstam, vsako od njih pa je dom več kot 80 različnim epifitom. Hkrati je na podobni površini smreke oz borov gozd V zmernem pasu raste le 8-10 vrst dreves, v tajgi pa je raznolikost omejena na 2-5 vrst.

Horizontalna prostorska struktura ekosistema

Številne vrste nekega ekosistema v prostoru so lahko razporejene na različne načine, a vedno v skladu s svojimi potrebami in zahtevami habitata. Ta umestitev živali in rastlin v ekosistem se imenuje prostorska struktura. Lahko je vodoravna in navpična.

Živi organizmi so v prostoru razporejeni neenakomerno. Praviloma se oblikujejo v skupine, kar je oportunistična lastnost. Tovrstni grozdi določajo horizontalno strukturo ekosistema. Kaže se v madežih in vzorcih. Na primer, kolonije koral, ptice selivke, črede antilope, grmovje resja (na sliki zgoraj) ali brusnice. Strukturne (elementarne) enote horizontalne strukture rastlinskih združb vključujejo mikroskupine in mikrocenoze.

Vertikalna prostorska struktura

Skupine različnih rastlinskih vrst, ki rastejo skupaj in se razlikujejo po položaju asimilacijskih organov (stebla in listi, korenike, čebulice, gomolji itd.), Imenujemo ravni. Označujejo vertikalno strukturo ekosistema. Gozdni ekosistem je največ svetel primer v tem primeru. Praviloma so stopnje predstavljene z različnimi življenjske oblike grmovnice, grmovnice, drevesa, zelišča in mahovi.

Nivoji prostorske strukture

Prvi sloj skoraj vedno predstavljajo velika drevesa, katerih listje se nahaja visoko nad tlemi in je dobro osvetljeno s soncem. Drugi (podnadstrešek) sloj sestavljajo vrste, ki niso tako visoke; lahko absorbirajo neizkoriščeno svetlobo. Sledi podrast, ki jo predstavljajo pravi grmi (leska, krhlika, jerebika idr.), pa tudi grmičaste oblike dreves (gozdna jablana, hruška ipd.), ki normalne razmere lahko zrastejo do višine dreves prvega sloja. Naslednja stopnja je najstniška. Vključuje mlada drevesa, ki se lahko v prihodnosti "raztegnejo" v prvi sloj. Na primer bor, hrast, smreka, gaber, jelša.

Za navpični tip strukture ekosistema (prostorske) je značilna prisotnost travnato-grmovne plasti. Sestavljajo jo gozdne grmovnice in zelišča: jagode, kislice, šmarnice, praproti, borovnice, robide, maline itd. Sledi zaključna plast - mahovnica.

Praviloma je nemogoče videti jasne meje med ekosistemi v naravi, če jih ne predstavljajo različni krajinski dejavniki (reke, gore, hribi, pečine itd.). Najpogosteje jih združujejo gladki prehodi. Slednji so morda dejansko sami ločeni ekosistemi. Združbe, ki nastanejo na stičišču, se običajno imenujejo ekotoni. Izraz je leta 1905 uvedel ameriški botanik in ekolog F. Clements.

Vloga ekotona je ohranjanje biološke raznovrstnosti ekosistemov, med katerimi se nahaja, zaradi tako imenovanega robnega učinka - kombinacije določenih okoljskih dejavnikov, ki so lastni različnim ekosistemom. To ustvarja odlične pogoje za življenje in zato ekološke niše. V zvezi s tem lahko v ekotonu obstajajo vrste iz različnih ekosistemov, pa tudi zelo specifične vrste. Primer take cone je ustje reke z obvodnim vodnim rastlinjem.

Časovne meje ekosistemov

Narava je vplivala različni dejavniki se spreminja. Na istem mestu se lahko skozi čas razvijejo različni ekosistemi. Časovno obdobje, v katerem pride do spremembe, je lahko dolgo ali relativno kratko (1-2 leti). Trajanje obstoja določenega ekosistema določa tako imenovana sukcesija, to je naravna in dosledna zamenjava ene skupnosti z drugo na določenem območju ozemlja kot posledica notranji dejavniki razvoj biogeocenoze.

1. Vzpostavite ujemanje med značilnostmi ekosistemov in njihovim tipom: 1-naravni ekosistem, 2-agroekosistem
A) prevladujejo rastline ene vrste
B) obstaja veliko različnih vrst
C) izvaja se samoregulacija števila prebivalstva
D) krogotok snovi ni sklenjen
D) pomembno vlogo igra antropogeni dejavnik
E) prehranjevalne verige so dolge

Odgovori

A2 B1 C1 D2 D2 E1

2. V agroekosistemu krompirjeve njive za razliko od travniškega ekosistema
A) porabnikov ni
B) veliko število proizvajalcev ene vrste
B) odprt cikel snovi
D) prevladujejo rastlinojede žuželke
D) razkrojevalcev ni
E) samoregulacija je oslabljena

Odgovori

3. Kakšne so podobnosti med naravnimi in umetnimi ekosistemi?
A) majhno število vrst
B) prisotnost napajalnih tokokrogov
B) zaprt krog snovi
D) uporaba sončne energije
D) uporaba dodatnih virov energije
E) prisotnost proizvajalcev, potrošnikov, razkrojevalcev

Odgovori

4. V naravnem ekosistemu, za razliko od umetnega
A) dolge verige prehrana
B) kratki električni tokokrogi
B) majhno število vrst

Odgovori

5. V naravnem ekosistemu
A) raznolika vrstna sestava
B) majhna samoregulacija
C) velikost populacije se ne spremeni
D) zaprt krog snovi
D) razvejane prehranjevalne verige
E) med potrošniki prevladujejo plenilci

Odgovori

6. V naravnem ekosistemu, v nasprotju z umetnim
A) dolge napajalne verige
B) proizvajalci so odstranjeni iz cikla
B) majhno število vrst
D) izvaja se samoregulacija
D) zaprt krog snovi
E) poleg sonca se uporabljajo dodatni viri energije

Odgovori

7. V ekosistemu širokolistnega gozda - hrastovega gozda -
A) kratke prehranjevalne verige
B) trajnost zagotavlja raznolikost rastlin in živali
B) visoka biološka produktivnost
D) vrstna sestava rastlin in živali je omejena
D) tla so bogata s humusom
E) v tleh ni razkrojilcev