Содержание:

  • Экосистема (биогеоценоз), ее компоненты: продуценты, консументы, редуценты, их роль.
  • Видовая и пространственная структуры экосистемы.
  • Трофические уровни.
  • Цепи и сети питания, их звенья.
  • Правила экологической пирамиды.
  • Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания).

Экосистема (биогеоценоз), ее компоненты: продуценты, консументы, редуценты и их роль

Экосистема (или биогеоценоз) – это открытая, саморегулирующаяся и самовоспроизводящаяся биологическая система, состоящая из взаимодействующих между собой организмов живой природы (биоценоз) и окружающей их неживой среды (биотоп). Озеро, степь, лес, болото – типичные примеры природных экосистем.

ЭКОСИСТЕМА = БИОЦЕНОЗ + БИОТОП


Термин «экосистема» был предложен ботаником А. Тенсли в 1935 году. Он считал, что любая совокупность живых организмов, как органического компонента, и неживой природы, как неорганического компонента, формирует экосистему. Для А. Тенсли органика и неорганика в экосистеме равноценные части, которые нельзя исключать.

Классификация экосистем

По происхождению все экосистемы делят на природные (естественные), антропогенные (искусственные) и социоприродные (смешанные).

Экосистемы по происхождению

  • природные — это экосистемы естественного происхождения, в которых круговорот веществ происходит без участия человека (например, озеро Байкал, сибирский лес, сосновый бор);
  • антропогенные – это искусственные экосистемы, созданные человеком и существующие при его поддержке (например, агроэкосистема, которая не может существовать без непосредственного участия человека). Как правило, агроэкосистема требует внесения питательных веществ (удобрений) в почву вследствие выноса из нее основной части биомассы с продукцией (сельскохозяйственного производства);
  • социоприродные – это естественные экосистемы, измененные человеком (например, водохранилище, парк).

По источнику получаемой энергии экосистемы делятся на автотрофные и гетеротрофные.

Экосистемы по источнику питания


  • автотрофные — это экосистемы, способные сами обеспечивать себя энергией, получаемой от Солнца, благодаря деятельности собственных организмов: фотоавтотрофов или хемоавтотрофов. Многие природные и некоторые антропогенные экосистемы относятся именно к автотрофному типу.
  • гетеротрофные — это экосистемы, которые получают энергию в виде готовых органических соединений, синтезированных организмами, не входящими в структуру данных экосистем. Некоторые природные и антропогенные системы могут принадлежать к гетеротрофному типу (например, экосистемы глубин океанов используют органические остатки, которые падают сверху или города с их линиями электропередач).

В экосистеме выделяют два основных компонента:

  1. биотический;
  2. абиотический.

Биотический компонент подразделяется на автотрофный и гетеротрофный:

автотрофный – это организмы, называемые продуцентами, которые сами производят органическое вещество из простых неорганических веществ с использованием энергии солнечного света (фотоавтотрофы) или энергии, выделяющейся при химических реакциях (хемоавтотрофы). К группе автотрофных организмов принадлежат все зеленые растения и некоторые представители бактерий, способные фотосинтезировать. Простыми неорганическими веществами для фотоавтотрофов служат углекислый газ и вода. В процессе жизнедеятельности они образуют на свету органические вещества – углеводы или сахара. Кислород выделяется как побочный продукт:


CO2 + H2O = (CH2O)n + O2

Хемоавтотрофы используют энергию химических связей. Типичными представителями являются нитрифицирующие бактерии, способные окислять аммиак сначала до азотистой, а затем до азотной кислоты:

2NO3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O + Q1

2HNO+ O2 = 2HNO3 + Q2

Выделившаяся при этих реакциях химическая энергия (Q) используется бактериями для образования органических веществ в процессе восстановления углекислого газа до углеводов. 

гетеротрофный – это организмы, получающие энергию из процессов окисления органического вещества. Сами они не могут производить органические соединения, поэтому получают их в готовом виде. К гетеротрофам принадлежат консументы и редуценты.

Консументы – это гетеротрофные организмы, потребляющие готовое органическое вещество, созданное продуцентами, и использующие его как источник энергии и питательного материала. Все животные, некоторые микроорганизмы и паразитические растения являются консументами. Консументы делятся на фаготрофов, питающихся животными и растительными организмами, и сапротрофов, питающихся мертвыми остатками.

Классификация консументов:

iv>
  • консументы первого порядка, или фитофаги – это гетеротрофные организмы, для которых источником пищи служат фотосинтезирующие растения;
  • консументы второго порядка – это животные, поедающие фитофагов;
  • консументы третьего и четвертого порядков – это живые организмы, питающиеся соответственно консументами второго и третьего порядков.

Редуценты, или деструкторы – это микроорганизмы (бактерии, грибы), которые разлагают все растительные и животные остатки до простых неорганических соединений.

Биологические компоненты экосистемы

 

К абиотическим факторам относятся влияния неживой природы: свет, температура, влажность.

Видовая и пространственная структуры экосистемы

При рассмотрении любых экосистем в горизонтальном и вертикальном направлении, можно отметить неоднородность расположения в них живых организмов.

Видовая структура экосистемы – это многообразие видов, их взаимодействие и соотношение численности. Различные сообщества, состоящие из разных видов, образуют видовое разнообразие экосистемы. Например, в степи на площади 100 м2 произрастают растения, принадлежащие к 100 разным видам.


Видовая структура экосистемы определяется также и соотношением численности особей разных видов в экосистеме. Например, в одном лесу могут обитать около 10 видов птиц по 100 особей каждого вида. В другом лесу то же количество видов включает неоднородное соотношение особей каждого вида: особи одних видов по численности могут превосходить другие виды, и наоборот. Виды, в популяции которых содержится наибольшее количество особей, называются доминантами. Например, в степях доминантами являются ковыль и типчак, так как именно представители этих видов преобладают в экосистеме по численности. Доминанты определяют структуру экосистемы и, как правило, не имеют врагов, что дает им заметное преимущество к процветанию.

Эдификатор — основной образователь среды. Обычно доминирующий вид является и эдификатором. Например, сосна в сосновом бору считается как доминантом, так и эдификатором. Во-первых, по биомассе сосна значительно превосходит остальные организмы данной экосистемы, а во-вторых, она создает условия для существования “соседей”, затеняя нижние ярусы, окисляя почву.

Пространственная структура экосистемы – это расположение популяций разных видов в экосистеме. Пространственная структура экосистемы бывает вертикальной и горизонтальной.

>
стительность определяет главным образом вертикальную структуру экосистемы. Совокупность растений одинаковой высоты формирует ярусы. Выделяют около пяти ярусов, образованных разными жизненными формами растений: древесный (верхний и нижний), кустарниковый, кустарниково-травяной, мхово-лишайниковый. Высокие деревья (сосна, ель, дуб, береза) составляют верхний (первый) ярус. Далее располагаются деревья пониже (рябина, осина, черемуха, яблоня), образующие второй ярус. Затем идут кустарники (шиповник, жимолость, крушина, ежевика), формирующие третий ярус. Мхи, низкорослые травы и лишайники создают самый нижний ярус.

Ярусное расположение растительности определяется, прежде всего, их неодинаковой потребностью в солнечном свете: верхний ярус занимают светолюбивые растения, под пологом которых прячутся теневыносливые.

Животные также могут занимать тот или иной растительный ярус, практически не покидая его.

Ярусность бывает не только надземная, но и подземная. Почвенную ярусность определяет характер залегания корневой системы различных растений. Корни наиболее высоких деревьев проникают на большую глубину, чем корни кустарников, ближе к поверхности располагаются корни мелких травянистых растений, а непосредственно на ней — мхи. При этом, в поверхностных слоях почвы корней значительно больше, чем в глубинных.

Горизонтальная структура экосистемы (мозаичность) – это неравномерное распределение популяций отдельных видов по площади. Мозаичность возникает вследствие неоднородности рельефа почвы, а также может быть результатом деятельности человека (например, кострища, выборочная рубка). Животные тоже оказывают влияние на горизонтальную структуру экосистемы (вытаптывание копытными травостоя, образование муравейников).

Вертикальная и горизонтальная структуры экосистемы позволяют организмам наиболее эффективно использовать световой поток, минеральные вещества почвы и влагу.


Трофические уровни. Цепи и сети питания, их звенья

Трофический (пищевой) уровень — комплекс организмов с одинаковым типом питания, занимающих определенное положение в пищевой цепи.

Пищевая цепь — последовательность живых организмов, способных передавать питательные вещества и энергию от продуцентов (растений) к консументам (хищникам). Соседние звенья пищевой цепи формируют отношения по принципу «пища — потребитель». То есть, если одна группа организмов становится пищей для другой группы, звенья будут сцеплены.

 Классификация трофических уровней:

  1. первый — образуют продуценты (фотосинтезирующие растения);
  2. второй — консументы I порядка (травоядные животные: овцы, зайцы, насекомые);
  3. третий — консументы II порядка (первичные хищники, для которых пищей служат травоядные животные: змея, поедающая грызунов, или волк, питающийся кроликом);
  4. четвертый — консументы III порядка (хищники, питающиеся консументами II порядка, или вторичные хищники: сова, поедающая змей).

Особи одного вида могут занимать несколько трофических уровней в зависимости от источников пищи (например, белый медведь, потребляя ягоды, считается консументом I порядка, но, поедая грызуна, становится консументом II порядка).

Вершину пищевой цепи обычно занимают высшие хищники, которые, как правило, не имеют серьезных врагов (например, крокодил или акула). 

Заключенная в одних организмах энергия потребляется другими организмами в процессе круговорота веществ. Перенос энергии и пищи от ее источника — автотрофов (продуцентов) через ряд организмов происходит по пищевой цепи, путем поедания одних организмов другими. Пищевая цепь — это ряд видов или их групп, каждое предыдущее звено в котором служит пищей для следующего. Число звеньев в ней может быть различным, но обычно их бывает 3 — 5. 

Пищевые цепи подразделяются на:

  • пастбищные;
  • детритные.

Пастбищные пищевые цепи – это цепи выедания. Основным источником пищи здесь являются зеленые растения (продуценты).

  • Например, трава (автотроф) → заяц → лиса. Такие пищевые цепи находятся в непосредственной зависимости от солнечной энергии. Круговорот веществ и энергии в природе определяется пастбищными пищевыми цепями. 

Детритные пищевые цепи – это цепи разложения, где в качестве главного источника пищи используются отмершие останки. Органические останки, или детрит, формируют начало детритных пищевых цепей.

  • Например, листовой опад (детрит) → дождевой червь → дрозд → ястреб-перепелятник. Этот тип пищевой цепи меньше зависит от энергии Солнца. Главный фактор существования данной цепи — приток органических веществ из другой системы. Детритные пищевые цепи осуществляют накопление веществ и энергии в экосистеме.

Значение пищевой цепи:

  1.  изучение пищевых цепей позволяет проследить кормовые взаимодействия между разными организмами в экосистеме;
  2. знания о пищевых цепях дают возможность оценить механизм движения энергии и проследить перемещение веществ в экосистеме.

Пищевые цепи не изолированы друг от друга. Они взаимодействуют между собой, формируя пищевые сети. Пищевая сеть – это условное образное обозначение трофических взаимоотношений продуцентов, консументов и редуцентов в сообществе. Оценивая схемы пищевых цепей, можно отметить, что каждый организм питается только каким-то определенным организмом. На самом деле, это не всегда так. Как правило, живые организмы могут использовать в качестве источника пищи организмы из разных популяций. Даже организмы из смежных пищевых цепей могут выступать для них компонентом питания. Таким образом, возможно переплетение пищевых цепей с образованием пищевых сетей.

Правила экологической пирамиды

На каждом последующем уровне продукция примерно в 10 раз меньше предыдущего.


о правило экологических пирамид в 1927 году объявил зоолог Чарлз Элтон для отображения экологической структуры. Структурой для построения экологических пирамид служат пищевые цепи. Чарлз Элтон разработал графическую модель в форме пирамиды, основание которой занимают продуценты. Объем каждого верхнего этажа по сравнению с предыдущим уменьшается. Над уровнем продуцентов залегает уровень консументов I порядка. Выше находятся консументы остальных порядков. 

Позже эколог Р. Линдеман в 1942 году вывел правило 10%: на каждый следующий более высокий трофический уровень переходит около 10% энергии предыдущего уровня. 90% энергии при переносе ее от звена к звену рассеивается в виде тепла. Поэтому, в связи с колоссальной потерей энергии, количество трофических уровней ограничено и не превышает четырех-пяти звеньев. Чем дальше от начала располагаются звенья цепи, тем меньше энергии достается следующим трофическим уровням.

Правила экологической пирамиды

 

Энергия (C) тратится на разнообразные процессы жизнедеятельности организмов. Часть идет на построение клеток, а именно на прирост (P). Часть расходуется на прохождение энергетического обмена (R) и на процесс дыхания (i). Некоторая часть энергии выводится из организма в качестве неусвояемых продуктов жизнедеятельности (F). Следовательно, общее количество энергии будет складываться из отдельных составляющих:

C = P + R + F

Очевидно, что не все слагаемые будут переходить на следующий трофический уровень. Например, энергия, затраченная на дыхание, уходит из экосистемы. Таким образом, каждый последующий уровень всегда будет получать меньше энергии, чем первоначально содержится в предыдущем.  

Правило 10% (принцип Линдемана) – основной закон пирамиды энергии

Правило 10% (принцип Линдемана) – основной закон пирамиды энергии.

Типы экологических пирамид:

  • пирамида чисел (численностей) – отражает численность отдельных организмов по трофическим цепям, показывая уменьшение числа особей от продуцентов к редуцентам. Например, чтобы прокормить одного волка, нужно несколько кроликов; чтобы прокормить этих кроликов, нужно большое численное многообразие растений;
  • пирамида биомасс — показывает соотношение продуцентов, консументов и редуцентов в экосистеме, выраженное в их массе. Обычно каждый последующий уровень по массе в 10 раз меньше, чем предыдущий;
  • пирамида энергии — отражает силу потока энергии через последовательные трофические уровни, т.е. эта пирамида отражает скорость прохождения массы пищи через трофическую цепь. Таким образом, структура биоценоза зависит главным образом не от количества фиксированной энергии, а от скорости продуцирования пищи.

Экологическая пирамида может быть перевернута основанием вверх, то есть предыдущие уровни могут иметь меньшую плотность и биомассу, чем последующие. Основным фактором для этого служит высокая скорость воспроизводства популяции жертвы. Например, множество насекомых, обитающих на одном дереве.

Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания)

Схемы цепей питания позволяют нам получить полную информацию о кормовой структуре биогеоценоза. В отличие от обычного бессвязного перечисления видов той или иной экосистемы, схемы передачи веществ и энергии дают возможность проследить взаимоотношения между видами разных популяций, построенных на принципе «пища-потребитель».

Поскольку вещество и энергия постоянно перемещаются, важно также знать направление этого потока.

Типичная трофическая цепь записывается линейно. В зависимости от типа пищевой цепи, определяют организм, расположенный в начале. Если целью служит запись пастбищной пищевой цепи, то сначала записывают продуцента (любое растение, способное к фотосинтезу). За продуцентом следуют консументы всех возможных порядков. Между организмами, записанными в строку, рисуют стрелки. Направление стрелок позволяет понять, в какую сторону движется энергия и вещество. Например, трава → кузнечик → мышь → куница → орел. Трава, являясь продуцентом, служит пищей для кузнечиков (консументы первого порядка), которые, в свою очередь, становятся пищей для мышей (консументы второго порядка). Мышами питаются куницы (консументы третьего порядка), а куниц поедают орлы (консументы четвертого порядка). Стрелки показывают направление движения веществ и энергии от травы к орлам.

В детритной пищевой цепи место продуцента занимает детрит — мертвое органическое вещество, которое потребляют консументы первого порядка. Например, мертвое животное → муха → лягушка → змея. 

Как правило, при выполнении заданий, перечисляется только список видов, обитающих в экосистеме, а пищевые взаимоотношения между ними приходится определять самому. Сделать это просто. Сначала нужно проанализировать способ питания организмов. При наличии в списке продуцента, именно он выделяется в первую очередь. Обычно, продуцентами в пищевых цепях являются зеленые растения. 

Далее выбирается гетеротрофный организм, питающийся растительной пищей, или фитофаг. Затем, хищное животное, поедающее фитофагов и т.д.

Если в предложенном списке организмов отсутствует продуцент, тогда выбирается детрит. В остальном система составления пищевых цепей одинакова.

Источник: bingoschool.ru

Определение и концепция понятия

Экологическая система — это совокупность живых организмов, их естественных условий обитания и систем связей, с помощью которых осуществляется обмен энергией, веществами и информацией. Понятие «экосистема» было предложено учёным-ботаником А. Тенсли в 1935 году, который посвятил всю свою жизнь изучению процессов ботаники.

Структура и виды природных экосистем

Экологическая система выступает отдельной структурной единицей, объединяющей биотические и абиотические факторы. Она характеризуется своей линией саморазвития, определённой организацией и способностью обеспечивать жизненно важные материалы. Понятие экосистемы появилось только в XX веке, но с тех времён её схема значительно усложнилась и продолжает изменяться. На неё влияют естественные причины и вмешательство прогрессивных аспектов.

Экосистема является важнейшей частью природного комплекса географической и биологической оболочки нашей планеты, который складывается из следующих компонентов: почвы, воздуха, флоры, фауны и водных ресурсов.

Природные сообщества не имеют чётких границ. Они разделены такими географическими барьерами, как горы, пустыни, реки, моря или океаны, поэтому они обычно сливаются друг с другом. Переходные зоны между ними называются экотонами.

Виды природных экосистем

Экосистему часто называют биогеоценозом, однако учёные считают, что второе понятие нельзя считать полным синонимом этого термина. Биогеоценоз — это аналог экологической системы на начальном уровне, связанный с конкретным участком наземной или водной среды. Экосистема рассматривает абстрактные участки.

В мире существует много различных природных комплексов, но их всех объединяет один и тот же принцип: в любой системе присутствует региональный компонент, называемый биотопом и характеризующийся одинаковым ландшафтом и климатом, а также биоценоз, представленный обитателями группы, постоянно проживающими в биотопе. Вместе они образуют биогеоценоз и не могут существовать отдельно друг от друга.

Структура и главные составляющие

Экосистему составляют живые организмы и их неживая окружающая среда. Между ними происходит взаимодействие, которое обеспечивает стабильную и устойчивую систему. Примерами экологических сообществ выступают луг, пустыня, озеро или пруд.

Любая экосистема включает компоненты:

  • Виды экосистемАбиотические. Выступают физической средой, которая оказывает воздействие на живые организмы, их строение, состояние и организацию. Абиотические составляющие представляют собой климатические (температура, свет, влажность) и эдафические (рельеф, минерализация, кислотность почвы) факторы.
  • Биотические. Представлены животными, растениями, а также бактериями, грибами и другими микроорганизмами. Биотические компоненты разделяют на три главные группы: продуценты (производят из неорганических веществ органические), консументы (фауна и паразитическая флора) и редуценты (грибы и бактерии).

Консументы — это хищные, травоядные и всеядные животные, а также насекомоядные растения. Для выживания им необходимы органические вещества, производимые продуцентами. Редуценты разрушают отмершие органические соединения консументов и продуцентов, из которых они получают пищу. При этом во внешнюю среду переходят простые компоненты, выступающие побочными продуктами метаболизма. Они воспроизводятся в результате циклического обмена веществ, который осуществляется между абиотическими и биотическими средами экологической системы.

Почвы включают большое количество минеральных и органических компонентов. Также в них содержатся живые организмы. Земля выступает для консументов главным источником питания и средой проживания. Важную роль в круговороте питательных веществ играет верхняя часть почвы с растениями.

Кислород и углекислый газ, выделяющиеся из атмосферы, необходимы для фотосинтеза. Между поверхностью планеты и атмосферой происходит круговорот воды. Из-за солнечного излучения атмосфера нагревается, вследствие чего испаряется вода. Для процесса фотосинтеза тоже необходима энергия света, которая влияет на рост растений и происходящие в них обменные процессы.

Естественные экосистемы

Большей части живых тканей характерен высокий процент содержащейся в них воды. Очень мало клеток выживает при снижении этого вещества. Большая часть погибает уже при показателе ниже 40%. Вода — это среда, через которую в растения поступают минеральные питательные компоненты. Она является незаменимым источником выживания животных, который образуется из атмосферных осадков.

Природным системам характерны длительные периоды существования. Для этого все составляющие должны работать правильно. Кроме того, для экологических сообществ важны процессы обмена и взаимодействие с окружающей средой. Хотя все системы индивидуальны, все они имеют структуру и составляющие.

Основные виды экосистем

МикроэкосистемаЭкологические сообщества характеризуются большим разнообразием. Системы отличают такие признаки, как размер, место, влияние внешних факторов, происхождение, источник энергии, способность к саморегуляции и восстановлению. В них происходят различные процессы и участвуют разные составляющие, поэтому учёные приводят несколько видов экосистем с их характеристиками.

В зависимости от масштабности выделяют следующие сообщества:

  • микроэкосистема — система небольшого масштаба (пруды, лужи, пни);
  • мезоэкосистема — экосистема средней величины (леса, реки, большие озёра);
  • макроэкосистема — самая крупная система, объединяющая сразу несколько экосистем по аналогичным биотическим и абиотическим факторам (тропический лес со всеми живущими в нём животными и растущими деревьями, водные объекты).

По месторасположению экосистемы могут быть на суше или в воде. Водные сообщества бывают океанскими, морскими, речными, озёрными. Различают биогеоценозы и по влиянию таких факторов, как температура, осадки и солнечная энергия.

Что относится к природной экосистеме

По происхождению учёные выделяют экосистемы:

  • Естественные. Такие системы имеют природное происхождение и существуют при участии окружающей среды. Все составляющие выполняют свои функции самостоятельно. Самая большая естественная экосистема — это Земля.
  • Искусственные. Эти комплексы создаются человеком, поэтому их ещё называют антропогенными. Люди формируют их, чтобы получить для себя питание, чистый воздух и другие продукты, необходимые для жизни. Примерами искусственных экосистем выступают сады, парки, поля, приусадебные участки.

Многие экологические системы существуют за счёт солнечной энергии. Только некоторые комплексы биосферы используют в качестве главного или единственного источника энергии органические останки. По способности к саморегуляции и восстановлению экосистемы делят на независимых и зависимых.

Существуют и другие классификации природных комплексов. При делении в группы учитывают их биологический состав, видовое разнообразие, доминирование определённых консументов.

Типы естественных комплексов

МакроэкосистемаПриродные экосистемы являются системами, зависящими от солнечной энергии извне, но есть и такие, которым необходим дополнительный источник питания. Первая группа, которая полностью зависима от небесного светила, характеризуется плохой продуктивностью в переработке веществ, но без таких экологических сообществ обойтись нельзя. С ними формируется климат и состояние воздушного слоя вокруг Земли. Комплексы природного происхождения располагаются на крупнейших по площади территориях. К естественным экосистемам относятся наземные и водные.

Наземные экологические сообщества делятся на несколько групп:

  • Лесные. Отличаются обилием растительности и большим числом живых организмов, существующих на небольших по площади территориях. В этих природных комплексах встречаются разнообразные виды фауны, плотность которых довольно высока. Даже небольшие изменения в лесных экосистемах сильно влияют на их общий баланс. К ним относятся тропические, умеренные, широколиственные и таёжные леса.
  • Пустынные. Занимают районы пустынь, где выпадает мало осадков. Чрезвычайно высокая температура воздуха, плохой доступ к водным ресурсам и интенсивный солнечный свет негативно сказываются на видовом разнообразии животных и растений на этих территориях.
  • Экосистема лугов. Лугами покрыты умеренные и тропические регионы планеты. Их территории покрыты травянистыми растениями, кустарниками и немногочисленными деревьями. Луга населены хищниками и травоядными. Сообщества разделяют на саванны, прерии и степи.
  • Горные. Горные местности характеризуются суровыми климатическими условиями, в которых выживает только альпийская флора. Животные, которые обитают на высокогорьях, обладают толстыми шубами, защищающими их от холода.

Водные природные комплексы расположены в водной среде с соответствующей фауной и флорой. Поскольку вода может иметь различные свойства, комплексы делят на реки, моря, океаны и другие водоёмы.

Основные виды экосистем

Специалисты выделяют следующие водные экосистемы:

  • Морская. Крупнейшая система, покрывающая около 70% поверхности планеты. В морской воде содержится огромное количество растворенных солей и минералов. Морские экосистемы разделяют на следующие зоны: океаническая, профундальная, бентальная, приливная, лиманы.
  • Пресноводная. Охватывает около 0,8% всей поверхности планеты. Пресноводные сообщества делятся на стоячие, проточные и водно-болотные природные комплексы.

Морские системы богаты кораллами, бурыми водорослями, головоногими моллюсками, иглокожими, акулами и многими другими консументами и продуцентами. В пресноводных комплексах обитают рептилии, земноводные и примерно 40% разновидностей рыб в мире. В быстро движущихся водах растворенный кислород присутствует в высокой концентрации, благодаря которой поддерживается большее видовое разнообразие живых организмов, чем в озёрах и других стоячих водах.

Системы, созданные человеком

Типы естественных комплексовВсе, что относится к природной экосистеме, не всегда способно полностью функционировать самостоятельно. Если хоть один ключевой фактор будет потерян, во всем сообществе произойдут сбои и потеряются другие звенья. В худшем случае вся система погибает. Поддерживать существование и нормальное функционирование экологических комплексов помогает человек.

Антропогенные экосистемы практически ничем не отличаются от естественных, только главную роль в них играет влияние людей. Такие экологические сообщества существуют везде: фермерское и сельское хозяйство, инженерные системы, города, промышленные центры. Последние примеры негативно повлияли на экологию Земли. Промышленность нарушает протекание естественных процессов в природе, оказывает вред ближайшим от неё регионам и вытесняет натуральную среду.

Неблагоприятные внешние факторы приводят к трансформации всей экосистемы: увеличивается видовое разнообразие и их общая масса, некоторые растения и животные замещаются другими разновидностями, усложняются цепи питания. Эти изменения происходят в течение длительного периода.

Люди считают природу маловажным звеном, хотя без неё они не могут существовать. Человек чаще берёт от природы, а взамен отдаёт очень мало. Сохранить естественные экосистемы получится только с бережным отношением к ним, решением проблем современного общества и сохранением природных ресурсов.

Источник: vtothod.ru

Чтобы полностью понять термин «экосистема» рассмотрим его на примере леса. Лес – не просто большое количество деревьев или кустарников, а сложная совокупность связанных между собой элементов живой и неживой (земля, солнечный свет, воздух) природы. К живым организмам относят:

  • растения;
  • животных;
  • насекомых;
  • мхи;
  • лишайники;
  • бактерии;
  • грибы.

Каждый организм выполняет свою четко поставленную роль, а общая работа всех живых и неживых элементов создает баланс для бесперебойной работы экосистемы. Каждый раз, когда посторонний фактор или новое живое существо проникают в экосистему, могут возникнуть негативные последствия, наносящие разрушения и потенциальный вред. Экосистема может разрушаться в результате жизнедеятельности человека или стихийных бедствий.

В зависимости масштаба проявления существует три основных вида экосистем:

  1. Макроэкосистема. Масштабная система, состоящая из маленьких систем. Примером становится пустыня, субтропический лес или океан населенный тысячами видов морских животных и растений.
  2. Мезоэкосистема. Экосистема небольшого размера (пруд, лесной массив или отдельная поляна).
  3. Микроэкосистема. Экосистема малого размера, которая имитирует в миниатюре природу различных экосистем (аквариум, труп животного, леской пень, лужа воды населенная микроорганизмами).

Уникальность экосистем в том, что они не имеют четко обозначенных границ. Чаще всего они дополняют друг друга или же разделяются пустынями, океанами и морями.

Человек играет весомую роль в жизнедеятельности экосистем. В наше время для удовлетворения собственных целей человечество создает новые и губит существующие экологические системы. В зависимости от способа образования экосистемы также делятся на две группы:

  1. Естественная экосистема. Создается в результате сил природы, способна самостоятельно восстанавливаться и создавать замкнутый круг веществ, от создания до распада.
  2. Искусственная или антропогенная экосистема. Состоит из растений и животных, которые обитают в условиях созданными руками человека (поле, пастбище, водохранилище, ботанический сад).

Одной из самых больших искусственных экосистем является город. Человек придумал его для удобства собственного существования и создал искусственные притоки энергии в виде газо- и водопроводов, электричества и отопления. Однако искусственная экосистема требует дополнительных притоков энергии и веществ извне.

Совокупность всех экологических систем составляет глобальную экосистему – биосферу. Она самая масштабная совокупность взаимодействия живой и неживой природы на планете Земля. Находится в балансе благодаря равновесию огромного множества экосистем и многообразия видов живых организмов. Она настолько огромна, что охватывает:

  • земную поверхность;
  • верхнюю часть литосферы;
  • нижнюю часть атмосферы;
  • все водные пространства.

Благодаря постоянному круговороту веществ, глобальная экосистема сохраняет свою жизнедеятельность на протяжении миллиардов лет.

Источник: ECOportal.info

Определение понятия

Виды экосистемВиды экосистем, их типы и составные части – это тот инструмент, который дает возможность не только их изучать, понять место человека в биосфере, степень и последствий его влияния, но, что еще более важно, как защитить, помочь им противодействовать различным воздействиям и сохранить свою устойчивость, то есть продолжить существовать. Сможет ли жить человек на планете Земля, если не будет экосистем, не будет биосферы в нынешнем их виде и понимании?

Виды экосистемЭкосистема – это пространство или объем, который наполнен живым и неживым веществом. Эти вещества взаимодействуют между собой и влияют друг на друга. В структуре живого вещества происходит постоянный обмен химическими элементами и энергией, а также взаимодействия иного рода.

Экологическую систему необходимо рассматривать в двух плоскостях. Во-первых, это система, которая состоит из частей, взаимодействующих между собой и, потому, представляющая собой единое целое. Во-вторых, это место пребывания или обитания живых организмов. На этом основании, можно выделить ряд критериев, по которым определить виды, составляющие и типы экосистемы.

Структура и составные части

Она состоит из двух веществ – живого или биотического и неживого или абиотического.

К биотическому компоненту относятся автотрофные организмы, то есть те, которые получают энергию из реакций фото- и хемосинтеза. Эти живые организмы называют продуцентами. И гетеротрофные. Эти добывают энергию из процесса окисления органического вещества. Называют их консументы или потребители и редуценты или разрушители.

Все они – продуценты, консументы и редуценты – звенья пищевой цепи.

  • Структура и составные частиПродуценты существуют за счет энергии Солнца и производят из неорганических соединений органические, то есть пригодные для питания следующих звеньев. Они стоят на нижней ступени трофической лестницы. Над ними — потребители и разрушители.
  • Потребителями являются все звенья этой цепи, кроме последнего, на котором происходит переработка органического вещества и превращение его в неорганическое. Этим занимаются могильщики – разрушители.
  • Производители – это зеленые растения, разрушители – грибы, бактерии, черви, личинки насекомых и микроорганизмы. Все остальные – потребители.

Еще живые организмы можно разделить питающихся живыми организмами или биофаги и тех, кто неживыми, но органическими, или сапрофаги.

К абиотической составляющей относится: температурный режим, влажность, освещенность, физические свойства среды обитания и так далее.

Кроме этих двух основных составных частей, она еще содержит вещества и соединения, связывающие живое и неживое.

Виды

Виды экосистемВиды экосистем различают по размеру, месту, влиянию внешних факторов, происхождению, источнику энергии, способности к саморегулированию, восстановлению и равновесию.

В зависимости от размера можно выделить малые, средние и крупные, а также биосферу. По месту своего размещения, они могут находиться на суше или в воде. Они бывают океанские, морские, речные, озерные и так далее. Различаются в зависимости от влияния внешних факторов, особенно температуры, количества осадков и солнечной энергии. Есть естественные, природного происхождения, а с недавнего времени стало все больше появляться искусственных. Их называют антропогенными. Источник их происхождения — человек. В биосфере основная масса экосистем существует за счет потребления солнечной энергии. Лишь незначительная часть биосферы использует в качестве основного, а иногда и единственного, источника энергии органические остатки. Самым главным критерием разделения является их способность к саморегулированию, восстановлению и равновесию, то есть к живучести. Их два вида: независимые и зависимые.

По биологическому составу или видовому разнообразию: с доминирование растительного мира и без такового.

Можно выделить еще критерии, по которым можно делить на виды. Например, по биологическому составу или видовому разнообразию. С доминированием растений. Сложные, где насчитывается десятки и сотни видов флоры и фауны ли простые, в которых разнообразие минимально.

Типы

Типы экосистемТипы экосистем несут в себе признаки нескольких видов. Например, наземные несут в себе признаки естественной, сухопутной, саморегулирующейся, независимой. Основными факторами, влияющими на нее и ее видовой состав, являются температура и влажность.

Севернее всех расположились тундры. Среднегодовая температура в этой зоне около 00С. Осадков выпадает до 300 мм в год. Растительный мир скудный. Деревьев нет. В основном растут мхи, травы, лишайники и карликовые кусты. Мир животных насчитывает несколько видов. В основном крупные травоядные и небольшие хищники. Птицы – сова, ржанка и пуночка. Большое количество различных насекомых, особенно двукрылых. Почвы бедные, с тонким плодородным слоем. Экосистема слабая, уязвимая, трудно и долго восстанавливается.
Южнее тундры идет зона тайги. Температура среднегодовая низкая. Осадки обильные, но в основном в виде снега. Доминируют вечнозеленые хвойные леса. Это ель, сосна, лиственница. Животный мир значительно богаче. Есть крупные и травоядные и хищники. Почвы подзолистые, но по-прежнему бедные и малопродуктивные. Много болот и озер.

Еще южнее – листопадные или широколиственные леса. Как и в тайге доминирует растительный мир, но деревья сбрасывают листья. Среднегодовая температура существенно выше. Осадков выпадает до 1500 мм в год. Большое видовое разнообразие животных, птиц и насекомых. Почвы бурые и лесные, богатые и плодородные. Экосистема сильная, хорошо сопротивляется и адаптируется.

В этой же умеренной зоне располагаются степи, прерий, чапараля и саванны. Некоторые климатические различия, а также видовой состав растений и животных зависит от местонахождения. Летние температуры высокие. Зимой может быть ниже 00С. Осадков выпадает до 700 мм в год. Почвы черноземы, каштановые, красные и сероземы.

Экосистема пустыни подвергается сильнейшему абиотическому воздействию. Температуры днем очень высокие, а ночью опускаются значительно ниже 00С. Осадков в год выпадает до 200 мм растения низкорослые с сильной и глубоко проникающей корневой системой. Животный мир представляют многочисленные виды грызунов и пресмыкающихся. Копытные – антилопы, куланы и другие копытные. Хищники – волк, койот. Почвы светло-бурые и сероземы, легко подвергаются любому виду эрозии. Экосистема очень хрупкая.

Типы экосистемТропические леса. Их два вида. Листопадные и вечнозеленые. Листопадные располагаются в местах, где сухой сезон сменяется влажным. Среднегодовое количество осадков до 1300 мм. Здесь господствуют деревья верхнего яруса. Остальной растительный мир, также как и животный, богат и разнообразен. Почвы красные ферраллитные. Тип экосистемы очень устойчивый, сильный и независимый.

Экватор Земли занимают вечнозеленые дождевые леса. Среднегодовая температура +170С. Количество осадков 2500 мм в год. Среди растений преобладают деревья разной высоты. Кустарников и травы практически нет. Видов животных больше чем во всех типах экосистем вместе. Почвы красно-желтые, бедные и малопродуктивные. Экосистема очень уязвимая и хрупкая.

Следующие типы экосистем водные, а именно пресноводные и морские. Главное отличие – содержание соли в воде.

Мир живых организмов пресноводных экосистем зависит от степени освещенности. Водная толща разделена на вертикальные пласты по количеству проникающих в нее солнечных лучей. Верхняя часть водоемом, где света не менее 1%, называется эвфоническая. Та, где света нет, профундальная или афотическая. Пресноводные бывают как природные, так и искусственные. К природным относят озера, реки, ручьи, родники и болота. К искусственным – пруды, водохранилища.

Морские всегда природные. Большая по территории экосистема открытого океана. Ее животный и растительный мир очень беден. Несколько разнообразнее воды арктических и антарктических широт. В трофической цепи океана продуцентом является фитопланктон. Потребителем зоопланктон, которым питается нектон.

Типы экосистемНа глубине около 3000 м и ниже образовалась экосистема глубоководных рифов. Свет в такие толщи воды не поступает. Здесь огромное давление и низкая температура. Недостаточно пищи и много сероводорода, горячих подземных вод и ядовитых металлов. Но живые организмы существуют и здесь. Есть рыбы, гигантские черви, моллюски, крабы и креветки. Этот тот вид экосистем, которые в качестве энергии не используют солнечный свет. Продуценты в глубоководных зонах – это сероводородные бактерии.

Прямой противоположностью глубоководным выступает континентальный шельф. Его флора и фауна обильна и богата. Ее разнообразие выше, чем даже в тропических лесах.

К морским можно отнести прибрежные зоны, разница у которых состоит в том, откуда поступает питание или биогенное вещество. У одних оно поднимается с глубины океана – это апвеллинг, в других привносится с суши – это аутвеллинг.

Прямой противоположностью природным являются антропогенные экосистемы. Им не присущи качества многих видов экосистем.

Искусственные

Искусственные или антропогенные экосистемы утратили или не имеют большинства качеств, присущих природным видам.

По источнику своего возникновения, есть антропогенные экосистемы, которые стали таковыми после длительного влияния и существенного воздействия человека на природные. Есть другой тип искусственных, когда они изначально создавались и полностью формировались под цели и желания человека. К первому типу можно отнести агроэкосистемы. Ко второму – аквариумы и тому подобные небольшие системы. Урбоэкосистема или городская может быть и первого и второго типа.

антропогенные экосистемыАгроэкосистемы появились в связи с необходимостью человечества во все большем количестве пищи. Изначально использовались природные системы, в основном под сенокосы и пастбища. Со временем их стали использовать под пашни. Когда продуктивность почвы падала и не давала требуемого результата, а возможности территориального расширения сельскохозяйственных угодий не было, степень воздействия человека стал таким интенсивным, что привел к ее полной от него зависимости. Природная утратила свои свойства. Теперь это стала искусственная, основными признаками которой стали: чрезвычайное скудное видовое разнообразие, короткие или неполные пищевые цепи. Появился дополнительный источник энергии. Кроме солнечной, стала использоваться энергия, произведенная человеком. Естественный отбор уступил место искусственному. Основные параметры которого задает человек, а не законы природного выживания. В итоге произошла полная потеря способности системы к саморегулированию и самовосстановлению. Ее существование без внимания и помощи человека стало невозможным. Примеров того, что произошло там, где человек перестал ими интересоваться и бросил, масса. Самым наглядным может быть Аральское море. Что уже говорить про аквариумы? Что касается городов, то уход из них людей в далеком прошлом приводил к восстановлению природной среды. Но это было в прошлом. Антропогенные экосистемы занимают все большие площади на планете.

Естественная экосистема может в любой момент превратиться в искусственную и потерять все свои положительные качества, а самое главное способность к самостоятельному выживанию.

Источник: ecology-of.ru

Виды экосистем.

Экологическая система (экосистема) – пространственно определенная совокупность живых организмов и среды их обитания, объединенных вещественно-энергетическими и информационными взаимодействиями.

Различают водные и наземные природные экосистемы.

Водные экосистемы – это реки, озера, пруды, болота – пресноводные экосистемы, а также моря и океаны – водоемы с соленой водой.

Наземные экосистемы – это тундровая, таежная, лесная, лесостепная, степная, полупустынная, пустынная, горная экосистемы.

В каждой наземной экосистеме есть абиотический компонент – биотоп, или экотоп – участок с одинаковыми ландшафтными, климатическими, почвенными условиями; и биотический компонент – сообщество, или биоценоз – совокупность всех живых организмов, населяющих данный биотоп. Биотоп является общим местообитанием для всех членов сообщества. Биоценозы состоят из представителей многих видов растений, животных и микроорганизмов. Практически каждый вид в биоценозе представлен многими особями разного пола и возраста. Они образуют популяцию данного вида в экосистеме. Биоценоз очень трудно рассматривать отдельно от биотопа, поэтому вводят такое понятие, как биогеоценоз ( биотоп+биоценоз). Биогеоценоз — элементарная наземная экосистема, главная форма существования природных экосистем.

В каждую экосистему входят группы организмов разных видов, различимые по способу питания:

— автотрофы (“самопитающиеся”);

— гетеротрофы (“питающиеся другими”);

— консументы – потребители органического вещества живых организмов;

— дитритофаги, или сапрофаги, — организмы, питающиеся мертвым органическим веществом – остатками растений и животных;

— редуценты – бактерии и низшие грибы – завершают деструктивную работу консументов и сапрофагов, доводя разложение органики до ее полной минерализации и возвращая в среду экосистемы последние порции двуокиси углерода, воды и минеральных элементов.

Все названные группы организмов в любой экосистеме тесно взаимодействуют между собой, согласуя потоки вещества и энергии.

Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов.

2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие.

3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

Примерами природных экосистем являются: упавшее дерево, труп животного, маленький водоем, озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических. Поэтому экосистемы делятся по пространственному масштабу на микроэкосистемы, мезоэкосистемы и макроэкосистемы.

Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема — биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах планеты.

Антропогенное воздействие на природные экосистемы.

Антропогенные факторы, т.е. результаты деятельности человека, приводящие к изменению среды обитания можно рассматривать на уровне региона, страны или глобальном уровне.

Антропогенное загрязнение атмосферы приводит к глобальному изменению. Загрязнения атмосферы поступают в виде аэрозолей и газообразных веществ. Наибольшую опасность представляют газообразные вещества, на долю которых приходится около 80% всех выбросов. Прежде всего — это соединения серы, углерода, азота. Углекислый газ сам по себе не ядовит, но с его накоплением связана опасность такого глобального процесса как «парниковый эффект». Последствие мы видим по потеплению климата на Земле.

С попаданием в атмосферу соединений серы и азота связано выпадение кислотных дождей. Двуокись серы и окислы азота в воздухе соединяются с парами воды, затем вместе с дождями выпадают на землю фактически в виде разбавленных серной и азотной кислот. Такие осадки резко нарушают кислотность почвы, способствуют гибели растений и высыханию лесов, особенно хвойных. Попадая в реки и озера угнетающе действуют на флору и фауну, нередко приводя к полному уничтожению биологической жизни — от рыб до микроорганизмов. Расстояние между местом образования кислотных осадков и местом их выпадения может составлять тысячи километров.

Эти отрицательные воздействия глобального масштаба усугубляются процессами опустынивания и вырубки лесов. Главный фактор опустынивания — это деятельность самого человека. Среди антропогенных причин — это избыточный выпас скота, вырубка лесов, чрезмерная и неправильная эксплуатация земель. Ученые подсчитали, что общая площадь антропогенных пустынь превысила площадь естественных. Вот почему опустынивание относят к числу глобальных процессов.

Теперь рассмотрим примеры антропогенного воздействия на уровне нашей страны. Россия занимает одно из первых мест в мире по запасам пресной воды. И учитывая, что общие ресурсы пресной воды составляют от общего объема гидросферы Земли всего 2%, становится ясно, каким богатством мы обладаем. Главною опасность для этих ресурсов представляет загрязнение гидросферы. Основные запасы пресной воды сосредоточены в озерах, площадь которых в нашей стране больше территории Великобритании. В одном только Байкале находится примерно 20% мировых запасов пресной воды.

Ученые различают три вида загрязнения гидросферы: физическое, химическое и биологическое.

Под физическим понимается прежде всего тепловое загрязнение, образующееся в результате сброса подогретых вод, используемых для охлаждения на ТЭС и АЭС. Сброс таких вод приводит к нарушению природного водного режима. Например, реки в местах сброса таких вод не замерзают. В замкнутых водоемах это приводит к уменьшению содержания кислорода, что приводит к гибели рыб и бурному развитию одноклеточных водорослей («цветению» воды). К физическому загрязнению относят также радиоактивные загрязнения.

Химическое загрязнение гидросферы возникает в результате попадания в нее различных химических веществ и соединений. Примером служит сброс в водоемы тяжелых металлов (свинец, ртуть), удобрений (нитраты, фосфаты) и углеводородов (нефть, органические загрязнения). Главным источником выступает промышленность и транспорт.

Биологическое загрязнение создается микроорганизмами, часто болезнетворными. В водную среду они попадают со стоками химической, целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности и животноводческих комплексов. Такие стоки могут явиться источниками различных заболеваний.

Особый вопрос в этой теме загрязнение Мирового океана. Оно происходит тремя путями.

Первый из них — речной сток, вместе с которым в океан попадают миллионы тонн различных металлов, соединений фосфора, органические загрязнения. При этом почти все взвешенные и большинство растворенных веществ осаждаются в устьях рек и прилегающих шельфах.

Второй путь загрязнения связан с атмосферными осадками, с ними в Мировой океан поступает большая часть свинца, половина ртути и пестицидов.

Наконец, третий путь непосредственно связан с хозяйственной деятельностью человека в акваториях Мирового океана. Наиболее распространенный вид загрязнения — нефтяное загрязнение при транспортировке и добыче нефти.

Результаты антропогенного воздействия.

В наше время последствия антропогенного воздействия на географическую среду многообразны и не все они контролируются человеком, многие из них проявляются позже. Перечислим основные из них.

Изменение климата (геофизики) Земли на основе усиления тепличного эффекта, выбросов метана и других газов, аэрозолей, радиоактивных газов, изменения концентрации озона.

Ослабление озонового экрана, образование большой «озоновой дыры» над Антарктидой и «малых дыр» в других регионах.

Загрязнение ближайшего космического пространства и его замусоривание.

Загрязнение атмосферы ядовитыми и вредными веществами с последующим выпадением кислотных дождей и разрушением озонового слоя, в котором участвуют фреоны, окислы азота, водяные пары и другие газовые примеси.

Загрязнение океана, захоронение в нем ядовитых и радиоактивных веществ, насыщение его вод углекислым газом из атмосферы, загрязнение нефтепродуктами, тяжелыми металлами, сложноорганическими соединениями, разрыв нормальной экологической связи между океаном и водами суши из-за строительства плотин и других гидросооружений.

Истощение и загрязнение поверхностных вод суши и подземных вод, нарушение баланса между поверхностными и подземными водами.

Радиоактивное загрязнение локальных участков и некоторых регионов, в связи с чернобыльской аварией, эксплуатацией атомных устройств и атомными испытаниями.

Продолжающееся накопление на поверхности суши ядовитых и радиоактивных веществ, бытового мусора и промышленных отходов (особенно неразлагающихся пластмасс), возникновение в них вторичных химических реакций с образованием токсичных веществ.

Опустынивание планеты, расширение уже существующих пустынь и углубление самого процесса опустынивания.

Сокращение площадей тропических и северных лесов, ведущее к уменьшению количества кислорода и исчезновению видов животных и растений.

Нарушение регионального и глобального экологического равновесия в результате вышеперечисленных процессов, вследствие чего возникают незаполненные экологические ниши, которые заполняются нежелательными организмами — вредителями, паразитами, возбудителями новых болезней растений, животных и человека. Вероятно, так возник и распространяется вирус иммунодефицита человека — ВИЧ, вызывающий неизлечимое заболевание — СПИД, и возбудителей лейкозов скота и коровьего бешенства.

Источник: mirznanii.com