Понятие экосистемы и биогеоценоза

Термин «экосистема» впервые был предложен английским экологом А. Тенсли в 1935 г. Он рассматривал экосистемы как основные структурные единицы природы на планете Земля.

Экосистема — комплекс из сообщества живых организмов и среды их обитания, в котором происходит обмен веществом и энергией.

Экосистемы не имеют определенной размерности. Гниющий пень с населяющими его беспозвоночными животными, грибами и бактериями представляет собой экосистему небольшого масштаба (микроэкосистема). Озеро с водными и околоводными организмами является экосистемой среднего масштаба (мезоэкосистема). А море с его многообразием водорослей, рыб, моллюсков, ракообразных — экосистема крупного масштаба (макроэкосистема).

Для обозначения подобных систем на однородных участках суши русский геоботаник В. Н. Сукачев в 1942 г. предложил термин «биогеоценоз».

Биогеоценоз — исторически сложившаяся совокупность живых (биоценоз) и неживых (биотоп) компонентов однородного участка суши, где происходит круговорот веществ и превращение энергии.


Как видно из приведенного определения, биогеоценоз включает две структурные части — биоценоз и биотоп. Каждая из этих частей состоит из определенных компонентов, которые между собой взаимосвязаны.

Биогеоценоз и экосистема — близкие понятия, обозначающие биосистемы одного уровня организации. Общим признаком для этих систем является наличие в них обмена веществом и энергией между живым и неживым компонентами. Однако вышеуказанные понятия не являются синонимами. Экосистемы имеют разную степень сложности, разные масштабы, они могут быть естественными (природными) и искусственными (созданными человеком). В качестве отдельных экосистем могут рассматриваться капля воды из лужи с микроорганизмами, болотная кочка с ее населением, озеро, луг, пустыня и, наконец, биосфера — экосистема самого высокого ранга.

Биогеоценоз отличается от экосистемы территориальной ограниченностью и определенным составом популяций (биоценоз). Его границы определяются наземным растительным покровом (фитоценозом). Изменение растительности свидетельствует об изменении условий в биотопе и о границе с соседним биогеоценозом. Например, переход от древесной растительности к травянистой свидетельствует о границе между лесным и луговым биогеоценозами. Биогеоценозы выделяют только на суше.

Следовательно, понятие «экосистема» более широкое, чем «биогеоценоз». Экосистемой можно назвать любой биогеоценоз, а вот биогеоценозом можно назвать только наземные экосистемы.


С точки зрения обеспечения питательными веществами биогеоценозы более автономны (независимы от других биогеоценозов), чем экосистемы. В каждом из устойчивых (существующих длительное время) биогеоценозов осуществляется свой круговорот веществ, сопоставимый по характеру с круговоротом веществ в биосфере планеты Земля, но только в гораздо меньшем масштабе. Экосистемы же более открытые системы. Это еще одно отличие биогеоценозов от экосистем.

Структура экосистемы

В экосистеме виды организмов выполняют разные функции, благодаря которым осуществляется круговорот веществ. В зависимости от роли, которую виды играют в круговороте, их относят к разным функциональным группам: продуцентам, консументам или редуцентам.

Продуценты (от лат. producens — создающий), или производители, — автотрофные организмы, синтезирующие органическое вещество из минерального с использованием энергии. Если для синтеза органического вещества используется солнечная энергия, то продуцентов называют фотоавтотрофами. К фотоавтотрофам относятся все зеленые растения, лишайники, цианобактерии, автотрофные протисты, зеленые и пурпурные бактерии. Продуценты, использующие для синтеза органического вещества энергию химических реакций окисления неорганических веществ, называются хемоавтотрофами. Ими являются железобактерии, бесцветные серобактерии, нитрифицирующие и водородные бактерии.


Консументы (от лат. consumo — потребляю), или потребители, — гетеротрофные организмы, потребляющие живое органическое вещество и передающие содержащуюся в нем энергию по пищевым цепям. К ним относятся все животные и растения-паразиты. В зависимости от вида потребляемого органического вещества консументы подразделяются на порядки. Организмы, потребляющие продуцентов, называются консументами I порядка. К ним относятся растительноядные животные (саранча, грызуны, парно- и непарнокопытные животные) и растения-паразиты. Консументов I порядка потребляют консументы II порядка, которые представлены плотоядными животными. Консументами III и последующих порядков являются плотоядные животные, питающиеся консументами II и последующих порядков. Количество порядков консументов в экосистеме ограниченно и определяется объемом биомассы, созданной продуцентами.

Редуценты (от лат. reducens — возвращающий), или разрушители, — гетеротрофные организмы, разрушающие отмершее органическое вещество любого происхождения до минерального. Образующееся минеральное вещество накапливается в почве и в дальнейшем поглощается продуцентами. В экологии отмершее органическое вещество, вовлеченное в процесс разложения, называется детритом. Детрит — отмершие остатки растений и грибов, трупы и экскременты животных с содержащимися в них бактериями.

iv>

В процессе разложения детрита участвуют детритофаги и редуценты. К детритофагам относятся мокрицы, некоторые клещи, многоножки, ногохвостки, жуки мертвоеды, некоторые насекомые и их личинки, черви. Они потребляют детрит и в ходе жизнедеятельности оставляют содержащие органику экскременты. Истинными редуцентами считаются грибы, гетеротрофные протисты, почвенные бактерии. Все представители детритофагов и редуцентов, отмирая, также образуют детрит.

Роль редуцентов в природе очень велика. Без них в биосфере накапливались бы отмершие органические остатки, а минеральные вещества, необходимые продуцентам, иссякли бы. И жизнь на Земле в той форме, которую мы знаем, прекратилась бы.

Взаимосвязь функциональных групп в экосистеме можно показать на следующей схеме.

В экосистеме с большим видовым разнообразием может осуществляться взаимозаменяемость одного вида другим без нарушения функциональной структуры.

Экосистема — комплекс из сообщества живых организмов и среды их обитания, в котором происходит обмен веществом и энергией. Наземные экосистемы называют биогеоценозами. Биогеоценоз — совокупность биоценоза и биотопа, где осуществляется круговорот веществ и превращение энергии. Функциональными компонентами экосистемы являются продуценты, консументы и редуценты.

Источник: jbio.ru


Экология (oikos – дом, жилище; logos – наука, учение) – наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и окружающей их средой. Название ввел в 1866 г. немецкий зоолог Эрнст Геккель.

Фактически все живые организмы способны беспредельно размножаться. Численность особей при неограниченном размножении возрастает в геометрической прогрессии (рис. 8.2).

Но, ни один вид не в состоянии реализовать безграничную возможность к размножению, по причинам: нехватка ресурсов (пищи, территории); влияние неблагоприятных факторов; гибель зародышей и молодых особей от врагов, болезней и др.

Элементы экосистемы

Рис.8.2. Потенциальные возможности размножения организмов

Элементы экосистемы

Рис.8.3. Действие экологического фактора

на живые организмы

>

Любые компоненты внешней среды, влияющие на организмы называют экологическими факторами:

абиотические – факторы неживой природы (свет, тепло, ветер, концентрация газов в воздухе и др.);

биотическиефакторы живой природы (растения, животные, грибы, бактерии);

антропогенные – влияние человеческой деятельности.

Влияние факторов на живые организмы разнообразно, но существуют законы, которым подчиняются ответные реакции организмов на любой фактор среды.

Закон оптимума (закон толерантности)любой фактор имеет определенные пределы положительного влияния на организмы (рис. 8.3).

Толерантностьпредел выносливости, т.е. способность организмов выдерживать изменения условий жизни (напр., колебания температуры, света и др.), т.е. это предел выносливости видов.

Закон ограничивающего фактора (закон минимума, закон Либиха)наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений.

На нашей планете живые организмы освоили 4 среды обитания: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную. Водная среда была первой, в которой возникла и рас­пространилась жизнь. В последующем живые организмы овла­дели наземно-воздушной средой, создали и заселили почву. Четвертой специфической средой жизни стали сами живые ор­ганизмы, каждый из которых представляет собой целый мир для населяющих его паразитов или симбионтов.


Закон Гаузе (правило конкурентного исключения) – два вида с близкими экологическими требованиями не могут длительно совместно существовать.

По типам местообитаний живые организмы на экологические группы:

бентос – придонные обитатели водоемов;

— гидробионт – водный организм;

нектон – активноплавающие в воде животные;

нейстон – совокупность живых организмов, обитающих у поверхности воды на границе водной и воздушной сред;

планктон – совокупность «парящих» в воде водных обитателей (зоопланктон – животные, фитопланктон – растения);

эдафобионт – почвенный организм.

Жизнь на Земле развивается в условиях чередования дня и ночи, смены времен года. В жизни разных видов различают суточные, годовые и приливно-отливные ритмы. Важный экологический фактор – изменение в соотношении дня и ночи.


Фотопериодизм способность организмов реагировать на изменения длины дня и ночи.

По внешнему облику разных видов растений и животных можно понять не только в какой среде они обитают, но и какой образ они ведут. Форма тела растений и животных отражает их приспособленность к определенному образу жизни. Даже неродственные виды могут быть похоже внешне, если ведут схожий образ жизни в сходной среде – это явление называется конвергенцией (напр., крот и медведка, волк обыкновенный и сумчатый волк).

Биоценоз («биос» – жизнь, «ценоз» – сообщество) комплекс взаимосвязанных между собой живых организмов, обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существования (лес, луг, озеро и т.д.).

Экосистемасовокупность живых организмов и компонентов среды обитания, в которой может поддерживаться круговорот веществ (рис. 8.4).

Экосистемы включают 4 основные части: запасы биогенных элементов (неживая природа);

продуценты организмы, создающие органические вещества из неорганических (биогенных) – зеленые растения, цианобактерии, серобактерии и некоторые др. бактерии.


консументы организмы, потребляющие готовое органическое вещество, перерабатывающие его в новые формы (различают консументы I порядка – растительноядные виды, а консументы II и III порядка – плотоядные виды – обычно животные).

редуценты организмы, разрушающие органические вещества до неорганических (биогенных) элементов – в основном бактерии и грибы (т.е. деструкторы – разрушители).

Элементы экосистемы

Рис. 15.3. Схема круговорота веществ в природе

Правило 10 % с одного трофического (пищевого) уровня на другой переходит только 10 % вещества и энергии, а остальная теряется (в основном, рассеивается в виде тепла).

Поэтому, цепи питания не могут быть длинными и обычно содержат 3–5 звеньев (трава → заяц → лиса).

В природе происходит саморазвитие экосистем от неустойчивого состояния (незрелого) к устойчивому (зрелому).

Сукцессия необратимая смена одного сообщества другим. Саморазвитие экосистем происходит на основе смены видов, пока не сформируется такой биоценоз, который способен поддерживать устойчивый биологический круговорот веществ.

Органическое вещество, создаваемое в экосистемах в единицу времени называется биологической продукцией. Масса тела живых организмов экосистемы называется биомассой.

Источник: StudFiles.net


Понятие биоценоза, биогеоценоза, экосистемы

Живые организмы находятся между собой и абиотическими условиями среды обитания в определённых отношениях, образуя тем самым так называемые экологические системы.

Ведущим компонентом в биоценозе является фитоценоз. Он определяет, каким будет зооценоз и микробоценоз.

Термин экосистема был предложен английским учёным А. Тенсли (1935), а термин биогеоценоз — российским учёным В. Н. Сукачевым (1942). «Экосистема» и «биогеоценоз» — понятия близкие, но не синонимы. Биогеоценоз — это экосистема в границах фитоценоза. Экосистема — понятие более общее. Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Единая экосистема нашей планеты называется биосферой. Биосфера — экосистема высшего порядка.

Структура и функционирование экосистем

Различают видовую, пространственную и экологическую структуры биоценоза.

Любая популяция занимает определённое местообитание и определённую экологическую нишу. Местообитание — это территория, занимаемая популяцией, с комплексом присущих ей экологических факторов. Экологическая ниша — место популяции в природе, включающее не только положение вида в пространстве, но и функциональную роль его в сообществе (например, трофический статус) и его положение относительно абиотических условий существования (температуры, влажности и т. п.). Местообитание — это как бы «адрес» организма, а экологическая ниша — это его «профессия».

Функциональные группы организмов в экосистеме

Группа Характеристика Организмы
Продуценты Автотрофные организмы, способные производить органические вещества из неорганических, используя фотосинтез или хемосинтез Растения и автотрофные бактерии
Консументы Гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов Животные, гетеротрофные растения, некоторые микроорганизмы
Редуценты Гетеротрофные организмы, питающиеся органическими остатками и разлагающие их до минеральных веществ Сапротрофные бактерии и грибы

Пищевые цепи и сети. Питаясь друг другом, живые организмы образуют цепи питания.

В пищевой цепи редко бывает больше 4–5 трофических уровней.

Трофические уровни в цепи питания

Уровень Группа организмов Организмы
Первый Продуценты Автотрофные организмы, преимущественно зелёные растения
Второй Консументы первого порядка Растительноядные животные
Третий Консументы второго порядка Первичные хищники, питающиеся растительноядными животными
Четвёртый Консументы третьего порядка Вторичные хищники, питающиеся плотоядными животными
Последний Редуценты Сапротрофные бактерии и грибы, осуществляющие минерализацию — превращение органических остатков в неорганические вещества

Типы пищевых цепей

Тип Характеристика Примеры
Цепи выедания (или пастбищные) Пищевые цепи, начинающиеся с живых фотосинтезирующих организмов Фитопланктон → зоопланктон → рыбы микрофаги → рыбы макрофаги → птицы ихтиофаги
Цепи разложения (или детритные) Пищевые цепи, начинающиеся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных Детрит → детритофаги → хищники микрофаги → хищники макрофаги

Таким образом, поток энергии, проходящий через экосистему, разбивается как бы на два основных направления. Энергия к консументам поступает через живые ткани растений или через запасы мертвого органического вещества. Цепи выедания преобладают в водных экосистемах, цепи разложения — в экосистемах суши.
В сообществах пищевые цепи сложным образом переплетаются и образуют пищевые сети. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько видов, каждый из которых, в свою очередь, может служить пищей нескольким видам. С одной стороны, каждый трофический уровень представлен многими популяциями разных видов, с другой стороны, многие популяции принадлежат сразу к нескольким трофическим уровням. В результате благодаря сложности пищевых связей выпадение какого-то одного вида часто не нарушает равновесия в экосистеме.

Поток энергии и круговорот веществ в экосистеме. В экосистеме органические вещества синтезируются автотрофами из неорганических веществ. Затем они потребляются гетеротрофами. Выделенные в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов (как автотрофов, так и гетеротрофов) органические вещества подвергаются минерализации, то есть превращению в неорганические вещества. Эти неорганические вещества могут быть вновь использованы автотрофами для синтеза органических веществ. Так осуществляется биологический круговорот веществ.
В то же время энергия не может циркулировать в пределах экосистемы. Поток энергии (передача энергии), заключенной в пище, в экосистеме осуществляется однонаправлено от автотрофов к гетеротрофам.
При передаче энергии с одного трофического уровня на другой большая часть энергии рассеивается в виде тепла (в соответствии со вторым законом термодинамики) и только около 10 % от первоначального количества передаётся по пищевой цепи.
В результате пищевые цепи можно представить в виде экологических пирамид. Различают три основных типа экологических пирамид.

Пирамида чисел (а) показывает, что если бы мальчик питался в течение одного года только телятиной, то для этого ему потребовалось бы 4,5 телёнка, а для пропитания телят необходимо засеять поле в 4 га люцерной, что составит 2 х 107 растений. В пирамиде биомасс (б) число особей заменено их биомассой. В пирамиде энергии (в) учтена солнечная энергия. Люцерна использует 0,24 % солнечной энергии. Для накопления продукции телятами в течение года используется 8 % энергии, аккумулированной люцерной. На развитие и рост ребёнка в течение года используется 0,7 % энергии, аккумулированной телятами. В результате чуть более одной миллионной доли солнечной энергии, падающей на поле в 4 га, используется для пропитания ребёнка в течение одного года.

Биологическая продуктивность экосистем

Прирост биомассы в экосистеме, созданной за единицу времени, называется биологической продукцией (продуктивностью). Различают первичную и вторичную продукцию сообщества.
Первичная продукция — биомасса, созданная за единицу времени продуцентами. Она делится на валовую и чистую. Валовая первичная продукция (общая ассимиляция) — это общая биомасса, созданная растениями в ходе фотосинтеза. Часть её расходуется на поддержание жизнедеятельности растений — траты на дыхание (40–70%). Оставшаяся часть составляет чистую первичную продукцию (чистая ассимиляция), которая в дальнейшем используется консументами и редуцентами или накапливается в экосистеме.
Вторичная продукция — биомасса, созданная за единицу времени консументами. Она различна для каждого следующего трофического уровня.
Масса организмов определённой группы (продуцентов, консументов, редуцентов) или сообщества в целом называется биомассой. Самой высокой биомассой и продуктивностью обладают тропические дождевые леса, самой низкой — пустыни и тундры.
Если в экосистеме скорость прироста растений (образования первичной продукции) выше темпов переработки её консументами и редуцентами, то это ведёт к увеличению биомассы продуцентов. Если при этом присутствует недостаточная утилизация продуктов опада в цепях разложения, то происходит накопление мёртвого органического вещества. Это ведёт к заторфовыванию болот, образованию мощной лесной подстилки и т. п. В стабильных экосистемах биомасса остаётся постоянной, так как практически вся продукция расходуется в цепях питания.

Динамика экосистем

Изменения в сообществах могут быть циклическими и поступательными.

Типы сукцессий
Тип Характеристика Примеры
В зависимости от участия человека
Природные Происходят под действием естественных причин, не связанных с деятельностью человека Появление пруда в результате деятельности бобров; восстановление биоценоза после пожара, вызванного естественными причинами
Антропогенные Обусловлены деятельностью человека Эвтрофикация (зарастание) водоёма в результате попадания в него азотных и фосфорных удобрений с сельскохозяйственных полей; восстановление биоценоза после пожара, вызванного человеком
В зависимости от первоначального состояния субстрата, на котором развивается сукцессия
Первичные Развиваются на субстрате, не занятом живыми организмами Развиваются на скалах, обрывах, застывшей лаве, сыпучих песках, отмелях, в новых водоёмах
Вторичные Происходят на месте уже существующих биоценозов после их нарушения В результате вырубки леса, пожара, распашки, осушения, орошения земель
В зависимости от причин, вызвавших сукцессию
Аутогенные (самопорождающиеся) Возникают вследствие внутренних причин (изменения среды под действием сообщества) Регулярно-периодическое выгорание калифорнийской и австралийской чапарали в результате формирования огнеопасной среды
Аллогенные (порожденные извне) Вызваны внешними причинами Опустынивание степей в результате изменения климата (уменьшения количества осадков)

В своём развитии экосистема стремится к устойчивому состоянию. Сукцессионные изменения происходят до тех пор, пока не сформируется стабильная экосистема, производящая максимальную биомассу на единицу энергетического потока. Сообщество, находящееся в равновесии с окружающей средой, называется климаксным.

Природные экосистемы

В зависимости от природных и климатических условий можно выделить три группы и ряд типов природных экосистем (биомов). В основе классификации для наземных экосистем лежит тип естественной (исходной) растительности, для водных экосистем — гидрологические и физические особенности.
Наземные экосистемы:
1. Тундра: арктическая и альпийская.
2. Бореальные хвойные леса.
3. Листопадный лес умеренной зоны.
4. Степь умеренной зоны.
5. Тропические злаковники и саванна.
6. Чапараль (районы с дождливой зимой и засушливым летом).
7. Пустыня: травянистая и кустарниковая.
8. Полувечнозелёный тропический лес (районы с выраженными влажным и сухим сезонами).
9. Вечнозелёный тропический дождевой лес.
Пресноводные экосистемы:
1. Лентические (стоячие воды): озера, пруды, водохранилища и др.
2. Лотические (текучие воды): реки, ручьи, родники и др.
3. Заболоченные угодья: болота, болотистые леса, марши (приморские луга).
Морские экосистемы:
1. Открытый океан (пелагическая экосистема).
2. Воды континентального шельфа (прибрежные воды).
3. Районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством).
4. Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, лиманы, солёные марши и др.).
5. Глубоководные рифтовые зоны.
Помимо основных типов природных экосистем (биомов) различают переходные типы — экотоны. Например, лесотундра, смешанные леса умеренной зоны, лесостепь, полупустыни и др.

Антропогенные экосистемы

Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы, агроценозы) — искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека (пашни, сенокосы, пастбища). Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокой чистой продукции автотрофов (урожая). В них, так же как в естественных сообществах, имеются продуценты (культурные растения и сорняки), консументы (насекомые, птицы, мыши и т. д.) и редуценты (сапротрофные грибы и бактерии). Обязательным звеном пищевых цепей в агроэкосистемах является человек.
Отличия агроценозов от естественных биоценозов:
• незначительное видовое разнообразие (агроценоз состоит из небольшого числа видов, имеющих высокую численность);
• короткие цепи питания;
• неполный круговорот веществ (часть питательных элементов выносится с урожаем);
• источником энергии является не только Солнце, но и деятельность человека (мелиорация, орошение, применение удобрений);
• искусственный отбор (действие естественного отбора ослаблено, отбор осуществляет человек);
• отсутствие саморегуляции (регуляцию осуществляет человек) и др.
Таким образом, агроценозы являются неустойчивыми системами и способны существовать только при поддержке человека.
Урбосистемы (урбанистические системы) — искусственные системы (экосистемы), возникающие в результате развития городов и представляющие собой средоточие населения, жилых зданий, промышленных, бытовых, культурных объектов и т. д.

Источник: examer.ru

(8-й класс)

Цель урока:

формирование понятий «экосистема», «биогеоценоз», изучение отличительных признаков природного сообщества и экосистемы, компонентов экосистемы: продуцентов, консументов, редуцентов.

Оборудование

1. Плакаты:

  • «Познание экосистемного строения среды обитания позволит человеку оптимально взаимодействовать с природой»;

  • «Запомните! Понятие экосистема в экологию ввел английский ученый Артур Тенсли в 1935 г. В 1940 г. русский ученый Владимир Сукачев ввел близкий по смыслу термин – биогеоценоз».

2. Схема «Матрешка экосистем».

Элементы экосистемы

3. Планы местности (См. Биология, № 30–31/2002):

– околица деревни;
– улица города;
– зимний лес;
– лес и берег озера.

4. Карточки с изображением консументов и продуцентов.

Схема урока

1. Экологические факторы:

– абиотические;
– биотические;
– антропогенные;
– техногенные.

2. Экосистема – совокупность организмов и неживых компонентов среды их обитания:

– микросистемы (мелкие);
– мезосистемы (средние, промежуточные);
– макросистемы (большие, крупных размеров);
– естественные, антропогенные.

3. Биотическая среда:

– продуценты;
– консументы;
– детритофаги;
– редуценты.

Элементы экосистемы

ХОД УРОКА

Учитель зачитывает слова В.И. Вернадского:

«Ни один живой организм в свободном состоянии на Земле не находится. Все организмы неразрывно и непрерывно связаны, прежде всего питанием и дыханием – с окружающей их материально-энергетической средой. Вне ее в природных условиях они существовать не могут».

Записывает на доске тему урока.

Живые организмы тесно связаны между собой и со средой обитания: рыбы живут в воде, волки, лисицы, зайцы – в лесу. Взаимно обеспечивая жизнедеятельность друг друга, они образуют устойчивые сообщества, а в комплексе со средой обитания – устойчивую систему, которая получила название «экосистема» (от греческого экос – жилище, местообитание).
Термин экосистема предложил в 1935 г. английский ботаник Артур Джордж Тенсли, который утверждал, что экосистема является основой природной единицы поверхности, что для экосистем характерен разного рода обмен веществ между живыми и неживыми ее частями.

(Демонстрирует схему «Матрешка экосистем».)

Посмотрите на эту схему. Вы видите своеобразную «матрешку», составленную из различных экосистем.
Чем меньше размер экосистемы, тем теснее взаимодействуют входящие в ее состав организмы. Экосистема муравейника входит в состав лесного биогеоценоза, а он, в свою очередь, – часть географического ландшафта.
Лесная экосистема включает представителей многих видов животных, растений, грибов, бактерий. Многие из них проводят в лесу только часть времени.
В пределах ландшафта разные биогеоценозы связаны наземным и подземным движением воды, в которой растворены минеральные вещества.
В экосистему водосборного бассейна входят несколько разных экосистем: лес, луг, участки пашни. Организмы этих экосистем могут не иметь прямых взаимоотношений и быть связаны через надземные и подземные потоки воды, которые перемещаются к водоему.
В пределах ландшафта переносятся семена растений, перемещаются животные. Нора лисы или логово волка находятся в одном биогеоценозе, а охотятся эти хищники на большой территории, состоящей из нескольких биогеоценозов.
Ландшафты объединяются в физико-географические районы, где разные биогеоценозы связаны общим климатом, геологическим строением территории и возможностью расселения животных и растений.
Все экосистемы земного шара связаны через атмосферу и Мировой океан, куда поступают продукты жизнедеятельности организмов, и составляют единое целое – биосферу.
Итак, океан, река, тайга, степь, лес, луг, муравейник – все это экосистемы.

Элементы экосистемы

Запишите в тетради: «Экосистема – это единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, тесно связанными между собой обменом веществ и энергии».
Сходный смысл имеет и используемый в экологии термин «биогеоценоз», предложенный известным русским ботаником, лесоводом и географом Владимиром Николаевичем Сукачевым в 1940 г. Основные его работы посвящены изучению растительности различных регионов страны.
По определению В.Н. Сукачева, «биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутреннее противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии».

Биоценоз – это совокупность организмов, совместно населяющих участок суши или водоема. Воздух, вода, почва, горные породы, солнечный свет и т.п. называют абиотическими факторами среды. Запишите в тетради: «биоценоз + абиотические факторы среды = биогеценоз».
Обязательным компонентом биогеоценоза является растительное сообщество, или фитоценоз. В то же время экосистема может и не включать растительного сообщества, а также и почвы, например труп животного, ствол дерева в стадии разложения. Таким образом, любой биогеоценоз может быть назван экосистемой, в то время как не каждая экосистема может быть биогеоценозом.
Для удобства рассмотрения экосистемы подразделяют на микро-, мезо- и макроэкосистемы в зависимости от размеров.

  • Микроэкосистемы – мелкие (например нора млекопитающего с ее обитателями, включая и паразитов, сожителей и т.д.), обычно составляющие индивидуальные сотоварищества.

  • Мезоэкосистемы – средние, промежуточного размера: лес, пруд и т.д.

  • Макроэкосистемы – большие, крупных размеров: биогеографические области океана, континента и т.п.

Человек вырубает леса, уничтожает зверей, птиц, распахивает и засеивает степи, осушает болота, строит города. Подобная деятельность приводит к разрушению существующих природных экосистем. На их месте сразу же образуются новые экосистемы. Экосистемы, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, называют антропогенными (от греческого антропос – человек, генос – происхождение, род).
На состав и жизнедеятельность экосистем оказывают влияние различные факторы внешней среды, в которой они существуют и развиваются. Эти факторы называются экологическими.

Элементы экосистемы

Рассмотрим подробнее, чем характеризуются группы экологических факторов. К абиотическим факторам относятся космические, планетарные, климатические и почвенные элементы среды. Космические и планетарные – это солнечное излучение и основные параметры Земли как небесного тела – форма, вращение, наклон земной оси. Солнечное излучение состоит из электромагнитного, в основном светового и теплового излучения, благодаря которому возникла жизнь на Земле. Вращение Земли вокруг Солнца и своей оси обеспечивает смену времен года, дня и ночи. Наклон земной оси и форма нашей планеты влияют на распределение тепла по ее поверхности. Космические и планетарные факторы обусловили образование широтных географических поясов (экваториальный, тропические, субтропические, умеренные и полярные).
К климатическим факторам относятся свет, температура, влажность воздуха, атмосферное давление, осадки, ветер. Климат во многом определяет формирование экосистем внутри географических поясов. Так, в умеренном поясе образуются зоны хвойных, смешанных и широколиственных лесов, лесостепи, степи, полупустыни и пустыни.
В горных экосистемах от подножий к вершинам климат изменяется и, соотвественно, выделяются высотные географические пояса (высотная поясность, или зональность).
К почвенным факторам относятся тепловой режим, влажность и плодородие почв. Чем плодороднее почва, тем богаче растительность и, соответственно, разнообразнее животный мир, чем скуднее почва, тем беднее и животный мир.
К биотическим факторам относятся живые организмы с учетом таких показателей как количество, рост и возраст, особенности их поведения (забота о потомстве), внутривидовая и межвидовая конкуренция, разные формы пищевых связей (например, взаимоотношения хищник–жертва или паразит–хозяин).
Антропогенные факторы складываются из прямого и косвенного воздействия человека на природу: рубка лесов, распашка полей, истребление или переселение животных и растений, загрязнение воды, почвы, атмосферы. Наиболее ощутимое воздействие человека на природу связано с работой промышленных предприятий и применением тяжелой техники. В этих случаях антропогенные факторы называются техногенными.

Каждая природная экосистема имеет установившуюся структуру (строение). Она состоит из двух основных сред: абиотической и биотической.
Каковы характеристики этих сред? Абиотическая среда – часть экосистемы, включающая земную кору, рельеф, почву, поверхностные и подземные воды, атмосферу, солнечный свет и тепло, питательные вещества. Она обеспечивает условия жизни живым организмам.

Биотическая среда – часть экосистемы, состоящая из организмов.
В зависимости от способа питания среди организмов можно выделить следующие группы: продуценты, консументы, детритофаги и редуценты.

  • Продуценты (от лат. производящий) с помощью фотосинтеза (или хемосинтеза) создают органическое вещество. К продуцентам относятся высшие растения (трава, кустарники, деревья), водоросли, фотосинтезирующие и некоторые другие бактерии. Зеленые растения при фотосинтезе выделяют в атмосферу кислород.

  • Консументы (от лат. потребитель) питаются продуцентами и другими консументами. К консументам относятся звери, птицы, рыбы, насекомые и т.д. Консументы первого порядка – типичные травоядные животные: насекомые, рептилии, птицы и млекопитающие (грызуны, копытные). В воде – моллюски и мелкие ракообразные, личинки. К консументам первого порядка относятся некоторые растения, животные–паразиты растений.

  • Консументы второго порядка питаются травоядными; консументы третьего порядка – консументами второго порядка и травоядными. Они могут быть хищниками и охотиться – схватывать и убивать свою жертву, могут питаться падалью или быть паразитами.

  • Детритофаги питаются отмершими растительными остатками и трупами животных. К детритофагам относятся дождевые черви, крабы, муравьи, жуки-навозники, крысы, шакалы, грифы, вороны и др.

  • Редуценты – разрушители мертвого органического вещества. К редуцентам относятся бактерии и грибы, которые в отличие от детритофагов, разлагают мертвое органическое вещество до минеральных соединений. Эти соединения возвращаются в почву и снова используются растениями для питания.

Есть всеядные животные, которые могут питаться и растительной, и животной пищей (медведь, енот и другие, в том числе и человек).

Если одно животное употребляет в пищу другое, их взаимоотношения определяются как «хищник–жертва» (лиса–заяц, волк–заяц).

Если одно животное или растение длительное время существует за счет другого организма, их взаимоотношения определяются как «паразит–хозяин» (гриб трутовик на деревьях, глисты у животных).

Нарушение человеком структуры экосистемы может привести ее к гибели: если сильно нарушена среда обитания, экосистема погибает. Если уничтожить естественную растительность, нечем будет питаться травоядным, а следовательно, и хищникам. Если ядохимикатами уничтожить редуцентов – плодородие почвы оскудеет, и земля будет засыпана несгнившими остатками, что тоже приведет к гибели экосистемы.

Закрепление материала

1. Установите соответствие терминов между двумя колонками.

1) Организм;
2) популяция;
3) биоценоз;
4) биогеоценоз;
5) агроценоз;
6) экосистема.

а) Аквариум;
б) живые организмы озера;
в) лишайник;
г) муравейник;
д) степь;
е) нерпы озера Байкал;
ж) поле пшеницы.

Ответы: 1 – в, 2 – е, 3 – б, 4 – д, 5 – ж, 6 – г, д.

2. Определите, кем по способу питания являются в экосистеме перечисленные организмы (П – продуценты, К – консументы, Р – редуценты):

1) олень;
2) жук-навозник;
3) одноклеточные водоросли;
4) дизентерийная амеба;
5) ель;
6) дятел;
7) волк;
8) гриб подосиновик;
9) гнилостные бактерии.

Ответы: П – 3, 5; К – 1, 2, 4, 6, 7; Р – 8, 9.

Работа в группах

Конструирование экосистем на планах местности. Каждая группа дает характеристику своей экосистеме.

  • 1-я группа: улица города.

  • 2-я группа: зимний лес.

  • 3-я группа: околица деревни.

  • 4-я группа: лес и берег озера.

Итог. Выставление оценок.

Домашнее задание

  • 1-й вариант – кабинет биологии как модель экосистемы;

  • 2-й вариант – аквариум как модель экосистемы;

  • 3-й вариант – парк как экосистема.

 

Источник: bio.1september.ru