Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ, которые необходимы для поддержания жизни. Главным источником энергии для подавляющего большинства живых организмов на Земле является Солнце. Фотосинтезирующие организмы (зеленые растения, цианобактерии, некоторые бактерии) непосредственно используют энергию солнечного света. При этом из углекислого газа и воды образуются сложные органические вещества, в которых часть солнечной энергии накапливается в форме химической энергии. Органические вещества служат источником энергии не только для самого растения, но и для других организмов экосистемы. Высвобождение заключенной в пище энергии происходит в процессе дыхания. Продукты дыхания — углекислый газ, вода и неорганические вещества — могут вновь использоваться зелеными растениями. В итоге вещества в данной экосистеме совершают бесконечный круговорот. При этом энергия, заключенная в пище, не совершает круговорот, а постепенно превращается в тепловую энергию и уходит из экосистемы. Поэтому необходимым условием существования экосистемы является постоянный приток энергии извне (рис. 14.5).

Рис. 14.5. Сулммарный поток энергии (темные стрелки) и круговорот веществ (светлые стрелки) в экосистеме.

Таким образом, основу экосистемы составляют автотрофные организмы —продуценты (производители, созидатели), которые в процессе фотосинтеза создают богатую энергией пищу — первичное органическое вещество. В наземных экосистемах наиболее важная роль принадлежит высшим растениям, которые, образуя органические вещества, дают начало всем трофическим связям в экосистеме, служат субстратом для многих животных, грибов и микроорганизмов, активно влияют на микроклимат биотопа. В водных экосистемах главными производителями первичного органического вещества являются водоросли.

Готовые органические вещества используют для получения и накопление энергии гетеротрофы, или консументы (потребители). К гетеротрофам относятся растительноядные животные (консументы I Порядка), плотоядные, живущие за счет растительноядных форм (консументы II порядка), потребляющие других плотоядных (консументы Ш порядка) и т. д.

Особую группу консументов составляют редуценты (разрушители, или] деструкторы), разлагающие органические остатки продуцентов и консументов до простых неорганических соединений, которые затем используются продуцентами.
редуцентам относятся главным образом микрорганизмы — бактерии и грибы. В наземных экосистемах особенно важное значение имеют почвенные редуценты, вовлекающие в общий круговорот органические вещества отмерших растений (они потребляют до 90% первичной продукции леса). Таким образом, каждый живой организм в составе экосистемы занимает определенную экологическую нишу (место) в сложной системе экологических взаимоотношений с другими организмами и абиотическими условиями среды.

7.Пищевые цепи и трофические уровни.

Внутри экологической системы органические вещества создаются автотрофными организмами (например, растениями). Растения поедают животные, которых, в свою очередь, поедают другие животные. Такая последовательность называется пищевой цепью; каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем (греч. trophos «питание»).

1

Рисунок 12.1.2.1. Поток энергии через типичную пищевую цепь.

Организмы первого трофического уровня называются первичными продуцентами. На суше большую часть продуцентов составляют растения лесов и лугов; в воде это, в основном, зелёные водоросли. Кроме того, производить органические вещества могут синезелёные водоросли и некоторые бактерии.

Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего трофического уровня – вторичными консументами и т. д. Первичные консументы – это травоядные животные (многие насекомые, птицы и звери на суше, моллюски и ракообразные в воде) и паразиты растений (например, паразитирующие грибы). Вторичные консументы – это плотоядные организмы: хищники либо паразиты. В типичных пищевых цепях хищники оказываются крупнее на каждом уровне, а паразиты – мельче.

Существует ещё одна группа организмов, называемых редуцентами. Это сапрофиты (обычно, бактерии и грибы), питающиеся органическими остатками мёртвых растений и животных (детритом). Детритом могут также питаться животные – детритофаги, ускоряя процесс разложения остатков. Детритофагов, в свою очередь, могут поедать хищники. В отличие от пастбищных пищевых цепей, начинающихся с первичных продуцентов (то есть с живого органического вещества), детритные пищевые цепи начинаются с детрита (то есть с мёртвой органики).

2

3

В схемах пищевых цепей каждый организм представлен питающимся организмами какого-то определённого типа. Действительность намного сложнее, и организмы (особенно, хищники) могут питаться самыми разными организмами, даже из различных пищевых цепей. Таким образом, пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые сети.

Пищевые сети служат основой для построения экологических пирамид. Простейшими из них являются пирамиды численности, которые отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне. Для удобства анализа эти количества отображаются прямоугольниками, длина которых пропорциональна количеству организмов, обитающих в изучаемой экосистеме, либо логарифму этого количества. Часто пирамиды численности строят в расчёте на единицу площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах).

В пирамидах численности дерево и колосок учитываются одинаково, несмотря на их различную массу. Поэтому более удобно использовать пирамиды биомассы, которые рассчитываются не по количеству особей на каждом трофическом уровне, а по их суммарной массе. Построение пирамид биомассы – более сложный и длительный процесс.

4

5

Пирамиды биомассы не отражают энергетической значимости организмов и не учитывают скорость потребления биомассы. Это может приводить к аномалиям в виде перевёрнутых пирамид. Выходом из положения является построение наиболее сложных пирамид – пирамид энергии. Они показывают количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень экосистемы за определённый промежуток времени (например, за год – чтобы учесть сезонные колебания). В основание пирамиды энергии часто добавляют прямоугольник, показывающий приток солнечной энергии. Пирамиды энергии позволяют сравнивать энергетическую значимость популяций внутри экосистемы. Так, доля энергии, проходящей через почвенных бактерий, несмотря на их ничтожную биомассу, может составлять десятки процентов от общего потока энергии, проходящего через первичных консументов.

 

Органическое вещество, производимое автотрофами, называется первичной продукцией. Скорость накопления энергии первичными продуцентами называется валовой первичной продуктивностью, а скорость накопления органических веществ – чистой первичной продуктивностью. ВПП примерно на 20 % выше, чем ЧПП, так как часть энергии растения тратят на дыхание. Всего растения усваивают около процента солнечной энергии, поглощённой ими.

6

Рисунок 12.1.2.6. Поток энергии через пастбищную пищевую цепь. Все цифры даны в кДж/м2·год.

При поедании одних организмов другими вещество и пища переходят на следующий трофический уровень. Количество органического вещества, накопленного гетеротрофами, называется вторичной продукцией. Поскольку гетеротрофы дышат и выделяют непереваренные остатки, в каждом звене часть энергии теряется. Это накладывает существенное ограничение на длину пищевых цепей; количество звеньев в них редко бывает больше 6. Отметим, что эффективность переноса энергии от одних организмов к другим значительно выше, чем эффективность производства первичной продукции. Средняя эффективность переноса энергии от растения к животному составляет около 10 %, а от животного к животному – 20 %. Обычно растительная пища энергетически менее ценна, так как в ней содержится большое количество целлюлозы и древесины, не перевариваемых большинством животных.

Изучение продуктивности экосистем важно для их рационального использования. Эффективность экосистем может быть повышена за счёт повышения урожайности, уменьшения помех со стороны других организмов (например, сорняков по отношению к сельскохозяйственным культурам), использования культур, более приспобленных к условиям данной экосистемы. По отношению к животным необходимо знать максимальный уровень добычи (то есть количество особей, которые можно изъять из популяции за определённый промежуток времени без ущерба для её дальнейшей продуктивности).

Источник: StudFiles.net

Продуценты (автотрофные организмы или автотрофы) — организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических. Это, в основном, зелёные растения (синтезируют органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза) , однако некоторые виды бактерий-хемотрофов способны на чисто химический синтез органики и без солнечного света.
Продуценты являются первым звеном пищевой цепи. Консументы (лат. consumo — потребляю, также гетеротрофные организмы, гетеротрофы, аллотропные организмы) — организмы, неспособные синтезировать органические вещества из неорганических. Потребляют органические вещества в готовом виде (1-го порядка — растительноядные, 2-го и больших порядков — плотоядные и хищники; всеядные животные) . Являются вторым, третьим и далее звеньями пищевой цепи. Редуценты (также деструкторы, сапротрофы, сапрофиты, сапрофаги) — микроорганизмы (бактерии и грибы) , разрушающие остатки мёртвых растений и животных и превращающие их в неорганические соединения. АБИОТИЧЕСКАЯ СРЕДА (от греч. а — отрицательная частица и biotikos — жизненный, живой) , совокупность неорганических условий (факторов) , обитания организмов. Фактора абиотической среды можно разделить на химические (состав атмосферного воздуха, содержание в нем различных примесей, состав морских и пресных вод, донных отложений, грунта, почвы) и физические (температура воздуха, воды, барометрическое давление, господствующие ветры, течения, инсоляция, характер субстрата, радиационный фон и т. д.) . Численность и распределение живых форм в пределах их ареала часто зависят от лимитирующих абиотических факторов, необходимых для существования организмов, но представленных в минимуме, например вода в пустыне. Организмы в результате исторического развития в конкретных условиях абиотическая среда приспосабливаются к определенному комплексу факторов (которые становятся порой непременными условиями их существования) и в процессе жизнедеятельности сами изменяют абиотическую среду (поддержание в атмосфере соотношения CO2 и O2, очистка воды животными-фильтраторами от взвесей, изменение гидротермического режима под пологом леса, образование почв и т. д.) .

Источник: touch.otvet.mail.ru

2. Бесхлорофильный фотосинтез

Типы фотосинтеза
Бесхлорофильный
фотосинтез
Хлорофильный фотосинтез
Аноксигенный
Оксигенный

3. Оксигенный (или кислородный) фотосинтез сопровождается выделением кислорода в качестве побочного продукта. При оксигенном фотосинтезе ос

Оксигенный (или кислородный) фотосинтез
сопровождается выделением кислорода в
качестве побочного продукта. При оксигенном
фотосинтезе осуществляется нециклический
электронный транспорт, хотя при
определенных физиологических условиях
осуществляется исключительно циклический
электронный транспорт. В качестве донора
электронов при нециклическом потоке
используется крайне слабый донор электронов
– вода.
Оксигенный фотосинтез распространён
гораздо шире. Характерен для растений и
цианобактерий.

4. Оксигенный фотосинтез

Уравнение оксигенного фотосинтеза
CO2 + H2O = (CH2O) + O2
Оксигенный фотосинтез
фотофизический фотохимический
химический

5.

Фотофизический: На первом этапе происходит
поглощение квантов света пигментами, их переход в
возбуждённое состояние и передача энергии к другим
молекулам фотосистемы.
Фотохимический: На втором этапе происходит
разделение зарядов в реакционном центре, перенос
электронов по фотосинтетической
электронотранспортной цепи, что заканчивается
синтезом АТФ и НАДФН. Первые два этапа вместе
называют светозависимой стадией фотосинтеза.
Химический: Третий этап происходит уже без
обязательного участия света и включает в себя
биохимические реакции синтеза органических
веществ с использованием энергии, накопленной на
светозависимой стадии.

6.

Фотосинтез – процесс превращения углекислого
газа и воды в углеводы и кислород под действием
энергии солнечного света. Образующиеся углеводы
используются в качестве пищи, а кислород
поступает в атмосферу.

7.

Фотосинтез происходит в клетках,
содержащих
зелёный
пигмент
–
хлорофилл. Это вещество способно
поглощать
и
трансформировать
солнечную
энергию.
У
растений
хлорофилл содержится в специальных
органеллах – хлоропластах.

8. Уравнение фотосинтеза

6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2

11. Продуценты — организмы, способные производить органические вещества из неорганических, то есть, все автотрофы. Благодаря жизнедеятельно

Продуценты — организмы, способные
производить органические вещества из
неорганических, то есть, все автотрофы.
Благодаря жизнедеятельности автотрофных
организмов создается первичная продукция.

12. В водных экосистемах главными продуцентами являются водоросли – часто мелкие одноклеточные организмы, составляющие фитопланктон поверх

В водных экосистемах главными
продуцентами являются водоросли –
часто мелкие одноклеточные
организмы, составляющие фитопланктон
поверхностных слоев океанов и озер.

14. Создавая органические вещества на основе фотосинтеза, фотоавтотрофы связывают использованную солнечную энергию, как бы запасая ее. После

Создавая органические вещества на основе
фотосинтеза, фотоавтотрофы связывают
использованную солнечную энергию, как
бы запасая ее. Последующее разрушение
химических связей ведет к
высвобождению такой «запасенной»
энергии. «Запасенная» в тканях растений
энергия передается в виде пищи по
трофическим цепям и служит основой
потоков энергии, сопровождающих
биогенный круговорот веществ.

15. При всем многообразии конкретных форм продуцентов-автотрофов их общая биосферная функция едина и заключается в вовлечении элементов нежи

При всем многообразии конкретных
форм продуцентов-автотрофов их общая
биосферная функция едина и
заключается в вовлечении элементов
неживой природы в состав тканей
организмов и таким образом в общий
биологический круговорот.

17. Список литературы:

1.
Первичная продукция. Под. ред. Кожовой О.М.- М.: Наука,
1983, с. 97-141.
2.
Фотосинтез и биопродуктивность: методы
определения/Пер. с англ. Н. Л. Гудскова, Н. В. Обручевой,
К. С. Спекторова и С. С. Чаяновой; Под ред. и с предисл.
А. Т. Мокроносова. — М.: ВО “Агропромиздат”, 1989.—
460 с.
3.
Полевой В.В. Физиология растений- М.: Высш. шк., 1989.464 с.

Источник: ppt-online.org

Однако не все организмы, как упоминалось выше, могут строить собственное вещество из минеральных компонентов. Они используют то, что создано автотрофами, поедая их. Эти организмы называются гетеротрофами, что означает, питаемые другими, или консументами(от лат. консумо – употреблять). К ним относятся все животные, грибы и большая часть бактерий.

Гетеротрофы (консументы) – это организмы, неспособные синтезировать органические вещества из неорганических и питающиеся готовым органическим веществом.

В свою очередь, среди самих консументов существуют растительноядные формы, формы со смешанным питанием, включающим растительные и животные организмы, и плотоядные хищники. Соответственно их относят к консументам первого, второго, третьего и следующих, более высоких порядков. Среди них представители каждой из предыдущих пищевых групп служат пищей для последующих.

Современная биосфера образовалась в течение долгой эволюции, решающим фактором которой является фотосинтез. В течение геологических периодов массы органических веществ, выработанные автотрофными организмами, расходовались как источник питания гетеротрофов (консументов, деструкторов), а также накапливались в недрах Земли в виде органоминеральных отложений, таких как гумус – вещество, образующееся в результате разложения растительных и животных остатков и продуктов жизнедеятельности организмов или в виде ископаемого топлива — нефти, газа, угля, торфа.

Накапливавшийся в результате фотосинтеза кислород менял газовый состав атмосферы вплоть до современной. Предполагается, что 1 млрд. лет назад в атмосфере содержалось 1% современного кислорода. Здесь особую роль сыграла фотосинтетическая деятельность фитопланктона, которая способствовала накоплению в атмосфере озона. Количество его оказалось достаточным для задержания избытка солнечной радиации, что способствовало развитию высших растений и уже 100 млн. лет назад в атмосфере содержалось 50% кислорода от современного.

Кислород также расходовался на окисление минералов и горных пород. В результате возникли отложения железных руд. Постепенно за счет непрерывной работы живых существ изменились физико-химические условия на земной поверхности. По образному выражению американского ученого Ковде (1968) Земля в настоящее время представляет собой продукт непрерывного процесса «биологизации», в котором человек не последнее эволюционное звено.

Перенос и трансформация вещества биосферы живыми организмами через процесс фотосинтеза представлен на рис. (2.3.).

Источник: studopedia.ru

Продуценты

К группе продуцентов относятся автотрофы (фототрофы – в основном растения, и хемотрофы – преимущественно некоторые бактерии). В наземных экосистемах продуценты являются доминантами по массе, численности (не всегда) и энергетической роли в экосистемах. В водных экосистемах по биомассе они могут и не доминировать, однако по численности и роли в сообществе остаются доминантами.

Результатом деятельности продуцентов в экосистемах является валовая биологическая продукция — суммарная или общая продукция особей, сообществ, экосистем или биосферы в целом, включая расходы на дыхание. Если исключить расход энергии на обеспечение жизнедеятельности самих продуцентов, то остается чистая первичная продукция. На всей территории суши она составляет 110-120 млрд. т сухого вещества, а моря 50-60 млрд. т. Первичная валовая продукция в два раза больше.

Количество валовой (и чистой) первичной продукции экосистем и биосферы в целом определяется проективным покрытием территории продуцентами (максимально – до 100% в лесах, и даже более, поскольку существует ярусность, и одни продуценты находятся под пологом других), и эффективностью фотосинтеза, которая очень низка. Для образования биомассы используется лишь около 1% солнечной энергии, поступившей на поверхность растительного организма, обычно существенно меньше.

Консументы

Консументы, в противоположность продуцентам, всегда гетеротрофны, питаются готовыми органическими феществами. К ним относятся животные, некоторые грибы и бактерии (ведущие паразитический образ жизни, т.е. питающиеся живыми растениями или животными, вызывая их заболевания и гибель, большинство грибов и бактерий относятся к редуцентам), а также некоторые растения, лишенные хлорофилла и ведущие паразитический образ жизни за счет других растений.

Пищей для консументов служат продуценты (для консументов первого порядка) или другие консументы (для консументов второго и последующих порядков). Подразделение консументов на порядки иногда встречает определенные трудности, когда, например, состав пищи какого-либо вида включает как растительный корм, так и животный, причем добываемые ими консументы сами могут относиться к разным порядкам. Однако в каждый определенный момент времени любой консумент относится к вполне определенному порядку.

В различных экосистемах на долю консументов приходится разное количество перерабатываемой первичной продукции. Так, в лесных сообществах консументами суммарно потребляется от 1% до 10% чистой первичной продукции растений, редко больше. Остальная органика идет в опад за счет гибели растений и их частей (например, опавшие листья), и частично также потребляется консументами (детритная цепь питания), частично перерабатывается редуцентами. В открытых травянистых сообществах (луга, степи, пастбища) консументами может потребляться до 50% биомассы живых растений (обычно существенно меньше). Близкие показатели характерны для прибрежных сообществ океанов (где продуцентами служат водоросли-макрофиты) и пресноводных экосистем. В пелагических океанических сообществах, основанных на фитопланктоне, консументами выедается до 90% формируемой продуцентами биомассы.

Редуценты

Редуценты (редукторы) – неотъемлемая часть любой экосистемы. Они разрушают высокомолекулярные органические вещества отмерших организмов и используют высвобождающуюся при этом энергию для собственной жизнедеятельности, при этом в биотический круговорот возвращаются минеральные вещества, которые затем вновь используются продуцентами. Как правило, редуценты имеют мелкие размеры. Иногда выделяют группу так называемых макроредуцентов, включая в нее всех относительно крупных потребителей отмершей органики, которые входят в состав детритной пищевой цепи. При таком понимании к редуцентам относят многих беспозвоночных – насекомых, червей и т.д.

Источник: spravochnick.ru