Урок 30 Природные экосистемы     3.04 – 4.04 

Экосистема — это масштабное взаимодействие живых организмов с неживой средой их обитания.

В зависимости от масштаба проявления существует три основных вида экосистем:

1. Макроэкосистема. Масштабная система, состоящая из маленьких систем. Пример — пустыня, субтропический лес или океан.
2. Мезоэкосистема. Экосистема небольшого размера. Пример — пруд, лесной массив или отдельная поляна.
3. Микроэкосистема. Экосистема малого размера, которая имитирует в миниатюре природу различных экосистем. Пример — аквариум, труп животного, лесной пень, лужа воды, населённая микроорганизмами.

В зависимости от способа образования экосистемы делятся на две группы:

1. Естественная экосистема. Создаётся в результате сил природы, способна самостоятельно восстанавливаться и создавать замкнутый круг веществ.
2. Искусственная или антропогенная экосистема. Состоит из растений и животных, которые обитают в условиях, созданных руками человека.

Каждый живой организм может существовать только в определённых условиях. Например, барсук предпочитает жить в лесу, потому что там для него достаточно пищи и воды, есть места для постройки жилища, легко укрыться от врагов. Лес — это его место обитания. Здесь он чувствует себя как дома.

Экосистема — это единство живых организмов и среды их обитания.

В каждой экосистеме есть всё, что нужно для жизни, и при этом нет ничего лишнего. Все обитатели сообщества постоянно нуждаются в пище. Откуда же они её берут и почему она не кончается?

Главный секрет экосистемы — все её обитатели связаны между собой пищевыми связями. 

Пищевая цепь — это последовательный ряд организмов, которые питаются друг другом.

Пищевая сеть — более сложно устроенные пищевые цепи, в которых больше различных связей между организмами.

 без растений невозможна жизнь на Земле. Именно растения создают питание для себя и других организмов, используя для этого энергию солнца, воду, углекислый газ и минеральные вещества из почвы. Поэтому растения — первое звено в пищевой цепочке.

Следующее звено — животные. Поскольку они не могут сами производить питательные вещества, то используют уже готовые. Растительноядные животные питаются растениями. Хищные едят других животных. 

Если бы в экосистеме были только растения и животные, вскоре в ней скопилось бы много мусора: отходов жизнедеятельности и остатков отмерших организмов. Поэтому в экосистеме есть те, кто разрушает все эти остатки, превращая их в минеральные вещества: это грибы, различные бактерии, мелкие животные, обитающие в почве. Разрушенные останки образуют перегной, который делает почву плодородной. Минеральные вещества растворяются в воде, находящейся в почве, и их снова используют растения. Таким образом происходит круговорот веществ в природе.

Любое природное сообщество — естественная экосистема, поэтому может существовать без помощи и вмешательства человека. Это значит, что растения не нуждаются в дополнительном уходе, а животные сами могут найти себе пропитание. Берёзовый лес, тайга, степь, болото, озеро — это всё естественные экосистемы.

Естественная экосистема — сообщество организмов, созданное природой и способное существовать самостоятельно.

Человек научился создавать искусственные экосистемы. К ним можно отнести парк, пруд, поле, аквариум, террариум. Эти системы не могут сами себя обеспечивать, им нужна помощь человека. Например, поле или огород нуждаются в постоянном поливе, внесении удобрений, уничтожении вредителей, иначе растения погибнут и человек не получит урожая. Животные, которых содержат в неволе, не могут сами находить себе пищу, поэтому их необходимо кормить.

Искусственная экосистема — природное сообщество, созданное человеком и не способное существовать без поддержки людей.

люди вмешиваются в природные экосистемы: вырубают леса, осушают болота, изменяют русла рек. После этого экосистемы перестают правильно работать и уже не могут обеспечить своих обитателей всем необходимым. Пострадавшим экосистемам требуется помощь людей, которые смогут правильно оценить последствия негативного влияния человека и составить правильный план восстановления экосистемы. Но не каждую экосистему человек способен восстановить быстро. Иногда на это могут уйти годы и даже десятилетия.

Наземные экосистемы:

1. Тундра: арктическая и альпийская;

2.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. Полувечнозеленый тропический лес (районы с выраженным влажным и сухим сезонами);

9. Вечнозеленый 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 и др.);

5. Глубоководные рифтовые зоны.

Помимо основных типов природных экосистем различают переходные типы.

Например, лесотундра, смешанные леса умеренной зоны, лесостепь, полупустыни и др.

Экологические факторы – существенные свойства окружающей среды, оказывающие прямое или косвенное воздействие на сообщества живых организмов в экосистеме и на состояние экосистемы в целом.

Экологические факторы подразделяются на три группы:

• абиотические (факторы неживой природы)
• биотические (факторы живой природы),
• антропогенные, связанные с деятельностью человеческого общества.

Последние включают социально-экономические, культурные и другие факторы.

По характеру воздействий рассматривают периодические и непериодические экологические факторы, с действием которых связаны приспособительные возможности организмов и природных экосистем к изменениям внешних воздействий.

К периодическим экологическим факторам относят природные явления, обусловленные вращением Земли: смена времен года, суточная смена освещенности, суточные, сезонные и вековые изменения температуры и осадков, динамика растительной пищи (для животных) и др.

К непериодическим факторам относятся экологические факторы, не имеющие выраженной цикличности, например, химический состав и механические характеристики почвы, атмосферного воздуха или воды.

Абиотические факторы.

Эту группу составляют, как указывалось выше, компоненты и явления неживой, неорганической природы, оказывающие прямое или косвенное воздействие на живые организмы.

Главную роль среди них играют

• климатические (солнечная радиация, световой режим, температура, влажность, осадки, ветер, давление и др.);
• почвенные, важные для обитающих в почве организмов;
• гидрографически е- факторы водной среды. \

Биотические факторы.

Совокупность воздействий жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других и на состояние неживых компонент среды обитания составляет комплекс биотических факторов.

Разнообразные взаимодействия между животными, растениями и микроорганизмами в экосистеме подразделяются на прямые, связанные с непосредственным воздействием одних организмов на другие, и на косвенные, когда, например, растения своим присутствием изменяют режим действия абиотических факторов среды для других растений, животных и микроорганизмов.

Например, орех и дуб своими выделениями угнетают травянистую растительность под кронами.

В общем, любое растительное сообщество существенно влияет на совокупность абиотических характеристик среды.

Например, известно, что различные абиотические факторы в пределах лесного ландшафта существенно отличаются при схожести климатических условий от этих же факторов в условиях степных ландшафтов.

Антропогенные экологические факторы.

Важную группу экологических факторов составляют антропогенные факторы, отражающие воздействие человека как на живые организмы, так и на абиотические факторы среды обитания. Антропогенные факторы – это совокупность экологических факторов, обусловленных случайной или преднамеренной деятельностью человека и вызывающих существенное воздействие на структуру и функционирование экосистем и на деградацию биосферы.

К антропогенным факторам относятся, например, радиационное загрязнение или загрязнение химическими веществами воды, почвы или атмосферы в результате деятельности общества. Загрязнение среды вызывает во многих случаях существенные изменения в состоянии природных экосистем.

С точки зрения трофической структуры экосистему можно разделить на два яруса - автотрофный и гетеротрофный.

Верхний автотрофный ярус, или "зеленый пояс", включающий растения или их части, содержащие хлорофилл, где преобладают фиксация энергии света, использование простых неорганических соединений и накопление сложных органических соединений.

Нижний гетеротрофный ярус, или "коричневый пояс" почв и осадков, разлагающихся веществ, корней и т. д., в котором преобладают использование, трансформация и разложение сложных соединений

2.4.1. Биотические компоненты состоят из трех функциональных групп организмов - продуценты, концументы и редуценты

Продуценты (от англ. to produce – производить) – организмы, производящие органические вещества из неорганических соединений. Продуцентами в экосистеме являются автотрофные организмы, преобразующие путем фотосинтеза внешнюю (солнечную) энергию в биохимическую энергию, заключенную в органическом веществе.

Примерами продуцентов в наземных экосистемах являются растения. Фитопланктон – мельчайшие водоросли – является другим примером продуцентов, характерных для морских и вообще водных экосистем.

Они подразделяются но фото- и хемоавтотрофов.

Фотоавтотрофы используют в качестве источника энергии солнечный свет, а в качестве питательного материала - неорганические вещества, в основном углекислый газ и воду. К этой группе организмов относятся все зеленые растения и некоторые бактерии. В процессе жизнедеятельности сами синтезируют на свету органические вещества.

Хемоавтотрофы используют энергию, выделяющуюся при химических реакциях. К этой группе принадлежат, например, нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммиак до азотистой и затем азотной кислоты:

Главная роль в синтезе органических веществ принадлежит зеленым растительным организмам. Роль хемосинтезирующих бактерий в этом процессе относительно невелика

Консументы (от лат. консуме – потреблять) – это организмы, питающиеся органическим веществом, произведенным другими организмами (продуцентами).

т.е. осуществляют процесс разложения органических веществ. Такими организмами в экосистеме являются гетеротрофы.

Эти организмы используют органические вещества в качестве источника, питательного материала и энергии. Их делят на фаготрофов (гр. пожирающий) и сапротрофов (гр. Гнилой).

Фаготрофы питаются непосредственно растительными или животными организмами. К ним относятся в основном крупные животные макроконсументы.

Сапротрофы используют для питания органические вещества мертвых остатков.

Различают консументы 1-го и 2-го порядков.

Консументы 1-го порядка – растительноядные организмы (например, овца, заяц).

Консументы 2-го порядка – плотоядные, которые строят свои белки из белков растительного и животного происхождения (хищники).

Редуценты – организмы (главным образом, бактерии, грибы и др.), превращающие органические остатки в неорганические вещества (минерализация). Синоним термина – деструкторы (от англ. to destruct – разлагать).

Редуценты (лат. возвращающий). Они участвуют в последней стадии разложения - минерализации органических веществ до неорганических соединений (СО₂, Н₂О и др.). Редуценты возвращают вещества в круговорот, превращая их в формы, доступные для продуцентов.

К редуцентам относятся главным образом микроскопические организмы (бактерии, грибы и др).

Роль редуцентов в круговороте веществ чрезвычайно велика. Без редуцентов в биосфере накопились бы груды органических остатков; иссякли бы запасы минеральных веществ, необходимых продуцентам, и жизнь в такой форме, которую мы знаем, прекратилась бы.

Следует учитывать, что и продуценты, и консументы частично выполняют функции редуцентов, выделяя в окружающую среду минеральные вещества - продукты их метаболизма.

Таким образом, как правило, в любой экосистеме можно выделить три функциональные группы организмов: продуцентов, консументов и редуцентов. В экосистемах, образованных только микроорганизмами, консументы отсутствуют. В каждую группу входит множество популяций разных видов, населяющих экосистему.

Классификация эта относительная, так как и консументы, и сами продуценты выступают частично в роли редуцентов в течение жизни, выделяя в окружающую среду минеральные продукты обмена веществ.