Organizmy żywe i ich środowisko nieożywione (abiotyczne) są ze sobą nierozerwalnie związane i pozostają w ciągłej interakcji. Wszystkie organizmy (społeczność biotyczna) funkcjonują wspólnie na danym obszarze i oddziałują ze środowiskiem fizycznym w taki sposób, że przepływ energii tworzy ściśle określone struktury, a obieg substancji pomiędzy częściami ożywionymi i nieożywionymi tworzy system ekologiczny.

System ekologiczny (ekosystem) jest podstawową jednostką funkcjonalną w ekologii. Termin ten został po raz pierwszy zaproponowany w 1935 roku przez angielskiego ekologa A. Tansleya (1871-1955). Sama idea ekosystemu zrodziła się znacznie wcześniej.

Obecnie powszechnie stosowana jest następująca definicja ekosystemu. Ekosystem to dowolny zbiór organizmów i składników nieorganicznych, w którym może zachodzić obieg substancji. Zdaniem N.F. Reimers (1990) ekosystem to każda wspólnota istot żywych i jej siedliska, zjednoczona w jedną funkcjonalną całość, powstająca na zasadzie współzależności i związków przyczynowo-skutkowych istniejących pomiędzy poszczególnymi elementami środowiska. Należy podkreślić, że połączenie określonego środowiska fizykochemicznego (biotopu) ze zbiorowiskiem organizmów żywych (biocenozą) tworzy ekosystem.

A. Tansley zaproponował następującą zależność: Ekosystem = Biotop + Biocenoza

Zgodnie z definicją V.N. Sukacheva biogeocenoza (z greckiego bios – życie, ge – ziemia, koinos – ogólnie) to zespół jednorodnych elementów naturalnych (atmosfera, skała, roślinność, fauna i świat mikroorganizmów, gleba i warunki hydrologiczne) na pewnym obszarze powierzchnię Ziemi. Zarys biogeocenozy wyznacza się wzdłuż granicy zbiorowiska roślinnego (fitocenoza).

Terminy „system ekologiczny” i „biogeocenoza” nie są synonimami. Ekosystem to dowolny zbiór organizmów i ich siedlisk, w tym na przykład doniczka, mrowisko, akwarium, bagno, załogowe statek kosmiczny. Wymienionym systemom brakuje wielu funkcji z definicji V.N. Sukachev, a przede wszystkim element „geo” - Ziemia. Biocenozy są jedynie formacjami naturalnymi. Jednak biocenozę można w pełni uznać za ekosystem. Zatem pojęcie „ekosystemu” jest szersze i w pełni obejmuje pojęcie „biogeocenozy” lub „biogeocenozy” - szczególny przypadek ekosystemy.

Z współczesnego punktu widzenia ekosystem to zbiór producentów, konsumentów i detrytusożerców, którzy współdziałają ze sobą oraz ze swoim środowiskiem poprzez wymianę materii, energii i informacji w taki sposób, że jeden system pozostaje stabilna przez długi czas.

Ekosystemy istniejące na Ziemi są różnorodne i są klasyfikowane:

Według składu:

Mikroekosystemy (na przykład pień gnijącego drzewa).

Mezoekosystemy (las, staw, jezioro itp.).

Makroekosystemy (kontynent, ocean itp.).

Globalny - biosfera Ziemi.

Duże ekosystemy lądowe nazywane są biomami.

Według pochodzenia:

Naturalny (naturalny).

Sztuczne (antropogeniczne): rolnicze, miejskie i przemysłowe.

Jednak ten podział ekosystemów jest bardzo względny, gdyż dziś nie ma na świecie ekosystemów, na które człowiek nie ma wpływu.

Naturalny (naturalny):

1. Lądowe (biomy) - las (las tropikalny, lasy umiarkowane, iglaste (tajga), tundra), stepy, łąki, pustynie.

Ekosystemy leśne- najważniejsze biosfery dla życia: wzbogacają atmosferę w tlen i utrzymują w niej poziom dwutlenku węgla. Lasy odgrywają wiodącą rolę w obiegu wody: powierzchnia gleb leśnych pokryta jest ściółką i pochłania wodę deszczową i śniegową, uzupełniając zasoby wód gruntowych. Gleby leśne filtrują wodę spływającą z pól i terenów przemysłowych oraz oczyszczają ją z wielu szkodliwe zanieczyszczenia. Ekosystemy leśne odparowują wilgoć do atmosfery i korzystnie wpływają na klimat poprzez zwiększenie wilgotności powietrza.

Naturalnymi żerowiskami (pola siana i pastwiska) są stepy- zbiorowiska z przewagą gatunków odpornych na suszę (kserofity) i łąki- zbiorowiska mezofitów, tj. gatunek rosnący w warunkach wystarczającej, ale nie nadmiernej wilgoci.

Ekosystemy górskie- najważniejszy czynnik kształtujący klimat, ponieważ stanowią naturalne bariery dla ruchu dużych mas powietrza i chmur niosących deszcz.

Przykładowo Ural, podobnie jak wszystkie inne ekosystemy górskie, charakteryzuje się dwiema cechami: dużą różnorodnością biologiczną ze względu na podział pionowy oraz niską odpornością na użytkowanie gospodarcze, co wiąże się z niebezpieczeństwem erozji gleby.

2. Woda słodka:

Stojąca woda: jeziora, stawy, zbiorniki wodne.

Wody obecne: rzeki, strumienie.

Mokradła: bagna i bagna - pasy przybrzeżne woda wlewa się, gdy poziom wody się podniesie.

Bagna- są to ekosystemy nadmiaru wilgoci, w których nie gromadzi się próchnica, jak w glebie, ale torf (słabo zgniłe resztki roślin) w postaci detrytusu. Mokradła odgrywają ważną rolę regulacyjną

reżim hydrologiczny terytoriów: magazynuje wilgoć podczas topnienia śniegu i jesiennych opadów, zasila strumienie i rzeki w suchych porach roku. Bagna są uporządkowanymi ekosystemami rolniczymi. Dopływająca do nich woda może zawierać nawozy, pozostałości pestycydów, produkty naftowe, spływ obornika, a strumienie płynące z bagien są całkowicie oczyszczone z tych zanieczyszczeń.

3. Morskie (otwarty ocean, wody szelfu kontynentalnego, zatoki, ujścia rzek, ujścia rzek - płytkie zatoki, w których rzeka wpływa do morza, głębinowe strefy rafowe Oceanu Światowego).

Przez całe życie:

  • 1. Bardzo stabilny - zachowujący swoje cechy przez długi czas.
  • 2. Krótkoterminowe (np. ekosystem wiosennych kałuż wcześnie wysychających).

Według źródła energii:

  • 1. Autotroficzny: fotoautotroficzny, chemoautotroficzny.
  • 2. Heterotroficzny.

W strukturze ekosystemu wyróżnia się składniki abiotyczne i biotyczne. Składnik abiotyczny składa się z substancji nieorganicznych, które biorą udział w cyklach substancji w przyrodzie; związki organiczne łączące części biotyczne i abiotyczne; powietrze, woda, środowisko podłoża, do którego zaliczają się czynniki klimatyczne. Składnik biotyczny reprezentowany jest przez organizmy żywe i ma strukturę gatunkową, przestrzenną i troficzną. Struktura przestrzenna ekosystemy manifestują się na poziomach: procesy autotroficzne są najbardziej aktywne na wyższych poziomach - „pasie zieleni”, gdzie dostępne jest światło słoneczne. Procesy heterotroficzne są najbardziej intensywne na niższym poziomie - „brązowym pasie”. Tutaj materia organiczna gromadzi się w glebach i osadach. Strukturę troficzną ekosystemu reprezentują producenci - producenci materii organicznej, konsumenci - konsumenci materii organicznej i rozkładający - rozkładający materię organiczną na pierwotne składniki mineralne.

Zatem w ramach ekosystemu można wyróżnić następujące elementy:

  • Ш substancje nieorganiczne (węgiel, azot, dwutlenek węgla, woda itp.) zawarte w cyklach;
  • Cii związki organiczne(białka, węglowodany, lipidy, substancje humusowe itp.) łączące część biotyczną i abiotyczną;
  • Ø środowisko powietrzne, wodne i substratowe, z uwzględnieniem reżimu klimatycznego i innych czynników fizycznych;
  • Ø producenci, organizmy autotroficzne(rośliny zielone, sinice, bakterie foto- i chemosyntetyzujące), które wytwarzają żywność z prostych substancji nieorganicznych;
  • Ш konsumenci - organizmy heterotroficzne, głównie zwierzęta, żywiące się innymi organizmami lub cząsteczkami materii organicznej;
  • Organizmy rozkładające i detrytusożerne to organizmy heterotroficzne, głównie bakterie i grzyby, które uzyskują energię albo poprzez rozkład martwej tkanki, albo poprzez absorpcję rozpuszczonej materii organicznej, uwalnianej samorzutnie lub ekstrahowanej przez saprofity z roślin i innych organizmów.

Ekosystemy nie są rozproszone losowo; są zgrupowane w dość regularnych strefach, zarówno poziomych (szerokość geograficzna), jak i pionowych (wysokość). To jest potwierdzone prawo okresowe strefa geograficzna A.A. Grigoriewa – M.I. Budyko: wraz ze zmianą stref fizyczno-geograficznych Ziemi, podobnych stref krajobrazowych i niektórych z nich właściwości ogólne powtarzane są okresowo (ryc. 1).

Naturalny ekosystem charakteryzuje się trzema cechami:

  • 1) ekosystem jest z konieczności zbiorem elementów żywych i nieożywionych;
  • 2) w ekosystemie zachodzi pełny cykl, począwszy od powstania materii organicznej, a skończywszy na jej rozkładzie na składniki nieorganiczne;
  • 3) ekosystem pozostaje stabilny przez pewien czas, co zapewnia pewna struktura składników biotycznych i abiotycznych.

Ryż. 1.

Uwaga: 1,2,3 - wskaźnik suchości radiacyjnej (stosunek bilansu radiacyjnego do ilości ciepła potrzebnego do odparowania rocznej ilości opadów). Średnice okręgów są proporcjonalne do produktywności biologicznej krajobrazów.

Wyróżnia się cztery typy ekosystemów:

Podstawowy ( mikroekosystemy) - ekosystemy najniższej rangi, podobne wielkością do małych elementów środowiska: pnia gnijącego drzewa, małego zbiornika, jamy ustnej człowieka itp.;

Lokalny ( mezoekosystemy) (las, rzeka, staw itp.),

Strefowy ( makroekosystemy) lub biomy - duże ekosystemy lądowe o bardzo szerokim rozmieszczeniu (ocean, kontynenty, kontynenty, obszary naturalne- tundra, tajga, tropikalne lasy deszczowe, sawanny itp.) .

Każdy biom składa się z wielu połączonych ze sobą ekosystemów. Połączenie wszystkich ekosystemów naszej planety tworzy globalny gigantyczny ekosystem zwany Biosfera(Ekosfera).

3. Klasyfikacje ekosystemów:

W zależności od pochodzenia ekosystemy dzielą się na:

1) naturalne (naturalne) ekosystemy- cykl biologiczny, w którym zachodzi bez bezpośredniego udziału człowieka. Podzielone na: grunt(lasy, stepy, pustynie) i wodne: słodkowodne i morskie(bagna, jeziora, stawy, rzeki, morza).

2) ekosystemy antropogeniczne (sztuczne).- ekosystemy stworzone przez człowieka dla zysku, które mogą istnieć tylko przy jego wsparciu (agroekosystemy - sztuczne ekosystemy powstałe w wyniku działalności rolniczej człowieka; technoekosystemy - sztuczne ekosystemy powstałe w wyniku działalności przemysłowej człowieka; ekosystemy miejskie (łac. miejskie) - ekosystemy powstałe w wyniku powstania osiedli ludzkich).

3) socjonaturalne- systemy naturalne, zmodyfikowany przez człowieka (park, zbiornik).

Istnieją także ekosystemy przejściowe pomiędzy naturalnymi a antropogenicznymi (ekosystemy naturalnych pastwisk wykorzystywanych przez człowieka do wypasu zwierząt gospodarskich).

Ze względu na źródło energii zapewniającej życie ekosystemy dzielą się na następujące typy:

1) ekosystemy autotroficzne- są to ekosystemy, które zaopatrują się w energię otrzymaną ze Słońca kosztem własnych organizmów foto- lub chemotroficznych. Większość należy do tego typu naturalne ekosystemy i trochę antropogeniczne.

2) ekosystemy heterotroficzne- są to ekosystemy, które uzyskują energię za pomocą gotowych związków organicznych syntetyzowanych przez organizmy niebędące składnikami tych ekosystemów lub wykorzystując energię wytworzoną przez człowieka elektrownie. Mogą one być zarówno naturalne (na przykład ekosystemy głębin oceanicznych wykorzystujące odpady organiczne spadające z góry), jak i antropogeniczne (na przykład miasta z liniami energetycznymi).


4. Struktura ekosystemu.

Strukturę ekosystemu rozumie się jako jasno określone wzorce relacji i połączeń jego części. Struktura ekosystemu jest wieloaspektowa.

Wyróżnić gatunek, przestrzenny, środowiskowy, troficzny I granica Struktury.

Struktura gatunkowa ekosystemu- jest to różnorodność gatunków, związek i stosunek ich liczby. Różne społeczności tworzące ekosystem składają się z różnej liczby gatunków - różnorodność gatunkowa. Jest to najważniejsza jakościowa i ilościowa cecha trwałości ekosystemu. Podstawy różnorodności biologicznej w przyrodzie ożywionej. Różnorodność gatunkowa wiąże się z różnorodnością warunków siedliskowych. Na przykład w lesie tajgi na powierzchni 100 m2 rośnie z reguły około 30 różnych gatunków roślin, a na łące nad rzeką - dwa razy więcej.

W zależności od różnorodności gatunków rozróżniają bogaty(lasy tropikalne, doliny rzek, rafy koralowe) i słaby(pustynie, północne tundry, zanieczyszczone zbiorniki wodne) ekosystemy. Głównymi czynnikami ograniczającymi są temperatura, wilgotność i brak pożywienia. Podstawą jest z kolei różnorodność gatunkowa różnorodność ekologiczna - różnorodność ekosystemów. Całość różnorodności genetycznej, gatunkowej i środowiskowej Różnorodność biologiczna planety jest głównym warunkiem trwałości wszelkiego życia .

Struktura przestrzenna ekosystemu.

Populacje różne rodzaje w ekosystemie są rozmieszczone w określony sposób i formie strukturę przestrzenną.

Wyróżnić pionowy I poziomy struktury ekosystemów.

Podstawy struktura pionowa (warstwowość) tworzy roślinność.

Mieszkają razem, rośliny o tej samej wysokości tworzą rodzaj podłóg- schody elementy struktury pionowej fitocenozy. Są poziomy nad ziemią I pod ziemią. Przykład nad ziemią- w lesie wysokie drzewa stanowią pierwszą (górną) warstwę, drugą warstwę tworzą młode osobniki drzew górnej warstwy i starsze drzewa o mniejszej wysokości (razem tworzą warstwę A - drzewostan). Trzeci poziom składa się z krzewów (poziom B - runo leśne), czwarty - z wysokich traw (poziom C - zielny). Najniższy poziom, na który pada bardzo mało światła, to mchy i nisko rosnące trawy (poziom D – mchy-porosty). Poziomowanie obserwowany także w zbiorowiskach zielnych (łąki, stepy, sawanny).

Pod ziemią nakładanie warstw wiąże się z różną głębokością wnikania systemów korzeniowych roślin w glebę: niektóre korzenie wnikają głęboko w glebę, docierając do poziomu wód gruntowych, inne mają powierzchowny system korzeniowy, który wychwytuje wodę i składniki odżywcze z górnej warstwy gleby. Zwierzęta są również przystosowane do życia w tej czy innej warstwie roślin (niektóre w ogóle nie opuszczają swojej warstwy). W związku z tym poziom można przedstawić jako jednostkę strukturalną biocenozy, która różni się od pozostałych części pewnymi warunkami środowiskowymi, zbiorem roślin, zwierząt i mikroorganizmów.

Struktura pozioma Ekosystem (mozaikowy, punktowy) powstaje w wyniku niejednorodności mikrorzeźby, właściwości gleby, działalności środowiskotwórczej roślin i zwierząt (np. w wyniku działalności człowieka - selektywnych cięć, dołów paleniskowych itp. lub zwierząt - gleby emisje podczas kopania dołów, późniejszego ich zarastania, tworzenia mrowisk, deptania i usuwania trawy przez zwierzęta kopytne itp., opadu drzew podczas huraganów itp.)

Dzięki pionowej i poziomej strukturze organizmy żyjące w ekosystemie efektywniej wykorzystują minerały gleby, wilgoć i strumień światła.

Struktura ekologiczna Ekosystem składa się z różnych grup ekologicznych organizmów, które mogą mieć różny skład gatunkowy, ale zajmują podobne nisze ekologiczne. Każda z grup ekologicznych pełni w społeczeństwie określone funkcje: wytwarza materię organiczną wykorzystując źródła energii słonecznej i chemicznej, konsumuje ją, przekształca martwą materię organiczną w substancje nieorganiczne, zawracając ją w ten sposób do obiegu substancji.

Ważny znak cechy strukturalne ekosystem jest obecność granic siedliska różnych zbiorowisk. Zwykle mają one charakter warunkowy. W rezultacie powstaje dość rozległa strefa graniczna (krawędź), różniąca się specjalne warunki. Rośliny i zwierzęta charakterystyczne dla każdego z przylegających zbiorowisk przenikają na sąsiednie terytoria, tworząc swoistą „krawędź”, pas graniczny - ekoton . W ten sposób to powstaje granica Lub regionalny efektem jest wzrost różnorodności i zagęszczenia organizmów na obrzeżach (krawędźch) sąsiadujących zbiorowisk oraz w strefach przejściowych między nimi.

5. Struktura funkcjonalna ekosystemów. Grupy funkcjonalne organizmów w ekosystemie.

Organizmy żywe w ekosystemie pełnią różne funkcje, które zależą od rodzaju spożywanego pokarmu. Podczas ewolucji na Ziemi powstały dwa główne rodzaje odżywiania - autotroficzny I heterotroficzny.

W każdym ekosystemie są trzy grupy funkcyjne organizmy: producentów, konsumentów i rozkładających.

Podstawą powstawania i funkcjonowania ekosystemów są producenci− rośliny i mikroorganizmy zdolne do wytwarzania (wytwarzania) z materia nieorganiczna organiczne, wykorzystujące energię świetlną - autotrofy (samochody - ja , trof - jeść , grecki s.., fotosynteza) , lub energia zawarta w wiązania chemiczne połączenia - chemotrofy (chemosynteza).

Do autotrofów zaliczamy rośliny zielone (wyższe rośliny naczyniowe), mchy, porosty, algi zielone i niebieskozielone, które są dominującymi pierwotnymi producentami – producentami materii organicznej w ekosystemach.

Chemotrofy obejmują organizmy, które syntetyzują materię organiczną z materii nieorganicznej, wykorzystując energię utleniania amoniaku, siarkowodoru, żelaza i innych substancji znajdujących się w glebie lub leżących pod nią skałach.

W przeciwieństwie do producentów, którzy tworzą podstawowe produkty ekosystemów, organizmy korzystające z tych produktów nazywane są heterotrofy (heteros - inny, greckie słowa), wykorzystują do życia gotową materię organiczną oraz energię innych organizmów i produkty ich przemiany materii.

Są heterotroficzne konsumenci (consumo – konsumować, łac.) I rozkładacze.

Roślinożerny- roślinożercy (phytos - roślina, phagos - zjadacz, słowa greckie) - konsumenci pierwszego rzędu. Fitofagi są wtórnymi akumulatorami energii słonecznej zgromadzonej początkowo przez rośliny.

Zoofagi- drapieżniki, mięsożercy - konsumenci drugiego lub trzeciego rzędu - zjadanie fitofagów i mniejszych drapieżników. Drapieżniki są najważniejszymi regulatorami równowagi biologicznej: nie tylko regulują liczebność zwierząt fitofagicznych, ale pełnią funkcję porządkową, zjadając przede wszystkim zwierzęta chore i osłabione.

Symbiotrofy(symbioza - współżycie, gr.)- mikroorganizmy, bakterie i grzyby żyjące na korzeniach roślin i wokół nich, otrzymujące część produktów fotosyntezy w postaci substancji organicznych wydzielanych przez korzenie. Pobierają z gleby wodę i sole mineralne i przekazują je roślinie, przekształcają azot z powietrza w formy dostępne dla roślin. Do symbiotrofów zalicza się również mikroorganizmy (bakterie, zwierzęta jednokomórkowe), które żyją w przewodzie pokarmowym zwierząt fitofagicznych i pomagają im trawić pokarm.

Saprofagi Lub detrytusożerne - zwierzęta jedzące zwłoki i odchody (wrony, kawki, hieny, sępy orły, chrząszcze gnojowe, muchy itp.). Tworzą się martwe organizmy detritus : dopływ materii organicznej, która jest jakby wyłączona na jakiś czas z obiegu organicznego. Saprofagi, zjadając i przetwarzając detrytus, przyspieszają jego krążenie w przyrodzie

Tworzy się osobliwa grupa organizmów wszystkożerne mi Lub euryfagi . Są to organizmy o mieszanym sposobie odżywiania, tj. żywiąc się zwierzętami, roślinami, a nawet szczątkami. Na przykład niedźwiedź, lis, świnia, kurczak, wrona, karaluchy, człowiek.

Detrytus jest przetwarzany i rozkładacze (reducere - przywrócić, łac.)(mikrokonsumenci, destruktory, saprotrofy, osmotrofy) - organizmy heterotroficzne rozkładające materię organiczną - szczątki i odchody zwierzęce do soli mineralnych, które poprzez roztwory glebowe wracają do korzeni roślin (makro- i mikroorganizmy - grzyby, bakterie, pierwotniaki). Podczas aktywności życiowej tych organizmów przywracane są substancje mineralne, które są ponownie wykorzystywane przez producentów.

W glebie żyje wiele organizmów - detritivores, króla gleby można nazwać dżdżownicą, która zjada martwą tkankę roślinną. Przepuszczając je przez jelita, zamienia je w odchody o dużej zawartości materii organicznej. Jest to jeden z aktywnych producentów próchnicy glebowej. Masa dżdżownic w glebach wysoce produktywnych ekosystemów może być większa niż masa zwierząt lądowych.

Tym samym producenci, konsumenci i rozkładający, reprezentowani w ekosystemie przez wiele gatunków, gwarantują jego długotrwałe, stabilne istnienie.

Pomimo faktu, że ekosystem i biogeocenoza są używane jako to samo pojęcie, ekosystemy różnią się wielkością i złożonością. O ile biogeocenozy mają pewne wyraźne granice, o tyle bardzo trudno jest określić granice ekosystemów. Przykładami małych ekosystemów są kropla wody z drobnoustrojami, gnijący kikut z mikroorganizmami, grzyby i małe kręgowce. Ekosystem może obejmować kilka biogeocenoz.

Zatem ekosystem jest pojęciem szerszym w porównaniu z biogeocenozą. Każda biogeocenoza jest ekosystemem, ale nie każdy ekosystem można nazwać biogeocenozą.

Biosfera

Największym ekosystemem jest biosfera.

Życie na Ziemi nie zostało przerwane od ponad 3,5 miliarda lat dzięki cyklowi substancji w przyrodzie. Rośliny wytwarzają substancje organiczne z minerałów, wody, dwutlenku węgla, wykorzystując przepływy energii słonecznej. Zwierzęta wykorzystują w procesie żywienia gotowe substancje organiczne, które grzyby i bakterie stopniowo rozkładają na substancje mineralne. Minerały są ponownie wykorzystywane przez rośliny. W ten sposób to powstaje cykl biologiczny substancji.

W zbiorowości przyrodniczej organizmy żywe są powiązane nie tylko między sobą, ale także z przyrodą nieożywioną. Ścisłe połączenie żywych i nieożywionych elementów przyrody tworzy ekosystem.

Obieg substancji w ekosystemie może nastąpić, jeśli istnieją rezerwy składników odżywczych niezbędnych do życia i trzy grupy organizmów tworzących naturalną społeczność - producenci (producenci), konsumenci (konsumenci), niszczyciele (rozkładacze) substancji organicznych.

Nie ma na Ziemi gatunku, który nie służy innym jako pokarm lub sam nie żywi się organizmami innych gatunków. Szereg organizmów żywych w ekosystemie, za pośrednictwem których następuje przekazywanie energii zawartej w substancjach organicznych, nazywa się obwód zasilania.

Zwierzęta roślinożerne wykorzystują energię zmagazynowaną przez rośliny w postaci substancji organicznych. Jednak rośliny wydają większość swojej energii na procesy życiowe. Drapieżniki żerujące na zwierzętach roślinożernych otrzymują mniej energii. Resztki zwierząt i roślin, zawierające jeszcze mniej energii, są stopniowo pochłaniane przez grzyby i bakterie. Zatem ze względu na ciągłe marnowanie energii na procesy życiowe, łańcuchy pokarmowe składają się zwykle z niewielkiej liczby ogniw - zwykle 3-5.

Całkowita liczba gatunków w ekosystemie może wynosić setki lub tysiące. Prawie zawsze organizmy różnych gatunków żywią się różnymi przedmiotami. W rezultacie powstaje złożona sieć pokarmowa. Dzięki temu zniknięcie osobników dowolnego gatunku nie wpływa na ekosystem. Istnieje nieprzerwanie od dłuższego czasu.

Przepływy substancji i energii przechodzące przez organizmy żywe są bardzo duże. W ten sposób człowiek zużywa w ciągu swojego życia dziesiątki ton wody i jedzenia, a przez jego płuca przechodzi wiele milionów litrów powietrza.

Według pochodzenia

Ekosystemy mogą być naturalny(las, łąka, jezioro) i sztuczny(park, pole, ogród). Materiał ze strony

Na wymiar

Ekosystemy mogą być bardzo duży(tundra, tajga), przeciętny wielkości (staw, gaj brzozowy) i całkowicie mały(strumyk, pagórek bagienny).

Badanie środowiska jako równowagowej zbiorowości organizmów żywych, idealnie przystosowanej do życia w określonym środowisku o określonym mikroklimacie i szeregu innych cech, doprowadziło do powstania koncepcji ekosystemu.

Słowo to zaczęto nazywać systemem obejmującym interakcję istot żywych (biocenoza) i siedliska (biotop), ich wzajemną wymianę energii i materii, trwającą przez dość długi okres czasu. Doskonałym przykładem ekosystemu jest staw, w którym żyje wiele roślin, mikroorganizmów, owadów, ryb, ptaków i ssaków.

W biologii zwyczajowo rozróżnia się następujące gradacje ekosystemów:

— mikroekosystemy (kropla wody, w której żyją mikroorganizmy, powalony pień drzewa z żyjącymi w nim bakteriami i owadami);

— mezoekosystemy (pojedynczy staw lub las na określonym obszarze);


— makroekosystemy (kontynentalny, oceaniczny);

- globalny ekosystem obejmujący naszą planetę.

Globalny ekosystem to zbiór makroekosystemów, a te z kolei to zbiór mezoekosystemów o różnej skali, czyli biogeocenoz. Każda indywidualna biogeocenoza jest głównym elementem globalnego ekosystemu Ziemi.

Składniki ekosystemu

Każdy ekosystem zawiera zarówno żywe, jak i nieożywione elementy, które aktywnie na siebie wpływają. Główną oznaką jego istnienia jest stabilność obiegu substancji i zjawisk przez dość długi okres, który często mierzy się nawet nie w tysiącleciach, ale w milionach lat.

Składniki biogeocenozy (ekosystemu) to:

— atmosfera (klimatop), jej cechy klimatyczne i zjawiska pogodowe;

— gleba lub gleba (edafotop) dostarczająca minerałów, wilgoci i pierwiastków organicznych;

— świat warzyw(fitocenoza), która przetwarza wilgoć i minerały w związki organiczne;


— świat zwierząt(zoocenoza), której bazą żywieniową są rośliny i zwierzęta;

— mikroorganizmy (mikrobiocenoza) odpowiedzialne za przetwarzanie pozostałości organicznych martwych roślin i zwierząt.

Do określenia układu tych składników w zachodniej nauce biologicznej używa się tego terminu „ekosystem”, zaproponowany w 1935 roku przez angielskiego naukowca A. Tansleya. Rosyjski szkoła naukowa woli używać tego określenia „biogeocenoza” autorstwo Biolog radziecki V. N. Sukacheva. Obie nazwy są równoważne w znaczeniu.

Charakterystyka ekosystemu

Biorąc pod uwagę różnorodność żywych i nieożywionych składników tworzących każdy ekosystem, cechy opisujące jego właściwości są ogólne.

— Zrównoważony rozwój– główny wskaźnik ekosystemu. Odporność oznacza zdolność do utrzymania swojej struktury pod różnymi wpływami zewnętrznymi lub zmianami parametrów środowiskowych oraz do regeneracji po zniszczeniu części.

— Bioróżnorodność– ilościowe i jakościowe zróżnicowanie gatunków istot żywych wchodzących w skład ekosystemu. Im większa różnorodność biologiczna, tym stabilniejsza struktura ekosystemu.

— Złożoność ekosystemu– wskaźnik obejmujący zarówno całkowitą liczbę gatunków, jak i liczbę interakcji między nimi. Jak duża liczba połączenia charakteryzują się biogeocenozą, im są bardziej stabilne i tym szybciej się regenerują negatywne skutki.

— Wydajność- wskaźnik wyrażony zarówno w postaci całkowitej masy wszystkich istot żywych zamieszkujących jednostkę powierzchni, jak i w postaci tej samej masy pod względem energetycznym lub ilości suchej materii organicznej.


Ponadto w ostatnim stuleciu pojawił się nowy czynnik wpływający na ekosystemy wszystkich kontynentów - antropogeniczny. Ekolodzy na całym świecie uważnie monitorują, czy oddziaływanie antropogeniczne nie przekracza rozsądnych granic i nie prowadzi do całkowitego zniszczenia ekosystemów na niektórych obszarach.

Ekosystem obejmuje wszystkie żywe organizmy (rośliny, zwierzęta, grzyby i mikroorganizmy), które w takim czy innym stopniu oddziałują ze sobą i otaczającym je środowiskiem nieożywionym (klimat, gleba, światło słoneczne, powietrze, atmosfera, woda itp.) .

Ekosystem nie ma określonej wielkości. Może być duży jak pustynia lub jezioro, albo mały jak drzewo lub kałuża. Woda, temperatura, rośliny, zwierzęta, powietrze, światło i gleba oddziałują ze sobą.

Istota ekosystemu

W ekosystemie każdy organizm ma swoje miejsce i rolę.

Rozważmy ekosystem małego jeziora. Można w nim znaleźć wszelkiego rodzaju organizmy żywe, od mikroskopijnych po zwierzęta i rośliny. Zależą od czynników takich jak woda, światło słoneczne, powietrze, a nawet ilość składniki odżywcze w wodzie. (Kliknij, aby dowiedzieć się więcej o pięciu podstawowych potrzebach organizmów żywych).

Schemat ekosystemu jeziora

Za każdym razem, gdy „obcy” (żywa istota) lub Czynnik zewnętrzny(takie jak rosnąca temperatura) zostaną wprowadzone do ekosystemu, mogą wystąpić katastrofalne skutki. Dzieje się tak, ponieważ nowy organizm (lub czynnik) jest w stanie zakłócić naturalną równowagę interakcji i spowodować potencjalną szkodę lub zniszczenie obcego ekosystemu.

Zazwyczaj biotyczni członkowie ekosystemu wraz z ich czynnikami abiotycznymi są od siebie zależni. Oznacza to, że brak jednego członka lub jednego czynnika abiotycznego może mieć wpływ na cały system ekologiczny.

Jeśli nie ma wystarczającej ilości światła i wody lub jeśli gleba zawiera mało składników odżywczych, rośliny mogą umrzeć. Jeśli rośliny obumierają, zagrożone są także żyjące na nich zwierzęta. Jeśli zwierzęta zależne od roślin umrą, inne zwierzęta zależne od roślin również umrą. Ekosystem w przyrodzie działa w ten sam sposób. Wszystkie jego części muszą ze sobą współdziałać, aby zachować równowagę!

Niestety ekosystemy mogą zostać zniszczone przez klęski żywiołowe, takie jak pożary, powodzie, huragany i erupcje wulkanów. Ludzka aktywność przyczynia się również do zniszczenia wielu ekosystemów i.

Główne typy ekosystemów

Systemy ekologiczne mają nieokreślone wymiary. Potrafią egzystować na małej przestrzeni, np. pod kamieniem, gnijącym pniem czy w małym jeziorku, a także zajmują duże obszary (jak cały las tropikalny). Z technicznego punktu widzenia naszą planetę można nazwać jednym wielkim ekosystemem.

Schemat małego ekosystemu gnijącego pnia

Rodzaje ekosystemów w zależności od skali:

  • Mikroekosystem- ekosystem o małej skali, taki jak staw, kałuża, pień drzewa itp.
  • Mezoekosystem- ekosystem, taki jak las lub duże jezioro.
  • Biom. Bardzo duży ekosystem lub zbiór ekosystemów o podobnych czynnikach biotycznych i abiotycznych, taki jak cały las tropikalny z milionami zwierząt i drzew oraz wiele różnych zbiorników wodnych.

Granice ekosystemów nie są wyznaczone wyraźnymi liniami. Często oddzielają je bariery geograficzne, takie jak pustynie, góry, oceany, jeziora i rzeki. Ponieważ granice nie są ściśle określone, ekosystemy mają tendencję do łączenia się ze sobą. Dlatego jezioro może mieć wiele małych ekosystemów unikalne cechy. Naukowcy nazywają to mieszanie „Ecotone”.

Rodzaje ekosystemów według rodzaju występowania:

Oprócz powyższych typów ekosystemów istnieje również podział na naturalne i sztuczne systemy ekologiczne. Naturalny ekosystem tworzy przyroda (las, jezioro, step itp.), a sztuczny tworzy człowiek (ogród, działka, park, pole itp.).

Typy ekosystemów

Istnieją dwa główne typy ekosystemów: wodne i lądowe. Każdy inny ekosystem na świecie należy do jednej z tych dwóch kategorii.

Ekosystemy lądowe

Ekosystemy lądowe można znaleźć w dowolnym miejscu na świecie i dzielą się na:

Ekosystemy leśne

Są to ekosystemy, w których występuje obfitość roślinności lub duża liczba organizmy żyjące na stosunkowo małej przestrzeni. Zatem w ekosystemach leśnych zagęszczenie organizmów żywych jest dość duże. Niewielka zmiana w tym ekosystemie może wpłynąć na całą jego równowagę. Ponadto w takich ekosystemach można znaleźć ogromną liczbę przedstawicieli fauny. Ponadto ekosystemy leśne dzielą się na:

  • Tropikalne lasy wiecznie zielone lub tropikalne lasy deszczowe:, w którym średnie opady wynoszą ponad 2000 mm rocznie. Charakteryzują się gęstą roślinnością, w której dominują wysokie drzewa położone na różnej wysokości. Tereny te są ostoją dla różnych gatunków zwierząt.
  • Tropikalne lasy liściaste: Oprócz ogromnej różnorodności gatunków drzew, występują tu także krzewy. Ten typ lasów występuje w wielu zakątkach planety i jest domem dla szerokiej gamy flory i fauny.
  • : Mają dość małą liczbę drzew. Przeważają tu drzewa zimozielone, odnawiające swoje liście przez cały rok.
  • Lasy liściaste: Znajdują się one w wilgotnych regionach o klimacie umiarkowanym, w których występują wystarczające opady deszczu. W Zimowe miesiące, drzewa zrzucają liście.
  • : Znajdująca się bezpośrednio naprzeciwko tajga charakteryzuje się wiecznie zielonymi drzewami iglastymi, temperaturami poniżej zera przez pół roku i kwaśnymi glebami. W ciepłym sezonie można spotkać dużą liczbę ptaków wędrownych, owadów i.

ekosystem pustynny

Ekosystemy pustynne znajdują się na obszarach pustynnych i otrzymują mniej niż 250 mm opadów rocznie. Zajmują około 17% całkowitej powierzchni lądowej Ziemi. Ze względu na wyjątkowo wysokie temperatury powietrza, słaby dostęp i intensywne światło słoneczne, nie są one tak bogate jak inne ekosystemy.

Ekosystem łąkowy

Łąki znajdują się w tropikalnych i umiarkowanych regionach świata. Powierzchnię łąk stanowią głównie trawy, z niewielką liczbą drzew i krzewów. Łąki zamieszkują pasące się zwierzęta, owadożerne i roślinożerne. Wyróżnia się dwa główne typy ekosystemów łąkowych:

  • : Tropikalne murawy, które charakteryzują się porą suchą i charakteryzują się indywidualnie rosnącymi drzewami. Dostarczają pożywienia dużej liczbie zwierząt roślinożernych, a także są terenami łowieckimi wielu drapieżników.
  • Prerie (umiarkowane użytki zielone): Jest to obszar o umiarkowanej porośniętej trawą, całkowicie pozbawiony dużych krzewów i drzew. Na preriach występują zioła i wysokie trawy, a warunki klimatyczne są suche.
  • Łąki stepowe: Obszary suchych muraw, które znajdują się w pobliżu półsuchych pustyń. Roślinność tych łąk jest krótsza niż sawann i prerii. Drzewa są rzadkie i zwykle można je spotkać na brzegach rzek i strumieni.

Ekosystemy górskie

Górzysty teren zapewnia różnorodne siedliska, w których można spotkać dużą liczbę zwierząt i roślin. Na wysokościach zwykle panują trudne warunki klimatyczne, w których mogą przetrwać tylko rośliny alpejskie. Zwierzęta żyjące wysoko w górach mają grubą sierść, która chroni je przed zimnem. Niższe stoki porośnięte są przeważnie lasami iglastymi.

Ekosystemy wodne

Ekosystem wodny to ekosystem znajdujący się w środowisko wodne(np. rzeki, jeziora, morza i oceany). Obejmuje florę, faunę i właściwości wody wodnej i dzieli się na dwa typy: systemy ekologiczne morskie i słodkowodne.

Ekosystemy morskie

Są to największe ekosystemy, zajmujące około 71% powierzchni Ziemi i zawierające 97% wody planety. Woda morska zawiera dużą ilość rozpuszczonych minerałów i soli. Morski system ekologiczny dzieli się na:

  • Oceaniczny (stosunkowo płytka część oceanu położona na szelfie kontynentalnym);
  • Strefa głęboka (obszar głębinowy, do którego nie dociera światło słoneczne);
  • Rejon bentalowy (obszar zasiedlony przez organizmy denne);
  • Strefa międzypływowa (miejsce pomiędzy odpływami i przypływami);
  • Ujścia rzek;
  • Rafy koralowe;
  • Słone bagna;
  • Kominy hydrotermalne, w których chemosyntezatory stanowią źródło pożywienia.

W ekosystemach morskich żyje wiele gatunków organizmów, a mianowicie: algi brunatne, korale, głowonogi, szkarłupnie, bruzdnice, rekiny itp.

Ekosystemy słodkowodne

W przeciwieństwie do ekosystemów morskich, ekosystemy słodkowodne zajmują zaledwie 0,8% powierzchni Ziemi i zawierają 0,009% całkowitych światowych zasobów wody. Istnieją trzy główne typy ekosystemów słodkowodnych:

  • Woda stojąca: woda tam, gdzie nie ma prądu, np. w basenach, jeziorach lub stawach.
  • Płynące: Wody szybko płynące, takie jak strumienie i rzeki.
  • Tereny podmokłe: Miejsca, w których gleba jest stale lub okresowo zalewana.

Ekosystemy słodkowodne są domem dla gadów, płazów i około 41% gatunków ryb na świecie. Wody szybko płynące zazwyczaj zawierają wyższe stężenia rozpuszczonego tlenu, co sprzyja większej różnorodności biologicznej niż wody szybko płynące stojąca woda stawy lub jeziora.

Struktura ekosystemu, jego elementy i czynniki

Ekosystem definiuje się jako naturalną funkcjonalną jednostkę ekologiczną składającą się z organizmów żywych (biocenoza) i ich środowiska nieożywionego (abiotycznego lub fizykochemicznego), które oddziałują ze sobą i tworzą stabilny system. Staw, jezioro, pustynia, pastwiska, łąki, lasy itp. są typowymi przykładami ekosystemów.

Każdy ekosystem składa się ze składników abiotycznych i biotycznych:

Struktura ekosystemu

Składniki abiotyczne

Składniki abiotyczne to niepowiązane ze sobą czynniki życia lub środowiska fizycznego, które wpływają na strukturę, rozmieszczenie, zachowanie i interakcje organizmów żywych.

Składniki abiotyczne reprezentowane są głównie przez dwa typy:

  • Czynniki klimatyczne, które obejmują deszcz, temperaturę, światło, wiatr, wilgotność itp.
  • Czynniki edaficzne, w tym kwasowość gleby, topografia, mineralizacja itp.

Znaczenie składników abiotycznych

Atmosfera dostarcza organizmom żywym dwutlenek węgla (do fotosyntezy) i tlen (do oddychania). Pomiędzy atmosferą a powierzchnią Ziemi zachodzą procesy parowania i transpiracji.

Promieniowanie słoneczne podgrzewa atmosferę i odparowuje wodę. Światło jest również niezbędne do fotosyntezy. dostarcza roślinom energię do wzrostu i metabolizmu, a także produkty organiczne do karmienia innych form życia.

Większość żywych tkanek składa się z dużej zawartości wody, do 90% lub więcej. Niewiele komórek jest w stanie przetrwać, jeśli zawartość wody spadnie poniżej 10%, a większość umiera, gdy zawartość wody jest mniejsza niż 30-50%.

Woda jest medium, przez które mineralne produkty spożywcze przedostają się do roślin. Jest także niezbędny do fotosyntezy. Rośliny i zwierzęta pobierają wodę z powierzchni Ziemi i gleby. Głównym źródłem wody są opady atmosferyczne.

Składniki biotyczne

Istoty żywe, w tym rośliny, zwierzęta i mikroorganizmy (bakterie i grzyby), obecne w ekosystemie, są składnikami biotycznymi.

Ze względu na ich rolę w systemie ekologicznym składniki biotyczne można podzielić na trzy główne grupy:

  • Producenci produkować substancje organiczne z nieorganicznych przy użyciu energii słonecznej;
  • Konsumenci jeść gotowe substancje organiczne, wyprodukowane przez producentów (roślinożerne, drapieżne itp.);
  • Rozkładacze. Bakterie i grzyby, które niszczą martwe związki organiczne producentów (rośliny) i konsumentów (zwierzęta) w celu żywienia i uwalniają je do środowiska proste substancje(nieorganiczne i organiczne) powstałe jako produkty uboczne ich metabolizmu.

Te proste substancje są wielokrotnie wytwarzane w wyniku cyklicznego metabolizmu między zbiorowością biotyczną a środowiskiem abiotycznym ekosystemu.

Poziomy ekosystemów

Aby zrozumieć poziomy ekosystemu, rozważ następujący rysunek:

Diagram poziomu ekosystemu

Indywidualny

Osoba to każda żywa istota lub organizm. Osobniki nie rozmnażają się z osobnikami z innych grup. Zwierzęta, w przeciwieństwie do roślin, są zwykle klasyfikowane w ramach tej koncepcji, ponieważ niektórzy przedstawiciele flory mogą krzyżować się z innymi gatunkami.

Na powyższym schemacie widać, z czym złota rybka wchodzi w interakcję środowisko i będzie się rozmnażać wyłącznie z przedstawicielami własnego gatunku.

Populacja

Populacja – grupa osobników danego gatunku zamieszkująca określony obszar geograficzny w ten moment czas. (Przykładem może być złota rybka i jej gatunek). Należy pamiętać, że populacja obejmuje osobniki tego samego gatunku, które mogą różnić się genetycznie, takimi jak kolor sierści/oczu/skóry i wielkość ciała.

Wspólnota

Społeczność obejmuje wszystkie żywe organizmy występujące na określonym obszarze w danym czasie. Może zawierać populacje organizmów żywych różnych gatunków. Na powyższym schemacie zwróć uwagę, jak złote rybki, łososiowate, kraby i meduzy współistnieją w określonym środowisku. Duża społeczność zazwyczaj obejmuje różnorodność biologiczną.

Ekosystem

Ekosystem obejmuje zbiorowiska organizmów żywych, które wchodzą w interakcję ze środowiskiem. Na tym poziomie organizmy żywe zależą od innych czynników abiotycznych, takich jak skały, woda, powietrze i temperatura.

Biom

Krótko mówiąc, jest to zbiór ekosystemów o podobnych cechach, z czynnikami abiotycznymi dostosowanymi do środowiska.

Biosfera

Kiedy weźmiemy pod uwagę różne biomy, każdy prowadzący do drugiego, tworzy się ogromna społeczność ludzi, zwierząt i roślin, żyjących w określonych siedliskach. to całość wszystkich ekosystemów występujących na Ziemi.

Łańcuch pokarmowy i energia w ekosystemie

Wszystkie żywe istoty muszą jeść, aby uzyskać energię potrzebną do wzrostu, poruszania się i rozmnażania. Ale co jedzą te żywe organizmy? Rośliny czerpią energię ze Słońca, niektóre zwierzęta jedzą rośliny, a inne zwierzęta. Ten związek żywieniowy w ekosystemie nazywany jest łańcuchem pokarmowym. Łańcuchy pokarmowe zazwyczaj reprezentują kolejność, kto kogo zjada w społeczności biologicznej.

Poniżej znajdują się niektóre żywe organizmy, które mogą pasować do łańcucha pokarmowego:

Schemat łańcucha pokarmowego

Łańcuch pokarmowy to nie to samo. Sieć troficzna to zbiór wielu łańcuchów pokarmowych i jest złożoną strukturą.

Transfer energii

Energia jest przenoszona poprzez łańcuchy pokarmowe z jednego poziomu na drugi. Część energii jest wykorzystywana na wzrost, reprodukcję, ruch i inne potrzeby i nie jest dostępna na następny poziom.

Krótsze łańcuchy pokarmowe magazynują więcej energii niż dłuższe. Wykorzystana energia jest pochłaniana przez otoczenie.