Структура, основные свойства и функционирование экосистем

Экосистема (биогеоценоз). Структуры экосистемы

Раздел ЕГЭ: 7.2. Экосистема (биогеоценоз), ее компоненты: продуценты, консументы, редуценты, их роль. Видовая и пространственная структуры экосистемы. Трофические уровни. Цепи и сети питания, их звенья. Правила экологической пирамиды. Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания)

Экосистема — совокупность живых организмов, тесно взаимодействующих между собой и со средой обитания.

Биогеоценоз — это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых и неживых компонентов, которые объединены в единую систему обмена веществ и энергии. Комплекс живых компонентов — биоценоз, комплекс неживых компонентов — биотоп. Биогеоценоз относительно экосистемы выступает как частное от общего. Биогеоценозы — один из вариантов реально существующих экосистем.

Устойчивость — способность выдерживать изменения, создаваемые внешними воздействиями. Саморегуляция — способность поддерживать определенную численность особей популяций в сообществе.

СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМЫ

1) Биотическая часть

• Продуценты — автотрофные организмы, преобразующие энергию Солнца или химических реакций в энергию органических соединений. К этой группе относятся растения и некоторые бактерии.
• Консументы — гетеротрофные организмы, использующие готовые органические вещества (в виде пищи) как источник энергии и веществ, необходимых для их жизни деятельности.
• Редуценты — грибы и гетеротрофные микроорганизмы, разлагающие органические вещества до неорганических.

2) Абиотическая часть

• Неорганические соединения.
• Органические соединения.
• Климатические факторы.

ВИДОВАЯ И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРЫ ЭКОСИСТЕМЫ

Видовая структура экосистемы — совокупность видов растений и животных, образующих данный биогеоценоз. Она представлена всеми группами организмов. Нарушение какого-либо звена в цепи питания вызывает нарушение экосистемы в целом.

Популяции разных видов в экосистеме распределены особым образом (пространственная структура). Основу вертикальной структуры формирует растительность. Ярусность — разделение сообщества как в надземном, так и подземном пространстве на этажи. Мозаичность — характер горизонтального распределения виден в биотопе, определяемый неоднородностью почвенных условий, рельефом и деятельностью человека.

• Сообщение об иркутске 4 класс окружающий мир

    

• Сообщение по физике интересные факты по физике

    

• Сообщение практическое применение электромагнетизма

    

• Л пастер вакцина лечебные сыворотки сообщение кратко

    

• Сообщение о газете на английском

Биотическая структура экосистемы

Несмотря на их большое разнообразие экосистем, они имеют одинаковую биотическую структуру. Она состоит Биотрофные организмы состоят из автотрофов и гетеротрофов, организмов, которые отличаются друг от друга по своим привычкам питания.

Автотрофы или самокормящиеся организмы — это организмы, которые получают питательные вещества из собственного тела посредством фотосинтеза и хемосинтеза.

Фотосинтез — это химическая реакция, в ходе которой зеленые клетки растений (хлорофилл) производят глюкозу из солнечной энергии, углекислого газа и воды. В фотосинтезе участвуют все зеленые растения и микроорганизмы — все зеленые растения и микроорганизмы.

Меньшую роль в природе играет хемосинтез, осуществляемый хемоавтотрофными бактериями, которые получают энергию из соединений водорода и серы, а также аммиака и железа.

Автотрофные организмы составляют подавляющее большинство всех живых существ на нашей планете. Они являются производителями всей органической материи, производителями органического вещества. экосистем.

Гетеротрофные организмы получают питательные вещества от других организмов и их отходов. К ним относятся бактерии, грибы и все животные. Гетеротрофы являются потребителями и разрушителями органического вещества.

Круговорот веществ в экосистеме поддерживается при таких условиях:

• запас неорганических веществ в легко усваиваемой форме;
• функциональные различия групп организмов.

Видовая структура экосистем

Понятие видовой структуры экосистемы характеризует количество населяющих ее видов живых организмов, соотношение их численности и видовое разнообразие, от которого зависит заполняемость экологических ниш сообщества. Причем большинство видов занимают разные экологические ниши в зависимости от стадии своего жизненного цикла.

Также следует учитывать еще и генетическое разнообразие (генетическую изменчивость), влияющее на способность организмов к адаптации к изменяющимся условиям.

Кроме того, для существования экосистемы большое значение имеет экологическое (или поведенческое) разнообразие, зависящее от следующих факторов:

• сложность организации организмов;
• способность организмов к созданию структур (строительство гнезд, объединение в стаи и т.п.);
• для высших животных и человека – гибкость инстинктов, уровень психического развития, наличие разума.

Преобладающие по численности и значимости в экосистеме виды называются доминантами; организмы, занимающиеся основным строительством в сообществе – эдификаторами. Часто эдификатором является доминирующий вид. Кроме того, существуют виды, организующие условия для существования других организмов – индикаторы.

В естественных условиях разнообразие видов накапливается за многие тысячи или миллионы лет, так что этот показатель в конкретной экосистеме также зависит от ее возраста. Однако пагубная деятельность человека, особенно в последнее время, все чаще ведет к нарушению устойчивости экосистем (вырубка лесов, пожары, браконьерство и т.д) и обедняет видовое разнообразие природы, а это уже чревато крайне печальными последствиями для самого человека, такими, как, например, нашествие крыс или опасных насекомых, стихийные бедствия или появление новых тяжелых заболеваний.

Замкнутая экосистема

Это экосистема, в которой не ожидается какой-либо обмен веществ со средой за её пределами.

Опыт с садом в бутылке Дэвида Латимера

Британец Дэвид Латимер провёл великолепный опыт с садом в бутылке. Он посадил его в 1960 году и не поливал с 1972 года, но садик продолжает процветать в своей замкнутой экосистеме.

Посаженные им внутрь выносливые традесканции выросли, заполнив почти 40-литровый контейнер, выжив на всём переработанном: воздухе, питательных веществах и воде.

Дэвид Латимер сказал, что бутыль стоит в 1,5-2 метрах от окна, чтобы растение получало немного солнца. Оно растёт в сторону солнечного света, поэтому его нужно периодически разворачивать, чтобы оно росло равномерно.

Также Дэвид Латимер сказал, что он никогда не подрезал растение, но выглядит так, будто оно выросло до пределов бутылки.

Как работают сады в бутылках

Сады в закрытых бутылках действуют, потому что их герметичное пространство создаёт абсолютно самостоятельную экосистему, в которой растения могут выжить, используя фотосинтез для утилизации питательных веществ.

Единственное, что необходимо из внешней среды — солнечный свет, поскольку он обеспечивает его энергией, необходимой для создания собственной пищи, а значит и продолжения роста.

Свет, который попадает на листья растения, поглощается белками, содержащими хлорофиллы (зелёный пигмент).Часть этой световой энергии хранится в форме аденозинтрифосфата (АТФ), молекулы, которая хранит энергию.

Остальная часть используется для удаления электронов из воды, поглощаемой из почвы через корни растения. Эти электроны затем используются в химических реакциях, которые превращают углекислый газ в углеводы, высвобождая кислород.

Этот процесс фотосинтеза является противоположным клеточному дыханию, которое происходит в других организмах (включая людей), где углеводы, содержащие энергию, реагируют с кислородом для получения углекислого газа, воды и высвобождения химической энергии.

Но экосистема также использует клеточное дыхание для разрушения разлагающегося материала, которое оставляет растение.

В этой части процесса бактерии внутри почвы (сада в бутылке) поглощают отходы кислорода растения и выделяют углекислый газ, который растущее растение может повторно использовать.

И, конечно, ночью, когда нет солнечного света для фотосинтеза, растение также будет использовать клеточное дыхание, чтобы поддерживать себя в живых, разбивая сохранённые питательные вещества.

Поскольку сад в бутылке является закрытой средой, это означает, что его водный цикл также является автономным процессом.

Вода в бутылке поглощается корнями растения, высвобождается в воздух во время транспирации, конденсируется в почвосмеси, где цикл начинается снова.

Биосфера-2

«Биосфера-2» в пустыне Сонора, штат Аризона

Ещё в конце 1980-х годов был начат проект «Биосфера-2». Учёные задались вопросом, смогут ли они воспроизвести экосистемы Земли.

Для этого они построили среду с закрытой системой 12.000 м² в пустыне Сонора, за пределами города Тусон, штат Аризона.

Подразумевается, что Биосфера-1 — Земля, так команда объяснила цифру «2» в названии проекта.

Идея состояла в том, чтобы проверить, смогут ли они воссоздать экосистемы Земли в закрытой среде, чтобы люди могли выжить в космосе в течение длительного времени.

26 сентября 1991 года 8 человек-добровольцев (4 мужчины и 4 женщины) ради эксперимента были оторваны от мира и закрыты в «Биосфере-2».

Они собирались жить внутри этого сооружения на протяжении двух лет, поддерживая контакт с окружающим миром лишь через компьютер.

Однако в самом начале эксперимента одна из «биосферцев» получила травму, из-за чего ей пришлось сразу же покинуть её новый дом.

Потом, спустя около года, оставшиеся жители-добровольцы «Биосферы-2″стали замечать, что количество кислорода почему-то стало резко падать.

И учёным пришлось закачивать кислород из внешней среды, таким образом, конечно, ни о какой чистоте этого эксперимента уже не могло быть и речи.

Следом у них начались проблемы с выращиванием еды чтобы себя прокормить. Начались проблемы сплочённости: маленькая группа разделилась на два лагеря. Опасаясь за жизнь «биосферцев», учёные были вынуждены прекратить эксперимент.

В марте 1994 года была предпринята вторая попытка заселить людей на «Биосферу-2». Эта группа решила некоторые проблемы, возникшие у первой, однако из-за разногласий внутри команды миссия закончилась спустя шесть месяцев.

На данный момент «Биосфера-2» принадлежит Аризонскому университету, который восстановил там свои исследования в 2011 году.

Формирование и устойчивость экосистем

Как уже было упомянуто выше, экосистемы формируются с помощью абиотических и биотических факторов. Существуют и «лимитирующие факторы», которые обуславливают особенности экосистемы. В качестве них выступают абиотические свойства (то есть, температура, рельеф и т. д).

Также существуют физические барьеры: такие, как горные хребты, моря, пустыни. Из-за физических барьеров возникает большая разница в одинаковых экосистемах на разных территориях планеты — особенно разница видна в видовом составе.

Рассмотрим типы адаптации:

1. Морфологические. К ним относятся видоизменения органов. Например: развитие колючек у баобаба, а не листвы.
2. Физиологические. К ним относятся особенности ферментативного набора в пищеварительном тракте.
3. Поведенческие. К ним относятся способы обеспечения теплообмена птиц в период сезонных перелетов, также окраска в разные сезоны и в разных ситуациях (хамелеоны).

Биогеохимические круговороты обуславливают возможности саморегуляции природных комплексов.

Рассмотрим примеры, чтобы лучше понять, как работает сукцессия:

С увеличением видового разнообразия в экосистемах появляются более длинные цепи питания, которые формируют большой интенсивный обмен веществ, а значит — обладают намного большей степенью устойчивости из-за возможности саморегуляции (его еще называют гомеостаз).

Почти все природные экологические системы существуют в рамках длительных временных промежутков, обладают относительной стабильностью, для поддержания которой нужно сбалансировать потоки вещества, энергии в процессах круговорота между окружающей средой и организмами. Но, конечно же, нельзя говорить об абсолютной стабильности, потому что ее в природе не существует.

Стабильность состояния природных комплексов относительна, поэтому ее показателем может быть периодически меняющаяся численность популяции различных видов в рамках экосистемы.

Что же такое равновесие для гомеостаза?

1. Стабильность. Данный фактор показывает, что экологические системы существуют в течение некоторого длинного промежутка времени, они обладают относительной стабильностью в пространстве и времени. Особенностью искусственных экосистем (созданных руками человека) является необходимость поддерживать равновесие в данных природных комплексах, то есть управлять различными процессами их функционирования. Пример: замена ила в муниципальных, региональных, производственных водоочистных сооружениях — в них размножаются бактериальные колонии, которые пожирают, сорбируют и разлагают загрязняющие вещества в очистных водах.
2. Подвижность. Этот критерий обуславливает изменчивость различных свойств (например, популяционной численности), а также структуры природных комплексов, то есть совокупности различных видов. Последовательные преобразования в положении равновесия в экологических системах отражаются в замещении видов (например, в процессе сукцессии), которые сопровождаются изменениями в свойствах и структуре пищевой цепочки. Многообразие видов способствует формированию сукцессии, обеспечивает заполненность всего пространства живыми организмами, увеличивает степень замкнутости биогеохимического круговорота в экологической системе.

Таким образом, гомеостатичность является общим свойством для всех экологических систем, зависящим от результативности комплекса механизмов адаптации, действующих как на уровне отдельных видов, так и на уровне природного комплекса в целом.

Гомеостатичность базируется на особенностях возраста и разнообразия видов в экосистемах, поэтому очень сильно варьируется как у различных сообществ, так и в искусственных и естественных экологических системах.

Уровни экосистемы

Для понимания уровней экосистемы, рассмотрим следующий рисунок:

Схема уровней экосистемы

Особь

Особь — это любое живое существо или организм. Особи не размножаются с индивидуумами из других групп. Животные, в отличие от растений, как правило, относятся к этому понятию, поскольку некоторые представители флоры могут скрещиваться с другими видами.

В приведенной выше схеме, можно заметить, что золотая рыбка взаимодействует с окружающей средой и будет размножаться исключительно с представителями своего вида.

Популяция

Популяция — группа особей данного вида, которые живут в определенной географической области в данный момент времени. (Примером может служить золотая рыбка и представители ее вида)

Обратите внимание, что популяция включает особей одного вида, которые могут иметь различные генетические отличия, такие как цвет шерсти/глаз/кожи и размер тела

Сообщество

Сообщество включает в себя всех живых организмов на определенной территории, в данный момент времени. В нем могут присутствовать популяции живых организмов разных видов

В приведенной выше схеме, обратите внимание, как золотые рыбы, лососёвые, крабы и медузы сосуществуют в определенной среде. Большое сообщество, как правило, включает в себя биоразнообразие

Экосистема

Экосистема включает в себя сообщества живых организмов, взаимодействующих с окружающей средой. На этом уровне живые организмы зависят от других абиотических факторов, таких как камни, вода, воздух и температура.

Биом

Простыми словами, биом представляет собой совокупность экосистем, имеющих схожие характеристики с их абиотическими факторами, адаптированными к окружающей среде.

Биосфера

Когда мы рассматриваем различные биомы, каждый из которых переходит в другой, формируется огромное сообщество людей, животных и растений, живущих в определенных местах обитания. Биосфера является совокупностью всех экосистем, представленных на Земле.

Биологические понятия

Определение «биогеоценоз» в биологию предложил ввести советский ученый В. Н. Сукачев в 1940 году. Академик не только предложил использовать этот термин, но и создал развернутую теорию о природных сообществах, ограниченных собственным ареалом. Экологическое учение, популярное на западе, использует более широкое понятие «экосистема», которое придумал англичанин А. Тенсли. Главное различие между терминами:

• биогеоценоз является сообществом растений, животных и абиотических факторов, составляющих единый растительный комплекс, например, лиственный лес или пресный водоем;
• экосистема может описывать как процессы, происходящие в капле воды, так и охватывать огромные площади природной среды.

Агроценоз представляет собой искусственную экосистему. Она создается людьми, поэтому в ней не могут сформироваться устойчивые связи, тогда как естественные биогеоценозы образовывались на протяжении столетий под влиянием естественного отбора и существуют за счет только солнечной энергии. Искусственный отбор осуществляется людьми и отличается дополнительными энергетическими веществами, которыми они снабжают свои поля и плантации.

Биоценоз — более узкое понятие, включающее только совокупность всех живых организмов, населяющих определенное пространство, и не учитывающее неорганические компоненты окружающей среды. Термины «экосистема» и «биогеоценоз» можно считать тождественными при биологическом описании лесов, лугов и степей. Природные сообщества, лишенные фитоценоза (растительности), являются экосистемами. Можно сказать, что биогеоценоз — это всегда экосистема, но не в каждой экосистеме существует биогеоценоз.

Суть экосистемы

По-своему важен каждый организм, он занимает определенное место. На примере экосистемы небольших озер можно рассматривать каждый вид живых существ, начиная от бактерий, заканчивая многоклеточными растениями, животными. Каждый организм не может жить без отдельных объектов неживой природы, всему нужен воздух, Солнце и вода. Напрямую на развитие организмов в озерах влияет даже минеральный состав вод.

Пример: экосистема озера

Всегда, когда на экосистему воздействуют несвойственные ей организмы, могут происходит неизгладимые пагубные последствия. Новые организмы так или иначе искажают естественный порядок вещей, нарушают природный баланс, нанося вред окружающей среде. Так, на примере Австралии можно понять, что после заселения на остров собак, кошек и лисиц произошло истребление различных сумчатых.

Биотические члены любой экосистемы напрямую зависят друг от друга. Можно сказать, что если один член экосистемы исчезнет, то вся система потерпит значительные изменения. В случае, когда живым существам недостает света, воды, воздуха, они начинают постепенно вымирать, без растений невозможна жизнь животных, а без животных начинают вымирать организмы, напрямую от них зависящие.

В естественной природе системы функционируют по единому механизму. Каждая часть системы зависит от другой, работает одновременно с ней. Для поддержания природного баланса человек должен оберегать каждое живое существо. Разрушение экологических систем происходит по вине человека и природных катаклизмов.

Общие черты и особенности

Все БГЦ являются долговременными образованиями, которые складывались не одно столетие. Они имеют между собой хорошо выраженные отличия по видовому составу растительности, которые всегда закономерны и объяснимы с биологической точки зрения. Существующие в природе экосистемы имеют естественное происхождение. Типичные примеры биогеоценоза — луг или степь. На них первичным звеном в качестве продуцента выступают луговые (степные) травы, перерабатывающие энергию Солнца.

Вторичным звеном в цепи питания могут быть кустарники и другие растения, значение которых в производстве глюкозы для БГЦ невелико. Травы и кустарники становятся пищей для птиц, мелких зверей и насекомых, которыми, в свою очередь, питаются хищники. Останки мертвых растений и животных попадают в почву, где микроорганизмы их перерабатывают до неорганического состояния.

В отличие от лугов и степей, фитоценозы лиственных лесов разделены на нескольких ярусов. Высокие деревья, как обитатели верхнего яруса, имеют намного лучший доступ к солнечной энергии, чем растения, живущие в тени на более низких ярусах. Еще ниже кустарников и трав находится слой опади (сухих и гнилых листьев), в котором обитают грибы. Для среды обитания животных в лиственном лесу тоже характерна ярусность. Примеры фитоценозов:

• разнотравные луга и дубняки;
• злаковые луга;
• лишайниковые лиственничники;
• широколиственные леса.

Интересный вариант БГЦ — пруд. Его участники живут в воде, над водой и на дне водоема. Растительность пруда представлена классом водорослей, часть из которых постоянно находится под водой, а часть плавает на поверхности. Ими питаются разнообразные представители фауны — рыбы, ракообразные, брюхоногие, насекомые.

https://youtube.com/watch?v=cHzlbjCKkqI

Искусственные системы

Примерами рукотворных БГЦ могут выступать агробиоценозы, организация которых осуществляется в процессе хозяйственной деятельности человека, а их состояние характеризуется рядом антропогенных факторов. В аграрном секторе к ним относятся виды посевного материала, успешность борьбы с сорняками, уничтожение вредителей, состав и количество удобрений, способы полива.

Искусственные биокомплексы без человеческого участия быстро вырождаются — заброшенные посевы зарастают сорняками, подвергаются нашествию активно размножающихся вредителей и в итоге погибают. Во время этого происходит изменение свойств БГЦ — без антропогенного фактора он теряет способность к саморегуляции и устойчивости.

Условия формирования

В отличие от искусственных, возникающих за короткое время, формирование естественных продолжается намного дольше и иногда достигает сотен и тысяч лет. Участникам необходимо долго приспосабливаться друг к другу, а высокая устойчивость определяется стабильным характером взаимодействия между участниками БГЦ. Динамическое равновесие в таких системах может нарушиться только в результате масштабных природных катаклизмов, значительных техногенных катастроф или грубого антропогенного вмешательства, связанного с разрушениями в биосфере.

Несмотря на то что естественным БГЦ свойственна устойчивость, их свойства со временем могут изменяться, преобразовываясь из одних в другие. Иногда реорганизация происходит быстро, например, в случае обмеления и зарастания небольших водоемов, которые за короткое время превращаются в болота или полностью пересыхают.

В других случаях БГЦ изменяется в течение длительного периода. Например, скальные породы постепенно зарастают мхами, на них появляются трещины, заполненные гумусом. В нем начинает появляться другая растительность, еще больше разрушающая скальную породу. В итоге меняется общий ландшафт, который заселяют новые представители фауны.

Сравнение понятий “экосистема” и “биогеоценоз”

В 1940-х годах наука об экологических системах была основана в Советском Союзе советским ученым Владимиром Николаевичем Сухачевым. Он придумал для этого свой собственный термин «биогеозоны», который уже давно используется в восточноевропейской научной литературе вместо экосистем Тэнсли. Однако не все ученые считают, что эти термины полностью синонимичны.

По мнению Сукачева, биогеосообщество — это определенный участок земной поверхности, на котором обязательно существует растительное сообщество — растительное сообщество. Концепция «экосистема» является более общим. Это относится, например, не только к полю или лесу, но также или болото, или ручей.

Как взаимодействуют компоненты экосистемы?

Экосистема имеет определенный набор взаимодействий между живыми и неживыми компонентами в пределах определенной определенной области. Эти серии взаимодействий идентифицируются как результат потока энергии в ациклическом потоке из абиотических компонентов к биотическим компонентов через пищевую сеть. 

Взаимодействие между абиотическим и биотическим

Живые организмы обладают способностью адаптироваться к абиотической среде с точки зрения их потребностей выживания.

Пример может включать: Млекопитающие с густым мехом в холодных условиях. Животные, такие как муравьи и термиты, роют грязь, чтобы укрыться. 

Одно из важнейших взаимодействий между биотические и абиотические был бы процесс фотосинтеза, который является основной реакцией, управляющей жизнью на Земле. Здесь растения или водоросли используют абиотический компонент света для приготовления пищи, а в качестве побочного продукта образуется кислород, который поддерживает все другие формы жизни на Земле. 

Хищничество или паразитизм

В этом взаимодействии один организм полностью зависит от другого в отрицательном ключе. 

Пример: Рыжая лиса (Vulpes Vulpes) и заяц (Lepus europaeus) взаимодействие. Зайцы едят траву, а лиса ест зайцев. Таким образом, зайцы страдают отрицательно, а лиса выигрывает. 

Соревнование

Здесь оба организма отрицательны, и один из них должен быть устранен, чтобы другой выжил. 

Пример: и олени, и кролики зависят от травы, но олень, будучи сильнее, будет есть траву быстрее, что может привести к голодной смерти кролика. 

комменсализм

Здесь один организм страдает, а другой остается нейтральным. 

Пример: рыба Ремора с другими рыбами. Рыба Ремора, как правило, ездит верхом на других рыбах и акулах, а затем зависит от их остатков пищи. Таким образом, это не повлияет на других рыб, но принесет пользу рыбе Ремора. 

мютюэлизм

Здесь оба ассоциированных организма извлекают выгоду из взаимодействия.

Пример: растения и птицы с опылителями. птицы получили бы нектар из цветов растений, а взамен птицы будут переносить пыльцу и помогать растениям размножаться.

Строение экосистемы

Экосистема состоит из экотопа (абиотической части) и биоценоза (биотической). Лучше понять связь можно с помощью рис.1.
Рис. 1. Экотоп и Биоценоз — схема, предложенная СукачевымОснову биоценоза составляют продуценты — существа, использующие энергию внешних источников для собственных нужд. Продуценты составляют собой первый трофический уровень (порядок). Классический пример продуцента — дерево (рис.2). Оно получает энергию за счет преобразования солнечного света фотосинтеза, а также потребления минеральных веществ из почвы.Второй трофический уровень и последующие формируются за счет консументов. Консументы не способны производить энергию, поэтому получают ее, преобразуя вещества, произведенные другими организмами.Консументы второго трофического уровня поедают организмов первого, консументы третьего питаются консументами второго и так далее.Последний трофический уровень представлен редуцентами — существами, преобразующими неживое органическое вещество в простейшие химические соединения. Типичными представителями редуцентов являются грибы и некоторые виды бактерий.

Рис. 2. Пример продуцента и его деятельности

Механизм саморегуляции

Сложной системе БГЦ, где каждый участник процесса является важным и необходимым, присущ механизм саморегуляции, или динамического равновесия. Его действие легко понять на примере. Если погодные условия предполагают интенсивный рост растений, то увеличивается и количество органических питательных веществ, что вызывает ощутимый рост популяций животных, потребителей растительной пищи. Хищники активно охотятся, и количество травоядных уменьшается, но разрастается их собственная популяция.

Пищи становится недостаточно, и часть хищников вымирает. В результате экосистема возвращается в состояние равновесия. Об устойчивости БГЦ можно судить и по косвенным признакам. Динамическое равновесие характеризуется видовым разнообразием, широким жизненным пространством, отсутствием антропогенного воздействия, межвидовым взаимодействием в большом диапазоне.

Структура, компоненты и факторы экосистемы

Экосистема определяется как природная функциональная экологическая единица, состоящая из живых организмов (биоценоза) и их неживой окружающей среды (абиотической или физико-химической), которые взаимодействуют между собой и создают стабильную систему. Пруд, озеро, пустыня, пастбища, луга, леса и т.д. являются распространенными примерами экосистем.

Каждая экосистема состоит из абиотических и биотических компонентов:

Структура экосистемы

Абиотические компоненты

Абиотические компоненты представляют собой не связанные между собой факторы жизни или физическую среду, которая оказывает влияние на структуру, распределение, поведение и взаимодействие живых организмов.

Абиотические компоненты представлены в основном двумя типами:

• Климатическими факторами, которые включают в себя дождь, температуру, свет, ветер, влажность и т.д.
• Эдафическими факторами, включающие в себя кислотность почвы, рельеф, минерализацию и т.д.

Значение абиотических компонентов

Почвы содержат минеральные и органические вещества, а также живые организмы. Почва обеспечивает живых существ питательными веществами, влагой и средой обитания. Растительность верхней части почвенного покрова тесно с ней связана через круговорот питательных веществ.

Атмосфера обеспечивает живые организмы углекислым газом (для фотосинтеза) и кислородом (для дыхания). Процессы испарения, транспирации и круговорота воды происходят между атмосферой и поверхностью Земли.

Солнечное излучение нагревает атмосферу и испаряет воду. Свет также необходим для фотосинтеза. Фотосинтез обеспечивает растения энергией, для роста и обмена веществ, а также органическими продуктами для питания других форм жизни.

Большинство живой ткани состоит из высокого процента воды, до 90% и даже более. Немногие клетки способны выжить, если содержание воды падает ниже 10%, и большинство из них погибают, когда вода составляет менее 30-50%.

Вода является средой, с помощью которой минеральные пищевые продукты поступают в растения. Она также необходима для фотосинтеза. Растения и животные получают воду с поверхности Земли и почвы. Основной источник воды — атмосферные осадки.

Биотические компоненты

Живые существа, включая растения, животных и микроорганизмы (бактерии и грибы), присутствующие в экосистеме, являются биотическими компонентами.

На основе их роли в экологической системе, биотические компоненты могут быть разделены на три основные группы:

• Продуценты производят органические вещества из неорганических, используя солнечную энергию;
• Консументы питаются готовыми органическими веществами, произведенными продуцентами (травоядные, хищники и всеядные);
• Редуценты. Бактерии и грибы, разрушающие отмершие органические соединения продуцентов (растений) и консументов (животных) для питания, и выбрасывающие в окружающую среду простые вещества (неорганические и органические), образующихся в качестве побочных продуктов их метаболизма.

Эти простые вещества повторно производятся в результате циклического обмена веществ между биотическим сообществом и абиотической средой экосистемы.

Основные подразделения экосистемы

Замечание 1

Экосистема, как сложное объединение организмов и среды обитания, включает множество подсистем различного ранга. Их можно выделять по функциональному (подразделение на биотоп и биоценоз), хорологическому (пространственному, включает горизонтальное и вертикальное подразделения) и хронологическому признакам.

Одним из основных подразделений в структуре экосистемы является ее разделение на биотоп и биоценоз.

Биотоп (стация, местообитание) – это участок суши или водной среды, характеризующийся более или менее однообразными абиотическими условиями, с которыми тесно связано специфичное сообщество организмов или биоценоз в целом. Организмы и неорганическая составляющая – биотоп образуют экосистему. Нередко понятие биоценоза употребляется в качестве синонима слова «экосистема».

Биоценоз — совокупность особей всех видов организмов, обитающих в более или менее однообразных условиях неорганической среды. Биоценоз и неорганическая среда образуют экосистему. Понятие введено в науку К. Мебиусом в 1877 г Концепция взаимосвязанности всех организмов между собой послужила основой для бурного развития экологии.