квест для жителей спб

Принципы организации экосистем


Открыть содержание курса

<span;">Вспомним, что термин «экология» дословно означает «наука о доме». Как же устроен этот наш дом - природа, в которой мы живем, да при этом и сами являемся частью природы. Поскольку природа - это единое целое, она - общее для всего живого, то, очевидно, что все живые организмы очень сильно зависят друг от друга. Их условия жизни определяются тем:  Как они поделили среду обитания между собой? Чем они питаются? С кем дружат? От кого защищаются? И какое потомство они могут оставить? Очень многое зависит от того, как складываются взаимоотношения различных видов. В природе установились оптимальные (оптимальный от лат. optimum - наилучшее) пути организации жизни организмов: они живут не изолированно, а группами - природными сообществами.

Природное сообщество живых организмов - все вместе - осваивают определенную территорию. Поскольку условия для жизни на Земле очень сильно различаются, то и живые организмы поселяются там избирательно. Одни заселяют гниющий пенек, другие - водные просторы океана, иным больше подходит лес или поле. «Население» природного сообщества в процессе жизнедеятельности поддерживает устойчивость и целостность всей системы.Экосистемой называется любое сообщество живых организмов вместе с его физической средой обитания, функционирующее как единое целое.

Для каждой экосистемы характерны не только определенная среда (воздушная, водная, наземная), включающая климатический режим, но и определенная характеристика физической среды (температура, влажность), жизнь экосистемы обеспечивает и определенный химический состав экосистемы - неорганические вещества (вода, углекислый газ, соединения азота и др.), которые включаются в круговорот, и органические соединения (белки, углеводы, жиры и др.), связывающие живую и неживую ее части.

Много ли на Земле экосистем? Они сформировались в результате длительной эволюции и заполняют собой участки суши или водоемов. В океане своя экосистема, в лесу своя экосистема, в степи, в поле, в  озере, реке, даже в гниющем пеньке своя собственная экосистема.

Вся природа Земли образует единую глобальную экосистему. Один ученый, обсуждая вопрос о размерах экосистем, пошутил так: «От кочки до оболочки», имея в виду «живую» земную оболочку - биосферу. Очень важно понять, что сообщество - это не сумма видов, не случайно поселившиеся вместе растения, животные и микроорганизмы. Между отдельными видами существуют устойчивые связи. Именно взаимодействие всех компонентов экосистемы создает ее устойчивость, единство и целостность.Это проявляется в том, что у сообщества есть свои особенности и свойства, закономерности существования и развития.

Существуют различные классификации экосистем. Приведем наиболее распространенную, в которой экосистемы классифицируются по размеру:

  • ·       микроэкосистемы, подобные стволу погибшего дерева;
  • ·       мезоэкосистемы, например лес или пруд;
  • ·       макроэкосистемы, такие, как океан;
  • ·       мегаэкосистемы, биосфера, объединяющая все существующие экосистемы.

Множество экологических фактороввоздействуют на любой организм в окружающей среде. Познакомимся с традиционной классификацией экологических факторов.

Абиотические факторы - это комплекс физических условий окружающей среды, влияющих на живой организм (температура, давление, радиационный фон, влажность, состав атмосферы, морских и пресных вод, почвы и др.). Очевидна глубокая связь главных абиотических факторов окружающей среды (температура, влажность, освещенность и др.) с климатом, их решающее значение в распространении видов живых организмов.

Биотические факторы - это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на  другие (конкуренция, хищничество, паразитизм и др.).

Антропогенные факторы -  это совокупность влияний деятельности человека  на окружающую среду. Как вы знаете, в настоящее время масштаб деятельности человека настолько велик и так сильно воздействует на природную среду, что, к сожалению, может даже сделать ее совсем непригодной для жизни.

Отметим условность этой классификации, как любой другой, а также существование целого ряда других классификаций экологических факторов. Организмы обычно поселяются в такой среде, где условия для жизнедеятельности ближе всего к оптимальным. При этом они должны непрерывно приспосабливаться ко всему комплексу экологических факторов.

Рассмотрим, как устроена экосистема (мы сделаем это в упрощенном виде, опуская некоторые даже существенные детали). Каждую экосистему характеризует, прежде всего видовой состав живых организмов и их пищевые связи. В качестве примера наземной экосистемы рассмотрим экосистему леса. Она начинается с зеленых растений (деревьев и т.д.).

Если бы не трудились зеленые растения, осуществляющие фотосинтез, создавая на свету из минеральных веществ органические, то не было бы пищи (органических веществ) для многочисленного лесного населения и не состоялась бы вся экосистема леса. Как только органическое вещество создано, его потребляет следующее звено экосистемы - травоядные и всеядные животные. А ими, в свою очередь, питаются хищники. В «нашем» лесу это - прежде всего волки, лисы и рыси. После их гибели органические вещества отмерших животных, в свою очередь, потребляют бактерии (так называемые сапрофиты, превращая их в минеральные вещества.  Тоже самое бактерии сделают и с другими погибшими организмами, и с опавшими листьями, с любым органическим веществом. Этот процесс, как известно, называется гниением. 1 куб.см. лесной почвы может содержать несколько миллионов бактерий-сапрофитов! В любой экосистеме бактерии играют великую роль: они перерабатывают органические вещества в минеральные. При этом выделяется большое количество тепла. Многие животные используют это тепло для утепления своих гнезд или норок. А уж потом переработкой создаваемых бактериями минеральных вещество опять займутся растения, превращая их в органические. Цикл замыкается.   Экосистемы, пищевая цепь в которых начинается с зеленых растений, могут быть наземными и водными.

Структуру наземной экосистемы, как мы видели, составляют растения, животные, микроорганизмы, а также такие факторы, как почва, воздух, солнечная энергия. В наземной экосистеме зеленые растения - это обычно крупные растения (деревья, кустарники, травы), имеющие корни.

В водной экосистеме первичное звено также составляют растения - это водоросли. Микроскопические водоросли плавают в воде, они как будто «взвешены» в их толще. Их называют фитопланктон, то есть растительный планктон. Они производят органическое вещество. Следующее звено также плавающие организмы, питающиеся фитопланктоном.

                  

 

Фитопланктон, Зоопланктон

Это микроскопические рачки, инфузории - простейшие одноклеточные животные организмы. Их назвали зоопланктон. И фитопланктон, и зоопланктон служат пищей для следующего звена пищевой цепочки - рыб, затем следуют хищные рыбы и другие водные животные-хищники (например, тюлень и др.). Обратим внимание: структура пищевой цепи в обеих экосистемах одинакова, отличие лишь в видовом составе живых организмов и факторов среды.

Как Вы думаете, можно ли аквариум считать экосистемой? Почему?

Разумеется, чем больше разнообразие видов организмов, тем разнообразнее и сложнее их пищевые связи. Это имеет большое значение для жизни всей экосистемы. Представим себе, что заболели и погибли травоядные животные одного вида. Цепь не прервется, если имеются травоядные животные других видов, которыми могут питаться хищники. Экосистема сохранится. То есть, чем больше многообразие компонентов экосистемы, тем она устойчивее. Видео 3.

Рассмотрите рисунок пруда и попытайтесь дать характеристику его экосистемы через видовой состав живых организмов и их связанность пищевыми цепочками. 

 рисунок пруда и попытайтесь дать характеристику его экосистемы через видовой состав живых организмов и их связанность пищевыми цепочками.

В естественных экосистемах пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетены. Они формируют сложные пищевые сети, так как различные звенья цепей могут служить пищей не одному, а многих другим звеньям. Пищевые сети составляют каркас экосистем, и нарушения в них могут приводить к непредсказуемым последствиям. Особенно ранимыми оказываются экосистемы с относительно простыми пищевыми цепями, т.е. те, в которых круг объектов питания конкретного вида недостаточно широк (например, многие экосистемы Арктики). Выпадение одного из звеньев может повлечь за собой распад всей сети питания и деградацию экосистемы в целом.


Открыть содержание курса