Презентация на тему Понятие об экосистеме и биогеоценозе. Свойства экосистем. Круговорот веществ и энергии

Некоторые свойства и характеристики экосистемы
 
Список важных биологических понятий и

терминов
Сообщество, биоценоз
Экосистема, биогеоценоз
Основные характеристики сообществ, экосистем

того, кто из особей разных совместно обитающих видов является

членом сообщества, а кто туда не включён?
В целом, категории учитываемых организмов и размер изучаемой области пространства могут выбираться экологом произвольно, в удобном соответствии с целью проводимого им исследования. Однако наиболее целесообразно изучать сообщества в пределах биотопа.

Биотоп (от гр. "τοπος" – место; дословно – "место жизни"; синоним – экотоп) – относительно однородный участок естественного (природного) пространства, качественно отличающийся от соседних участков и имеющий с ними более или менее четкие границы.

Поэтому в разных биотопах сообщества существенно различаются, а в

пределах биотопа — сравнительно однородны.

Наиболее полным и системно организованным сообществом является биоценоз (Moebius, 1877 г.) – совокупность особей всех видов, одновременно населяющих биотоп и взаимосвязанных между собой и с биотопом потоками вещества, энергии и информации. Эта взаимосвязь может проявляться постоянно или периодически.

СООБЩЕСТВА И БИОЦЕНОЗЫ

В экологии используется также термин "биота" (от гр. "βιοτη" – жизнь) – совокупность особей всех видов, населяющих определенный участок пространства.

Категории (систематические, размерные, топическкие и т.п.) для тех организмов, которых следует считать членом того или иного сообщества, задаются исследователем.
Состав биоценоза независим от наших представлений и включает всех совместно живущих в биотопе особей всех биологических видов.

Это – устойчивые сообщества, основанные на преобразовании среды одним

видом или несколькими видами. Консорция образуется, если создаваемые ими условия привлекают особей других видов.

СООБЩЕСТВА И БИОЦЕНОЗЫ

Вид, преобразующий среду и формирующий соответствующую консорцию, является эдификатором («преобразователем»). Прочие виды привелекают сюда именно результаты жизнедеятельности эдификатора. Например, в колониях кораллов (фото), двустворчатых моллюсков, на дереве охотно селятся самые разнообразные организмы, находящие здесь убежища, пищу и прочие особенные условия.

Консорции могут входить в более крупные сообщества (обычно - менее организованные и цельные) и, разумеется, входят в состав соответствующего биоценоза.

и его биоценоз.
В отличие от биогеоценоза, экосистема может

иметь и искусственное происхождение, искусственно установленные границы, а также значительную внутреннюю неоднородность (например, экосистема капли воды, Мирового океана, аквариума, космического корабля). Таким образом, к биогеоценозам относятся лишь экосистемы биотопов.

ЭКОСИСТЕМЫ И БИОГЕОЦЕНОЗЫ

Частным случаем экосистемы является биогеоценоз – "совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, почвы и гидрологических условий, растительности, животного мира и мира микроорганизмов), имеющая свою специфику взаимодействия этих компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы" (В.Н. Сукачев, 1942 г.).

повторяющиеся процессы непрерывного, хотя и неравномерного превращения и перемещения

вещества в природе (физического, химического, биологического), имеющие более или менее выраженный циклический характер. Полного повторения этих циклов никогда не происходит, количество и состав образующихся веществ варьируют.

Выделяют так называемые большой (или «геологический», или «биосферный») и малый («биологический», «экосистемный») круговороты веществ. Рассмотрим последний подробнее.

Экосистема создаётся единством её абиотической (неживой) и биотической (живой) составляющих, находящихся в сложном взаимодействии.
Извне в экосистему поступают аллохтонные (инородные) минеральные и органические вещества и энергия (солнечной радиации, тепловая и др.). Минеральные и органические вещества, произведенные в самой экосистеме, называются автохтонными.

с её пищевыми цепями и сетями, которые будут подробнее

рассмотрены на следующем уроке. Сейчас ограничимся только основными положениями. Нам понадобятся следующие понятия:

КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

1) Автотрофы (дословно: "самопитающие") – организмы, потребляющие исключительно неорганические вещества и производящие их них органические вещества (путем фотосинтеза, т.е. с использованием энергии солнечного излучения – как растения, водоросли и синезеленые; или благодаря хемосинтезу – как некоторые бактерии).
2) Гетеротрофы ("питающиеся другими") – организмы, способные поедать органическое вещество, произведенное другими организмами (например, животные).
3) Редуценты ("упрощающие", "разлагающие") – организмы, разлагающие органические остатки и продукты жизнедеятельности автотрофов и гетеротрофов до более простых органических и, в итоге, до неорганических веществ (некоторые бактерии, грибы, и др.).

сходные, но не идентичные им понятия "продуценты" и "консументы".
КРУГОВОРОТ

ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

Продуценты – организмы, способные производить органическое вещество из неорганического. Этот процесс называется производством «первичной продукции».
Консументы – организмы, потребляющие исключительно органическое вещество, произведенное другими организмами. Поэтому образование ими органических веществ называется производством «вторичной продукции».

Иногда понятия "автотрофы" и "продуценты", а также "гетеротрофы" и "консументы" ошибочно отождествляют, однако они не всегда совпадают.
Например, синезеленые (цианобактерии) способны и сами производить органическое вещество с использованием фотосинтеза, и использовать его в готовом виде, разлагая до неорганических веществ. Следовательно, они являются гетеротрофами – и при этом продуцентами и редуцентами одновременно.

продуцентами в органическое,
2) которое затем преобразуется в последовательности

консументов,
3) затем частично снова минерализуется редуцентами,
1) после чего снова может быть использовано продуцентами.
Приведённая схема очень упрощает реальные события, примерно передаёт только главный путь превращения веществ в пищевой цепи экосистемы.
Подробности этого важного, сложного и очень интересного процесса мы узнаем на следующем уроке.

КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

переходит из неё в окружающую её среду и может

использоваться в других экосистемах (происходит так называемый экспорт биотической продукции).
Некоторая часть автохтонных и аллохтонных веществ безвозвратно утрачивается из внутреннего круговорота экосистемы, оставаясь в глубинных слоях грунта, недоступных продуцентам.
Таким образом, внутренний круговорот веществ замкнут не полностью: он сопровождается постоянным более или менее интенсивным обменом веществами и энергией со средой, окружающей экосистему.
Внутренний круговорот энергии в экосистемах определяется круговоротом веществ, в которых она заключена, а также соотношением процессов поступления энергии извне и теплоотдачи в окружающую среду.
Поэтому он ещё менее замкнут, более зависим от условий среды, окружающей экосистему, чем круговорот веществ.

КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

что границы экосистемы (за исключением частного случая – биогеоценоза)

могут быть выделены исследователем совершенно произвольно, в соответствии с целью и спецификой конкретного исследования. Так, можно рассматривать экосистему капли воды, лужи, лагуны, моря, мирового океана. Примем, что границы экосистемы выделяются исследователем произвольно. Исключения составляют биогеоценозы: ведь биотоп (экотоп) по своему определению имеет довольно чёткие границы.
Переходная зона между биотопами (и соответствующими им биоценозами), где встречаются представители обоих сообществ, называется экотоном. Обычно в экотонах проявляется «краевой эффект» (или «эффект опушки») – увеличивается разнообразие и популяционная плотность, по сравнению с самими граничащими биотопами. В основе краевого эффекта – повышенное разнообразие условий среды на границах между разными биотопами.

состав.
Из статических характеристик основное значение имеют:
1) Видовое богатство

– количество видов в сообществе.
2) Показатели обилия: численность, плотность, биомасса сообщества (аналогично соответствующим популяционным параметрам).
3) Структурные характеристики, отражающие соотношение представителей:
- разных видов («видовое разнообразие») или более крупных таксонов;
- обладателей разной стратегии питания («трофическая структура»);
- особей с разными размерами (массой) («размерно-весовая структура»);
- видов с различными ценотическими стратегиями, разной чувствительностью к воздействиям, разным поведением и др.

НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭКОСИСТЕМЫ

характеристик сообществ.
2) Функциональные характеристики сообществ, отражающие скорость противонаправленных

процессов:
образования первичной и вторичной продукции
и деструкции (разложения, минерализации) органических веществ редуцентами и консументами.
Важной характеристикой сообществ и экосистемы в целом служит их так называемая "реальная" продукция. Это - продукция, которая образуется всеми членами сообщества (экосистемы) и может быть «экспортирована» за их пределы. Поскольку часть продукции потребляется хищниками, входящими в состав самого сообщества (или экосистемы), «реальная» продукция меньше суммы величин продукции всех входящих в них популяций.
Соотношение показателей «реальной» продукции и деструкции органического вещества экосистемы показывает, насколько в последней сбалансированы процессы образования и разрушения органических веществ.

НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭКОСИСТЕМЫ

к воздействию:
резистентная устойчивость: способность сохранять своё состояние неизменным,

и
упругая устойчивость: способность возвращаться в исходное состояние после снятия воздействия.

Основной количественной мерой обеих форм устойчивости экосистемы к воздействию является максимальный уровень последнего, при котором данная форма устойчивости сохраняется.
Ясно, что по мере нарастания воздействия на экосистему сначала она утрачивает резистентную устойчивость (начинает заметно изменяться), а затем, при критическом уровне воздействия, и упругую (изменения становятся необратимыми).

НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭКОСИСТЕМЫ

Сообщество – категория искусственная: оно может включать лишь те

виды, которые соответствуют критериям, заданным самим исследователем. Размер изучаемой области пространства при этом также выбирается исследователем.
Биоценоз – категория более естественная. Это – сообщество биотопа (который, как нам известно, имеет достаточно чёткие границы). Кроме того, оно включает все виды, популяции которых населяют этот биотоп.
Таким образом, биоценоз – частный случай сообщества. К биогеоценозам относятся лишь полные сообщества биотопов.
2) В отличие от биогеоценоза, экосистема может иметь и искусственное происхождение, искусственно установленные границы, а также значительную внутреннюю неоднородность (например, экосистема капли воды, Мирового океана, аквариума, космического корабля). Таким образом, биогеоценоз – частный случай экосистемы.
К биогеоценозам относятся лишь экосистемы биотопов.