Экосистема

Экосистема
Определение
Экосистема – совокупность
организмов и неорганических
компонентов, в которой может
осуществляться круговорот веществ
(Тенсли, 1935).
Трофическая структура
Организмы в экосистеме включают
продуцентов, консументов и
редуцентов.
Они формируют два блока:
• Автотрофный (продуценты)
• Гетеротрофный (консументы
и редуценты).
Продуценты
• Фотосинтетики (используют
солнечную энергию).
• Хемосинтетики (используют
энергию химических
соединений).
Консументы
• 1- Консументы 1 порядка
(фитофаги)
• 2- Консументы 2 порядка
(животные, поедающие
фитофагов)
• 3- Консументы 3 порядка
(животные, поедающие
консументов 2 порядка)
Редуценты
Живут за счет мертвого
органического вещества, переводя
его вновь в неорганические
соединения.
Роль редуцентов
Высвобождают минеральные
элементы из мертвого
органического материала.
Скорость разложения органики
определяет скорость поступления
минеральных элементов к
растениям.
Редуценты не всегда
полностью используют свои
ресурсы. Это приводит к
образованию торфа, угля и
нефти.
Трофические цепи
Трофическая цепь - передача
вещества и энергии к потребителю
путем поедания одних организмов
другими.
Пастбищные цепи
Начинаются с автотрофов и идут к
фитофагам и консументам
следующих порядков.
Детритные цепи
Начинаются с отмерших остатков
растений, трупов и экскрементов
животных.
Идут к детритофагам и консументам
следующих порядков.
Простейшая схема трофической
структуры биоценоза
•
•
•
•
•
•
А – Г-трофические уровни
А- продуценты
Б- консументы I п.
В- консументы II п.
Г- консументы III п.
1 – 4 –конкретные виды
данного трофического
уровня
Правило экологического
дублирования
Исчезающий вид конкретного
трофического уровня заменяет
другой вид со сходными
функциональными свойствами.
Правило 10% (Линдемана)
Основная часть потребляемой с
пищей энергии идет на поддержание
жизнедеятельности.
Средний переход энергии с одного
трофического уровня на другой
составляет 10%.
Биологическая продуктивность
экосистем
Первичная продукция – биомасса,
созданная растениями за единицу
времени.
Чистая первичная продукция: величина
прироста растений (первичная продукция
минус затраты на метаболизм).
Вторичная продукция – прирост за
единицу времени массы консументов.
Биомасса – количество живого
вещества на единицу площади или
объема (всего сообщества или отдельной
группы организмов).
Биологическая продуктивность –
количество произведенной биомассы
на единицу площади (объема) за
единицу времени.
Правило пирамиды продукции
На каждом предыдущем
трофическом уровне количество
биомассы, создаваемой за единицу
времени, больше, чем на
последующем.
Правило пирамид биомассы
В наземных экосистемах масса растений
больше, чем биомасса фитофагов, а масса
фитофагов превышает массу хищников.
В водных экосистемах фитопланктон
интенсивно размножается, но также
интенсивно потребляется фитофагами, а
фитофаги – консументами следующих
порядков.
Правило пирамиды чисел
Общее число особей в цепях
питания, с каждым звеном
уменьшается.
Хищники обычно крупнее своих жертв
и им требуется несколько или много
пищевых объектов.
Распределение первичной продукции
по земному шару
Динамика экосистем
• Экосистемы изменяются и развиваются
под влиянием экзогенных и эндогенных
факторов.
• Динамика может быть суточной,
сезонной и многолетней.
Суточные изменения
В основном связаны с изменением
суточной активности видов.
Пример: дневные и ночные виды
животных.
Сезонная изменчивость
Временное исключение видов за счет:
• спячки, диапаузы;
• переживания неблагоприятного
периода на стадии яиц и семян;
• миграции в другие географические
районы.
Многолетняя изменчивость
• Флуктуации климатических факторов.
• Циклические вспышки численности
животных.
• Имеет обратимый характер и
опосредованно связана с динамикой
солнечной активности.
Экологическая сукцессия
(successio– преемственность)
Замещение во времени одного
сообщества другим.
По причинам, вызывающим смену
сообществ, различают экзогенетические
и эндогенетические сукцессии.
Экзогенетические сукцессии
• Причиной являются внешние
факторы, длительное время
действующие в одном направлении.
Примеры: аридизация климата,
увеличивающееся загрязнение
водоемов.
Эндогенетические сукцессии
• Возникают в результате процессов,
происходящих внутри самого
сообщества.
• В ходе сукцессии формируются
более устойчивые комбинации
видов, соответствующие конкретным
абиотическим условиям.
• В итоге формируется относительно
стабильное сообщество.
Виды экологических сукцессий
• Первичные – на субстрате, не измененном
деятельностью живых организмов
(формирование скальных биогеоценозов).
• Вторичные – развиваются на субстрате,
первоначально измененном деятельностью
комплекса живых организмов
(восстановление лесного биоценоза после
вырубки или пожара).
Фазы первичной сукцессии
1 – появление незаселенного пространства
2 – миграции на него пионерных организмов или
их зачатков;
3 – необратимые преобразования организмами
среды обитания и создание условий для
других видов;
4 – стабилизация.
Пример: эндолитические и накипные лишайники
→ листоватые лишайники →литофильные мхи
→гипновые мхи и сосудистые растения.
Вторичная сукцессия (превращение
озера в низинное болото)
Схема возобновления елового
леса после вырубки.
Общие закономерности сукцессий
1. Смена видового состава, увеличение
видового разнообразия и биомассы.
2. Снижение темпа прироста растительной
биомассы за счет увеличения затрат на
метаболизм.
3. В стабильном сообществе приход и расход
энергии уравновешиваются и биомасса,
соответственно, стабилизируется.