68420

Классификация и свойства экосистем

Лекция

Экология и защита окружающей среды

Компоненты и процессы обеспечивающие функционирование экосистемы рассмотрим на рисунке где схематически представлено взаимодействие трёх компонентов а именно: сообщества потока энергии круговорота веществ Поток энергии направлен в одну сторону часть поступающей солнечной энергии преобразуется...

Русский

2014-09-22

66.5 KB

5 чел.

                                                                  Лекция 3.

                                     Классификация и свойства экосистем.

  1.  Функциональные свойства и структура экосистемы.
  2.  Примеры экосистем.

 

 Живые организмы и их неживое (абиотическое) окружение неразделимо связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии.

Экосистема - основная функциональная единица в экологии, поскольку в неё входят и организмы и неживая среда - компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга  и необходимые для поддержания жизни в той её форме, которая существует на Земле.  

 Компоненты и процессы, обеспечивающие функционирование экосистемы, рассмотрим на рисунке, где схематически представлено взаимодействие трёх компонентов, а именно :

  1.  сообщества
  2.  потока энергии
  3.  круговорота веществ

Поток энергии направлен в одну сторону, часть поступающей солнечной энергии преобразуется сообществом и переходит на качественно более новую ступень, трансформируясь в органическое вещество, представляющее собой более концентрированную форму энергии, чем солнечный свет, но большая часть энергии деградирует, проходит через систему покидает её в виде низкокачественной тепловой энергии (тепловой сток). Энергия может накапливаться, затем снова высвобождаться или экспортироваться, но её нельзя использовать вторично. В отличие от энергии, элементы питания, в том числе биогенные элементы, необходимые для жизни (углерод, азот, фосфор и т.д.), и вода  могут использоваться многократно. Эффективность повторного использования и размеры импорта и экспорта элементов питания сильно варьируют в зависимости от типа экосистемы.

                                                                                                                                    

                                                                                                                                       

 источник энергии                          хранилище энергии

 

             Автотрофы (зелёные растения способные переводить солнечную энергию в  органические вещества).

             Гетеротрофы (организмы, нуждающиеся в готовой пище).

 

На функциональной схеме сообщество изображено в виде пищевой сети, образованной автотрофами и гетеротрофами, связанными  между собой соответствующими потоками энергии, круговоротами биогенных элементов.

 Все экосистемы даже самая крупная - биосфера, являются открытыми системами, они должны получать и отдавать энергию. Поэтому концепция экосистемы должна учитывать существование связанных между собой и необходимых для функционирования и  самоподдержания экосистемы, факторов среды на выходе и среды на входе.
Масштабы изменения среды на входе и выходе сильно варьируют и зависят от размеров системы (чем она больше, тем меньше зависит от внешних частей); от интенсивности обмена (чем он интенсивнее, тем больше приток и отток); сбалансированности автотрофных и гетеротрофных процессов (чем сильнее нарушено это равновесие, тем больше должен быть приток извне для его восстановления); стадии и степени развития системы.

С точки зрения трофической структуры (от греч. trophe - питание) экосистему можно разделить на два  яруса:

  1.  верхний автотрофный (самостоятельно питающийся) ярус или «зеленый пояс»,включающий растения или их части, содержащие хлорофилл, где преобладают фиксация энергии света ,использование простых неорганических соединений и накопление сложных органических соединений.
  2.  нижний гетеротрофный (питаемый другими) ярус, или «коричневый пояс», в котором преобладает использование, трансформация и разложение сложных соединений.

 С биологической точки зрения в составе экосистемы удобно выделять следующие компоненты:

  1.  неорганические вещества (C, N, CO2, H2O и др.) включающееся в круговороты.
  2.  органические соединения (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества), связывающие биотическую и абиотическую части.
  3.  воздушную, водную и субстратную среду, включающую климатический режим и другие физические факторы.
  4.  продуцентов, автотрофных организмов, в основном зеленые растения, которые могут производить пищу из простых неорганических веществ.
  5.  макроконсументов или фаготрофов (от греч. phagos - пожиратель) - гетеротрофных организмов, основном животных, питающихся другими организмами или частицами органического вещества.
  6.  микроконсументов, сапротрофов, деструктрофов - гетеротрофных организмов, в основном бактерий и грибов, получающих энергию либо путем разложения мертвых тканей, либо путем поглощения растворенного органического вещества, выделяющегося самопроизвольно или извлеченного сапротрофами из растений и других организмов.

Рассмотрим примеры экосистем:

Пруд и луг.

Абиотические вещества: неорганические и органические соединения и отдельные элементы O2, S, P, N, CO2, аминокислоты, гуминовые кислоты и большая часть жизненно важных элементов питания находятся в растворе и непосредственно доступно организмам, но значительное их количество держится в запасе в виде нерастворенных частиц вещества, а также в самих организмах.

Скорость высвобождения элементов питания в раствор, поступление солнечной энергии, а также температурный цикл, долгота дня, и другие климатические условия - таковы самые важные переменные, ежедневно регулирующие интенсивность функционирования всей экосистемы.

Продуценты.

Продуцентов пруда можно подразделить на два главных типа :

  1.  укоренённые или крупно плавающие растения (макрофиты), обычно встречающиеся только на мелководье.
  2.  мелкие плавающие растения, как правило, водоросли, называемые фитопланктоном, которые распространены в толще воды на глубину проникновения света. При изобилии фитопланктона вода становится зеленоватой, в других случаях продуценты незаметны. Играют большую роль, чем укоренённые.

Среди продуцентов луга преобладают укоренённые растения, но на почве, камнях и стеблях высших растений встречаются мелкий фотосинтезирующие организмы, такие как водоросли, мхи, лишайники.

Макроконсументы.

Первичные макроконсументы или растительноядные животные питаются непосредственно живыми растениями или их частями.

В пруду имеются два типа первичных макроконсументов :

  •  зоопланктон (животный планктон)
  •  бентос (донные формы), соответствующие двум типам продуцентов.

В экосистеме луга растительноядные животные также делятся на две группы :

Мелкие - растительноядные насекомые и другие беспозвоночные.

Крупные - травоядные грызуны и копытные млекопитающие.

Вторичные консументы, или плотоядные, такие как хищные насекомые и хищные рыбы в пруду и хищные насекомые, пауки, птицы, млекопитающие на лугу, питаются первичными консументами или другими вторичными консументами (становясь тем самым третичными консументами).

Сапротрофные организмы - представлены на лугу и в пруду бактериями, жгутиковыми и грибами.

Как видим, структура и функции водных и наземных экосистем в принципе сходны, однако видовой состав и размеры трофических компонентов этих экосистем различны. Наиболее резкое различие между экосистемами - в размерах зелёных растений. Наземные автотрофы обычно не так многочисленны, но они значительно крупнее водных. Наземные автотрофы используют значительную часть своей энергии на построение опорной ткани, которая необходима в связи с тем, что плотность (а значит и поддерживающая способность) воздуха значительно меньше, чем воды.

Примеры основных экосистем :

классификация по биомам, основанная на типе растительности и основных стабильных физических чертах ландшафта.

 Наземные биомы.

Биом - крупная региональная или субконтинентальная биосистема, характеризующаяся каким-либо основным типом растительности. Наземные экосистемы выделяют на биомы, а типы водных экосистем по геологическим и физическим особенностям.

Тундра : арктическая и альпийская ;

Хвойные леса ;

Листопадный лес умеренной зоны ;

Степь умеренной зоны ;

Саванна ;

Чапараль - район с дождливой зимой и засушливым летом ;

Пустыня ;

Полувечнозелёный тропический лес : выражены влажный и сухой сезоны ;

Вечнозелёный тропический дождевой лес ;

Пресноводные экосистемы.

Лентические (стоячие воды) : озёра, пруды ;

Лотические (текучие воды) : реки, ручьи ;

Заболоченные угодья : болота, болотистые леса ;

Морские экосистемы.

Открытый океан (пелагическая) ;

Воды континентального шельфа (прибрежные) ;

Районы апвеллинга  (плодородные районы с продуктивным рыболовством) ;

Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, солёные марши) ;

  1.  среды (ветер, мороз).  

             


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19044. Теория стационарных возмущений в случае невырожденного спектра: примеры 309 KB
  Лекция 26 Теория стационарных возмущений в случае невырожденного спектра: примеры Рассмотрим несколько примеров. Пусть на одномерный гармонический осциллятор наложено возмущение . Найдем поправки первого и второго порядка к энергетическим уровням осциллятора. ...
19045. Теория стационарных возмущений для состояний дискретного спектра. Случай вырож-денного спектра 269.5 KB
  Лекция 27 Теория стационарных возмущений для состояний дискретного спектра. Случай вырожденного спектра Рассмотрим теперь случай когда невозмущенный оператор Гамильтона имеет вырожденные собственные значения. Пусть функции ... отвечают одному и тому же собст...
19046. Теория стационарных возмущений в случае вырожденного спектра. Примеры 441 KB
  Лекция 28 Теория стационарных возмущений в случае вырожденного спектра. Примеры Рассмотрим несколько примеров применения теории возмущений в случае вырожденного спектра. Пусть трехмерная частица находится в сферически симметричном потенциале в котором отсутст...
19047. Теория нестационарных возмущений. Переходы под влиянием возмущений, зависящих от времени 777 KB
  Лекция 29 Теория нестационарных возмущений. Переходы под влиянием возмущений зависящих от времени Согласно постулатам квантовой механики волновая функция любой квантовой системы удовлетворяет временному уравнению Шредингера 1 где гамильтониан системы...
19048. Теория нестационарных возмущений. Примеры 838 KB
  Лекция 30 Теория нестационарных возмущений. Примеры Рассмотрим примеры применения теории нестационарных возмущений для простейших квантовых систем. Пусть на гармонический осциллятор находящийся в основном состоянии начиная с момента времени действует малое в...
19049. Адиабатические и внезапные возмущения. Переходы под действием внезапных возмущений 1.15 MB
  Лекция 31 Адиабатические и внезапные возмущения. Переходы под действием внезапных возмущений Исследуем общую формулу для вероятностей переходов на предмет зависимости вероятности перехода 1 от времени действия возмущения некоторые элементы такого анали
19050. Переходы под действием периодических возмущений. Резонансное приближение. Переходы в непрерывный спектр 1.21 MB
  Лекция 32 Переходы под действием периодических возмущений. Резонансное приближение. Переходы в непрерывный спектр Рассмотрим теперь случай возмущений зависящих от времени периодически. Пусть на частицу находящуюся в стационарном состоянии с энергией действует
19051. Системы тождественных частиц в квантовой механике. Бозоны и фермионы. Принцип за-прета Паули 266.5 KB
  Лекция 23 Системы тождественных частиц в квантовой механике. Бозоны и фермионы. Принцип запрета Паули Согласно постулатам квантовой механики волновая функция физической системы состоящей из нескольких частиц определяет вероятности различных положений всех части
19052. Системы тождественных частиц. Обменное взаимодействие. Симметрия координатных и спиновых функций 364 KB
  Лекция 34 Системы тождественных частиц. Обменное взаимодействие. Симметрия координатных и спиновых функций Докажем что в системе тождественных невзаимодействующих частиц существуют определенные корреляции в движении частиц то есть некоторое взаимодействие. Для