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

4 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

67298. ИНТЕГРАТИВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ПОВЕДЕНИЯ, ОСНОВАННОГО НА БИОЛОГИЧЕСКИХ МОТИВАЦИЯХ 202 KB
  Гипоталамус важнейшая мотивационная структура мозга В кибернетическом понимании гипоталамус является управляющим устройством к которому поступает вся необходимая информация о сохранении гомеостатических параметров или их отклонении от заданного значения.
67299. Ідеологія та політика 124 KB
  Політична ідеологія виникає із суспільної потреби в узгодженні істотних інтересів кожного класу і соціальної групи з інтересами інших класів і соціальних груп з точки зору їх боротьби за державну владу або інших форм участі у справах держави. Ліберали виступають за ринкове...
67300. Лексико-семантическая система 178 KB
  Понятие лексико-семантической системы ЛСС Парадигматические отношения между единицами ЛСС Лексико-семантическая группа ЛСГ 3. Структура ЛСГ Семантическое поле Тематическая группа Связь между различными лексическими парадигмами Синтагматические отношения между единицами ЛСС Ассоциативные отношения.-
67301. Перевантаження оператора «()» 34.5 KB
  Можливо, найбільш інтригуючим оператором, якого можна перевантажувати, є оператор виклику функції "()". Під час його перевантаження створюється не новий спосіб виклику функцій, а операторна функція, якій можна передати довільну кількість параметрів.
67303. Имитационное моделирование. Процедура имитационного моделирования 505 KB
  Определение метода имитационного моделирования. Метод ИМ заключается в создании логико-аналитической (математической модели системы и внешних воздействий), имитации функционирования системы, т.е. в определении временных изменений состояния системы под влиянием внешних...
67304. Постмодернистская ситуация в культуре XX века 31.29 KB
  Понятия постмодернизм постмодерн постмодернистский многозначны они используются и для обозначения своеобразного направления в современном искусстве и для Характеристики определенных тенденций в политике религии этике образе жизни мировосприятии но так же и для периодизации культуры и обозначения...
67305. Верификация, тестирование и оценивание корректности программных компонентов 292.5 KB
  Принципы верификации и тестирования программ Верификация  это процесс для определения выполняют ли программные средства и их компоненты требования наложенные на них в последовательных этапах ЖЦ ПС. Информация о процессе верификации включает требования к системе требования к ПС и к его архитектуре данные...
67306. ОЖОГИ И ОТМОРОЖЕНИЯ 287.5 KB
  Знать: патогенез клинические признаки классификацию термических ожогов и отморожений патогенез стадии течения ожоговой болезни и отморожений. Иметь представление о принципах лечения ожоговой болезни способах кожной пластики оперативном лечении отморожений.