Kakšno vlogo imajo potrošniki v domu? Zakoni ekosistemskih organizacij – Hipermarket znanja

Zakoni organizacije ekosistema

V biocenozah so živi organizmi tesno povezani ne le med seboj, temveč tudi z neživo naravo. Ta povezava se izraža skozi snov in energijo.

Kot veste, je metabolizem ena glavnih manifestacij življenja. V sodobnem smislu so organizmi odprti biološki sistemi, ker so z okoljem povezani s stalnim pretokom snovi in ​​energije, ki poteka skozi njihova telesa. Materialno odvisnost živih bitij od okolja so spoznali že v stari Grčiji. Filozof je ta pojav figurativno izrazil z naslednjimi besedami: "Naša telesa tečejo kot potoki in snov se v njih nenehno obnavlja, kot voda v potoku." Snovno-energijsko povezanost organizma z okoljem je mogoče izmeriti.

Pretok hrane, vode in kisika v žive organizme so tokovi snovi iz okolja. Hrana vsebuje energijo, potrebno za delovanje celic in organov. Rastline neposredno absorbirajo energijo sončne svetlobe, jo shranijo v kemijske vezi organskih spojin, nato pa se prerazporedi s prehranskimi odnosi v biocenozah.

Pretoki snovi in ​​energije skozi žive organizme v presnovnih procesih so izjemno veliki. Človek, na primer, v življenju zaužije na desetine ton hrane in pijače, skozi pljuča pa preleti več milijonov litrov zraka. Mnogi organizmi še intenzivneje sodelujejo s svojim okoljem. Za ustvarjanje vsakega grama svoje mase rastline porabijo od 200 do 800 ali več gramov vode, ki jo črpajo iz zemlje in izhlapevajo v ozračje. Rastline pridobivajo snovi, potrebne za fotosintezo, iz zemlje, vode in zraka.

S tako intenzivnostjo pretoka snovi iz anorganske narave v živa telesa bi bile zaloge za življenje potrebnih spojin - biogenih elementov - na Zemlji že zdavnaj izčrpane. Življenje pa se ne ustavi, saj se hranila nenehno vračajo v okolje, ki obdaja organizme. To se zgodi v biocenozah, kjer se zaradi prehranjevalnih odnosov med vrstami organske snovi, ki jih sintetizirajo rastline, sčasoma ponovno uničijo v spojine, ki jih lahko rastline ponovno uporabijo. Tako nastane biološki krog snovi.

Tako je biocenoza del še bolj zapletenega sistema, ki poleg živih organizmov vključuje tudi njihovo neživo okolje, ki vsebuje snov in energijo, potrebno za življenje. Biocenoza ne more obstajati brez materialnih in energetskih povezav z okoljem. Kot rezultat, biocenoza predstavlja določeno enotnost z njim.

Imenuje se vsaka zbirka organizmov in anorganskih komponent, v katerih se lahko vzdržuje kroženje snoviekološki sistem , oz ekosistem .

Naravni ekosistemi so lahko različnih prostornin in obsegov: majhna mlaka s svojimi prebivalci, ribnik, ocean, travnik, gozdiček, tajga, stepa - vse to so primeri ekosistemov različnih velikosti. Vsak ekosistem vključuje živi del - biocenozo in njeno fizično okolje. Manjši ekosistemi so del vse večjih, vse do celotnega ekosistema Zemlje. Splošni biološki cikel snovi na našem planetu je sestavljen tudi iz interakcije številnih zasebnih ciklov. Ekosistem lahko zagotovi kroženje snovi le, če vključuje štiri za to potrebne sestavine: zaloge hranil, proizvajalci, potrošniki in razkrojevalci .

Proizvajalci- to so zelene rastline, ki iz biogenih elementov, to je bioloških proizvodov, ustvarjajo organsko snov s pomočjo tokov sončne energije.

Potrošniki- potrošniki te organske snovi, ki jo predelujejo v nove oblike. Živali običajno delujejo kot potrošniki. Obstajajo potrošniki prvega reda - rastlinojede vrste (fitofagi) in drugega reda - mesojede živali (zoofagi).

Razkrojevalci- organizmi, ki popolnoma uničijo organske spojine v mineralne. Vlogo razkrojevalcev v biocenozah opravljajo predvsem glive in bakterije, pa tudi drugi majhni organizmi, ki predelujejo odmrle ostanke rastlin in živali.

Uničevalci mrtvega lesa(bronasti hrošč in njegova ličinka; jelenček in njegova ličinka; veliki hrastov dolgorožnik in njegova ličinka; metulj dišeči črv in njegova gosenica; rdeči ploščatec; vozličasta stonoga; črna mravlja; lesna uš; deževnik)

Življenje na Zemlji poteka že približno 4 milijarde let, neprekinjeno prav zato, ker se dogaja v sistemu bioloških kroženj snovi. Osnova za to so fotosinteza rastlin in prehranjevalne povezave med organizmi v biocenozah. Vendar pa biološki cikel snovi zahteva stalno porabo energije. Za razliko od kemičnih elementov, ki so vedno znova vključeni v živa telesa, energije sončne svetlobe, ki jo zadržujejo zelene rastline, organizmi ne morejo uporabljati v nedogled.

Po prvem zakonu termodinamike energija ne izgine brez sledu, ampak se ohranja v svetu okoli nas, vendar prehaja iz ene oblike v drugo. Po drugem zakonu termodinamike vsako transformacijo energije spremlja prehod njenega dela v stanje, ko je ni več mogoče uporabiti za delo. V celicah živih bitij se energija, ki zagotavlja kemične reakcije, med vsako reakcijo delno pretvori v toploto, toploto pa telo odvaja v okoliški prostor. Zapleteno delo celic in organov tako spremlja izguba energije iz telesa. Vsak cikel kroženja snovi, odvisno od aktivnosti članov biocenoze, zahteva vedno več novih zalog energije.

Tako se življenje na našem planetu pojavlja kot stalen cikel snovi, ki ga podpira pretok sončne energije. Življenje ni organizirano le v biocenoze, ampak tudi v ekosisteme, v katerih obstaja tesna povezava med živimi in neživimi sestavinami narave.

V gozdu vsi rastlinojedi organizmi (konzumenti prvega reda) v povprečju porabijo približno 10-12 % letne rasti rastlin. Ostalo predelajo razkrojevalci, potem ko listje in les odmreta. V stepskih ekosistemih se vloga potrošnikov močno poveča. Rastlinojedci lahko pojedo do 70 % celotne nadzemne mase rastlin, ne da bi bistveno zmanjšali stopnjo njihove obnove. Precejšen del zaužitih snovi se vrne v ekosistem v obliki iztrebkov, ki jih mikroorganizmi in male živali aktivno razgrajujejo. Tako dejavnost potrošnikov močno pospeši kroženje snovi v stepah. Kopičenje odmrlega rastlinskega ostanka v ekosistemih je pokazatelj upočasnitve stopnje biološkega prometa.

Raznolikost ekosistemov na Zemlji je povezana tako z raznovrstnostjo živih organizmov kot s pogoji fizičnega in geografskega okolja. Tundra, gozd, stepa, puščava ali tropske skupnosti imajo svoje značilnosti bioloških ciklov in povezav z okoljem. Izjemno raznoliki so tudi vodni ekosistemi. Ekosistemi se razlikujejo po hitrosti bioloških ciklov in po skupni količini snovi, vključene v te cikle.

Tudi morja so velikanski, kompleksni ekosistemi. Kljub ogromni globini so do samega dna poseljena z življenjem. V morjih je stalno kroženje vodnih mas, nastajajo tokovi, ob obali pa se pojavljajo oseke in oseke.

Sončna svetloba prodre le v površinske plasti vode, pod 200 m je fotosinteza alg nemogoča. Zato v globinah živijo samo heterotrofi - živali in bakterije. Tako so dejavnosti proizvajalcev ter pretežni del razgrajevalcev in potrošnikov prostorsko močno ločene. Odmrla organska snov sčasoma potone na dno, sproščeni mineralni elementi pa se vračajo v zgornje plasti le na mestih, kjer so močni dvigovalni tokovi. V osrednjem delu oceanov je razmnoževanje alg močno omejeno zaradi pomanjkanja hranil, "produktivnost" oceana na teh območjih pa je tako nizka kot v najbolj suhih puščavah.

Osnovno načelo trajnosti ekosistemov - kroženje snovi, ki ga podpira pretok energije - v bistvu zagotavlja neskončen obstoj življenja na Zemlji.

Na podlagi tega načela je mogoče organizirati trajnostne umetne ekosisteme in proizvodne tehnologije, ki varčujejo z vodo ali drugimi viri. Kršitev usklajenega delovanja organizmov v biocenozah običajno povzroči resne spremembe v ciklih snovi v ekosistemih. To je glavni vzrok za takšne okoljske katastrofe, kot so zmanjšanje rodovitnosti tal, zmanjšanje pridelka rastlin, rasti in produktivnosti živali ter postopno uničenje naravnega okolja.

V kopenskih ekosistemih igrajo tla predvsem vlogo skladišča in rezerve tistih virov, ki so potrebni za življenje biocenoze. Ekosistemi, ki nimajo tal – vodna, kamnita, na plitvinah in odlagališčih – so zelo nestabilni. Kroženje snovi v njih se zlahka prekine in težko obnovi.

V tleh je najdragocenejši del humus - kompleksna snov, ki nastane iz odmrle organske snovi kot posledica delovanja številnih organizmov. Humus zagotavlja dolgoročno in zanesljivo prehrano rastlin, saj se zelo počasi in postopoma razgrajuje ter sprošča hranila. Za tla z veliko zalogo humusa je značilna visoka rodovitnost, ekosistemi pa so prožni.

Nestabilne ekosisteme, v katerih kroženje snovi ni uravnoteženo, lahko zlahka opazimo na primeru zaraščajočih ribnikov ali manjših jezer. V takšnih rezervoarjih, še posebej, če se gnojila sperejo z okoliških polj, se hitro razvije tako obalna vegetacija kot različne alge. Rastline nimajo časa, da bi jih predelali vodni prebivalci in, umirajoč, na dnu tvorijo plasti šote. Jezero postane plitvo in postopoma preneha obstajati ter se najprej spremeni v močvirje, nato pa v vlažen travnik. Če je rezervoar majhen, lahko pride do takšnih sprememb precej hitro, v nekaj letih.

Video lekcija 1: Interakcija med organizmom in okoljem. Ekosistemi. Biogeocenoze

Video lekcija 2: Abiotski dejavniki: temperatura in svetloba

Video vadnica 3: Biotski dejavniki

Predavanje: Ekosistem (biogeocenoza), njegovi sestavni deli: producenti, konzumenti, razkrojevalci, njihova vloga

Ekosistem

Ekosistem je skupnost živih organizmov, njihov prostorski habitat in sistem odnosov med vsemi udeleženci.

Značilnosti ekosistema so njegove sposobnosti samoregulacije, razvoja in samoorganizacije. Ekosistem lahko imenujemo skupnost, v kateri kroženje snovi in ​​energije poteka stabilno in v daljšem časovnem obdobju. Tako na primer domačega akvarija ne moremo imenovati ekosistem, saj ne more samostojno vzdrževati svojih življenjskih funkcij brez človekovega posredovanja. Prav tako trhli štor v gozdu ni ekosistem, saj je življenje v njem del večjega ekosistema.

Primeri ekosistema so lahko ribnik, gozd, travnik. Na primer, ribnik je dom različnim živalim, rastlinam in mikroorganizmom, ki so živi sestavni deli ekosistema. Med njimi so povezave v smislu prenosa snovi in ​​energije – trofičnih odnosov. Nanje vplivajo fizikalni in kemični parametri vode, geološke značilnosti dna in sten rezervoarja ter sezonske podnebne spremembe.

Eden od pomembnih parametrov za določanje meja ekosistema je prisotnost trofičnih povezav med njegovimi komponentami, dejstva njihovega prenosa snovi in ​​energije drug na drugega.

Z vidika fizike je vsak ekosistem odprt sistem, v katerem obstajajo vhodni in izhodni tokovi energije in snovi.

Sinonim za izraz ekosistem je pojem biogeocenoza.

Biotske in abiotske komponente

V kateri koli biogeocenozi ločimo biotske in abiotske komponente. V tem primeru so udeleženci biotske komponente glede na svojo vlogo v njej lahko:

proizvajalci. To so avtotrofni in kemotrofni organizmi, ki pretvarjajo energijo in anorganske snovi v organske;

potrošniki. To so heterotrofni porabniki energije, ki se nahajajo v snovi v obliki kemičnih vezi. Razdelimo jih lahko v več redov: porabniki prvega jedo rastline in kemotrofe, drugi porabnike prvega, to je rastlinojede živali, tretji porabnike drugega, to je male plenilce;

razkrojevalci. To so heterotrofi, ki organsko snov razgradijo na enostavne organske in mineralne snovi. Sem spadajo glive, številne praživali in ličinke nekaterih žuželk, ki se hranijo z odpadlim listjem in mrtvimi živalmi.

Med biotskimi komponentami ekosistema se oblikujejo stabilne trofične povezave. Abiotski dejavniki vključujejo vpliv nežive narave.

Drug pomemben koncept v biogeocenologiji je produktivnost ekosistema. Ta koncept opredeljuje kvantitativno biomaso, ki jo proizvaja ekosistem, to je celota vseh živih bitij v njem. Biomaso običajno izračunamo glede na količino mase živih bitij na enoto površine.

Meje ekosistema

V večini primerov ekosistemi nimajo jasnih meja, za združbe, ki nastanejo na mejah različnih ekosistemov, so celo ustvarili poseben izraz, običajno jih imenujemo ekotoni.

Zaradi lažjega preučevanja se upoštevata dve vrsti meja ekosistema:

Vrsta– ta vrsta meja je določena z območjem distribucije posameznih osebkov, ki živijo v določenem ekosistemu;

Prostorsko – najpogosteje določajo pokrajino. Travnik na eni in na drugi strani gore bomo obravnavali kot različna ekosistema.

Trofične verige in mreže

Za vsak ekosistem je značilna prisotnost trofičnih verig in mrež:

Napajalni krog Imenuje se skupina vrst, ki so zaporedno povezane s prehranskimi razmerji. Vsak prejšnji člen v verigi je hrana za naslednjega.

Torej, primer napajalnega kroga je lahko zaporedje:

rastline – žuželke – paglavci – postrvi – pridneni saprofiti.

Z vsakim prehodom snovi iz ene povezave v drugo se izgubi do 90 % potencialne energije (zapravi se v življenjski dobi prejšnje povezave in se sprosti v obliki toplote). Zato je število členov v trofičnih verigah običajno omejeno na štiri ali pet.

Trofična mreža je bolj zapletena struktura prehranjevalnih odnosov, ob upoštevanju, da je lahko vsak člen v prehranjevalni verigi hrana za različne vrste. Tako se s travo ne prehranjujejo samo rastlinojede živali, temveč tudi žuželke in vsejedi. Ko se ta razmerja spremljajo, se pojavi grafični diagram, ki spominja na obsežno mrežo.

Obstajata dve glavni vrsti trofičnih verig:

1) pašnik– v njej so primarni člen zelene pridelovalne rastline. Značilen za travniške in oceanske ekosisteme;

2) detritalni– prvi člen v njej so saprotrofi (razkrojevalci), ki razgrajujejo organske snovi. Drugi organizmi se prehranjujejo s saprotrofi.

Hkrati je le 10% energije vključenih v prehranjevalne verige pašnikov, preostalih 90% prihaja iz detritusa. To je posledica dejstva, da gre velik del energije, ki jo ustvarijo avtotrofi, v organske "odpadke", kjer jo uporabljajo saprotrofi.

Pravilo ekološke piramide

Grafični prikaz kvantitativnih razmerij med udeleženci v prehranjevalnih verigah se imenuje ekološka piramida.

Ta prikaz odnosov med hrano temelji na Landemanovem pravilu:

Pravilo ekološke piramide:"Ko se snov prenese iz ene trofične ravni v drugo, postane količina energije, ki je na voljo za absorpcijo, 10-krat manjša."

Uporablja se za približne izračune pri reševanju problemov v ekologiji in nakazuje, da je za hranjenje rastlinojedih živali potrebna masa rastlin, ki je 10-krat večja od njihove lastne. Za hranjenje plenilca je potrebna masa rastlinojedega mesa, ki 10-krat presega njegovo maso.

Fitofagi in mesojedi

Struktura žive snovi v ekosistemu. Biotska struktura. Avtotrofi in heterotrofi

Ekosistem. Znaki ekosistema

Homeostaza ekosistema. Ekološko nasledstvo. Vrste naravnih in antropogenih sukcesij. Koncepti klimaksa, stabilnosti in variabilnosti ekosistemov.

Populacije v ekosistemu.

Proizvajalci. Porabniki 1. in 2. reda. Detritivorji. Razkrojevalci.

Fitofagi in mesojedi.

Struktura žive snovi v ekosistemu. Biotska struktura. Avtotrofi in heterotrofi.

Ekosistem. Znaki ekosistema.

Tema 3. Ekosistem. Struktura ekosistema

Bioporaba. Populacija in stabilnost biosfere

Koncepti noosfere in tehnosfere

Izraz "ekosistem" je leta 1935 predlagal angleški ekolog A. Tansley.

Ekosistem je vsak niz medsebojno delujočih živih organizmov in okoljskih pogojev.

Vsaka enota (biosistem), ki vključuje vse sodelujoče organizme (biotsko skupnost) na določenem območju in je v interakciji s fizičnim okoljem na tak način, da pretok energije ustvarja natančno definirane biotske strukture in kroženje snovi med živimi in neživi deli je ekološki sistem, oz ekosistem«(Y. Odum, 1986).

Ekosistemi so na primer mravljišča, košček gozda, kmetija, kabina vesoljske ladje, geografska pokrajina ali celo ves svet.

Ekologi uporabljajo tudi izraz "biogeocenoza", ki ga je predlagal ruski znanstvenik V.N. Sukačev. Ta izraz se nanaša na zbirko rastlin, živali, mikroorganizmov, tal in atmosfere na homogenem kopnem. Biogeocenoza je ena od različic ekosistema.

Med ekosistemi, pa tudi med biogeocenozami, običajno ni jasnih meja in en ekosistem postopoma prehaja v drugega. Veliki ekosistemi so sestavljeni iz manjših ekosistemov.

riž. "Matrjoška" ekosistemov

Na sl. prikazana je »matrjoška« ekosistemov. Manjši kot je ekosistem, tesneje medsebojno delujejo njegovi sestavni organizmi. Organizirana skupina mravelj živi v mravljišču, v katerem so porazdeljene vse obveznosti. Obstajajo lovci na mravlje, stražarji, gradbeniki.

Ekosistem mravljišča je del gozdne biogeocenoze, gozdna biogeocenoza pa del geografske krajine. Sestava gozdnega ekosistema je bolj zapletena, v gozdu skupaj živijo predstavniki številnih vrst živali, rastlin, gliv in bakterij. Povezave med njimi niso tako tesne kot pri mravljah v mravljišču. Mnoge živali v gozdnem ekosistemu preživijo le del svojega časa.

Znotraj pokrajine so različne biogeocenoze povezane z nadzemnim in podzemnim gibanjem vode, v kateri so raztopljene mineralne snovi. Voda z minerali se najintenzivneje giblje znotraj drenažnega bazena - rezervoarja (jezero, reka) in sosednjih pobočij, iz katerih se v ta rezervoar stekajo nadzemne in podzemne vode. Ekosistem porečja vključuje več različnih ekosistemov – gozd, travnike in njive. Organizmi vseh teh ekosistemov morda nimajo neposrednih odnosov in so povezani s podzemnimi in nadzemnimi vodnimi tokovi, ki se premikajo v rezervoar.

Znotraj pokrajine se semena rastlin prenašajo in živali premikajo. Lisičja luknja ali volčji brlog se nahajata v eni biogeocenozi, ti plenilci pa lovijo na velikem ozemlju, sestavljenem iz več biogeocenoz.

Pokrajine so združene v fizičnogeografske regije (na primer Ruska nižina, Zahodnosibirska nižina), kjer različne biogeocenoze povezujejo skupno podnebje, geološka zgradba ozemlja in možnost naselitve živali in rastlin. Povezave med organizmi, vključno s človekom, v ekosistemih fizičnogeografske regije in biosfere se izvajajo s spremembami plinske sestave ozračja in kemične sestave vodnih teles.

Končno so vsi ekosistemi sveta povezani z ozračjem in svetovnim oceanom, v katerega vstopajo odpadni produkti organizmov, in tvorijo eno celoto - biosfera.

Ekosistem vključuje:

1) živi organizmi (njihovo celoto lahko imenujemo biocenoza ali biota ekosistema);

2) neživi (abiotski) dejavniki - ozračje, voda, hranila, svetloba;

3) mrtve organske snovi - detritus.

Za prepoznavanje ekosistemov so še posebej pomembni trofični , tj. prehranjevalni odnosi med organizmi, ki uravnavajo celotno energijo biotskih združb in celotnega ekosistema kot celote.

Prvič, vsi organizmi so razdeljeni v dve veliki skupini - avtotrofe in heterotrofe.

Avtotrofno organizmi za svoj obstoj uporabljajo anorganske vire in s tem ustvarjajo organsko snov iz anorganske snovi. Takšni organizmi vključujejo fotosintetične zelene rastline kopnega in vodnega okolja, modrozelene alge, nekatere bakterije zaradi kemosinteze itd.

Ker so organizmi precej raznoliki po vrstah in oblikah prehranjevanja, vstopajo med seboj v zapletene trofične interakcije in tako opravljajo najpomembnejše ekološke funkcije v biotskih združbah. Nekateri od njih proizvajajo izdelke, drugi jih porabijo, tretji pa jih pretvarjajo v anorgansko obliko. Temu primerno se imenujejo proizvajalci, potrošniki in razkrojevalci.

Proizvajalci- proizvajalci produktov, s katerimi se nato hranijo vsi drugi organizmi - to so kopenske zelene rastline, mikroskopske morske in sladkovodne alge, ki iz anorganskih spojin proizvajajo organske snovi.

Potrošniki so porabniki organskih snovi. Med njimi so živali, ki jedo samo rastlinsko hrano - rastlinojedci(krava) ali uživanje samo mesa drugih živali – mesojedci(plenilci), pa tudi tisti, ki uporabljajo oboje – “ vsejedi« (človek, medved).

Reduktorji (destruktorji)– reducenti. Snovi iz odmrlih organizmov vrnejo nazaj v neživo naravo, organske snovi razgradijo na enostavne anorganske spojine in elemente (na primer CO 2, NO 2 in H 2 O). Z vračanjem biogenih elementov v tla ali vodno okolje s tem zaključijo biokemični krog. To počnejo predvsem bakterije, večina drugih mikroorganizmov in gliv. Funkcionalno so razkrojevalci enaki porabniki, zato jih pogosto imenujemo mikro potrošniki.

A.G. Bannikov (1977) meni, da imajo žuželke pomembno vlogo tudi v procesih razgradnje odmrle organske snovi in ​​v procesih nastajanja tal.

Mikroorganizme, bakterije in druge kompleksnejše oblike, glede na njihov habitat, delimo na aerobna, tj. živijo v prisotnosti kisika in anaerobno– bivanje v okolju brez kisika.

Vse žive organizme delimo glede na način prehranjevanja v dve skupini:

avtotrofi(iz grščine avtomobili– sebe in trofo- prehrana);

heterotrofi(iz grščine heteros- drugo).

Avtotrofi uporabite anorganski ogljik ( anorganski viri energije) in sintetizirajo organske snovi iz anorganskih; ti so proizvajalci ekosistema. Glede na izvorno (porabljeno) energijo pa jih delimo tudi v dve skupini:

Fotoavtotrofi– sončna energija se uporablja za sintezo organskih snovi. To so zelene rastline, ki imajo klorofil (in druge pigmente) in absorbirajo sončno svetlobo. Proces, pri katerem pride do njegove absorpcije, se imenuje fotosinteza.

(Klorofil je zeleni pigment, ki povzroči, da rastlinski kloroplasti postanejo zeleni. Z njegovo udeležbo se izvaja proces fotosinteze.

Horoplasti so zeleni plastidi, ki jih najdemo v celicah rastlin in nekaterih bakterij. Z njihovo pomočjo pride do fotosinteze.)

Kemoavtotrofi– kemična energija se uporablja za sintezo organskih snovi. To so žveplove in železove bakterije, ki pridobivajo energijo z oksidacijo žveplovih in železovih spojin (kemosinteza). Kemoavtotrofi imajo pomembno vlogo le v ekosistemih podzemne vode. Njihova vloga v kopenskih ekosistemih je relativno majhna.

Heterotrofi Uporabljajo ogljik iz organskih snovi, ki jih sintetizirajo proizvajalci, in skupaj s temi snovmi pridobivajo energijo. Heterotrofi so potrošniki(iz lat. consumo– poraba), poraba organskih snovi in razkrojevalci, ki ga razgradi na preproste spojine.

Fitofagi(rastlinojedci). Sem spadajo živali, ki se hranijo z živimi rastlinami. Med fitofagi so majhne živali, kot so listne uši ali kobilice, in velikani, kot je slon. Skoraj vse domače živali so fitofagi: krave, konji, ovce, zajci. Med vodnimi organizmi so fitofagi, na primer amur, ki se prehranjuje z rastlinami, ki preraščajo namakalne kanale. Pomemben fitofag je bober. Hrani se z vejami dreves, iz debel pa gradi jezove, ki uravnavajo vodni režim ozemlja.

Zoophagi(plenilci, mesojedci). Zoofagi so raznoliki. To so majhne živali, ki se prehranjujejo z amebami, črvi ali raki. In velike, kot volk. Plenilke, ki se hranijo z manjšimi plenilci, imenujemo plenilke drugega reda. Obstajajo plenilske rastline (rosika, mehurček), ki za hrano uporabljajo žuželke.

Simbiotrofi. To so bakterije in glive, ki se hranijo z izločki korenin rastlin. Simbiotrofi so zelo pomembni za življenje ekosistema. Glivične niti, ki prepletajo rastlinske korenine, pomagajo absorbirati vodo in minerale. Simbiotrofne bakterije absorbirajo plin dušik iz atmosfere in ga vežejo v rastlinam dostopne spojine (amoniak, nitrati). Ta dušik se imenuje biološki (v nasprotju z dušikom iz mineralnih gnojil).

Med simbiotrofe sodijo tudi mikroorganizmi (bakterije, enocelice), ki živijo v prebavnem traktu fitofagov in jim pomagajo pri prebavi hrane. Živali, kot je krava, brez pomoči simbiotrofov ne morejo prebaviti trave, ki jo jedo.

Detritivori so organizmi, ki se hranijo z odmrlo organsko snovjo. To so stonoge, deževniki, hrošči, raki, raki, šakali in številni drugi.

Nekateri organizmi za hrano uporabljajo rastline in živali ter celo detritus in jih uvrščamo med evrifage (vsejede) – medved, lisica, prašič, podgana, kokoš, vrana, ščurki. Človek je tudi evrifagem.

Razkrojevalci- organizmi, ki so po svojem položaju v ekosistemu blizu detritivorom, saj se prav tako prehranjujejo z odmrlo organsko snovjo. Razkrojevalci – bakterije in glive – pa organske snovi razgradijo v mineralne spojine, ki se vrnejo v talno raztopino in jih rastline ponovno uporabijo.

Reduktorji potrebujejo čas za obdelavo trupel. Zato je v ekosistemu vedno prisoten detritus – zaloga mrtve organske snovi. Detritus je listje na površini gozdnih tal (ohranja se 2–3 leta), deblo podrtega drevesa (ohranja se 5–10 let), talni humus (ohranja se več sto let), usedline organske snovi na dno jezera - sapropel - in šota v močvirju (traja tisoče let). Najdlje obstojen detritus sta premog in nafta.

Na sl. prikazuje zgradbo ekosistema, katerega osnova so rastline – fotoavtotrofi, v tabeli pa so prikazani primeri predstavnikov različnih trofičnih skupin za nekatere ekosisteme.

riž. Struktura ekosistema

Organske snovi, ki jih ustvarijo avtotrofi, služijo kot hrana in vir energije za heterotrofe: fitofagni potrošniki jedo rastline, plenilci prvega reda jedo fitofage, plenilci drugega reda jedo plenilce prvega reda itd. To zaporedje organizmov se imenuje prehranjevalna veriga, se njegove povezave nahajajo na različnih trofičnih ravneh (ki predstavljajo različne trofične skupine).

Trofična raven je lokacija vsakega člena v prehranjevalni verigi. Prvi trofični nivo so proizvajalci, vsi ostali so potrošniki. Druga trofična raven so rastlinojedi potrošniki; tretji so mesojedi potrošniki, ki se hranijo z rastlinojedimi oblikami; četrti so potrošniki, ki uživajo druge mesojede itd. zato lahko potrošnike razdelimo na nivoje: potrošnike prvega, drugega, tretjega itd. naročila (sl.).

riž. Prehranski odnosi organizmov v biogeocenozi

Samo potrošniki, ki so specializirani za določeno vrsto hrane, so jasno razdeljeni po nivojih. Vendar pa obstajajo vrste, ki se prehranjujejo z mesom in rastlinsko hrano (človek, medved ipd.), ki jih lahko vključimo v prehranjevalne verige na kateri koli ravni.

Na sl. Podanih je pet primerov prehranjevalnih verig.

riž. Nekatere prehranjevalne verige v ekosistemih

Prvi dve prehranski verigi predstavljata naravne ekosisteme – kopenske in vodne. V kopenskem ekosistemu verigo zaključujejo plenilci, kot so lisice, volkovi in ​​orli, ki se prehranjujejo z mišmi ali lubadarji. V vodnem ekosistemu sončna energija, ki jo absorbirajo predvsem alge, preide na majhne porabnike - rake vodne bolhe, nato na majhne ribe (pločnik) in na koncu na velike plenilce - ščuke, soma, ščuke. V kmetijskih ekosistemih je lahko prehranjevalna veriga popolna pri vzreji domačih živali (tretji primer) ali skrajšana, ko gojimo rastline, ki jih človek neposredno uporablja za prehrano (četrti primer).

Navedeni primeri poenostavijo dejansko sliko, saj lahko isto rastlino pojedo različne rastlinojede živali, te pa postanejo žrtve različnih plenilcev. List rastline lahko poje gosenica ali polž, gosenica lahko postane žrtev hrošča ali žužkojede ptice, ki lahko tudi samega hrošča kljuva. Žrtev pajka lahko postane tudi hrošč. Zato v resnični naravi ne nastajajo prehranjevalne verige, temveč prehranjevalne mreže.

Pri prehodu energije iz ene trofične ravni v drugo (od rastlin do fitofagov, od fitofagov do plenilcev prvega reda, od plenilcev prvega reda do plenilcev drugega reda) se približno 90 % energije izgubi z iztrebki in dihanjem. Poleg tega fitofagi pojedo le približno 10 % rastlinske biomase, preostanek dopolnjuje zalogo detritusa in ga nato uničijo razkrojilci. Zato je sekundarnih bioloških produktov 20–50-krat manj kot primarnih.

riž. Glavne vrste ekosistemov

Vzpostavite ujemanje med značilnostmi in imeni funkcij žive snovi v biosferi (po V. I. Vernadskem): za vsako mesto, navedeno v prvem stolpcu, izberite ustrezno mesto iz drugega stolpca.

Izbrane številke zapišite v tabelo pod pripadajoče črke.

A	B	IN	G	D

Razlaga.

1) redoks: B) nastajanje vode in ogljikovega dioksida med dihanjem aerobov;

D) zmanjšanje ogljikovega dioksida med fotosintezo

2) plin: A) sproščanje metan v ozračje kot posledica delovanja denitrifikacijskih bakterij

3) koncentracija: B) kopičenje silicijevih soli v celicah preslice; D) nastajanje apnenca

Odgovor: 21313

Opomba.

Funkcije žive snovi.

Po Vernadskem - devet: plin, kisik, oksidacija, kalcij, redukcija, koncentracija, funkcija uničenja organskih spojin, funkcija reduktivne razgradnje, funkcija metabolizma in dihanja organizmov. Trenutno se ob upoštevanju novih raziskav razlikujejo naslednje funkcije.

biogeokemični funkcija človeštva je ustvarjanje in preoblikovanje snovi s strani človeštva.

Energijska funkcija. Absorpcija sončne energije med fotosintezo in kemične energije pri razgradnji energijsko nasičenih snovi, prenos energije po prehranjevalnih verigah (uporabljajo jih heterotrofi). Absorbirana energija se znotraj ekosistema porazdeli med žive organizme v obliki hrane. Del energije se razprši v obliki toplote, del pa se kopiči v odmrli organski snovi in ​​preide v fosilno stanje. Tako so nastala nahajališča šote, premoga, nafte in drugih gorljivih mineralov.

Destruktivna funkcija. To funkcijo sestavljajo razgradnja, mineralizacija odmrle organske snovi, kemična razgradnja kamnin, vključevanje nastalih mineralov v biotski cikel, tj. povzroči preobrazbo žive snovi v inertno snov. Posledično nastane tudi biogena in bioinertna snov biosfere. Na skalah - bakterije, modrozelene alge, glive in lišaji - imajo močan kemični učinek na kamnine z raztopinami celega kompleksa kislin - ogljikove, dušikove, žveplove in različnih organskih. Z razgradnjo nekaterih mineralov z njihovo pomočjo organizmi selektivno izločajo in vključujejo v biotski krog najpomembnejše prehranske elemente - kalcij, kalij, natrij, fosfor, silicij in mikroelemente.

Funkcija koncentracije. To je ime za selektivno kopičenje med življenjem določenih vrst snovi za izgradnjo telesa organizma ali tistih, ki se iz njega odstranijo med presnovo. Zaradi koncentracijske funkcije živi organizmi izločajo in kopičijo biogene elemente okolja. V sestavi žive snovi prevladujejo atomi lahkih elementov: vodik, ogljik, dušik, kisik, natrij, magnezij, silicij, žveplo, klor, kalij, kalcij, železo, aluminij. Ogljik: apnenec, kreda, premog, nafta, bitumen, šota, oljni skrilavec (sapropel + humus), sapropel (stoletja stari sedimenti dna sladkovodnih teles - mulj). Določene vrste so specifični koncentratorji določenih elementov: morske alge (kelp) - jod, maslenice - litij, vodna leča - radij, diatomeje in žita - silicij, mehkužci in raki - baker, vretenčarji - železo, bakterije - mangan itd.

Skupaj s koncentracijsko funkcijo živega organizma se sprošča snov, ki je po rezultatih nasprotna - razpršenost. Manifestira se v trofičnih in transportnih dejavnostih organizmov. Na primer razpršitev snovi, ko organizmi izločajo iztrebke, smrt organizmov med različnimi vrstami gibanja v prostoru ali spremembami ovojnice. Železo v krvnem hemoglobinu se razprši na primer s krvosesnimi žuželkami.

Funkcija oblikovanja okolja. Preoblikovanje fizikalnih in kemijskih parametrov okolja (litosfera, hidrosfera, atmosfera) kot posledica vitalnih procesov v pogojih, ugodnih za obstoj organizmov.

Ta funkcija je skupni rezultat zgoraj obravnavanih funkcij žive snovi: energijska funkcija zagotavlja energijo vsem členom biološkega cikla; destruktivna in koncentracijska prispevata k črpanju iz naravnega okolja in kopičenju razpršenih, a življenjsko pomembnih za žive organizme elementov. Zelo pomembno je omeniti, da so se zaradi funkcije oblikovanja okolja v geografski lupini zgodili naslednji pomembni dogodki: spremenila se je plinska sestava primarne atmosfere, spremenila se je kemična sestava voda primarnega oceana, v litosferi je nastala plast sedimentnih kamnin, na površini zemlje pa se je pojavila rodovitna prst.

Štiri obravnavane funkcije žive snovi so glavne, odločilne funkcije. Razlikujemo lahko še nekatere druge funkcije žive snovi, na primer:

Funkcija plina določa migracijo plinov in njihove transformacije, zagotavlja plinsko sestavo biosfere.

Prevladujoča masa plinov na Zemlji je biogenega izvora. Med delovanjem žive snovi nastajajo glavni plini: dušik, kisik, ogljikov dioksid, vodikov sulfid, metan itd. CO 2 kršitev => učinek tople grede.

Redoks funkcija je kemična transformacija predvsem tistih snovi, ki vsebujejo atome s spremenljivim oksidacijskim stanjem (železove, manganove, dušikove spojine itd.). Hkrati na površju Zemlje prevladujejo biogeni procesi oksidacije in redukcije.

Transportna funkcija- prenos snovi proti težnosti in v vodoravni smeri. Že od časa Newtona je znano, da gibanje snovi na našem planetu določa sila gravitacije. Sama neživa snov se giblje po nagnjeni ravnini izključno od zgoraj navzdol. Samo v to smer se premikajo reke, ledeniki, snežni plazovi in ​​melišča. Živa snov je edini dejavnik, ki določa obratno gibanje snovi - od spodaj navzgor, od oceana - do celin.

Zaradi aktivnega gibanja lahko živi organizmi premikajo različne snovi ali atome v vodoravni smeri, na primer z različnimi vrstami migracij. Vernadsky je gibanje ali migracijo kemičnih snovi z živo snovjo imenoval biogena migracija atomov ali snovi.

Odgovor: 21313

Proizvajalci – organizmi, ki iz anorganskih spojin ustvarjajo organske snovi (avtotrofi so rastline, ki s fotosintezo ustvarjajo organske snovi, kemotrofi so nekateri organizmi, ki s kemičnimi reakcijami ustvarjajo organske snovi) .

Razkrojevalci – organizmi, ki v svojem življenju pretvarjajo organske snovi v anorganske (večina mikroorganizmov, glive).

Razkrojevalci živijo od mrtve organske snovi in ​​jo pretvarjajo nazaj v anorganske spojine. Ta razvrstitev je relativna, saj tako porabniki kot proizvajalci sami delno delujejo kot razkrojevalci, ki skozi vse življenje sproščajo mineralne presnovne produkte v okolje.
Načeloma se kroženje atomov v sistemu lahko vzdržuje brez vmesnega člena – porabnikov, zaradi aktivnosti dveh drugih skupin. Vendar se takšni ekosistemi pojavljajo bolj kot izjeme, na primer na tistih območjih, kjer delujejo skupnosti, sestavljene samo iz mikroorganizmov. Vlogo porabnikov v naravi imajo predvsem živali, njihove dejavnosti pri vzdrževanju in pospeševanju ciklične migracije atomov v ekosistemih pa so kompleksne in raznolike.

Prehranjevalne verige in trofični nivoji

Organske molekule, ki jih sintetizirajo avtotrofi, služijo kot vir prehrane (snov in energija) za heterotrofne živali. Te živali pa druge živali jedo in na ta način se energija prenaša skozi vrsto organizmov, kjer se vsak naslednji hrani s prejšnjim. To zaporedje se imenuje prehranjevalna veriga in vsak člen v verigi ustreza določeni trofični ravni (iz grškega trofa - hrana). Prvo trofično raven vedno sestavljajo avtotrofi, imenovani producenti (iz latinskega producere - proizvajati). Druga raven so rastlinojedci (fitofagi), ki se imenujejo potrošniki (iz latinskega consumo - "požrem") prvega reda; tretja raven (na primer plenilci) - potrošniki drugega reda itd.

Ponavadi v ekosistemu včasih 4-5 trofične ravni in redko več kot 6. Delno je to posledica dejstva, da se na vsaki stopnji izgubi nekaj snovi in ​​energije (nepopolna poraba hrane, dihanje konzumentov, »naravna« smrt organizmov itd.); takšne izgube se odražajo na sliki in so podrobneje obravnavane v ustreznem članku. Nedavne raziskave pa kažejo, da je dolžina prehranjevalnih verig omejena tudi z drugimi dejavniki. Morda pomembno vlogo igra razpoložljivost prednostne hrane in teritorialno vedenje, ki zmanjšuje gostoto naselitve organizmov in s tem število potrošnikov višjih redov v določenem habitatu. Po obstoječih ocenah v nekaterih ekosistemih do 80 % primarne proizvodnje ne porabijo fitofagi. Odmrli rastlinski material postane plen za organizme, ki se hranijo z detritusom (detritivori) ali reduktorji (destruktori). V tem primeru govorimo o detritnih prehranjevalnih verigah. Detritne prehranjevalne verige prevladujejo na primer v tropskih deževnih gozdovih.

Proizvajalci

Skoraj vsi proizvajalci- fotoavtotrofi, to so zelene rastline, alge in nekateri prokarionti, kot so cianobakterije (prej imenovane modrozelene alge). Vloga kemoavtotrofov v biosfernem merilu je zanemarljiva. Mikroskopske alge in cianobakterije, ki sestavljajo fitoplankton, so glavni proizvajalci vodnih ekosistemov. Nasprotno, na prvi trofični ravni kopenskih ekosistemov prevladujejo velike rastline, na primer drevesa v gozdovih, trave v savanah, stepah, poljih itd.

Pretok energije in kroženje snovi v tipični prehranski verigi. Upoštevajte, da je možna dvosmerna izmenjava med plenilci in detritivori ter razkrojevalci: detritivori se hranijo z mrtvimi plenilci, plenilci pa v nekaterih primerih jedo žive detritivore in razkrojevalce. Fitofagi so potrošniki prvega reda; mesojedci so potrošniki drugega, tretjega reda itd.

Potrošniki prvega reda

Na kopnem so glavni fitofagi- žuželke, plazilci, ptice in sesalci. V sladki in morski vodi so to navadno majhni raki (bolhe, morski želodi, ličinke rakov itd.) in školjke; večina jih je filtrskih podajalnikov, ki filtrirajo proizvajalce, kot je opisano v ustreznem članku. Skupaj s protozoji so mnogi od njih del zooplanktona - zbirke mikroskopskih lebdečih heterotrofov, ki se hranijo s fitoplanktonom. Življenje oceanov in jezer je skoraj v celoti odvisno od planktonskih organizmov, ki tako rekoč tvorijo začetek vseh prehranjevalnih verig v teh ekosistemih.