все экосистемы существуют за счет
Экосистема и ее факторы
Продуценты, консументы и редуценты
Растения, преобразующие энергию солнечного света в энергию химических связей. Создают органические вещества, потребляемые животными.
Пищевые цепи
Взаимоотношения между организмами разных трофических уровней отражаются в пищевых цепочках (трофических цепях), в которых каждое предыдущее звено служит пищей для последующего звена. Поток энергии и веществ идет однонаправленно: продуценты → консументы → редуценты.
В естественных сообществах пищевые цепи часто переплетаются, в результате чего образуются пищевые сети. Это связано с тем, что один и тот же организм может быть пищей для нескольких разных видов. Например, филины охотятся на полевок, лесных мышей, летучих мышей, некоторых птиц, змей, зайцев.
Экологическая пирамида
Экологическая пирамида представляет собой графическую модель отражения числа особей (пирамида чисел), количества их биомассы (пирамида биомасс), заключенной в них энергии (пирамида энергии) для каждого уровня и указывающая на снижение всех показателей с повышением трофического уровня.
Существует правило 10%, которое вы можете встретить в задачах по экологии. Оно гласит, что на каждый последующий уровень экологической пирамиды переходит лишь 10% энергии (массы), остальное рассеивается в виде тепла.
Представим следующую пищевую цепочку: фитопланктон → зоопланктон → растительноядные рыбы → рыбы-хищники → дельфин. В соответствии с изученным правилом, чтобы дельфин набрал 1кг массы нужно 10 кг рыб хищников, 100 кг растительноядных рыб, 1000 кг зоопланктона и 10000 кг фитопланктона.
Агроценоз
Факторы экосистемы
К биотическим факторам относятся все живые существа и продукты их жизнедеятельности. Например: хищники регулируют численность своих жертв, животные-опылители влияют на цветковые растения и т.д. Это и самые разнообразные формы взаимоотношений между животными (нейтрализм, комменсализм, симбиоз).
В результате деятельности человека произошли глобальные изменения: над Антарктикой появились «озоновые дыры», ускорилось глобальное потепление, которое ведет к таянию ледников и повышению уровня мирового океана.
За миллионы лет эволюции растения и животные вырабатывают приспособления к тем условиям среды, где они обитают. Так у алоэ, растения живущего в засушливом климате, имеются толстые мясистые листья с большим запасом воды на случай засухи. У каждого организма вырабатывается своя адаптация.
Формируются привычные биологические ритмы (биоритмы): организм адаптируется к изменениям освещенности, температуры, магнитного поля и т.д. Эти факторы играют важную роль в таких событиях как сезонные перелеты птиц, осенний листопад.
Если адаптация не вырабатывается, или это происходит слишком медленно по сравнению с другими видами, то данный вид подвергается биологическому регрессу: количество особей и ареал их обитания уменьшаются и со временем вид исчезает. Иногда деятельность человека играет решающий фактор в исчезновении видов.
Закон оптимума
За пределами зоны оптимума начинается зона угнетения (пессимума). Если значение фактора лежит в зоне пессимума, то организм испытывает угнетение, однако процесс жизнедеятельности может продолжаться. Таким образом, зона пессимума лежит в пределах выносливости организма. За пределами выносливости организма происходит его гибель.
Фактор, по своему значению находящийся на пределе выносливости организма, или выходящий за такое значение, называется ограничивающим (лимитирующим). Существует закон ограничивающего фактора (закон минимума Либиха), гласящий, что для организма наиболее значим фактор, который более всего отклоняется от своего оптимального значения.
Метафорически представить этот закон можно с помощью «бочки Либиха». Смысл данной метафоры в том, что вода при заполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску, таким образом, длина остальных досок уже не играет роли. Так и наличие выраженного ограничивающего фактора сводит на нет благоприятность остальных факторов.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Что такое Экосистема
Экосистема — это система или группа взаимосвязанных элементов, которая образовалась из взаимодействия объединения организмов с окружающей средой. Это сокращённое обозначение от словосочетания «экологическая система».
Экосистема — это любая система или сеть взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, как, например, в бизнесе.
Это слово произошло от сочетания двух греческих слов Οικος (дом/жилище) + Σύστημα (система).
Артур Тенсли (британский ботаник, преподаватель университета и эколог) считается первым, кто использовал это слово в 1930–1935 годах. Он же был одним из первых в мире экологов.
Что именно создаёт экосистему, так это совокупность индивидуальной физико-химической среды (биотопа) с объединением живых организмов (биоценозом). Артур Тенсли представил данную формулировку: биотоп + биоценоз = экосистема.
Экосистема и биогеоценоз
«Экосистема» и «биогеоценоз» — это не синонимы, они лишь близки по значению. Биогеоценоз — экосистема в границах фитоценоза.
Фитоценоз — растительное сообщество, совокупность совместно существующих организмов на одном участке земной поверхности.
Экосистема — это более общая концепция. Любой биогеоценоз — экосистема, но не любая экосистема — биогеоценоз.
Виды экосистем
Состав экосистем зависит от нескольких факторов, таких как геологические условия, климат, влияние человека.
Природные и искусственные
По степени вмешательства человека экосистемы делятся на природные и искусственные.
Естественные (природные) экосистемы
Развиваются под воздействием природы, человек может влиять на них, однако несущественно. Примерами таких систем можно назвать: леса (не засаженные человеком), мангровые заросли, коралловые рифы и т. д.
Антропогенные (искусственные) экосистемы
Формируются человеком в процессе его хозяйственной деятельности (например: сельскохозяйственные посевы, лесопосадки, стройка городов, организация ферм устриц).
Автотрофные и гетеротрофные экосистемы
Естественные и искусственные экосистемы могут быть автотрофные и гетеротрофные. Различие в источнике энергии, который по большей части обеспечивает их жизнедеятельность.
Автотрофные экосистемы
Существуют преимущественно на энергетическом самообеспечении. Они делятся на фотоавтотрофные (использующие солнечную энергию за счёт своих продуцентов-фотоавтотрофов) и хемоавтотрофные (потребляющие химическую энергию за счёт продуцентов-хемоавтотрофов).
Большинство экосистем являются фотоавтотрофными. Например, человек вносит энергию в сельскохозяйственные экосистемы (они тоже являются фотоавтотрофными), которая именуется антропогенной (горючее для тракторов или удобрения и т. п.), но её роль не имеет большого значения по сравнению с применённой экосистемой солнечной энергии.
Развитие естественных хемоавтотрофных экосистем происходит в подземных водах. Человек производит антропогенные хемоавтотрофные экосистемы из микроорганизмов (грибов и бактерий).
Гетеротрофные экосистемы
Потребляют преимущественно химическую энергию, которую приобретают от органических веществ либо от энергетических устройств, произведённых людьми.
Экосистема океанических глубин, куда не доходит солнечный свет, является примером естественной гетеротрофной экосистемы.
Микроорганизмы и животные, которые находятся в ней, живут и питаются “питательным дождём” (остатки организмов и трупы, которые упали на дно, из озарённой солнцем автотрофной океанической экосистемы).
Антропогенные гетеротрофные экосистемы бывают очень разные. Например, промышленные предприятия или города. По линиям электропередач в них поступает энергия, по нефтепроводам и газопроводам, в цистернах, вагонах.
Подобные экосистемы извлекают долю энергии благодаря зелёным растениям, но она несущественна по сравнению с энергией, приобретённой извне.
К таким экосистемам также принадлежат:
Наземные экосистемы и водные
Абсолютно все экосистемы на Земле делятся на наземные экосистемы и водные.
Наземные экосистемы
Наземные экосистемы также именуются биомами. Это главные экосистемы суши: пустыни, степи, леса и т. д. Наиболее значительные отличия между этими экосистемами на различных территориях мира формулируются разнообразными факторами: соотношениями средней температуры, типом почв, среднегодовым количеством осадков.
Взаимодействие этих разнообразных факторов служит причиной к формированию умеренных, тропических и полярных вариантов лесных, пустынных и травянистых экосистем.
Водные экосистемы
Это экосистемы гидросферы. Эти экосистемы отличаются между собой средней температурой воды, количеством растворённых питательных веществ (солёностью воды) и глубиной проникновения солнечных лучей.
Примеры водных экосистем: реки, озёра, коралловые рифы, болота, степные блюдца и др.
Экотон
Это переходящая территория между двумя соприкасающимися экосистемами. Зачастую и большие, и малые экосистемы не имеют точных рубежей.
Таким образом, экотон содержит виды деструкторов, растений и животных из обеих соседних экосистем. Нередко происходит, что в экотоне встречаются виды живых организмов, которые не существуют в соседних экосистемах.
В итоге экотон имеет в своём наличии большее разнообразие организмов, чем в соприкасающихся территориях.
Макроэкосистема, мезоэкосистема, микроэкосистема
Экологические системы также различаются по своему размеру.
Макроэкосистема
Система огромного размера, которая состоит из множества небольших систем. Примерами таких систем будут: океан, пустыня или субтропический лес. Все они населены тысячами видов животных, растений и бактерий, нужных для её исправного функционирования.
Мезоэкосистема
Этот вид экосистем уже не очень большого размера. Примерами таковых будут: система отдельно рассматриваемого пруда или лесного массива, либо же система одной изолированной поляны.
Микроэкосистема
Микроэкосистема — это система малых размеров. Она работает в миниатюре и имитирует функционирование других экосистем большого размера. Примерами таких систем будут: сад в бутылке, аквариум, лужа (она населена множеством микроорганизмов), труп животного и т. д..
Структура экосистемы
Структура экосистемы — это в основном описание организмов и физических особенностей среды, включая количество и распределение питательных веществ в определённой среде обитания.
Также предоставляется информация о диапазоне климатических условий, преобладающих на данной территории.
Все экосистемы состоят из следующих основных компонентов:
Абиотические компоненты
Экологические отношения проявляются в физико-химической среде. Абиотический компонент экосистемы включает основные неорганические элементы и соединения.
Климатические факторы
Включает в себя такие физические факторы, как влажность, воздушные потоки и солнечная радиация. Лучистая энергия солнца является единственным существенным источником энергии для любой экосистемы.
Эдафические (почвенные) факторы
Почвенные факторы включают в себя рельеф, кислотность почвы, минерализацию и т. д.
Биотические компоненты
Биотические компоненты включают в себя все живые организмы, присутствующие в экологической системе.
С точки зрения питания биотические компоненты могут быть разделены на три основные группы:
Автотрофы (продуценты)
Это все зелёные растения, которые используют солнечную энергию и производят еду (органические вещества) из неорганических веществ. Это синезелёные водоросли и некоторые микроорганизмы.
Гетеротрофы (консументы)
Включают тех, которые питаются готовыми органическими веществами, берут пищу от автотрофов: всеядные, травоядные и хищники.
Сапротрофы (редуценты)
Замкнутая экосистема
Это экосистема, в которой не ожидается какой-либо обмен веществ со средой за её пределами.
Опыт с садом в бутылке Дэвида Латимера
Британец Дэвид Латимер провёл великолепный опыт с садом в бутылке. Он посадил его в 1960 году и не поливал с 1972 года, но садик продолжает процветать в своей замкнутой экосистеме.
Посаженные им внутрь выносливые традесканции выросли, заполнив почти 40-литровый контейнер, выжив на всём переработанном: воздухе, питательных веществах и воде.
Дэвид Латимер сказал, что бутыль стоит в 1,5-2 метрах от окна, чтобы растение получало немного солнца. Оно растёт в сторону солнечного света, поэтому его нужно периодически разворачивать, чтобы оно росло равномерно.
Также Дэвид Латимер сказал, что он никогда не подрезал растение, но выглядит так, будто оно выросло до пределов бутылки.
Как работают сады в бутылках
Сады в закрытых бутылках действуют, потому что их герметичное пространство создаёт абсолютно самостоятельную экосистему, в которой растения могут выжить, используя фотосинтез для утилизации питательных веществ.
Единственное, что необходимо из внешней среды — солнечный свет, поскольку он обеспечивает его энергией, необходимой для создания собственной пищи, а значит и продолжения роста.
Свет, который попадает на листья растения, поглощается белками, содержащими хлорофиллы (зелёный пигмент).Часть этой световой энергии хранится в форме аденозинтрифосфата (АТФ), молекулы, которая хранит энергию.
Остальная часть используется для удаления электронов из воды, поглощаемой из почвы через корни растения. Эти электроны затем используются в химических реакциях, которые превращают углекислый газ в углеводы, высвобождая кислород.
Этот процесс фотосинтеза является противоположным клеточному дыханию, которое происходит в других организмах (включая людей), где углеводы, содержащие энергию, реагируют с кислородом для получения углекислого газа, воды и высвобождения химической энергии.
Но экосистема также использует клеточное дыхание для разрушения разлагающегося материала, которое оставляет растение.
В этой части процесса бактерии внутри почвы (сада в бутылке) поглощают отходы кислорода растения и выделяют углекислый газ, который растущее растение может повторно использовать.
И, конечно, ночью, когда нет солнечного света для фотосинтеза, растение также будет использовать клеточное дыхание, чтобы поддерживать себя в живых, разбивая сохранённые питательные вещества.
Поскольку сад в бутылке является закрытой средой, это означает, что его водный цикл также является автономным процессом.
Вода в бутылке поглощается корнями растения, высвобождается в воздух во время транспирации, конденсируется в почвосмеси, где цикл начинается снова.
Биосфера-2
Ещё в конце 1980-х годов был начат проект «Биосфера-2». Учёные задались вопросом, смогут ли они воспроизвести экосистемы Земли.
Для этого они построили среду с закрытой системой 12.000 м² в пустыне Сонора, за пределами города Тусон, штат Аризона.
Подразумевается, что Биосфера-1 — Земля, так команда объяснила цифру «2» в названии проекта.
Идея состояла в том, чтобы проверить, смогут ли они воссоздать экосистемы Земли в закрытой среде, чтобы люди могли выжить в космосе в течение длительного времени.
26 сентября 1991 года 8 человек-добровольцев (4 мужчины и 4 женщины) ради эксперимента были оторваны от мира и закрыты в «Биосфере-2».
Они собирались жить внутри этого сооружения на протяжении двух лет, поддерживая контакт с окружающим миром лишь через компьютер.
Однако в самом начале эксперимента одна из «биосферцев» получила травму, из-за чего ей пришлось сразу же покинуть её новый дом.
Потом, спустя около года, оставшиеся жители-добровольцы «Биосферы-2″стали замечать, что количество кислорода почему-то стало резко падать.
И учёным пришлось закачивать кислород из внешней среды, таким образом, конечно, ни о какой чистоте этого эксперимента уже не могло быть и речи.
Следом у них начались проблемы с выращиванием еды чтобы себя прокормить. Начались проблемы сплочённости: маленькая группа разделилась на два лагеря. Опасаясь за жизнь «биосферцев», учёные были вынуждены прекратить эксперимент.
В марте 1994 года была предпринята вторая попытка заселить людей на «Биосферу-2». Эта группа решила некоторые проблемы, возникшие у первой, однако из-за разногласий внутри команды миссия закончилась спустя шесть месяцев.
На данный момент «Биосфера-2» принадлежит Аризонскому университету, который восстановил там свои исследования в 2011 году.
Экосистема – определение, примеры и виды
Определение
Экосистема или биом описывает одну среду и каждого живого (биотического) организм и неживой (абиотический) фактор, который содержится в нем или характеризует его. Экосистема воплощает каждый аспект единой среды обитания, включая все взаимодействия между ее различными элементами.
Экосистема объяснила
Содержание экосистемы может варьироваться от уровня света и влажности до растение и животная жизнь. Процессы биома варьируются от рождения и размножения до смерти и состава.
В экосистеме живые организмы группируются по производителям, потребителям и разложителям, причем первые представляют всю растительную жизнь, потребители – это организмы, которые их едят и друг друга, а последние – падальщики и бактерии что сломаться мертвое органическое вещество, Вместе эти живые компоненты известны как биотические факторы, Абиотические факторы или неживые компоненты экосистемы могут быть климатическими, социальными и эдафическими (в зависимости от типа почвы или почвы). Поток теплотворной способности или поток энергии, который проходит через пищевую цепь экосистемы, первоначально обеспечивается за счет самой экосистемы, например, количества солнечного света, доступного для жизни растений, и уровня питательных веществ в почве. Без абиотические факторы ни одна экосистема не может обеспечить биотические факторы,
Экосистемы постоянно меняющийся, Человеческие угрозы биоразнообразия включают вырубку лесов, загрязнение, передачу болезней через естественные границы, интродукцию некоренных вид и уменьшил естественную среду обитания через перенаселенность, Более естественные угрозы включают миграцию вида в конкретный регион, изменение сезона или смертельное заболевание, которое поражает только одного вид.
Примеры экосистем
Экосистемные примеры безграничны. Экосистема не должна охватывать большой регион, Они существуют в маленьких прудах, в человеческих домах и даже в кишечнике человека. В качестве альтернативы, экосистемы могут покрывать огромные площади планеты.
Одна из самых маленьких экосистем (в районе, а не в Население ) это из кишечник человека, Эта экосистема не получает энергию от солнечного света, но поддерживает миллионы живых организмов. Они поставляются с источником пищи во влажной, темной и теплой среде – идеальные условия для них микроорганизмы, Наши тела содержат тысячи экосистем все они поддерживают огромные колонии здоровых, но также и патогенных, одноклеточных организмов.
Небольшой затененный пруд в умеренном регионе представляет собой водную экосистему. Заболоченная почва и избыточная тень влияют на биологическое разнообразие растений, где размножаются только виды, подходящие для этой среды. Наличие производителей влияет на то, какие микроорганизмы процветать в и вокруг пруда. Первичные потребители (травоядные) должны обеспечивать достаточное количество энергии для вторичных потребителей и так далее. Если пруды будут добавлены в пруд, или если пруд замерзнет или станет засорен толстыми слоями сорняков, экосистема этого пруда должна измениться.
В гораздо большем масштабе, но искусственный биом Эдема – меньшее представление о глобальной экосистеме – содержит несколько экосистем для исследовательских целей, где отдельные купола имеют различный климат и уровень освещенности, и поддерживают разных производителей, потребителей и разлагающихся. В искусственном биоме много переменные жестко контролируются, Обычно стадо слонов не помещают в искусственный биом.
Наземные экосистемы – глобальные наземные среды обитания
Приблизительно 57 268 900 квадратных миль, земная экосистема покрывает только 29% земного шара. Поскольку эти места обитания разнообразны, наземные экосистемы далее делятся на шесть типов.
лиственный лес экосистема находится в умеренных регионах и испытывает колебания температуры и осадков в соответствии с четыре сезона, Текущие цели сохранения включают повторное введение хищников вершины после методов отбраковки предыдущих столетий, и обеспечение окружающей среды, полной зрелых деревьев, чтобы восполнить нерегулируемую вырубку леса.
Пустынные экосистемы могут быть жаркими и сухими, полузасушливыми, прибрежными или холодными. Функция, которая связывает это недостаток воды и отсутствие слоя почвы в которой может процветать большая растительность, такая как кустарники и деревья. Хотя местная жизнь приспособилась к отсутствию воды, пустыня все еще не в состоянии поддерживать население более влажной среды обитания. Травоядные существенного размера не могут выжить в пустынной среде в больших количествах, а это, в свою очередь, ограничивает число крупных всеядных и плотоядных.
Тайга – область субарктического леса к югу от Полярного круга. Имеет слои вечная мерзлота или скала под мелкой почвой, которые делают почву болотной. Тайга поддерживает огромное количество хвойных деревьев – медленно растущие, морозостойкие деревья. Другие виды растений невелики и включают в себя лишайники, болотные растения и небольшие кустарники. Карта ниже показывает, как эта экосистема распространяется по всему миру.
Тундра, последний из шести наземных биомов, является безлесная среда полярного круга. Изменение климата быстро меняет эту экосистему, поскольку более теплая погода приводит к появлению некоренных хищников, где они конкурируют за ограниченную добычу. Некоторые кусты укореняются, когда тает слой вечной мерзлоты Арктики. Они конкурируют с лишайником – основным источником пищи карибу.
Крупные морские экосистемы (LME) особенно трудно наблюдать и контролировать, поскольку различные места обитания в соленой воде имеют сложный химический состав, который варьируется от побережья к побережью и от мелкого до глубокого. Эти композиции постоянно меняются из-за приливов и отливов. Загрязняющие вещества и организмы путешествуют по маршрутам, которые, хотя и предсказуемы, постоянно находятся в движении. Огромный объем воды большой морская экосистема крышки огромны. На карте ниже показаны тренды популяций аборигенных и инвазивных видов медуз и их популяций. В этом исследовании рассматриваются тенденции поведения медуз в LME. Предсказать эту тенденцию в глобальном масштабе возможно, но потенциальные и фактические переменные бесчисленны.
Водные экосистемы – пресноводные места: озера, бассейны и реки
Пресноводные экосистемы покрывают приблизительно 3% поверхности планеты. Водные экосистемы также включают устья рек, прежде чем пресная вода встретит соль, водно-болотные угодья, пруды (естественные или искусственные), озера и реки.
Поскольку пресная вода необходима для всей жизни, водные биомы чрезвычайно важны. И все же они очень малы по сравнению с другими местами обитания и веками использовались в качестве свалок. National Geographic сообщает, что пресноводные виды в четыре-шесть раз больше подвержены риску вымирания, чем наземные или морские виды, Пресноводные биомы и прибрежные морские системы также подвергаются высокому риску эвтрофикации, естественному процессу, для развития которого требуются столетия. Эвтрофикация вызвана повышенным уровнем отложений, которые, в свою очередь, увеличивают уровень питательных веществ и способствуют чрезмерному росту растений. Когда растительность отмирает, истощая дополнительные питательные вещества или становясь жертвами собственного успеха, их разложение приводит к мертвые зоныили гипоксические зоны.
Микробиомы – поддержка биологического разнообразия живых организмов
В публикациях о здоровье в настоящее время сообщается о взаимосвязи между биоразнообразием кишечника и здоровьем других анатомических и физиологических систем, таких как настроение, гормональная продукция и резистентность. Это можно сравнить с эффектом сокращения биоразнообразия в водных экосистемах и с влиянием, которое это окажет на население в отдаленных местах. Например, исследования направлены на изучение распространенности хронических воспалительных заболеваний по мере уменьшения микробного разнообразия в кишечнике.
Микробиом не может быть экологической экосистемой, но это полная экосистема живых и неживых компонентов в среде обитания, где происходят взаимодействияи который имеет свой климат.