За екології (14) - контрольна робота, сторінка 3

2.Екологія екосистем. Поняття, склад, структура, типи екосистем, зв'язку в екосистемах.

Понятті, структура і склад екосистем.

Екосистемою називають сукупність продуцентів, консументів і детритофагов, що взаємодіють один з одним і з навколишнім їх середовищем за допомогою обміну речовиною, енергією та інформацією таким чином, що ця єдина система зберігає стійкість протягом тривалого часу.

Таким чином, для природної екосистеми характерні три ознаки:

1) екосистема обов'язково являє собою сукупність живих і неживих компонентів;

2) в рамках екосистеми здійснюється повний цикл, починаючи зі створення органічної речовини і закінчуючи його розкладанням на неорганічні складові;

3) екосистема зберігає стійкість протягом деякого часу, що забезпечується певною структурою біотичних і абіотичних компонентів.

Прикладами природних екосистем є озеро, ліс, пустеля, тундра, суша, океан, біосфера.

Пристрій природи слід розглядати як системне ціле, що складається з вкладених одна в іншу екосистем, вищою з яких є унікальна глобальна екосистема - біосфера. В її рамках відбувається обмін енергією і речовиною між усіма живими і неживими складовими в масштабах планети.

Екосистема заснована на єдності живого і неживого речовини. Суть цієї єдності проявляється в наступному. З елементів неживої природи, головним чином молекул CO2 і H3O, під впливом енергії сонця синтезуються органічні речовини, складові все живе на планеті. Процес створення органічної речовини в природі відбувається одночасно з протилежним процесом - споживанням і розкладанням цієї речовини знову на вихідні неорганічні сполуки. Сукупність цих процесів протікає в рамках екосистем різних рівнів ієрархії.

Всі рослини і хемосинтетики (це такі бактерії), що є продуцентами, створюють органічну речовину з неорганічних складових за допомогою енергії навколишнього середовища. Їх називають продуцентами або автотрофами. Вивільнення запасеної продуцентами потенційної енергії забезпечує існування всіх інших видів живого на планеті. Види, які споживають створену продуцентами органіку як джерело речовини і енергії для своєї життєдіяльності, називаються консументами або гетеротрофами.

Гетеротрофи - це найрізноманітніші організми (від мікроорганізмів до синіх китів): найпростіші, комахи, плазуни, риби, птиці і, нарешті, ссавці, включаючи людину.

Гетеротрофи, в свою чергу, поділяються на ряд підгруп відповідно до відмінностями в джерелах їх живлення.

Незважаючи на різноманіття екосистем, всі вони мають структурним подібністю. У кожній з них можна виділити фотосинтезуючі рослини - продуценти, різні рівні консументів, детритофагов і редуцентов. Вони і складають биотическую структуру екосистем.

Життя в екосистемі підтримується завдяки безперервному проходженню через живе речовина енергії, переданої від одного трофічного рівня до іншого; при цьому відбувається постійне перетворення енергії з одних форм в інші. Крім того, при перетвореннях енергії частина її втрачається у вигляді тепла. Весь запас енергії зосереджений в масі органічної речовини - біомасі, тому інтенсивність освіти і руйнування органічної речовини на кожному з рівнів визначається проходженням енергії через екосистему (біомасу завжди можна виразити в одиницях енергії).

Екосистеми різноманітні, розрізняють за походженням: їх склад залежить від багатьох факторів, в першу чергу, від клімату, геологічних умов і впливу людини. Екосистеми формуються природним шляхом або створюються людиною.

Природні екосистеми - формуються під впливом природних факторів, хоча на них може впливати людина; але його вплив в цих екосистемах менше, ніж вплив природних факторів.

Антропогенні екосистеми створюються людиною в процесі господарської діяльності. До їх складу можуть входити збереглися більш дрібні екосистеми (ліс або озеро на території сільськогосподарських екосистем, лісопарк в місті). І природні і антропогенні екосистеми різняться: за джерелом енергії, який забезпечує їх життєдіяльність.

Автотрофні - екосистеми знаходяться на енергетичному самозабезпеченні. Вони поділяються на фототрофні - споживають сонячну енергію, яку засвоюють рослини, і хемотрофних - використовують хімічну енергію, заліза і т.д.

Фототрофні є більшість екосистем, включаючи і сільськогосподарські. В сільськогосподарські екосистеми людина вносить енергію добрив, пального для тракторів і т.д. Цю енергію називають антропогенної, її роль незначна в порівнянні з сонячною енергією, споживаної екосистемою.

Природні хемотрофних екосистеми формуються в підземних водах.

Антропогенні хемотрофних екосистеми людина створює в біологічних очисних спорудах для очищення води від забруднень.

Гетеротрофні екосистеми отримують енергію, вже накопичену раніше організмами інших екосистем або створеними людиною енергетичними пристроями.

Антропогенне гетеротрофну екосистема - місто і промислове підприємство. Енергія в ці екосистеми надходить по лініях електропередач, по трубах нафто - газопроводів, в цистернах автомашин і залізничних вагонах.

Гетеротрофних екосистемами є рибоводні ставки, ферми на яких розводять дощових черв'яків або печериці, біологічні очисні споруди Організми цих екосистем використовують для життя готові органічні речовини.

Зв'язки в екосистемах.

Жоден організм в природі не існує поза екосистем. І проявляється це в першу чергу в наявності величезної кількості взаємозв'язків даного організму з іншими організмами і з абіотичними факторами. Ці зв'язки - основна умова життя організмів і їх спільнот. Через ці зв'язки реалізуються механізми кругообігу біогенних речовин, механізми передачі енергії, механізми стійкості екосистем. Ці зв'язки настільки відточені ходом еволюційного процесу, що порушення хоча б однієї з них може спричинити за собою ланцюг незворотних наслідків аж до загибелі екосистеми, точніше, аж до докорінної перебудови її структури або заміні іншого екосистемою, як правило, більш бідною. Це обов'язково повинен пам'ятати людина, втручаючись в природу своєю професійною діяльністю. Згідно з третім законом Коммонера, будь-яка така втручання, як правило, несприятливо для природи. Тому ми повинні знати, що, перетворюючи природу, ми дуже часто виступаємо в ролі "вбивць надсистем", які в деяких випадках за складністю зв'язків набагато перевищують складність організації будь-якого живого організму (в загальноприйнятому розумінні цього терміна).

Взаємозв'язку між організмами можна розділити на міжвидові і внутрішньовидові. Внутрішньовидові зв'язку ми будемо розглядати більш детально при вивченні динаміки популяцій. Тут же ми зупинимося на міжвидових відносинах, які мають найбільший вплив на організацію екосистем. Ці взаємозв'язки зазвичай класифікуються за "інтересам", на базі яких організми будують свої відносини:

1) харчові (трофічні) зв'язку - формують трофічну структуру екосистеми, яку ми вже розглянули раніше; крім відносин, коли одні організми служать їжею іншим, сюди ж можна віднести відносини між рослинами і комахами-запилювачами квітів, конкурентні відносини з-за схожою їжі. Це найпоширеніший тип зв'язків;

2) топические зв'язку (від грецького слова топос - місце) - засновані на особливостях місцеперебування, наприклад, відносини між деревами і гніздяться на них птахами, які живуть на них комахами, відносини між організмами і їх паразитами і т.п .;

3) Форіческіе зв'язку (від латинського слова ФОРАС - назовні) - відносини з розповсюдження насіння, плодів і т.п .;

4) Фабріческіе зв'язку (від латинського слова вироби - виготовлення) - використання рослин, пуху, вовни для побудови гнізд, притулків і т.п.

Вплив популяцій двох видів один на одного теоретично можна виразити у вигляді наступних комбінацій символів: (0,0), (-, -), (+, +), (+, 0),

(-, 0), (+, -). Тут «0» - відсутність будь-якого впливу, «+» - позитивне волдействіе одного виду на інший, «-» - негативний вплив. В результаті ми отримуємо наступні основні види взаємодій.

(+, +) - симбіоз (Протокооперація і мутуалізмом)

Ці відносини взаємовигідні для обох партнерів. Подібні асоціації між різними видами дуже поширені в природі і відіграють вкрай важливу роль в еволюції розрізненого спільноти живих організмів в цілісну надсістему аж до єдиного живого організму. Саме в цих відносинах формується найбільша кількість синергетичних ефектів, що переростають в кінцевому підсумку в яскраво виражені емерджентні властивості надсістеми.

Це слово походить від французького слова комменсал - співтрапезник. Відносини комменсализма позитивні для одного партнера і байдужі для іншого. Приватні випадками комменсализма:

1) Нахлебнічество - один організм харчується залишками їжі іншого, наприклад, взаємини левів і гієн, акул і риб-причеп і т.п .;

2) Сотрапезничество - споживання різних частин або речовин однієї і тієї ж їжі або послідовна переробка одного і того ж речовини; прикладом можуть служити відносини між сапротрофами, що розкладають органіку до мінеральних речовин, і вищими рослинами, які споживають ці речовини; іншими прикладом є копрофаги, що харчуються екскрементами інших тварин;

3) квартірантство (співжиття) - одні організми використовують інші як притулку транспортні, наприклад, риба гірчак відкладає ікру в мантію двостулкового молюска, не завдаючи йому шкоди, багато комахи живуть в гніздах птахів і норах гризунів, і т.п.

Комменсализм є найбільш простим типом позитивних взаємодій, що є, мабуть, першим кроком до симбіозу.

(+, -) - хижацтво і паразитизм

Ці відносини є позитивними для одного виду і негативні для іншого. Незважаючи на здаються відмінності між хижаками і паразитами, їх об'єднує головне - вони на когось негативно впливають, отримуючи від цього вигоду. Відмінності полягають лише в тому, що у відносинах хижак-жертва обидва організму постійно вдосконалюються, а у відносинах паразит-господар адаптації паразита часто спрямовані на спрощення внутрішньої організації і пристосування до конкретного середовища існування на тілі або в тілі господаря. Напевно, тому хижаки нам більш симпатичні, ніж паразити, але суть їх одна і та ж.

Ці взаємини невигідні обом партнерам. Вони виникають зазвичай між організмами, які претендують на один і той же ресурс. Тобто конкуренція абсолютно протилежна симбіозу, що виникає, як правило, на грунті протилежних потреб. Конкуренція може виникати з приводу простору, їжі або біогенних елементів, світла, залежно від хижаків, схильності хвороб і т.д. Будь-яка конкуренція призводить до того, що на увазі однакового взаємного неприйняття партнерів, вони прагнуть віддалитися один від одного.

Слово Аменсалізм походить від латинського слова аменс- безрозсудний. Ці відносини негативні для одного виду, який пригнічується іншими видом, для якого ці відносини байдужі. Прикладом можуть служити відносини між світлолюбними рослинами, що випадково потрапили під полог ялинового лісу, рослина може загинути, деревам ж таке сусідство байдуже.

Це такий вид відносин, коли організми практично не впливають один на одного, наприклад, відносини білок і лосів в лісі. За великим рахунком, чистого нейтралізма в природі не буває, так як все в природі взаємопов'язане і все ми побічно якось впливаємо один на одного.

Будь-який вид організмів пристосований для певних умов існування і не може довільно змінювати середовище проживання, харчовий раціон, час харчування, місце розмноження, притулку і т.п. Весь комплекс відносин до подібних факторів визначає місце, яке природа виділила даному організму, і роль, яку він повинен зіграти в загальному життєвому процесі. Все це об'єднується в понятті екологічної ніші.

Під екологічною нішею розуміють місце організму в природі і весь образ його життєдіяльності, його життєвий статус, закріплений в його організації і адаптація.