Vodeni ekosustavi

Vodeni ekosustavi razlikuju se od kopnenih prvenstveno po svojim fizičkim i kemijskim svojstvima. Kada se razmatraju vodeni ekosustavi, oni se dijele na slatkovodne i oceanske ekosustave.

Slatkovodni ekosustavi.

Slatkovodni ekosustavi široko su zastupljeni na svim kontinentima. Rijeke i jezera na Zemlji sadrže većinu slatke vode, iako su neke kopnene vode slane (uobičajeno u vrućim, suhim klimama).

Slatkovodna jezera uvijek imaju tri dijela koji se mogu smatrati zasebnim ekosustavima:

obalni dio - primorje;

dubokomorski dio - profundal;

Glavni vodeni stupac je pelagička zona.

Litoralna zona je najnaseljenija živim organizmima. Obalna područja svih vodenih tijela njihova su glavna trofička područja. Osim polupotopljenih biljaka, u rezervoarima žive bentoski organizmi koji čine bentos i plankton koji

pluta u vodenom stupcu. Proizvodnja većine vodenih tijela često je ograničena nedostatkom hranjivih tvari minerali. Činjenica je da je život koncentriran u gornjim slojevima vode, gdje ima dovoljno sunčeve svjetlosti, a minerali dolaze iz donjih slojeva. Gornji i donji sloj vode međusobno su odvojeni takozvanim termoklinom, koji se posebno jasno očituje u akumulacijama suptropskog i tropskog pojasa. Termoklin sprječava vertikalnu izmjenu vode i dovodi do nedostatka minerala u površinski slojevi voda.

Litoralno područje karakterizira prisutnost velikog broja priraslih biljaka – makrofita. Faunu predstavljaju kukci i njihove ličinke.

Bogata fauna predatora. U obalnom dijelu jezera česte vrste riba su plotica, crvenperka, linjak, divlji šaran i šmrk. Grabežljive ribe zastupljene su štukom, smuđem i smuđem. Donji dio jezera gotovo da nema biljaka, voda je sjedeći i održava temperaturu od +4 "C tijekom gotovo cijele godine. Fauna takvih mjesta je osiromašena. Predstavljaju je uglavnom ličinke dzvontsiv komaraca i mekušaca.

U pelagičnoj zoni biljke su predstavljene planktonom s plavozelenim, dijatomejama i zelenim algama, makrofitima, plutajućim (elodea, ribnjak). Svi živi organizmi imaju različite prilagodbe koje im pomažu da ostanu u vodenom stupcu. Biljke imaju padobranski rast, kapljice masti u tijelu, životinje aktivno plivaju. U pelagijalu se nalaze jezerska pastrva i bijela riba. Ovdje ima mnogo grabežljivih rotifera, kopepoda i kiklopa.

Flora i fauna jezera u mnogim je slučajevima određena prisutnošću hranjivim tvarima. Na temelju toga jezera se dijele na eutrofna, bogata dušikom, fosforom, oligotrofna, siromašna dušikom i fosforom (nitrati manji od 1 mg/l) i srednja jezera između njih – mezotrofna. Fauna riba u ova tri tipa jezera značajno se razlikuje. Za oligotrofna jezera karakteristični su bjelica, gavlac, smuđ, štuka i plotica. U eutrofnim jezerima žive vrste koje su ovdje otporne na čest nedostatak kisika - šaran, linjak, karas, plotica i deverika. U razvoju riječnih ekosustava glavnu ulogu imaju priroda dna i obala, temperatura vode i brzina toka. U obalnom dijelu potoka i rijeka raste trstika, trstika, tortilja i strijelica, uobičajeni za ova mjesta. Elodea i lopoč plutaju u vodenom stupcu. Kada se brzina struje poveća na 0,3-0,6 m/s ili više, debljina vode više ne raste. Plankton nije tipičan za rijeke, jer ga odnosi struja. Riječna entomofauna vrlo je raznolika. Ovdje ima puno vodenih insekata i njihovih ličinki. Amfipodi se često nalaze. Duž rijeka postoji obrazac u distribuciji ihtiofaune. Pastrve žive u izvorima s bistrom vodom. U srednjem toku glavne vrste su lipljen i mrena, ovdje su česti linjak i klen. U donjem dijelu godine, gdje struja slabi, ihtiofaunu čine deverika, šaran, štuka i smuđ.

Trofički lanci slatkovodnih ekosustava, a posebno rijeka kratki su zbog nedostatka bogate zalihe hrane. Počinju autotrofnim biljkama i završavaju ispašnim trofičkim lancima s grabežljivim ribama, te detritnim trofičkim lancima s mikroorganizmima. Na području Ukrajine registrirana je 71.000 rijeka, ukupne duljine 243 tisuće km. Većina rijeka pripada slivovima Crnog i Azovskog mora. U Ukrajini postoji 3000 jezera s ukupnom površinom vode od 2 tisuće četvornih metara. km. Osim toga, zemlja ima 23.000 ribnjaka i rezervoara, posebno u području srednjeg i donjeg Dnjepra.

Rijeke i jezera Ukrajine uključuju 195 vrsta vodenih makrofita, kao i mnoge vrste algi. U Ukrajini postoji 57 formacija vodenih biljaka. Vodeni ekosustavi važno su nacionalno bogatstvo. To su skladišta pitke vode, izvori raznih proizvoda i rekreacijski prostori za stanovništvo.

Ekosustavi Svjetskog oceana. Karakteristična značajka oceanskih ekosustava:

globalne dimenzije i goleme dubine ispunjene životom;

kontinuitet (svi oceani su međusobno povezani);

stalna cirkulacija (prisutnost jakih vjetrova koji pušu tijekom cijele godine u istom smjeru, prisutnost dubokih strujanja)

dominacija različitih valova i plime, što dovodi do primjetne periodičnosti u životu skupina, osobito u obalnim zonama;

salinitet i jako puferiranje;

Prisutnost otopljenih hranjivih tvari, koji su ograničavajući čimbenici koji određuju veličinu populacije.

Životni uvjeti u oceanskoj vodi na višoj su razini nego na kopnu. Vegetacija je siromašnija - uglavnom alge. Fauna je bogata. Predstavlja se sljedećim skupinama:

Bentos - prirodni organizmi(alge, spužve, mahovnjaci, ascidije), puzeći (bodljikaši, rakovi), ribe, mekušci.

Plankton su dijatomeje i druge alge koje lebde u vodi.

Privremene komponente su ličinke crva, mekušaca, rakova, bodljikaša i riblje mlađi. Stalna komponenta su najjednostavniji puževi, kopepodi. One su hrana za morske ptice.

Nekton je skupina aktivnih organizama koji su deblji. Ribe, glavonošci, kitovi, perajaci. Glavni ekološki dijelovi oceana:

litoralna zona, ili šelf (do 200 m), zauzima 7-8%, ovdje živi do 80% svih morskih organizama;

kontinentalna padina (200-2000 m) zauzima 8,1%;

Abesalom - 82,2%;

dubokomorski rovovi - 2,1%.

Cjelokupna populacija vodenih ekosustava (oko 200 000 vrsta), kao i kopnenih, dijeli se na proizvođače, potrošače i razlagače. Oceanski ekosustavi vrlo su produktivni i igraju važnu ulogu kao ogromni regulatori Zemljine klime.

Pitanja za samotestiranje

Na koje se sve vrste ekosustava dijeli planeta Zemlja?

1. Prirodno.

2. Umjetan.

3. Voda.

4. Tlo.

5. Blizu Zemlje.

Što je u osnovi podjele ekosustava na tipove?

1. Podrijetlo.

2. Količina proizvedenih proizvoda.

3. Vrsta okoline.

4. Razlike u funkcioniranju različitih ekosustava.

5. Koeficijent sličnosti između različitih ekosustava.

Koji od predloženih odgovora odgovara karakteristikama ekosustava tundre?

1. Teren je ravan.

3. Tla su uvijek kisela.

4. Vegetacijskim pokrovom dominira nisko grmlje.

5. Bogata fauna.

Koji od ponuđenih odgovora odgovara karakteristikama ekosustava tajge?

1. Teren je ravan.

2. Tla su nerazvijena, humifikacija je spora.

3. Tla su podzolična.

5. Sastav faune je stabilan u odnosu na sastav faune tundre.

Koji od ponuđenih odgovora odgovara karakteristikama tropskih ekosustava?

1. Teren je ravan.

3. Tla su glejna.

4. U vegetacijskom pokrivaču dominiraju zimzelene biljke.

Koji od ponuđenih odgovora odgovara karakteristikama stepskih ekosustava?

1. Teren je ravan.

2. Tla su nerazvijena, brzo dolazi do humifikacije.

3. Tla su debeli černozemi, brzo dolazi do humifikacije.

4. U vegetacijskom pokrivaču dominiraju višegodišnje trave.

5. Ovdje je zastupljeno 50 posto svjetskog genskog fonda.

Koji od ponuđenih odgovora odgovaraju karakteristikama pustinjskih ekosustava?

1. Teren je ravan.

2. Tla su nerazvijena, brzo dolazi do humifikacije.

3. Tla su tanka.

4. Vegetacijski pokrov je jako ukapljen.

5. Ovdje možete vidjeti značajna dnevna kolebanja temperature zraka.

Na koje se vrste dijele močvarni ekosustavi?

1. Niske močvare.

2. Dignute močvare.

3. Prijelazne močvare.

4. Primorske močvare.

5. Srednje močvare.

Koji od ponuđenih odgovora odgovaraju karakteristikama močvarnih ekosustava?

1. Ekosustavi močvara su azonalni.

2. Javljaju se na mjestima jakog preplavljivanja.

3. Lanac ishrane detritusa je produžen.

4. Lanac ishrane detritusa jako je skraćen.

5. Stvaranje humusa je nemoguće.

Po čemu se vodeni ekosustavi međusobno razlikuju?

1. salinitet vode.

2. dubina.

3. Prisutnost ili odsutnost protoka.

4. Sastav flore.

5. Sastav faune.

Koje od predloženih opcija odražavaju karakteristike ekosustava Svjetskog oceana?

1. Globalnost.

2. Kontinuitet.

3. Konstantna cirkulacija.

4. Snažno puferiranje.

Podvodna vegetacija ne može biti ništa manje lijepa od kopnene vegetacije

Sam naziv “Vodeni ekosustavi” sugerira da se radi o vrsti ekološkog sustava čije je stanište vodeni okoliš. Struktura, fizička i kemijska svojstva Vodeni okoliš određen je sastavom vrsta flore i faune, karakteristikama trofičkih lanaca, njegovom složenošću i stabilnošću.

Ovisno o ovim pokazateljima, vodeni ekosustavi podijeljeni su u dvije vrste: morske i slatkovodne. Ova se podjela temelji na pokazatelju količine soli sadržanih u vodi. Ovaj se pokazatelj mjeri u ppm, odnosno u tisućinkama. Pokazuje koliko grama soli sadrži tisuću grama vode ili jedan kilogram.

Osim "slanosti", još dva faktora utječu na vodene ekosustave. Količina primljene sunčeve svjetlosti i sadržaj kisika u vodi.

Sunčeva svjetlost neravnomjerno pada na površinu planeta, a time i na vodene prostore. Njegova količina je veća prema ekvatoru, a manja prema polovima. Situacija s sadržajem kisika je nešto drugačija. Topljiviji je u polarnim vodama.

Marine

Boje morskih koralja

Morski ekosustavi uključuju one ekosustave koji su nastali u vodenom okolišu, au njemu je otopljena količina soli oko 35% ili ppm. To su uglavnom natrij i klor. Morski ekosustavi zauzimaju gotovo 71% površine našeg planeta i dio su globalnog oceanskog sustava i strukture Zemljine hidrosfere.

Morski ekosustavi dio su biosfere i proizvode 32% ukupne neto primarne proizvodnje. Mogu se podijeliti u zone, ovisno o dubini i obali. Oceanske vode imaju veliku dubinu i površinu. Otvoreni ocean je rijetko naseljen. Nastanjuju ga uglavnom kitovi, morski psi i tune, kao i bentoski beskralješnjaci.

Morski ekosustav

Vodene površine u blizini obale nazivaju se oseke i oseke ili obalni. Ovo također uključuje:

• estuarije;
• slane močvare;
• koraljni grebeni;
• lagune;
• mangrove močvare.

Životinjski i biljni svijet ovdje je raznolikiji i glavnina mu je koncentrirana na dubinama do 100 m od površine. Ovaj:

• smeđe alge;
• koralji;
• školjke;
• bodljikaši;
• razne vrste ribe;
• sisavci;
• morski psi, itd.

U donjim slojevima i na dnu nema vegetacije. Tamo žive neke vrste riba, beskralješnjaka i gdje se nakuplja veliki broj vodikov sulfid, postoje samo kemosintetizirajuće sumporne bakterije.

Morski ekosustavi imaju značajan utjecaj na formiranje klime. Isparavanje s njihove površine glavni je izvor vode u atmosferi, a strujanja su regulator temperature.

Raznolikost živih bića pod vodom

Morski ekosustavi, zbog svoje velike biološke raznolikosti, otporni su na mnoge vrste utjecaja. Uspješno se odupiru agresivnim vrstama živih organizama koje unosi čovjek, prirodnim štetnicima i antropogenim utjecajima.

je plitka linija duž obale i do ruba epikontinentalnog pojasa s toplom vodom bogatom hranjivim tvarima. Njegova površina je manja od 10% površine oceana, ali 90% njegove biomase živi ovdje. Mjesta na obali gdje se miješaju slana i slatka riječna voda nazivaju se estuariji. Ovdje je biomasa maksimalna i usporediva s tropskim šumama. Koraljni grebeni također se nalaze u obalnim zonama tropskih i suptropskih širina s temperaturom vode iznad 20 0 C. Proizvođači u njima su crvene i zelene alge. Svijet potrošača iznimno je raznolik. Ovdje živi trećina svih vrsta morskih riba.

Plitka voda uz obalu u priobalju

Morski ekosustavi uključuju zonu otvorenog oceana. Iako površinom i količinom vode nadmašuje sve ostale zajedno, ne može se pohvaliti količinom i raznolikošću flore i faune. Čini samo 10% ukupne biomase. Njegova glavna funkcija je drugačija - on je dobavljač primarnog biološkog proizvoda.

svježe

Stjenoviti teren puni vodu kisikom

Slatkovodni ekosustavi zauzimaju samo 0,8% Zemljine kopnene mase i sadrže 0,009% ukupnih vodenih resursa Zemlje. U njima se proizvodi samo 3% čiste primarne proizvodnje. Iako oko 41% vrsta riba danas poznatih znanosti živi u slatkovodnim tijelima. Glavni kriterij njihove razlike je brzina vode u njima. Postoje stojeći tipovi vodenih ekosustava. To uključuje ribnjake i jezera, odnosno one objekte u kojima se voda kreće vrlo sporo. U rijekama i potocima voda se ponekad kreće velikom brzinom, a te se vrste ekosustava nazivaju protočnim. Močvare su također svrstane u posebnu kategoriju. To su mjesta gdje je prisutnost vode promjenjiva, zbog čega je tlo natopljeno ili zasićeno vodom.

Stojeći rezervoari mogu biti duboki i plitki. Njihovi ekosustavi izgrađeni su ovisno o tome koliko sunčeve svjetlosti i koliko duboko prodire u vodeni stupac. Dubokovodna jezera podijeljena su u tri zone.

Voda u stajaćim akumulacijama zahtijeva stalno hranjenje kisikom

U blizini obale nalazi se plitka voda ili primorje. Slijedi zona otvorenih voda i dubokih voda. Svjetlost prodire u njih do određene dubine i stvara osvijetljeno područje. Sadrži fotosintetske biljke, prvenstveno alge i sve što se njima hrani. U dubokoj vodi nastaje neosvijetljeni sloj vode, dno i dno. Svjetlost do njih ne prodire. Ovo je pelagička zona.

Voda puna kisika sadrži mnogo živih organizama.

Plitka ili plitka vodena tijela su jezerca. Njihova veličina i dubina variraju ovisno o godišnjem dobu. Biljni i životinjski svijet ribnjaka je raznolik. Ribnjaci se klasificiraju kao rezervoari umjetnog podrijetla, ali nisu uvijek stvoreni od strane čovjeka. Mogu nastati kao rezultat građevinskih aktivnosti dabrova ili zbog krokodilskih jazbina.

Glavna razlika između tekućih ekosustava je smjer i brzina njihova toka. Što je veća brzina, to je veća koncentracija otopljenog kisika u vodi i, sukladno tome, veća je raznolikost vrsta. Postoje planinske i nizinske rijeke. Nekima je izvor hrane drveće, drugima alge. Rijeke i potoci imaju zone plitkih pukotina i dubokih tokova.

Struja puni planinsku rijeku kisikom

Najveću opasnost za postojanje protočnih ekosustava predstavljaju hidrauličke građevine izgrađene na rijekama koje reguliraju protok vode.

Prisilno kočenje toka hidrotehničkim građevinama

Kao rezultat takve izgradnje i regulacije, vodeni ekosustavi mogu umrijeti.

Površine zemlje prekrivene vodom ili natopljene vodom i ispunjene značajnom količinom neraspadnutih organskih, uglavnom biljnih, ostataka su močvara. Ovo je područje gdje je sloj treseta veći od 0,3 m; ako je manji, riječ je o močvarnom tlu. Močvare su prirodni rezervoar viška ugljika. Ima veliku ulogu u pročišćavanju vode i često postaje izvor rijeka.

Struktura vodenog ekosustava praktički se ne razlikuje od kopnenog. U njemu koegzistiraju autotrofni i heterotrofni organizmi koji su raspoređeni duž vertikalnih razina i u horizontalnoj ravnini.

Struktura

Autotrofni sintetizirati organske spojeve od anorganskih. Budući da se nalaze u vodenom okolišu i koriste energiju sunčeve svjetlosti, izgrađeni su od ugljičnog dioksida proizvode kisik i povećati njihovu biomasu. Brzi rast biomase nema uvijek pozitivan učinak na razvoj i postojanje ekosustava u cjelini. Povećanjem volumena biljke mogu blokirati pristup svjetla duboko u rezervoar, usporiti njegovu unutarnju izmjenu hranjivih tvari i smanjiti sadržaj kisika u vodi. Zašto će se sastav vrsta ekosustava promijeniti prema povećanju broja kemosintetskih bakterija. To su mikroorganizmi koji se hrane sumporovodikom.

U dubinama oceana te bakterije daju hranu drugim živim organizmima. Na primjer, divovski crvi cjevašci. U drugim vodnim tijelima ne nalaze svog potrošača. Stoga vrlo brzo pretvaraju rezervoar u močvaru, a zatim u naslage treseta.

Mnoga živa bića mogu živjeti na dnu oceana

Heterotrofni organizmi hrane se autotrofnim organizmima. Za njih je to izvor energije i “materijal za izgradnju” vlastite biomase.

Po tome se morski ekosustav razlikuje od slatkovodnog morski organizmi ili eurygans ne žive u svježa voda, a stenohalin, odnosno netolerantan na sol, naprotiv. Iako, postoje iznimke od ovog pravila. Neke vrste riba većinu svog života provode u oceanskoj vodi, ali dolaze u svježe rijeke radi mriještenja. Na primjer: losos ili crnomorski smuđ. Postoje i neke vrste morskih pasa i krokodila koji uspijevaju i u slanoj i u slatkoj vodi.

Onečišćenje

Onečišćenje vodenih ekosustava je svaka promjena svojstava vode:

• kemijski;
• fizički;
• biološki.

U tom slučaju onečišćujuće tvari mogu biti u krutom, tekućem i plinovitom stanju.

Izvori onečišćenja su svi objekti i procesi uslijed kojih se onečišćujuće tvari ispuštaju ili na drugi način ispuštaju u vode. To uključuje prekomjerne koncentracije prirodnih elemenata i umjetno sintetiziranih tvari.

Čista planinska rijeka, kakvih je malo ostalo

Onečišćenja vodenih ekosustava mogu se podijeliti u vrste.

Prvo je mehaničko onečišćenje. To je povećanje sadržaja mehaničkih nečistoća u vodi. Može se klasificirati kao površno.

Drugi je kemijski, tvari organskog ili anorganskog podrijetla.

Treći je bakteriološki ili biološki. To je kontaminacija patogenim mikroorganizmima, gljivicama i algama. I posljednji za danas je radioaktivan. To uključuje prirodno radioaktivno zračenje i posljedice nuklearnih reaktora.

Nesreća: istjecanje nafte u otvoreno more

Postoji više od 400 tvari koje mogu uzrokovati onečišćenje vode. Kemijski zagađivači uključuju naftu i naftne proizvode, površinski aktivne tvari, fenol, naftenske kiseline, pesticide, anorganske soli, kiseline i lužine, spojeve arsena, žive, olova i kadmija. Ova vrsta kontaminacije je postojana i širi se na velike udaljenosti.

DO bakterijski Samo zagađivači uključuju više od 700 vrsta virusa.

radioaktivan zagađivači ostaju u vodi duže od ostalih. To su stroncij-90, uran, radij-226, cezij i tako dalje.

Koncentrirani su u najsitnijem planktonu i prenose se dalje hranidbenim lancem s akumulacijskim učinkom.

Plima nanosi smeće na obalu

Mehanički zagađivači - pijesak, mulj, mulj, kruti kućni i industrijski otpad itd. Svojstva i struktura vode mijenjaju se povećanjem temperature tehnološke vode iz termoelektrana i elektrana.

Onečišćenje vode nastaje kao rezultat sljedećih procesa:

• ispuštanje nepročišćenih otpadnih voda;
• ispiranje pesticida s poljoprivrednih polja;
• emisije plinova i dima;
• istjecanje nafte i naftnih derivata.

Osobitosti

Morska fauna

Morski ili slatkovodni ekosustavi, poput kopnenih, izgrađeni su u skladu sa svojim inherentnim pravilima formiranja. Glavno je da u ekosustavu postoji onoliko vrsta živih organizama koliko je potrebno za apsorpciju i obradu ulazne sunčeve energije. Značajke vodenih ekosustava su njihova unutarnja složenost i nelinearna povezanost, podložni su različitim vanjskim utjecajima i nisu zatvoreni, veliki broj heterotrofnih organizama i brza biotička izmjena, visoka stabilnost, otpornost i prilagodljivost, regulacija populacije se provodi ograničavanje resursa ili aktivnost predatora.

Osim toga, ekosustav Svjetskog oceana čuva značajne količine viška ugljičnog dioksida u sebi. Ovo je globalni sustav sa znakovima kontinuiteta.

Video - Voda je izvor života. Stanište

PoglavljeII. Ekološki sustavi

Tema 2. Pojmovi o ekosustavima

2.1. Opće karakteristike ekosustava

Pojam "ekosustav" predložio je engleski znanstvenik - botaničar - ekolog A. Tansley 1935. godine, iako su ideju o međusobnoj povezanosti i jedinstvu organizama i njihovog staništa izrazili još stari znanstvenici. Tek krajem prošlog stoljeća počele su se pojavljivati ​​publikacije koje uključuju pojam identičan pojmu "ekosustav", koji se istovremeno pojavljuje u američkoj, zapadnoeuropskoj i ruskoj znanstvenoj literaturi. Tako je njemački znanstvenik K. Mobius 1877. god uveo pojam “biocenoza”, 10 godina kasnije američki biolog S. Ferbe objavio je svoje klasično djelo o jezeru kao vodenom ekosustavu. u svojim je djelima uočio jedinstvo živih organizama s matičnom stijenom transformacije tla. Priroda funkcionira kao cjeloviti sustav, neovisno o kakvom okolišu je riječ - slatkovodnom, morskom, kopnenom i podzemnom. No tek sredinom 20. stoljeća razvija se opća teorija sustava, a započinje i razvoj novog, kvantitativnog smjera u ekologiji ekosustava. Utemeljitelji ovog pravca bili su F. Habchinson, R. Margalef, K. Watt, P. Petten, G. Odum.

Ekosustav - uključuje sve organizme (biotičku zajednicu) koji zajedno funkcioniraju na određenom području, a koji su u interakciji s fizičkim okolišem na takav način da tok energije stvara dobro definirane biotičke strukture i kruženje tvari između živih i neživih dijelova.

2.2. Sastav ekosustava

Sastav ekosustava uključuje žive organizme (njihovu sveukupnost možemo nazvati biocenozom ili biotom ekosustava), nežive (abiotske) čimbenike – atmosferu, vodu, hranjive tvari, svjetlost i mrtvu organsku tvar – detritus.

Svi živi organizmi dijele se u dvije skupine prema načinu prehrane - autotrofi(od grčkih riječi automobili– sebe i trofej– hrana) i heterotrofi(od grčke riječi heteros – još).

Autotrofi koriste anorganski ugljik i sintetiziraju ograničene tvari iz anorganskih, to je proizvođači ekosustava. Na temelju izvora energije, oni se također dijele u dvije skupine.

Fotoautotrofi– sunčeva energija se koristi za sintezu organskih tvari. To su zelene biljke koje imaju klorofil (i druge pigmente) i apsorbiraju sunčeva svjetlost. Proces u kojem se odvija njegova apsorpcija naziva se fotosinteza.

Kemoautotrofi– Kemijska energija se koristi za sintezu organskih tvari. To su sumporne bakterije i željezobakterije koje dobivaju energiju oksidacijom spojeva sumpora i željeza. Kemoautotrofi imaju značajnu ulogu samo u ekosustavima podzemnih voda. Njihova je uloga u kopnenim ekosustavima relativno mala.

Biljožderski(biljojedi). Tu spadaju životinje koje se hrane živim biljkama. Među fitofagima ima malih životinja, poput lisnih uši ili skakavaca, i divova, poput slona. Gotovo sve domaće životinje su fitofagi: krave, konji, ovce, zečevi. Među vodenim organizmima postoje fitofagi, na primjer, amur, koji se hrani biljkama koje obrastaju kanale za navodnjavanje. Važan fitofag je dabar. Hrani se granama drveća, a od debla gradi brane koje reguliraju vodni režim teritorija.

Zoofagi (grabežljivci, mesojedi). Zoofagi su raznoliki. To su također male životinje koje se hrane amebama, crvima ili rakovima. I to velike, poput vuka. Predatori koji se hrane manjim predatorima nazivaju se predatorima drugog reda. Postoje grabežljive biljke (rosika, mjehur) koje koriste insekte kao hranu.

Simbiotrofi.To su bakterije i gljive koje se hrane izlučevinama korijena biljaka. Simbiotrofi su vrlo važni za život ekosustava. Gljivične niti koje zapliću korijenje biljaka pomažu u apsorpciji vode i minerala. Bakterije i simbiotrofi apsorbiraju dušik iz atmosfere i vezuju ga u spojeve dostupne biljkama (amonijak, nitrati). Taj se dušik naziva biološkim (za razliku od dušika iz mineralnih gnojiva).

Simbiotrofi također uključuju mikroorganizme (bakterije, jednostanične životinje) koji žive u probavni traktživotinje su fitofagi i pomažu im u probavi hrane. Životinje kao što je krava, bez pomoći simbiotrofa, nisu u stanju probaviti travu koju jedu.

Detritivori- organizmi koji se hrane mrtvom organskom tvari. Ovo su stonoge gliste, balegari, rakovi, rakovi, šakali i mnogi drugi.

Neki organizmi za hranu koriste i biljke i životinje, pa čak i detritus, te se klasificiraju kao eurifagi (svejedi) - medvjed, lisica, svinja, štakor, kokoš, vrana, žohar. Čovjek je također eurifag.

Razlagači – organizmi koji su po svom položaju u ekosustavu bliski detritivorima, budući da se i oni hrane mrtvom organskom tvari. Međutim, razlagači - bakterije i gljivice - razlažu organsku tvar na mineralne spojeve, koji se vraćaju u otopinu tla i ponovno koriste biljke.

Organske tvari koje stvaraju autotrofi služe kao hrana i izvor energije heterotrofima: konzumenti - fitofagi jedu biljke, grabežljivci prvog reda - fitofagi, grabežljivci drugog reda - grabežljivci drugog reda itd. Ovaj slijed organizama naziva se hranidbeni lanac, njegove se veze nalaze na različitim trofičkim razinama (predstavljajući različite trofičke skupine).

Reduktorima treba vremena za obradu leševa. Stoga u ekosustavu uvijek postoji detritus– zaliha mrtve organske tvari. Detritus je lišće na površini šumskog tla (očuvano 2-3 godine), deblo srušenog stabla (očuvano 5-10 godina), humus tla (očuvan stotinama godina), naslage organske tvari na dno jezera - sapropel - i treset u močvari (traje tisućama godina). Najdugovječniji detritus je ugljen i nafta.

Tablica 2.1.

Predstavnici različitih trofičkih skupina nekih ekosustava.

Trophic Forest Pond Poljoprivredna

grupa mjesta

Proizvođači: smreka, breza, barska trava, lokvanj, pšenica, raž, krumpir,

Potrošači - Elk, zec, Muskrat, debeli - Čovjek, krava, ovca, miš,

fitofagi vjeverica, dafnija voluharica, žižak, lisna uš

Potrošači - vuk, lisica, galeb, smuđ, jaz, čovjek, čvorak, dama

zoofagi tvor štuka, som krava

Potrošači - Bube - mrtve - Biserni ječam, Larve buba i muha,

detritivores voed, kvržica, krvavica, kišna glista

kišna dafnija

U tablici 2.1. navedeni su primjeri predstavnika različitih trofičkih skupina za pojedine ekosustave.

2.3.Uvjeti za funkcioniranje ekosustava

Ekosustav je složen sustav. Složeni sustavi imaju niz svojstava, kao što su nastanak, princip potrebna raznolikost elementi, stabilnost, princip neravnoteže, vrsta metabolizma ili energije, evolucija.

Emergentnost (od engleskog emergence - neočekivano nastajanje) sustava je stupanj nesvodivosti svojstava sustava na svojstva njegovih sastavnih elemenata. Svojstva sustava ne ovise samo o njegovim sastavnim elementima, već io karakteristikama interakcije između njih (na primjer, fenomen sinergije, kada interakcija nekih toksičnih spojeva proizvodi još više toksičnih tvari).

Načelo potrebne raznolikosti elemenata svodi se na to da se nijedan sustav ne može sastojati od apsolutno identičnih elemenata; štoviše, raznolikost elemenata koji ga čine nužan je uvjet za funkcioniranje. Donja granica različitosti je dva, gornja teži beskonačnosti. Raznolikost i prisutnost različitih faznih stanja tvari koje čine ekosustav određuju njegovu heterogenost.

Stabilnost dinamičkog sustava i njegova sposobnost samoodržanja ovisi o prevlasti unutarnjih interakcija nad vanjskim. Ako vanjski utjecaj na biološki sustav premašuje energiju njegovih unutarnjih interakcija, tada to može uzrokovati nepovratne promjene ili smrt sustava. Stabilno ili stacionarno stanje dinamičkog sustava održava se kontinuiranim vanjskim radom, koji zahtijeva dotok energije, njezinu transformaciju u sustavu i odljev izvan sustava.

Načelo neravnoteže svodi se na činjenicu da su sustavi koji funkcioniraju uz sudjelovanje živih organizama otvoreni, stoga ih karakterizira dotok i odljev energije i tvari, što se ne može ostvariti u ravnotežnim uvjetima. Posljedično, svaki ekosustav je otvoren, dinamičan, neravnotežan sustav.

Tablica 2.2

Ponašanje sustava u ravnotežnim i neravnotežnim područjima

Neravnotežno stanje Ravnotežno stanje

Sustav se “prilagođava” vanjskim Za prelazak s jedne strukture na

uvjetima, mijenjanje svoje strukture drugog zahtijeva jake poremećaje

ili promjene rubnih uvjeta

Mnoštvo stacionarnih stanja Jedno stacionarno stanje

države

Osjetljivost na fluktuacije Neosjetljivost na fluktuacije

(mali utjecaji dovode do

velike posljedice, unutarnje

fluktuacije postaju velike)

Svi dijelovi djeluju usklađeno. Molekule se ponašaju neovisno jedna o drugoj

Temeljna nesigurnost Ponašanje sustava određeno je linearnim ovisnostima

Koncept ravnoteže jedno je od temeljnih načela u znanosti. Sa stajališta znanosti kao što je sinergetika (od grč. synergos - djelovati zajedno; interdisciplinarno područje istraživanja procesa samoorganizacije i samodezorganizacije u različitim sustavima, uključujući žive, na primjer, u populacijama) , postoje sljedeće razlike između ravnotežnih i neravnotežnih sustava:

1. Sustav reagira na vanjske uvjete.

2. Ponašanje sustava je slučajno i ne ovisi o početnim uvjetima, već ovisi o pozadini.

3. Dotok energije stvara red u sustavu, stoga se njegova entropija smanjuje.

4. Sustav se ponaša kao cjelina.

Sustav može biti u stanju ravnoteže i neravnoteže; međutim, njegovo se ponašanje značajno razlikuje (Tablica 2.2).

U skladu s drugim zakonom termodinamike do stanja ravnoteže pri -

Rade svi zatvoreni sustavi, odnosno sustavi koji ne dobivaju energiju izvana. U nedostatku pristupa energiji izvana, sustav teži stanju ravnoteže u kojem je entropija nula. U slučaju kada je sustav u neravnotežnom stanju, stvaraju se uvjeti za formiranje novih struktura, za što je potrebno: 1) otvorenost sustava; 2) njegovo neravnotežno stanje; 3) prisutnost fluktuacija. Što je sustav složeniji, više je vrsta fluktuacija koje ga mogu dovesti u nestabilno stanje. Međutim, u složenim sustavima postoje veze između dijelova koje omogućuju sustavu održavanje stabilnog stanja. Odnos između stabilnosti koju osigurava međusobna veza između dijelova i nestabilnosti zbog prisutnosti fluktuacija određuje prag stabilnosti sustava. Ako se ovaj prag prekorači, sustav ulazi u kritično stanje koje se naziva točka bifurkacije. U ovoj točki sustav postaje nestabilan u odnosu na fluktuacije i može prijeći u novo stanje stabilnosti. Ova pozicija je od velike važnosti u evoluciji ekosustava. U točki bifurkacije, čini se da sustav oscilira između izbora jednog od nekoliko evolucijskih putova.

Velika većina sustava u prirodi su otvoreni, razmjenjuju energiju, materiju i informacije s okolinom. U prirodnim procesima dominantnu ulogu nemaju red, stabilnost i ravnoteža, već nestabilnost i neravnoteža, odnosno svi sustavi fluktuiraju. U točki bifurkacije sustav ne može izdržati i kolabira, au ovom trenutku nemoguće je predvidjeti u kakvom će stanju biti: hoće li stanje sustava postati kaotično ili će prijeći u novo, više visoka razina poremećaj.

Načelo ravnoteže u živoj prirodi igra veliku ulogu. Pomicanje ravnoteže između vrsta u jednom smjeru može dovesti do izumiranja obje vrste. Na primjer, uništavanje predatora može dovesti do uništenja plijena, čiji se pritisak na okoliš može povećati do te mjere da za njih nema dovoljno hrane. Uočava se u prirodi ogroman iznos ravnoteže koje održavaju opću ravnotežu u prirodi.

Ravnoteža u živoj prirodi nije statična, već dinamična i predstavlja kretanje oko točke stabilnosti. Ako se ta točka stabilnosti ne mijenja, tada se to stanje naziva homeostazom (od grčkog homoios - isti, fini i stasis - nepokretnost, stanje). Homeostaza je sposobnost organizma ili sustava da održava stabilnu (dinamičku) ravnotežu u promjenjivim uvjetima okoliša.

Prema načelu ravnoteže, svaki prirodni sustav kroz koji prolazi protok energije nastoji se razviti prema stabilnom stanju. Homeostaza, koja postoji u prirodi, javlja se automatski putem povratnih mehanizama. Mladi sustavi s nestabilnim vezama u pravilu su podložni oštrim fluktuacijama i manje su sposobni podnijeti vanjske poremećaje u usporedbi sa zrelim sustavima čije su se komponente uspjele prilagoditi jedna drugoj, odnosno prošle su evolucijske prilagodbe.

Prirodna ravnoteža znači da ekosustav održava svoje stabilno stanje i neke parametre nepromijenjenima, unatoč utjecaju okolišnih čimbenika. Budući da je ekosustav otvoren sustav, njegovo stabilno stanje znači da su opskrba tvari i tok energije na ulazu i izlazu uravnoteženi.

Pod utjecajem vanjskih čimbenika na ekosustav prelazi iz jednog stanja ravnoteže u drugo. Ovo stanje se naziva stabilna ravnoteža. Prema brojnim podacima ekološka situacija na našem planetu nije uvijek bila ista. Štoviše, doživjela je dramatične promjene u svim svojim komponentama. To se može pokazati pojavom kisika u atmosferi. Poznato je da je ultraljubičasto zračenje Sunca, štetno za žive organizme, dovelo do kemijske evolucije, zahvaljujući kojoj su nastale aminokiseline. Pod utjecajem ultraljubičastog zračenja razgradnjom vodene pare nastajao je kisik i stvarao sloj ozona koji je sprječavao prodor ultraljubičastih zraka na površinu Zemlje. Sve dok nije bilo atmosferskog kisika, život se mogao razvijati samo pod zaštitom sloja vode, koji je bio ograničen dubinom do koje su prodirale sunčeve zrake. Pod utjecajem selekcijskog pritiska pojavili su se fotosintetski organizmi koji su sintetizirali organsku tvar i kisik. Prvi višestanični organizmi pojavili su se nakon što je sadržaj kisika u atmosferi dosegao 3% današnjeg sadržaja. Stvaranje atmosfere koja je sadržavala kisik dovelo je do novog stanja stabilne ravnoteže. Zahvaljujući sposobnosti zelenih biljaka u vodenim ekosustavima da proizvode kisik u količinama većim od svojih potreba, stvoreni su uvjeti za pojavu života na kopnu i brzo naseljavanje cijele površine Zemlje organizmima. To je pak stvorilo uvjete u kojima su se potrošnja i proizvodnja kisika izjednačili i dosegli 20%. Zatim je došlo do kolebanja u omjeru kisika i ugljičnog dioksida, a vjerojatno je u određenoj fazi razvoja došlo do povećanja sadržaja ugljičnog dioksida u atmosferi, što je poslužilo kao poticaj za stvaranje fosilnih goriva. Zatim se omjer kisika i ugljičnog dioksida ponovno vratio u oscilatorno stacionarno stanje. Brzi razvoj industrije, degradacija i transformacija ekosustava od strane ljudi, izgaranje fosilnih goriva i rezultirajuće prekomjerno stvaranje ugljičnog dioksida mogu ponovno učiniti ovaj omjer nestabilnim.

Prema tome, ravnoteža je sastavni element funkcioniranja prirode s kojim čovjek mora računati kao s objektivnim zakonom prirode čije značenje tek počinje shvaćati.

Prema načinu izmjene tvari i energije s okolinom sustavi se dijele na: 1) izolirane sustave (razmjena je nemoguća); 2) zatvoreni sustavi (izmjena tvari je nemoguća, ali se energija može odvijati u bilo kojem obliku); 3) otvoreni sustavi (moguća je svaka izmjena tvari i energije).

Sustavi koji su međusobno povezani tokovima materije, energije i informacija nazivaju se dinamičan. Svaki živi sustav je dinamički otvoreni sustav.

Princip evolucije: nastanak, postojanje i razvoj svih ekosustava rezultat je evolucije. Dinamički samoodrživi sustavi evoluiraju prema složenosti i nastanku hijerarhije sustava (formiranje podsustava). Evolucija bilo kojeg ekosustava dovodi do povećanja ukupnog protoka energije koja prolazi kroz njega. S povećanjem raznolikosti i složenosti sustava ubrzava se evolucija, koja se izražava u bržem prolasku koraka ekvivalentnih kvalitativnim pomacima (Akimova, Haskin, 1998).

Svi ekosustavi, bez iznimke, pa čak i onaj najveći - biosfera - otvoreni su, pa za svoje funkcioniranje moraju primati i odavati energiju. Iz tog razloga koncept ekosustava mora uzeti u obzir postojanje međusobno povezanih i potrebnih za funkcioniranje i samoodrživost energetskih tokova na ulazu i izlazu, odnosno stvarno funkcionirajući ekosustav mora imati ulaz i, u većini slučajeva, izlazni putovi za prerađenu energiju i tvari.

Opseg promjena u okolini ulaza i izlaza uvelike varira i ovisi o:

Veličina sustava: što je manji, to više ovisi o vanjskim utjecajima;

Intenzitet izmjene: što je izmjena intenzivnija, veći je priljev i odljev;

Ravnoteža autotrofnih i heterotrofnih procesa: što je ta ravnoteža više poremećena, to bi trebao biti veći dotok energije izvana;

Faze i stupnjevi razvoja sustava: mladi sustavi se razlikuju od zrelih.

Energija sunčeve svjetlosti ulazi u ekosustav, gdje je fotoautotrofni organizmi pretvaraju u kemijsku energiju koja se koristi za sintezu organskih spojeva iz anorganskih. Tok energije je usmjeren u jednom smjeru: dio nadolazeće Sunčeve energije zajednica transformira i prelazi na kvalitativno višu razinu, pretvarajući se u organsku tvar, koja je koncentriraniji oblik energije od sunčeve svjetlosti; najveći dio energije prolazi kroz sustav i napušta ga. U načelu, energija se može skladištiti, a zatim oslobađati ili izvoziti, kao što je prikazano na dijagramu (Slika 2.1), ali se ne može reciklirati.

Za razliku od energije, hranjive tvari i voda potrebni za život mogu se uvijek iznova koristiti. Nakon smrti živih organizama, organske tvari se razgrađuju i ponovno pretvaraju u anorganski spojevi. Uzeti zajedno, ekosustav se može prikazati kao jedinstvena cjelina u kojoj su hranjive tvari iz abiotičke komponente uključene u biotičku komponentu i obrnuto, odnosno odvija se stalni ciklus tvari uz sudjelovanje živih (biotičkih) i neživih (abiotičkih ) komponente.

EKO SISTEM A

Sunčeva energija _____ BIOTIČKA __ _ Termalna

Svjetlosna KOMPONENTNA energija

Protok energije

Ciklus hranjivih tvari

Riža. 2.1 Funkcionalni dijagram ekosustava

Za stabilno i dugoročno funkcioniranje ekosustava posebno su važne povratne sprege koje osiguravaju njegovu autoregulaciju i samorazvoj. Dakle, bez obzira na vrstu sustava, njegovo funkcioniranje je moguće samo ako postoje izravne (međusobna stimulacija rasta i razvoja organizama) ili obrnute (na primjer, inhibicija razvoja populacije kao rezultat pritiska predatora) veze.

U samoregulirajućim sustavima, u koje spadaju i ekosustavi, važnu ulogu ima negativan obrnuti veze. Na principu negativne povratne sprege temelje se svi mehanizmi fizioloških funkcija u bilo kojem organizmu i održavanje postojanosti unutarnje okoline i unutarnjih odnosa svakog samoregulirajućeg sustava.

Razmotrimo ovu situaciju na primjeru samopročišćavanja rezervoara. Pretpostavimo da je pod utjecajem vanjskih čimbenika (ulazak plodnog tla i hranjivih tvari u akumulaciju) započeo pojačani razvoj fitoplanktona. To dovodi do pojačanog rasta zooplanktona i smanjenja koncentracije minerala, što pridonosi bržem trošenju fitoplanktona i smanjenju njegova rasta. Nakon nekog vremena reprodukcija životinja se smanjuje zbog nedostatka hrane. Privremeno povećanje biomase vodenih organizama dovodi do povećanja mase detritusa koji, kao hrana za bakterije, uzrokuje njihovo pojačano razmnožavanje. Bakterije pak razgrađuju detritus i pritom oslobađaju hranjive tvari. Time se ciklus zatvara i u akumulaciji se ponovno stvaraju uvjeti za pojačani razvoj fitoplanktona. Sustav kao cjelina ima negativan inverzni predznak.

Pozitivne povratne informacije, naprotiv, ne pridonose regulaciji, već uzrokuju destabilizaciju sustava, vodeći ih ili u potlačenost i smrt ili u ubrzani rast, koji je u pravilu praćen slomom i uništenjem. Na primjer, u bilo kojoj biljnoj zajednici, plodnost tla, prinos biljaka, količina mrtvih biljnih ostataka i stvorenog humusa čine krug pozitivnih povratnih veza. Takav je sustav u nestabilnoj ravnoteži, budući da gubitak tla i hranjivih tvari kao posljedica erozije ili uklanjanje dijela usjeva bez naknade za uklanjanje hranjivih tvari daje poticaj smanjenju plodnosti tla i produktivnosti biljaka. Naši preci susreli su se s ovom pojavom u doba poljoprivredne proizvodnje, kada je kao rezultat uklanjanja proizvoda bez naknade za uklanjanje, plodnost tla naglo smanjena, što je prisililo ljude da napuste neka područja i osnuju nova.

U složenim ekosustavima uvijek postoji kombinacija kontura oba znaka. U slučaju sklopova s ​​velikim brojem priključaka primjenjuje se pravilo koje glasi: s parnim brojem uzastopnih negativnih spojeva sklop dobiva pozitivnu povratnu spregu (minus i minus daju plus). Međutim, razvoj i održivo funkcioniranje ekosustava u konačnici je određeno prisutnošću povratnih veza. Da biste promijenili ponašanje sustava, važno je dodati ili ukloniti veze koje bi mogle promijeniti predznak sustava.

Dakle, komponente ekosustava su protok energije, ciklus tvari, biotičke i abiotičke komponente i povratne sprege upravljanja.

2.4. Uloga strukturnih elemenata ekosustava u njegovom funkcioniranju

Karakteristike toka energije i hranjivih tvari u ekosustavima određuju proizvođači, potrošači i razlagači.

Proizvođači(od latinskog Producentis - proizvoditi, stvarati) predstavljeni su autotrofnim organizmima, koji se, ovisno o izvorima energije koji se koriste za sintezu organskih tvari u stanici, dijele u dvije skupine: fototrofe i kemotrofe.

U fototrofe spadaju kopnene zelene biljke, alge i fototrofne bakterije sposobne za fotosintezu. Najvažnije u proizvodnji organske tvari na planetu su kopnene zelene biljke koje koriste sunčevu energiju reakcijom fotosinteze.

Iz kemijske perspektive, proces fotosinteze uključuje fiksiranje dijela sunčeve svjetlosti kao potencijalne ili "vezane" energije. Redoks reakcije fotosinteze koja uključuje sunčevu energiju mogu se sažeti sljedećom jednadžbom:

nCO2 + 2nH2O_solarna energija__________________(CH2O)n + nO2

U zelenim biljkama voda se oksidira, oslobađajući plin kisik, a ugljikov dioksid se reducira u ugljikohidrate (CH2O)n, oslobađajući vodu. Više biljke imaju različite biokemijske putove redukcije CO2, što je također važno u ekologiji: fiziološke i morfološke karakteristike biljaka, njihova rasprostranjenost i prilagodljivost na različitim uvjetima staništa i produktivnost.

Većina biljaka fiksira CO2 kroz C3-pentofosfatni put ili Calvinov ciklus. Neke biljke smanjuju ugljični dioksid kroz ciklus C4-dikarboksilne kiseline. Ove biljke imaju specifičnu morfološku razliku: imaju velike kloroplaste u ovojnici prolaznih snopova (oko lisnih žila).

Ovisno o ciklusu kroz koji se odvija sinteza organskih spojeva iu skladu s prirodom tekućih procesa fotosinteze, razlikuju se C3- ili C4-biljke.

I Opt II Opt III Opt

https://pandia.ru/text/78/313/images/image010_64.gif" width="16" height="112">.gif" width="288" height="192 src=">

Aktivnost (rast) Temperatura

Riža. 2.2 Ovisnost promjena u intenzitetu fotosinteze u C3- i C4- biljkama o osvjetljenju i temperaturi (prema Yu. Odum, 1975.): I – C3- biljke; II – područje postojanja biljaka; III – C4 biljke.

Usporedba odgovora C3 i C4 biljaka na svjetlo pokazuje (slika 2.2) da se kod C3 biljaka najveći intenzitet fotosinteze obično opaža pri umjerenom svjetlu i temperaturi; visoke temperature i svjetlost potiskuju fotosintezu. C4 biljke prilagođene su jakom svjetlu i visokim temperaturama te su pod tim uvjetima znatno produktivnije od C3 biljaka. Također učinkovitije koriste vodu: 1 g po proizvodnji. zahtijevaju manje od 400g suhe tvari. vode, a C3-biljke - od 400 do 1000g. Dodatno, C4 biljke također nisu inhibirane viškom kisika (za razliku od C3 biljaka).

C4 biljke prevladavaju među pustinjskom i stepskom vegetacijom, u toplim i tropskim klimama, u rijetkim šumama, a također i na sjeveru, gdje su svjetlost i temperatura niske. Među njima prevladavaju biljke iz obitelji žitarica (kukuruz, sirak), ali postoje i neke druge (na primjer, šećerna trska).

Iako je fotosintetska učinkovitost po jedinici lisne površine C3 biljaka niža nego kod C4 biljaka, one proizvode većinu fotosintetske proizvodnje na Zemlji. To je očito zbog bolje prilagodljivosti biljaka s ovom vrstom fotosinteze za postojanje u mješovitim zajednicama, gdje su osvjetljenje, temperatura i drugi čimbenici bliži prosječnim vrijednostima.

C3 biljke također uključuju ogroman broj biljaka od kojih ljudi dobivaju hranu - riža, pšenica, krumpir, povrće. Rastu uglavnom u umjerenom pojasu sjeverne hemisfere.

Za razliku od zelenih biljaka, anorganski spojevi sumpora služe kao donori elektrona u ljubičastim i zelenim sumpornim bakterijama tijekom fotosinteze, a kisik se ne oslobađa:

CO2 + H2S ____svjetlo___________(CH2O)n + S

Cijanobakterije, poput viših biljaka i algi, oslobađaju molekularni kisik tijekom fotosinteze.

Globalno, doprinos fototrofnih mikroorganizama u sintezi organske tvari je mali. Ali mogu živjeti u uvjetima nepovoljnim za većinu zelenih biljaka, a igraju važnu ulogu u cirkulaciji određenih tvari. Na primjer, zelene i ljubičaste sumporne bakterije igraju značajnu ulogu u ciklusu sumpora. Fototrofni mikroorganizmi nalaze se u sedimentima ili vodama - gdje svjetlost praktički ne prodire. Bakterijska fotosinteza može biti korisna u zagađenim i eutrofnim vodama. Iz tog razloga interes za nju sada raste. Ali ne može zamijeniti fotosintezu biljaka, o kojoj ovisi život složenih aerobnih organizama na Zemlji.

Kemotrofi– mikroorganizmi koji kemosintezom asimiliraju organske spojeve. Proces sinteze organske tvari provodi se korištenjem energije dobivene oksidacijom amonijaka, sumporovodika i drugih tvari. U kemosintetske organizme spadaju sumporne bakterije (npr. vrste Thiobacillus, koje oksidiraju sumporovodik), nitrifikacijske bakterije (vrste rodova Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrosococcus, koje pretvaraju amonijak u nitrite, a zatim u nitrate) itd. Kemotrofi imaju malu ulogu u primarna proizvodnja organske tvari, ali su važni u ciklusu kemijskih elemenata na planetu.

Za funkcioniranje ekosustava nije ništa manje važna samo sinteza organske tvari, već i njezina razgradnja koju provode heterotrofi.

Heterotrofni organizmi– organizmi koji kao energiju i izvor prehrane koriste organske tvari sintetizirane od strane drugih organizama. To uključuje sve životinje, gljive, većinu bakterija te kopnene biljke i alge bez klorofila. U ekosustavima se heterotrofni organizmi dijele na potrošače i razlagače.

Potrošači(od latinskog Consumo - konzumirati) - potrošači organske tvari koju proizvode autotrofi. Dijele se na konzumente prvog reda (biljojedi), drugog, trećeg itd. (predatori).

Razlagači(od latinskog Reducentis - vraćanje, obnavljanje) - organizmi koji se hrane mrtvom organskom tvari i podvrgavaju je mineralizaciji u više ili manje jednostavne spojeve, koje zatim koriste proizvođači. Razlagači uglavnom uključuju bakterije i gljivice. Ovisno o tome koji organizmi i pod kojim uvjetima razgrađuju organsku tvar, razlikuju se dva procesa: disanje (aerobno i anaerobno) i vrenje.

Aerobno disanje nastaje u prisutnosti atmosferskog kisika, koji služi kao akceptor elektrona (oksidator).

Aerobno disanje može se usporediti s obrnutim procesom fotosinteze, odnosno ima za cilj razgraditi sintetiziranu organsku tvar na ugljični dioksid i vodu, pri čemu se oslobađa energija. Uz pomoć ovog procesa, više biljke i mnoge vrste životinja dobivaju energiju za potporu vitalne aktivnosti izgradnje novih stanica u vlastitom tijelu. Međutim, proces aerobnog disanja ne može se odvijati do kraja, a kao rezultat takvog nepotpunog disanja nastaju organski spojevi koji sadrže određenu količinu energije, koju kasnije mogu iskoristiti drugi organizmi.

Anaerobno disanje služi kao osnova za životnu aktivnost uglavnom saprofita (bakterije, kvasci, plijesni, protozoe), iako se ovaj proces može dogoditi i u nekim tkivima viših biljaka. Na primjer, metanske bakterije razgrađuju organske spojeve, proizvodeći metan (CH4) redukcijom organskog ugljika.

Vrenje- proces anaerobne enzimske razgradnje organske tvari različitim mikroorganizmima, pri čemu se oslobođena energija koristi za biosintezu raznih vitalnih aminokiselina i proteina. Tijekom fermentacije sam oksidirani organski spoj služi kao oksidacijsko sredstvo (akceptor elektrona).

Primjer fermentacije su procesi koji uključuju kvasac. Imaju praktičnu vrijednost za ljude i sudjeluju u procesima formiranja tla (razgradnja biljnih ostataka).

Mnoge skupine bakterija sposobne su i za aerobno i za anaerobno disanje, ali krajnji proizvodi ovih dviju reakcija su različiti i količina energije koja se oslobađa tijekom anaerobnog disanja je mnogo manja.

Unatoč činjenici da anaerobni saprofagi igraju sporednu ulogu u zajednici, oni su važni za ekosustav jer su samo oni sposobni disati u slojevima tla i podvodnih sedimenata bez kisika lišenim svjetlosti. Oni presreću energiju i tvari, koje zatim difundiraju prema gore i postaju dostupne aerobima.

Reducirani organski i anorganski spojevi koje sintetiziraju mikroorganizmi u anaerobnim uvjetima služe kao rezerva ugljika za fiksiranje energije tijekom fotosinteze. Kasnije, u aerobnim uvjetima, te reducirane spojeve koriste kao supstrate aerobni kemolitotrofi i heterotrofi. Stoga su anaerobni i aerobni organizmi usko povezani i funkcionalno se nadopunjuju.

Što se tiče raznolikosti vrsta, heterotrofi su znatno superiorniji od autotrofa i mogu postojati u većini raznim uvjetima. Zajedno, heterotrofi su sposobni razgraditi sve tvari koje sintetiziraju autotrofi, uključujući mnoge spojeve koje sintetiziraju ljudi korištenjem različitih tehnologija. Njihova uloga u biosferi je razgradnja sintetizirane organske tvari na jednostavnije spojeve, čime se održava ciklus kemijskih elemenata u prirodi.

Zajedničko obilježje svih ekosustava je međudjelovanje autotrofnih i heterotrofnih komponenti. Organizmi koji sudjeluju u različitim procesima ciklusa odvojeni su u prostoru: autotrofni procesi se najaktivnije odvijaju u gornjem sloju, gdje prodire sunčeva svjetlost, heterotrofni procesi - u donjem sloju, gdje se organska tvar nakuplja u tlima i sedimentima.

Treba napomenuti da se glavne funkcije komponenti ekosustava vremenski djelomično ne podudaraju. To je zbog činjenice da postoji određeni vremenski jaz između proizvodnje organske tvari od strane autotrofnih organizama i njezine potrošnje od strane heterotrofa. Na primjer, glavni proces u krošnjama šuma je fotosinteza. Nakon fotosinteze organske tvari samo manji dio

Ekosustav, ili ekološki sustav (od starogrčkiοἶκος - dom, boravište i σύστημα - sustav) - biološki sustav koji se sastoji od zajednice živih organizama ( biocenoza), njihovo stanište ( biotop), sustav veza koji između njih izmjenjuje materiju i energiju. Jedan od glavnih pojmova ekologija.Primjer ekosustava - ribnjak s onima koji u njemu žive biljke, riba, beskičmenjaci, mikroorganizama, čineći živu komponentu sustava, biocenozu. Ribnjak kao ekosustav karakteriziraju pridneni sedimenti određenog sastava, kemijskog sastava ( ionski spoj, koncentracija otopljena plinovi) i fizički parametri ( bistrina vode, trend godišnje promjene temperatura), kao i određene pokazatelje biološka produktivnost, trofički status rezervoar i specifičnim uvjetima danog ležišta. Još jedan primjer ekološkog sustava su listopadni šuma u središnjoj Rusiji s određenim sastavom šumskog otpada karakterističnim za ovu vrstu šume tlo i održiv biljna zajednica, i, kao posljedica toga, sa strogo definiranim pokazateljima mikroklima(temperature, vlažnost, osvjetljenje) i odgovara takvim uvjetima okoline kompleks životinjskih organizama. Važan aspekt koji nam omogućuje određivanje tipova i granica ekosustava je trofička struktura zajednice i omjer proizvođači biomase, svojim potrošačima I organizmi koji uništavaju biomasu, kao i pokazatelji produktivnosti i metabolizma i energije.

Klasifikacija ekosustava:

mikroekosustava(jastučić od lišaja, kap vode iz jezera, kap krvi sa stanicama itd., sl. 53);

mezoekosustavi(ribnjak, jezero, stepa itd.);

makroekosustava(kontinent, ocean);

globalni ekosustav(Zemljina biosfera), odn ekosfera, – integracija svih ekosustava svijeta.

39. Sastav i struktura ekosustava. Prostorna struktura ekosustava.

Struktura ekosustava Ekosustavi se sastoje od živih i neživih komponenti koje se nazivaju biotičkim i abiotičkim. Skup živih organizama biotske komponente naziva se zajednica. Proučavanje ekosustava uključuje, posebno, pojašnjenje i opis bliskih odnosa koji postoje između zajednice i abiotičke komponente. Biotička komponenta je korisno podijeljena na autotrofne i heterotrofne organizme. Stoga će svi živi organizmi pasti u jednu od dvije skupine. Autotrofi sintetiziraju organske tvari koje su im potrebne od jednostavnih anorganskih i, s iznimkom kemotrofnih bakterija, to čine putem fotosinteze, koristeći svjetlost kao izvor energije. Heterotrofi zahtijevaju izvor organske tvari i (s izuzetkom nekih bakterija) koriste kemijsku energiju sadržanu u hrani koju konzumiraju. Heterotrofi ovise o autotrofima za svoje postojanje, a razumijevanje ove ovisnosti bitno je za razumijevanje nežive ili abiotske komponente ekosustava koja uglavnom uključuje 1) tlo ili vodu i 2) klimu. Tlo i voda sadrže mješavinu anorganskih i organskih tvari. Svojstva tla ovise o matičnoj stijeni na kojoj ono leži i od koje je djelomično nastalo. Pojam klime uključuje parametre kao što su svjetlost, temperatura i vlažnost, koji u velikoj mjeri određuju sastav vrsta organizama koji se uspješno razvijaju u danom ekosustavu. Za vodene ekosustave vrlo je važan i stupanj slanosti.

Sastav ekosustava. U sastav ekosustava ulaze živi organizmi (njihova se ukupnost naziva biogeocenoza ili biota ekosustava), te neživi (abiotski) čimbenici - atmosfera, voda, hranjive tvari, laka i mrtva organska tvar - detritus.

Prostorna struktura većine ekosustava određena je slojevitim rasporedom vegetacije