Водные экосистемы

Водные экосистемы отличаются от экосистем суши прежде всего своими физическими и химическими свойствами. При рассмотрении водных экосистем их разделяют на пресноводные и экосистемы Мирового океана.

Пресноводные экосистемы.

Пресноводные экосистемы широко представлены на всех континентах. Реки и озера Земли помещают основную часть пресной воды, хотя в некоторых внутренних водоемах вода соленая (это характерно для жаркого и сухого климата).

В пресноводных озерах всегда выделяют три части, которые можно рассматривать как отдельные экосистемы:

прибрежная часть - литораль;

глубоководная часть - профундаль;

основная толща воды - пелагиаль.

Наиболее заселена живыми организмами литораль. Прибрежные зоны любых водоемов являются их главными трофическими областями. Кроме полупогруженных растений в водоемах живут придонные организмы, которые составляют бентос и планктон, что

плавает в толще воды. Продукция большинства водоемов часто лимитируется недостатком биогенных минеральных веществ. Дело в том, что жизнь сосредоточена в верхних слоях воды, где есть достаточно солнечного света, а минеральные вещества поступают из придонных слоев. Верхние и нижние слои воды разделены между собой так называемым термоклином, особенно четко проявляется в водоемах субтропического и тропического поясов. Термоклин препятствует вертикальному водообмена и приводит к дефициту минеральных веществ в поверхностных слоях воды.

Литораль характеризуется наличием большого количества прикрепленных растений - макрофитов. Фауна представлена насекомыми и их личинками.

Богатая и фауна хищников. В прибрежной части озер обычными являются такие виды рыб, как плотва, красноперка, линь, дикий карп, корюшка. Хищные рыбы представлены щукой, окунем и судаком. Придонная часть озер почти не имеет растений, вода малоподвижная и сохраняет в течение почти всего года температуру +4 "С. Фауна таких мест обеднена. Она представлена в основном личинками комаров-дзвонцив и моллюсками.

В пелагиали растения представлены планктоном с синьозеле-ных, диатомовых и зеленых водорослей, макрофитами, плавающих (элодея, рдесты). Все живые организмы имеют различные приспособления, помогающие им удерживаться в толще воды. У растений - это парашутоподибни вырасти, капельки жира в теле, животные активно плавают. В пелагиали водятся озерная форель, сиговые рыбы. Здесь много хищных коловраток, веслоногих рачков и циклопов.

Растительный и животный мир озер во многих случаях определяется наличием в воде питательных веществ. По этому признаку озера делятся на эвтрофные, богатые азот, фосфор, олиготрофные, бедные азотом и фосфор (нитратов менее 1 мг / л) и промежуточные между ними озера - мезотрофные. Фауна рыб существенно отличается в этих трех типах озер. Для олиготрофных озер характерны сиги, гольцы, окуни, щука и плотва. В эвтрофных озерах обитают виды, которые устойчивы к частому здесь дефицита кислорода - карп, линь, карась, плотва и лещ. В развитии речных экосистем основную роль играют характер дна и берегов, температура воды и скорость течения. В прибрежной части ручьев и рек растет обычные для этих мест камыши, камыши, лепешняк и стрелолист. В толще воды плавают элодея, кувшинки. При росте скорости течения до 0,3-0,6 м / с и более толща воды уже не растет. Для рек планктон не характерен, поскольку сносится течением. Речная энтомофауна весьма разнообразна. Здесь немало водных насекомых и их личинок. Часто встречаются рачки-бокоплавы. Вдоль течения рек наблюдается своя закономерность в распределении ихтиофауны. В истоках чистых год с прозрачной водой живет форель. В среднем течении основными видами являются хариус и усач, здесь обычные лини и голавль. В нижней части год, где течение замедляется, в состав ихтиофауны входят лещ, карп, щука и верховодка.

Трофические цепи пресноводных экосистем и особенно рек короткие за отсутствия богатой кормовой базы. Они начинаются с автотрофных растений и заканчиваются в пастбищных трофических цепях хищными рыбами, а в детритного трофических цепях - микроорганизмами. На территории Украины зарегистрировано 71 000 рек, имеющих общую длину 243 тыс. Км. Большинство рек принадлежит к бассейнам Черного и Азовского морей. В Украине 3000 озер с общей площадью водного зеркала 2 тыс. Кв. км. Кроме этого, страна 23000 прудов и водохранилищ, особенно их много в районе среднего и нижнего Днепра.

Реки и озера Украины включают в себя 195 видов водных макрофитов, а также много видов водорослей. В Украине есть 57 водных растительных формаций. Водные экосистемы является важным национальным богатством. Это и хранилища пресной воды, и источники разнообразной продукции, и места отдыха населения.

Экосистемы Мирового океана. Характерной особенностью океанических экосистем:

глобальность размеров и огромные глубины, заполненные жизнью;

непрерывность (все океаны связаны друг с другом);

постоянная циркуляция (наличие сильных ветров, которые дуют в течение года в одном и том же направлении, наличие глубинных течений)

доминирование разных волн и приливов, что приводит заметную периодичность жизни группировок, особенно в прибрежных зонах;

соленость и сильная буферность;

Наличие растворенных биогенных элементов, которые являются лимитирующим факторами, определяющими размеры популяции.

Условия жизни в океанической воде на более высоком уровне, чем на суше. Растительность беднее - в основном это водоросли. Животный мир богат. Он представлен следующим группам:

Бентос - естественные организмы (водоросли, губки, мшанки, асцидии), ползающие (иглокожие, ракообразные), рыбы, моллюски.

Планктон - взвешенные в воде диатомовые и другие водоросли.

Временные компоненты - личинки червей, моллюсков, ракообразных, иглокожих, мальки рыб. С постоянного компонента - самые простые, брюхоногие моллюски, веслоногие рачки. Они являются пищей для морских птиц.

Нектон - группа активных организмов толще. Рыбы, головоногие моллюски, китообразные, ластоногие. Основные экологические части океана:

литораль, или шельф (до 200 м), занимает 7-8%, живет здесь до 80% всех морских организмов;

материковый склон (200-2000 м) занимает 8,1%;

Абесалом - 82,2%;

глубоководные желоба - 2,1%.

Все население водных экосистем (около 200 000 видов), как и наземных, разделяют на продуцентов, консументов и Реду-центов. Экосистемы океанов отличаются большой производительностью, играют важную роль гигантских регуляторов климата Земли.

Вопросы для самопроверки

На какие типы делят экосистемы планеты Земля?

1. Природные.

2. Искусственные.

3. Водные.

4. Наземные.

5. Околоземные.

Что лежит в основе разделения экосистем по типам?

1. Происхождение.

2. Объем производимой продукции.

3. Тип среды.

4. Различия в функционировании различных экосистем.

5. Коэффициент сходства между различными экосистемами.

Какие из предложенных ответов соответствуют характеристике экосистем тундры?

1. Рельеф ровный.

3. Почвы всегда кислые.

4. В растительном покрове преобладают низкорослые кустарники.

5. Богатый состав фауны.

Какие из предложенных ответов соответствуют характеристике экосистем тайги?

1. Рельеф ровный.

2. Почвы слаборазвитые, гумификация проходит медленно.

3. Почвы подзолистые.

5. Состав фауны стабильный применительно к составу фауны тундр.

Какие из предложенных ответов соответствуют характеристике экосистем тропиков?

1. Рельеф ровный.

3. Почвы глеевые.

4. В растительном покрове преобладают вечнозеленые растения.

Какие из предложенных ответов соответствуют характеристике экосистем степей?

1. Рельеф ровный.

2. Почвы слаборазвитые, гумификация проходит быстро.

3. Почвы мощные черноземы, гумификация проходит быстро.

4. В растительном покрове преобладают многолетние травы.

5. Здесь представлены 50 процентов мирового генофонда.

Какие из предложенных ответов соответствуют характеристике экосистем пустынь?

1. Рельеф ровный.

2. Почвы слаборазвитые, гумификация проходит быстро.

3. Почвы маломощные.

4. Растительный покров сильно сжиженный.

5. Здесь можно увидеть значительные суточные колебания температуры воздуха.

На какие типы делят экосистемы болот?

1. Низменные болота.

2. Верховые болота.

3. Переходные болота.

4. Прибрежные болота.

5. Средние болота.

Какие из предложенных ответов соответствуют характеристике экосистем болот?

1. Экосистемы болот азональные.

2. Возникают в местах сильного переувлажнения.

3. детритного пищевую цепь удлиняется.

4. детритного пищевую цепь сильно укорачивается.

5. Образование гумуса невозможно.

Чем отличаются водные экосистемы между собой?

1. соленость воды.

2. глубиной.

3. Наличием или отсутствием течения.

4. Составом флоры.

5. Составом фауны.

Какие из предложенных вариантов отражают характеристики экосистем Мирового океана?

1. Глобальность.

2. Непрерывность.

3. Постоянная циркуляция.

4. Сильная буферность.

Подводная растительность может быть не менее красивой чем наземная

Само уже название «Водные экосистемы» говорит о том, что это такой вид экологических систем, местом существования которых является водная среда. Структура, физические и химические свойства водной среды предопределяют видовой состав растительного и животного мира, особенности трофических цепей, ее сложность и устойчивость.

В зависимости от этих показателей водные экосистемы делятся на два типа: морские и пресноводные. В основе этого разделения лежит показатель количества содержащихся в воде солей. Измеряется этот показатель в промилле, то есть в тысячных долях. Он показывает, сколько грамм солей содержится в тысяче граммах воды или одном килограмме.

Кроме «солености» на водные экосистемы оказывают влияние еще два фактора. Количество поступающего солнечного света и содержание кислорода в воде.

Солнечный свет попадает на поверхность планеты, а значит, и водные пространства, неравномерно. Его количество больше к экватору и меньше к полюсам. С содержанием кислорода дело обстоит несколько по-другому. Его растворено больше в приполярных водах.

Морские

Цветовая гамма морских кораллов

К морским относятся такие экосистемы, которые сформировались в водной среде, с количеством растворенной в ней соли около 35% или промилле. Это в основном натрий и хлор. Морские экосистемы занимают почти 71% поверхности нашей планеты и входят в состав глобальной системы Мирового океана и в структуру гидросферы Земли.

Морские экосистемы – часть биосферы, производящая 32% всей чистой первичной продукции. Их можно разделить на зоны, в зависимости от глубины и береговой линии. Океанические обладают большой глубиной и площадью поверхности. Открытый океан мало заселен. В нем живут в основном киты, акулы и тунцы, а также донные беспозвоночные.

Экосистема морской флоры

Водные зоны возле берега называются приливов и отливов или прибрежные . К ним относят также:

• лиманы;
• солончаки;
• коралловые рифы;
• лагуны;
• мангровые болота.

Животный и растительный мир здесь разнообразнее и основная масса его сосредоточена на глубинах до 100 м. от поверхности. Это:

• коричневые водоросли;
• кораллы;
• моллюски;
• иглокожие;
• различные виды рыб;
• млекопитающие;
• акулы и т. д.

В придонных пластах и на дне растительность отсутствует . Там обитают некоторые виды рыб, беспозвоночные, а там, где скапливается большое количество сероводорода, существуют только хемосинтезирующие серные бактерии.

Морские экосистемы оказывают существенное влияние на формирования климата. Испарения с их поверхности – основной источник воды в атмосфере, а течения – регулятор температуры.

Разнообразие живых существ под водой

Морские экосистемы, благодаря своему большому биологическому разнообразию, являются устойчивыми ко многим видам воздействия. Они успешно противостоят занесенным человеком агрессивным видам живых организмов, природным вредителям и антропогенному влиянию.

— это мелководная линия вдоль побережья и до края континентального шельфа с теплой и богатой биогенами водой. Ее площадь менее 10% площади океана, но здесь живет 90% его биомассы. Места на побережье, где смешиваются соленые и пресные речные воды, называются эстуарии. Здесь биомасса максимальна и сравнима с тропическими лесами. Коралловые рифы располагаются также в прибрежных зонах тропических и субтропических широт с температурой воды более 20 0 С. Продуцентами в них являются красные и зеленые водоросли. Мир потребителей чрезвычайно разнообразен. Здесь проживает треть всех видов морских рыб.

Мелководье вдоль берега на прибрежной зоне

В морские экосистемы включается зона открытого океана. Хотя по площади и объему воды она превышается все другие вместе взятые, количеством и разнообразием флоры и фауны похвастаться не может. На его долю приходится лишь 10% общей биомассы. Его основная функция в другом – он поставщик первичного биологического продукта.

Пресные

Скалистая местность наполняет воду кислородом

Пресноводные экосистемы занимают всего лишь 0,8% суши и содержат 0,009% всех водных ресурсов Земли. Чистой первичной продукции в них производится только 3%. Хотя в пресных водоемах обитает около 41% видов рыб, известных науке на сегодняшний день. Основным критерием их отличия является скорость воды в них. Различают стоячие типы водных экосистем. К ним относят пруды и озера, то есть те объекты, где вода движется очень медленно. В реках и ручьях вода движется иногда с огромной скоростью, и такие типы экосистем называют проточными. Еще выделяют в отдельную категорию болота. Это места, где присутствие воды носит переменный характер, в результате чего почва бывает обводнена или насыщена водой.

Стоячие водоемы бывают глубокие и мелкие. Их экосистемы строятся в зависимости от того какое количество солнечного света и на какую глубину проникает в толщу воды. Глубоководные озера делятся на три зоны.

Вода в стоячих водоемах требует постоянной подкормки кислородом

У побережья – мелководье или литоральная зона. Далее зона открытой воды и глубоководья. В них свет проникает на определенную глубину и создает освещенную зону. В ней существуют фотосинтезирующие растения, в первую очередь водоросли, и все что ими кормиться. На глубоководье образуется неосвещенный пласт воды, придонная область и дно. К ним свет не проникает. Это пелагическая зона.

Вода наполненная кислородом, содержит в себе множество живых организмов

Неглубокими или мелкими водными объектами являются пруды. Их размеры и глубина меняется в зависимости от времени года. Растительный и животный мир прудов разнообразен. Пруды относят к водохранилищам искусственного происхождения, но не всегда они созданы человеком. Могут образоваться в результате строительной деятельности бобров или из-за крокодильих нор.

Главное отличие проточных экосистем в направлении и скорости их течения. Чем выше скорость, тем больше в воде концентрация растворенного кислорода и, соответственно, больше видовое разнообразие. Различают горные и равнинные реки. У одних источник питания происходит от деревьев, у других от водорослей. Реки и ручьи имеют зоны мелководных перекатов и глубоководных плес.

Течение наполняет горную реку кислородом

Самую большую опасность для существования проточных экосистем несут строящиеся на реках гидросооружения, регулирующие проток воды.

Принудительное торможение течения гидросооружениями

В результате такого строительства и регулирования водные экосистемы могут погибнуть.

Участки суши, покрытые водой или переувлажненные и заполненные значительным количеством неразложившихся органических, в основном растительного происхождения, остатков – это болото. Это такой участок, где слой торфа более 0,3 м, если меньше – заболоченная земля. Болота является природным накопителем избыточного углерода. Оно играет большую роль в очитке вод и нередко становится истоком рек.

У водной экосистемы структура практически не отличается от наземной. В ней сосуществуют автотрофные и гетеротрофные организмы, которые распределены по вертикальным уровням и в горизонтальной плоскости.

Структура

Автотрофные синтезируют органические соединения из неорганических. Находясь в водной среде и используя энергию солнечных лучей, они из углекислого газа вырабатывают кислород и увеличивают свою биомассу. Не всегда бурный рост биомассы положительно сказывается на развитии и существование экосистемы в целом. Увеличением своего объема, растения могут перекрыть доступ света вглубь водоема, замедлись его внутренний обмен питательными веществами и снизить содержание кислорода в воде. Отчего видовой состав экосистемы изменится в сторону увеличения количества хемосинтезирующих бактерий. Это микроорганизмы, питающиеся сероводородом.

В глубинах океана, эти бактерии являются источником питания других живых организмов. Например, гигантских трубчатых червей. В других водных объектах, они не находят своего потребителя. Потому довольно быстро превращают водоем в болото, а затем в торфяные залежи.

На дне океана может обитать множество живых существ

Автотрофными организмами питаются гетеротрофные. Для них это источник энергии и «материал для строительства» собственной биомассы.

Моря экосистема отличается от пресноводной тем, что морские организмы или эвриганные не живут в пресной воде, а стеногалинные, то есть нетерпимые к соли, наоборот. Хотя, есть и исключения из этого правила. Некоторые виды рыб основное время жизни проводят в океанской воде, но на нерест приходят в пресные реки. Например: лососевые или черноморский судак. Есть также некоторые виды акульих и крокодилов, которые прекрасно себя чувствуют как в соленой, так и в пресной воде.

Загрязнение

Загрязнение водных экосистем это любое изменение свойств воды:

• химическое;
• физическое;
• биологическое.

При этом загрязняющие вещества могут находиться в твердом, жидком и газообразном состоянии.

Источниками загрязнения являются любые объекты и процессы, в результате которых в воду сбрасываются или попадают иным способом загрязняющие вещества. К которым можно отнести сверхнормативную концентрацию природных элементов и искусственно синтезированных веществ.

Чистая горная река, которых осталось уже очень мало

Загрязнение водных экосистем можно разделить на типы.

Первый – механическое загрязнение. Это повышение содержания в воде механических примесей. Его можно отнести к поверхностному виду.

Второй – химический, веществами органического или неорганического происхождения.

Третий – бактериологический или биологический. Это загрязнение патогенными микроорганизмами, грибами и водорослями. И последний на сегодня – радиоактивный. Это и природное радиоактивное излучение и последствия работы ядерных реакторов.

Авария: утечка нефти в открытое море

Насчитывается более 400 веществ, которые могут вызвать загрязнение воды. К химическим загрязнителям относят нефть и нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, фенол, нафтеновые кислоты, пестициды, неорганические соли, кислоты и щелочи, мышьяк, соединения ртути, свинца и кадмия. Этот тип загрязнения стоек и распространяется на большие расстояния.

К бактериальным загрязнителям относят только вирусов более 700 видов.

Радиоактивные загрязнители остаются в воде дольше всех остальных. Это стронций-90, уран, радий-226, цезий и так далее.

Они концентрируются в мельчайшем планктоне и по пищевой цепи с эффектом накопления передаются дальше.

Прилив выбрасывает мусор на берег

Механические загрязнители – песок, шлам, ил, твердые бытовые и промышленные отходы и тому подобное. Изменяет свойства и структуру воды повышение ее температуры, технологическими водами тепловых и электрических станций.

Загрязнение воды происходит в результате следующих процессов:

• сброса неочищенных сточных вод;
• смыв ядохимикатов с сельскохозяйственных полей;
• выбросы газа и дыма;
• утечка нефти и нефтепродуктов.

Особенности

Морская фауна

Морские экосистемы или пресноводные, как и наземные, строятся по присущим им правилам формирования. Основным является то, что в экосистеме столько видов живых организмов, сколько необходимо для усвоения и переработки поступающей энергии Солнца. Особенности водных экосистем в том, что они обладают внутренней сложностью и нелинейностью связей, подвержены различным внешним воздействиям и незамкнуты, большое количество гетеротрофных организмов и быстрый биотический кругооборот, высокая устойчивость, резистентность и адаптивность, регулирование популяции осуществляется за счет ограничения ресурсов или активностью хищников.

Кроме того, Мирового океана экосистема консервирует внутри себя значительные объемы излишнего углекислого газа. Это глобальная система, обладающая признаками непрерывности.

Видео — Вода источник жизни. Среда обитания

Раздел II . Экологические системы

Тема 2. Понятия об экосистемах

2.1. Общая характеристика экосистемы

Термин “экосистема” предложил английский ученый – ботаник - эколог А. Тенсли в 1935г., хотя мысль о взаимосвязи и единстве организмов и среды их обитания высказывалось еще древними учеными. Лишь в конце прошлого века стали появляться публикации, включающие понятие, идентичные термину ”экосистема” , пришел одновременно в американской, западноевропейской и русской научной литературе . Так, немецкий ученый К. Мебиус в 1877г. ввел термин “биоценоз”, через 10 лет американский биолог С. Фербе опубликовал свой классический труд об озере как водной экосистеме. в своих трудах отмечал единство живых организмов с материнской породой преобразования почв. Природа функционирует как целостная система независимо от того, о какой среде идет речь – пресноводной, морской, наземной и подземной. Но только в середине XX века была разработана общая теория систем, началось развитие нового, количественного направления экологии экосистемы. Основоположниками этого направления были Ф. Хабчинсон, Р. Маргалеф, К. Уатт, П. Петтэн, Г. Одум.

Экосистема - включает в себя все организмы (биотическое сообщество), совместно функционирующие на конкретной территории, которые взаимодействуют с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями.

2.2. Состав экосистемы

В состав экосистемы входят живые организмы (их совокупность можно назвать биоценозом или биотой экосистемы), неживые (абиотичекие) факторы – атмосфера, вода, питательные элементы, свет и мертвое органическое вещество – детрит.

Все живые организмы по способу питания разделяются на две группы -автотрофов (от греческих слов аутос – сам и трофо – питание) и гетеротрофов (от греческого слова гетерос – другой).

Автотрофы используют неорганический углерод и синтезируют огранические вещества из неорганических, это - продуценты экосистемы. По источнику энергии они, в свою очередь, также делятся на две группы.

Фотоавтотрофы – для синтеза органических веществ используют солнечную энергию. Это зеленые растения, имеющие хлорофилл (и другие пигменты) и усваивающие солнечный свет. Процесс, при котором происходит его усвоение, называется фотосинтезом.

Хемоавтотрофы – для синтеза органических веществ используют химическую энергтю. Это серобактерии и железобактерии, получающие энергию при окислении соединений серы и железа. Хемоавтотрофы играют значительную роль только в экосистемах подземных вод. Их роль в наземных экосистемах сравнительно невелика.

Фитофаги (растительноядные). К ним относятся животные, которые питаются живыми растениями. Среди фитофагов есть и небольшие животные, такие, как тля или кузнечик, и гиганты, такие, как слон. Фитофаги – почти все сельскохозяйственные животные: коровы, лошади, овцы, кролики. Есть фитофаги среди водных организов, например, рыба белый амур, поедающий растения, которыми зарастают оросительные каналы. Важный фитофаг – бобер. Он питается ветками деревьев, а из стволов сооружает плотины, регулирующие водный режим территории.

Зоофаги (хищники, плотоядные). Зоофаги разнообразны. Это и мелкие животные, питающиеся амебами , червями или рачками. И крупные, такие, как волк. Хищники, питающиеся более мелкими хищниками, называются хищниками второго порядка. Есть растения – хищники (росянка, пузырчатка), которые используют в пищу насекомых.

Симбиотрофы .Это бактерии и грибы, которые питаются корневыми выделениями растений. Симбиотрофы очень важны для жизни экосистемы. Нити грибов, опутывающие корни растений, помогают всасыванию воды и минеральных веществ. Бактерии, симбиотрофы усваивают газообразный азот из атмосферы и связывают его в доступные растениям соединения (аммиак , нитраты). Этот азот называется биологическим (в отличие от азота минеральных удобрений).

К симбиотрофам относятся и микроорганизмы (бактерии, одноклеточные животные), которые обитают в пищеварительном тракте животных – фитофагов и помогают им переваривать пищу. Такие животные, как корова, без помощи симбиотрофов не способны переварить поедаемую траву.

Детритофаги – организмы, питающиеся мертвым органическим веществом. Это многоножки, дождевые черви, жуки – навозники, раки, крабы, шакалы и многие другие.

Некоторые организмы используют в пищу как растения, так и животных и даже детрит и относятся к эврифагам (всеядным) – медведь, лиса, свинья, крыса, курица, ворона, таракан. Эврифагом является и человек.

Редуценты – организмы, которые по своему положению в экосистеме близки к детритофагам, так как они тоже питаются мертвым органическим веществом. Однако редуценты – бактерии и грибы – разрушают органические вещества до минеральных соединений, которые возвращаются в почвенный раствор и снова используются растениями.

Органические вещества, созданные автотрофами служат пищей и источником энергии для гетеротрофов: консументы – фитофаги поедают растения, хищники первого порядка – фитофагов, хищники второго порядка – хищников второго порядка и т. д. Такая последовательность организмов называется пищевой цепью , ее звенья расположены на разных трофических уровнях (представляют разные трофические группы).

Для переработки трупов редуцентам нужно время. Поэтому в экосистеме всегда есть детрит – запас мертвого органического вещества. Детрит – это опад листьев на поверхности лесной почвы (сохраняются 2-3 года), ствол упавшего дерева (сохраняется 5-10 лет), гумус почвы (сохраняется сотни лет), отложения органического вещества на дне озера – сапропель – и торф на болоте (сохраняется тысячи лет). Наиболее долго сохраняющимся детритом являются каменный уголь и нефть.

Таблица 2.1.

Представители разных трофических групп некоторых экосистем.

Трофическая Лес Водоем Сельскохозяйственные

группа угодья

Продуценты Ель, береза, Рдест, кувшинка, Пшеница, рожь, картофель,

Консументы - Лось, заяц, Ондатра, толсто - Человек, корова, овца, мышь,

фитофаги белка лобик, дафния полевка, долгоносик, тля

Консументы - Волк, лиса Чайка, окунь, язь, Человек, скворец, божья

зоофаги хорь щука, сом корова

Консументы - Жук – мерт - Перловица, Личинки жуков и мух,

детритофаги воед, кивсяк, мотыль, дождевой червь

дождевой дафния

В таблице 2.1. приведены примеры представителей разных трофических групп для некоторых экосистем.

2.3.Условия функционирования экосистемы

Экосистема является сложной системой. Сложные системы обладают рядом свойств, таких как эмерджентность, принцип необходимого разнообразия элементов, устойчивость, принцип неравновесности, вид обмена веществ или энергии, эволюция.

Эмерджентность (от английского emergence – неожиданно возникающий) системы – степень несводимости свойств системы к свойствам, составляющих ее элементов. Свойства системы зависят не только от составляющих ее элементов, но и от особенностей взаимодействия между ними (например, явления синергизма, когда при взаимодействии некоторых токсичных соединений получаются еще более ядовитые вещества).

Принцип необходимого разнообразия элементов сводится к тому, что любая система не может состоять из абсолютно одинаковых элементов, более того, разнообразие элементов, ее составляющих, является необходимым условием функционирования. Нижний предел разнообразия равен двум, верхний – стремится к бесконечности. Разнообразие и наличие разных фазовых состояний веществ, составляющих экосистему, определяют ее гетерогенность.

Устойчивость динамической системы и ее способность к самосохранению зависит от преобладания внутренних взаимодействий над внешними. Если внешнее воздействие на биологическую систему превосходит энергетику ее внутренних взаимодействий, то это может вызвать необратимые изменения или гибель системы. Устойчивое или стационарное состояние динамической системы поддерживается непрерывно выполняемой внешней работой, для чего необходимы приток энергии, ее преобразование в системе и отток за пределы системы.

Принцип неравновесности сводится к тому, что системы, функционирующие с участием живых организмов, являются открытыми, поэтому для них характерно поступление и отток энергии и вещества, что невозможно осуществить в условиях равновесного состояния. Следовательно, любая экосистема представляет собой открытую, динамическую, неравновесную систему.

Таблица 2.2

Поведение систем в равновесной и неравновесной областях

Неравновесное состояние Равновесное состояние

Система “адаптируется” к внешним Для перехода от одной структуры к

условиям, изменяя свою структуру другой требуются сильные возмущения

или изменения граничных условий

Множественность стационарных Одно стационарное состояние

состояний

Чувствительность к флуктуациям Нечувствительность к флуктуациям

(небольшие влияния приводят к

большим последствиям, внутренние

флуктуации становятся большими)

Все части действуют согласованно Молекулы ведут себя независимо друг

Фундаментальная неопределенность Поведение системы определяют линейные зависимости

Понятие равновесия является одним из основных положений в науке. С точки зрения такой науки, как синергетика (от греч. synergos – вместе действующий; междисциплинарная область исследований процессов самоорганизации и самодезорганизации в различных системах, в том числе в живых, например, в популяциях), имеются следующие различия между равновесной и неравновесной системами:

1. Система реагирует на внешние условия.

2. Поведение системы случайно и не зависит от начальных условий, но зависит от предыстории.

3. Приток энергии создает в системе порядок, следовательно, энтропия ее уменьшается.

4. Система ведет себя как единое целое.

Система может находиться в состоянии равновесности и неравновесности; при этом ее поведение существенно различается (табл. 2.2).

В соответствии со вторым законом термодинамики к равновесному состоянию при -

ходят все закрытые системы, то есть системы, не получающие энергии извне. При отсутствии доступа энергии извне система стремится к состоянию равновесия, при котором энтропия равна нулю. В случае когда система находится в неравновесном состоянии, создаются условия формирования новых структур, для которых необходимо следующее: 1) открытость системы; 2) неравновесное ее состояние; 3) наличие флуктуаций. Чем сложнее система, тем более многочисленны типы флуктуаций, которые могут привести ее в неустойчивое состояние. Однако в сложных системах существуют связи между частями, которые позволяют системе сохранять устойчивое состояние. Соотношением между устойчивостью, обеспечивающейся взаимосвязью между частями, и неустойчивостью из-за наличия флуктуации определяется порог устойчивости системы. Если этот порог превышается, система попадает в критическое состояние, которое называется точкой бифуркации . В данной точке система становится неустойчивой относительно флуктуаций и может перейти в новое состояние устойчивости. Это положение имеет огромное значение в эволюции экосистем. В точке бифуркации система как бы колеблется между выбором одного из нескольких путей эволюции.

Подавляющее большинство систем в природе относится к открытым, обменивающимся с окружающей средой энергией, веществом и информацией. Главенствующая роль в природных процессах принадлежит не порядку, стабильности и равновесию, а неустойчивости и неравновесности, то есть все системы флуктуируют. В точке бифуркации система не выдерживает и разрушается, и в этот момент времени невозможно предсказать, в каком состоянии она будет находиться: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый, более высокий уровень неупорядоченности.

Принцип равновесия в живой природе играет огромную роль. Смещение равновесия между видами в одну сторону может привести к исчезновению обеих видов. Например, уничтожение хищников может привести к уничтожению жертв, давление которых на окружающую среду может возрасти до такой степени, что им не хватит пищи. В природе наблюдается огромное количество равновесий, которые поддерживают общее равновесие в природе.

Равновесие в живой природе не статично, а динамично и представляет собой движение вокруг точки устойчивости. Если данная точка устойчивости не меняется, то такое состояние называется гомеостазом (от греч. homoios-тот же самый, погожий и stasis-неподвижность, состояние). Гомеостаз – способность организма или системы поддерживать устойчивое (динамическое) равновесие в изменяющихся условиях среды.

Согласно принципу равновесия любая естественная система с проходящим через нее потоком энергии склонна развиваться в сторону устойчивого состояния. Гомеостаз, существующий в природе, осуществляется автоматически за счет механизмов обратной связи. Молодые системы с неустоявшимися связями, как правило, подвержены резким колебаниям и менее способны противостоять внешним возмущениям по сравнению со зрелыми системами, компоненты которых успели приспособиться друг к другу, то есть прошли эволюционные приспособления.

Естественное равновесие означает, что экосистема сохраняет свое стабильное состояние и некоторые параметры неизменными, несмотря на воздействие факторов внешней среды. Так как экосистема представляет собой открытую систему, то ее устойчивое состояние означает, что поступление вещества и поток энергии на входе и выходе сбалансированы.

Под воздействием на экосистему внешних факторов она переходит от одного состояния равновесия к другому. Такое состояние называется устойчивым равновесием. По многочисленным данным, экологическая обстановка на нашей планете не всегда была одной и той же. Более того, она испытывала резкие перемены всех ее компонентов. Это можно продемонстрировать на примере появления кислорода в атмосфере. Известно, что ультрафиолетовое излучение Солнца, губительное для живых организмов, породило химическую эволюцию, благодаря которой возникли аминокислоты. Под воздействием ультрафиолетового излучения процессы разложения водяного пара привели к образованию кислорода и создали слой озона, который препятствовал проникновению ультрафиолетовых лучей на поверхность Земли. До тех пор, пока не было атмосферного кислорода, жизнь могла развиваться только под защитой слоя воды, который был ограничен глубиной, на которую проникали солнечные лучи. Под воздействием давления отбора появились фотосинтезирующие организмы, которые синтезировали органическое вещество и кислород. Первые многоклеточные организмы появились после того, как содержание кислорода в атмосфере достигло 3% от современного содержания. Образование атмосферы, содержащей кислород, привело к новому состоянию устойчивого равновесия. Благодаря способности зеленых растений водных экосистем продуцировать кислород в количествах, превышающих их потребности, создались условия для возникновения жизни на суше и быстрого заселения организмами всей поверхности Земли. Это в свою очередь создало условия, при которых потребление и образование кислорода уравнялось и достигло отметки 20%. Затем наблюдались колебания отношений кислорода к углекислому газу, и, вероятно, на определенной стадии развития произошло повышение содержания углекислого газа в атмосфере, что послужило толчком к образованию ископаемого топлива. Далее соотношение кислорода и углекислого газа опять пришло в колебательное стационарное состояние. Бурное развитие промышленности, деградация и преобразование человеком экосистем, сжигание ископаемого топлива и в результате – избыточное образование углекислого газа может опять сделать это соотношение нестабильным.

Следовательно, равновесие - это неотъемлемый элемент функционирования природы, с которым человек должен считаться как с объективным законом природы, значение которого он только начинает осознавать.

По виду обмена веществом и энергией с окружающей средой системы классифицируют следующим образом: 1) изолированные системы (обмен невозможен); 2) замкнутые системы (обмен веществом невозможен, а обмен энергией может происходить в любой форме); 3) открытые системы (возможен любой обмен веществом и энергией).

Системы, которые взаимосвязаны потоками вещества, энергии и информации, носят название динамических . Любая живая система представляет собой динамическую открытую систему.

Принцип эволюции : возникновение, существование и развитие всех экосистем обусловлено эволюцией. Динамические самоподдерживающиеся системы эволюционируют в сторону усложнения и возникновения системной иерархии (образование подсистем). Эволюция любой экосистемы ведет к увеличению суммарного потока энергии, проходящей через нее. С увеличением разнообразия и сложности системы происходит ускорение эволюции, что выражается в более быстром прохождении ступеней, эквивалентных по качественным сдвигам (Акимова, Хаскин, 1998).

Все без исключения экосистемы и даже самая крупная – биосфера - являются открытыми, поэтому для своего функционирования они должны получать и отдавать энергию. По этой причине концепция экосистемы должна учитывать существование связанных между собой и необходимых для функционирования и самоподдержания потоков энергии на входе и выходе, то есть реальная функционирующая экосистема должна иметь вход и, в большинстве случаев, пути оттока переработанной энергии и веществ.

Масштабы изменений среды на входе и выходе сильно варьируются и зависят от:

Размеров системы: чем она меньше, тем больше зависит от внешних воздействий;

Интенсивности обмена: чем интенсивнее обмен, тем больше приток и отток;

Сбалансированности автотрофных и гетеротрофных процессов: чем сильнее нарушено это равновесие, тем больше должен быть приток энергии извне;

Стадии и степени развития системы: молодые системы отличаются от зрелых.

Энергия солнечного света поступает в экосистему, где фотоавтотрофными организмами превращается в химическую энергию, используемую для синтеза органических соединений из неорганических. Поток энергии направлен в одну сторону: часть поступающей энергии Солнца преобразуется сообществом и переходит на качественно более высокую ступень, трансформируясь в органическое вещество, которое представляет собой более концентрированную форму энергии, чем солнечный свет; большая же часть энергии проходит через систему и покидает ее. В принципе, энергия может накапливаться, затем высвобождаться или экспортироваться, как показано на схеме (рис. 2.1), но не может использоваться вторично.

В отличие от энергии элементы питания и вода, необходимые для жизни, могут использоваться многократно. После отмирания живых организмов органические вещества разлагаются и опять превращаются в неорганические соединения. В совокупности экосистему можно представить как единое целое, в котором биогенные вещества из абиотического компонента включаются в биотический и обратно, то есть происходит постоянный круговорот веществ с участием живого (биотического) и неживого (абиотического) компонентов.

Э К О С И С Т Е М А

Солнце Энергия _____ БИОТИЧЕСКИЙ __ _ Тепловая

Света КОМПОНЕНТ энергия

Поток энергии

Круговорот биогенных элементов

Рис. 2.1 Функциональная схема экосистемы

Для стабильного и длительного функционирования экосистемы особенно важное значение имеют обратные связи, обеспечивающие ее авторегуляцию и саморазвитие. Поэтому независимо от вида системы ее функционирование возможно только при наличии прямых (взаимная стимуляция роста и развития организмов) или обратных (например, угнетение развития популяции в результате давления хищника) связей.

В саморегулирующихся системах, к которым относятся и экосистемы, важная роль принадлежит отрицательным обратным связям . На принципе отрицательной обратной связи базируются все механизмы физиологических функций в любом организме и поддержание постоянства внутренней среды и внутренних взаимосвязей любой саморегулирующейся системы.

Рассмотрим это положение на примере самоочищения водоемов . Допустим, что под влиянием внешних факторов (поступление в водоем плодородной почвы и элементов питания) началось усиленное развитие фитопланктона. Это приводит к усилению роста зоопланктона и уменьшению концентрации минеральных веществ, что способствует более быстрому выеданию фитопланктона и уменьшению его роста. Через некоторое время происходит снижение размножения животных из-за недостатка пищи. Временное увеличение биомассы гидробионтов ведет к нарастанию массы детрита, который, являясь пищей для бактерий, вызывает их усиленное размножение. Бактерии, в свою очередь, разлагают детрит и тем самым высвобождают элементы питания. Таким образом, цикл замыкается и в водоеме вновь появляются условия для усиленного развития фитопланктона. Система в целом имеет отрицательный обратный знак.

Положительные обратные связи , наоборот, не способствуют регуляции, а вызывают дестабилизацию систем, приводя их либо к угнетению и гибели, либо к ускорению роста, за которым, как правило, следуют срыв и разрушение. Например, в любом растительном сообществе плодородие почвы, урожай растений, количество отмерших растительных остатков и образовавшегося гумуса составляет контур обратных положительных связей. Такая система находится в неустойчивом равновесии, так как потеря почвы и элементов питания в результате эрозии или изъятие части урожая без возмещения выноса питательных веществ дает толчок к снижению плодородия почв и продуктивности растений. С этим явлением столкнулись наши предки в эпоху подсечно-огневого земледелия, когда в результате изъятия продукции без возмещения выноса резко снижалось плодородие почв, что вынуждало людей оставлять одни участки и осваивать новые.

В сложных экосистемах всегда имеется сочетание контуров обоих знаков. В случае наличия контуров с большим числом связей реализуется правило, которое гласит: при четном числе последовательных отрицательных связей контур приобретает положительную обратную связь (минус и минус дают плюс). Однако развитие и устойчивое функционирование экосистем в итоге определяется наличием контуров обратной связи. Для изменения поведения системы важное значение имеет добавление или изъятие связей, которые могли бы изменить знак системы.

Таким образом, составляющие экосистемы – это поток энергии, круговорот веществ, биотический и абиотический компоненты и управляющие петли обратной связи.

2.4. Роль структурных элементов экосистемы в ее функционировании

Особенности потока энергии и биогенных элементов в экосистемах определяют продуценты, консументы и редуценты.

Продуценты (от лат. Producentis – производящий, создающий) представлены автотрофными организмами, которые в зависимости от источников энергии, используемых на синтез органических веществ в клетке, разделяются на две группы: фототрофы и хемотрофы.

К фототрофам относятся наземные зеленые растения, водоросли, фототрофные бактерии, способные к осуществлению фотосинтеза. Наиболее важное значение в производстве органического вещества на планете принадлежит наземным зеленым растениям, использующим солнечную энергию за счет реакции фотосинтеза.

С химической точки зрения процесс фотосинтеза включает фиксацию части солнечного света в виде потенциальной, или “связанной”, энергии. Окислительно-восстановительные реакции фотосинтеза с участием солнечной энергии можно обобщить следующим уравнением:

nCO2 + 2nH2O_энергия солнца_____________________(CH2O)n + nO2

У зеленых растений вода окисляется с высвобождением газообразного кислорода, а диоксид углерода восстанавливается до углеводов (CH2O)n с высвобождением воды. У высших растений имеются различные биохимические пути восстановления CO2, что имеет важное значение и в экологии: с этим связаны физиологические и морфологические особенности растений, их распространение, приспособленность к различным условиям среды обитания и продуктивность.

Большинство растений фиксируют CO2 по C3-пентофосфатному пути, или циклу Кальвина. Часть растений восстанавливает диоксид углерода по циклу C4-дикарбоновых кислот. Эти растения имеют специфическое морфологическое отличие: в обкладке проходящих пучков (вокруг жилок листа) у них имеются крупные хлоропласты.

В зависимости от того, по какому циклу осуществляется синтез органических соединений, и в соответствии с характером протекающих процессов фотосинтеза выделяют C3- или C4-растения.

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=">

Активность (рост) Температура

Рис. 2.2 Зависимость изменений интенсивности фотосинтеза у C3- и C4- растений от освещенности и температуры (по Ю. Одуму, 1975): I – C3- растения; II – диапазон существования растений; III – C4- растения.

Сравнение реакции C3- и C4- растений на свет показывает (рис. 2.2), что у C3-растений максимальная интенсивность фотосинтеза обычно наблюдается при умеренной освещенности и температуре; высокие температуры и освещенность подавляют фотосинтез. C4- растения адаптированы к яркому свету и высокой температуре и в этих условиях значительно превосходят по продуктивности C3- растения. Они также эффективнее используют воду: на производство 1г. сухого вещества им требуется менее 400г. воды, а C3- растениям – от 400 до 1000г. Кроме того, C4-растения также не ингибируются избытком кислорода (в отличие от C3-растений).

C4-растения преобладают среди растительности пустынь и степей, в теплом и тропическом климате, в редких лесах, а также на севере, где освещенность и температура низкие. Среди них преобладают растения семейства злаковых (кукуруза, сорго), но встречаются и некоторые другие (например, сахарный тростник).

Несмотря на то, что эффективность фотосинтеза на единицу листовой поверхности у C3- растений ниже, чем у C4-растений, они создают большую часть фотосинтетической продукции на Земле. Связано это, видимо, с лучшей приспособленностью растений с таким видом фотосинтеза к существованию в смешанных сообществах, где освещенность, температура и другие факторы ближе к средним значениям.

К C3-растениям относится и подавляющее число растений, из которых человек получает продукты питания, - рис, пшеница, картофель, овощи. Они произрастают преимущественно в умеренной зоне северного полушария.

В отличие от зеленых растений донором электронов у пурпурных и зеленых серобактерий при фотосинтезе служат неорганические соединения серы, и кислород при этом не выделяется:

CO2 + H2S ____свет___________(CH2O)n + S

Цианобактерии, подобно высшим растениям и водорослям, выделяют при фотосинтезе молекулярный кислород.

В глобальном плане вклад фототрофных микроорганизмов в синтез органического вещества невелик. Но они могут жить в условиях, неблагоприятных для большинства зеленых растений, и играют важную роль в круговороте некоторых веществ. Например, зеленые и пурпурные серобактерии играют значительную роль в круговороте серы. Фототрофные микроорганизмы встречаются в осадках или водах – там, куда практически не проникает свет. Бактериальный фотосинтез может быть полезен в загрязненных и эвтрофных водах. По этой причине к нему сейчас усиливается интерес. Но он не может заменить фотосинтез растений, от которого зависит жизнь сложных аэробных организмов на Земле.

Хемотрофы – микроорганизмы, ассимилирующие органические соединения путем хемосинтеза. Процесс синтеза органического вещества осуществляется за счет энергии, получаемой путем окисления аммиака, сероводорода и других веществ. К хемосинтезирующим организмам относятся серобактерии (например, виды Thiobacillus, окисляющие сероводород), нитрифицирующие бактерии (виды родов Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrosococcus, превращающие аммиак в нитриты, а затем в нитраты), и др. Хемотрофы играют небольшую роль в первичном продуцировании органического вещества, но они имеют важное значение в круговороте химических элементов на планете.

Для функционирования экосистемы не менее важное значение имеет не только синтез органического вещества, но и его разложение, которое осуществляется гетеротрофами.

Гетеротрофные организмы – организмы, использующие в качестве энергии и источника питания органические вещества, синтезированные другими организмами. К ним относятся все животные, грибы, большинство бактерий и бесхлорофильные наземные растения и водоросли. В экосистемах гетеротрофные организмы разделяют на консументы и редуценты.

Консументы (от лат. Consumo – потребляю) – потребители органического вещества, произведенного автотрофами. Подразделяются на консументов первого порядка (растительноядные животные), второго, третьего и т. д. (хищники).

Редуценты (от лат. Reducentis – возвращающий, восстанавливающий) – организмы, питающиеся мертвым органическим веществом и подвергающие его минерализации до более или менее простых соединений, которые затем используются продуцентами. К редуцентам относятся главным образом бактерии и грибы. В зависимости от того какие организмы разлагают органическое вещество и в каких условиях, выделяют два процесса: дыхание (аэробное и анаэробное) и брожение .

Аэробное дыхание протекает в присутствии атмосферного кислорода, который служит акцептором электронов (окислителем).

Аэробное дыхание можно сравнить с процессом, обратным фотосинтезу, то есть оно направлено на разложение синтезированного органического вещества до углекислого газа и воды с высвобождением энергии. С помощью этого процесса высшие растения и многие виды животных получают энергию для поддержания жизнедеятельности построения новых клеток собственного организма. Однако процесс аэробного дыхания может идти не до конца, и в результате такого незавершенного дыхания образуются органические соединения, содержащие некоторое количество энергии, которая в дальнейшем может быть использована другими организмами.

Анаэробное дыхание служит основой жизнедеятельности главным образом сапрофитов (бактерии, дрожжи, плесневые грибы, простейшие), хотя этот процесс может встречаться и в некоторых тканях высших растений. Например, метановые бактерии разлагают органические соединения, образуя метан (CH4) путем восстановления органического углерода.

Брожение - процесс анаэробного ферментативного расщепления органического вещества различными микроорганизмами, при котором высвободившаяся энергия используется для биосинтеза различных жизненно важных аминокислот, белков. При брожении окисляемое органическое соединение само служит окислителем (акцептором электронов).

Примером брожения являются процессы, протекающие с участием дрожжей. Они имеют практическую ценность для человека, участвуют в процессах почвообразования (разложение растительных остатков).

Многие группы бактерий способны и к аэробному, и к анаэробному дыханию, но конечные продукты этих двух реакций различны и количество высвобождающейся энергии при анаэробном дыхании значительно меньше.

Несмотря на то, что анаэробные сапрофаги играют малозаметную роль в сообществе, они важны для экосистемы, так как только они способны к дыханию в лишенных света бескислородных слоях почвы и подводных осадков. Они перехватывают энергию и вещества, которые затем диффундируют вверх и становятся доступными для аэробов.

Восстановленные органические и неорганические соединения, синтезированные микроорганизмами в анаэробных условиях, служат запасом углерода для фиксирования энергии в процессе фотосинтеза. Позже в аэробных условиях эти восстановленные соединения используются как субстрат аэробными хемолитотрофами и гетеротрофами. Следовательно, анаэробные и аэробные организмы тесно взаимосвязаны и функционально дополняют друг друга.

По видовому разнообразию гетеротрофы значительно превосходят автотрофов и могут существовать в самых разнообразных условиях. В совокупности гетеротрофы способны разлагать все вещества, синтезируемые автотрофами, в том числе и многие соединения, синтезированные человеком с помощью различных технологий. Их роль в биосфере заключается в разложении синтезированного органического вещества до более простых соединений, благодаря чему поддерживается круговорот химических элементов в природе.

Общей чертой всех экосистем является взаимодействие автотрофных и гетеротрофных компонентов. Организмы, участвующие в различных процессах круговорота, разделены в пространстве: автотрофные процессы наиболее активно протекают в верхнем ярусе, куда проникает солнечный свет, гетеротрофные – в нижнем ярусе, где в почвах и осадках накапливаются органические вещества.

Следует отметить, что основные функции компонентов экосистемы частично не совпадают по времени. Это обусловлено тем, что между продуцированием органического вещества автотрофными организмами и его потреблением гетеротрофами существует определенный временной разрыв. Например, основной процесс в пологе леса – фотосинтез. После фотосинтеза органического вещества лишь небольшая его часть

Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма (от др.-греч. οἶκος - жилище, местопребывание и σύστημα - система) - биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз ), среды их обитания (биотоп ), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии .Пример экосистемы - пруд с обитающими в нём растениями , рыбами , беспозвоночными животными , микроорганизмами , составляющими живую компоненту системы, биоценоз. Для пруда как экосистемы характерны донные отложения определенного состава, химический состав (ионный состав, концентрация растворенных газов ) и физические параметры (прозрачность воды , тренд годичных изменений температуры ), а также определённые показатели биологической продуктивности , трофический статус водоёма и специфические условия данного водоёма. Другой пример экологической системы - лиственный лес в средней полосе России с определённым составом лесной подстилки, характерной для этого типа лесовпочвой и устойчивым растительным сообществом , и, как следствие, со строго определёнными показателями микроклимата (температуры, влажности , освещённости ) и соответствующим таким условиям среды комплексом животных организмов . Немаловажным аспектом, позволяющим определять типы и границы экосистем, является трофическая структура сообщества и соотношение производителей биомассы , её потребителей и разрушающих биомассу организмов , а также показатели продуктивности и обмена вещества иэнергии .

Классификация экосистем:

микроэкосистемы (подушка лишайника, капля воды из озера, капля крови с клетками и т. д., рис. 53);

мезоэкосистемы (пруд, озеро, степь и др.);

макроэкосистемы (континент, океан);

глобальная экосистема (биосфера Зем­ли), или экосфера, – интеграция всех экосистем мира.

39. Состав и структура экосистем. Пространственная структура экосистема.

Структура экосистем.Экосистемы состоят из живого и неживого компонентов, называемых соответственно биотическим и абиотическим. Совокупность живых организмов биотического компонента называется сообществом. Исследование экосистем включает, в частности, выяснение и описание тесных взаимосвязей, существующих между сообществом и абиотическим компонентом.Биотический компонент полезно подразделить на автотрофные и гетеротрофные организмы. Таким образом, все живые организмы попадут в одну из двух групп. Автотрофы синтезируют необходимые им органические вещества из простых неорганических и делают, за исключением хемотрофных бактерий, с помощью фотосинтеза, используя свет как источник энергии. Гетеротрофы нуждаются в источнике органического вещества и (за исключением некоторых бактерий) используют химическую энергию, содержащуюся в потребляемой пище. Гетеротрофы в своем существовании зависят от автотрофов, и понимание этой зависимости необходимо для понимания экосистем.Неживой, или абиотический, компонент экосистемы в основном включает 1) почву или воду и 2) климат. Почва и вода содержат смесь неорганических и органических веществ. Свойства почвы зависят от материнской породы, на которой она лежит, и из которой частично образуется. В понятие климата входят такие параметры, как освещенность температура и влажность, в большой степени определяющий видовой состав организмов, успешно развивающихся в данной экосистеме. Для водных экосистем очень существенна также степень солености.

Состав экосистемы. В состав экосистемы входят живые организмы (их совокупность называют биогеоценозом или биотой экосистемы), и неживые (абиотические) факторы - атмосфера, вода, питательные элементы, свет и мертвое органическое вещество - детрит.

Пространственная структура большинства экосистем определяется ярусным расположением растительности