Экосистемы (понятие, примеры, роль в биосфере)

Основные данные о работе

Версия шаблона	1.1
Филиал	Абаканский
Вид работы	Творческая работа
Название дисциплины	Экология
Тема	Экосистемы (понятие, примеры, роль в биосфере)
Фамилия студента	Гразер
Имя студента	Александр
Отчество студента	Викторович
№ контракта	1020112403701002

 

Содержание

1. Понятие «экосистема»……………………………………………………………..3
2. Круговорот вещества в биосфере…………………………………………………7
3. Биосфера – глобальная экосистема……………………………………………….9
4. Приложения …………………………………………………..…….…………..…10  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основная часть

Понятие «экосистема»

Экосистема  – система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды  их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом  и энергией между ними.

Отличительной чертой экосистемы является наличие относительно замкнутых, стабильных в пространстве и времени потоков вещества и энергии между биотической и абиотической частями экосистемы, поэтому не каждая система взаимоотношений, естественная или искусственная, может называться экосистемой.

Так как экосистемы являются сложными системами, то их классифицируют по нескольким признакам.

По размеру выделяют:

-  Микроэкосистемы. Экосистемы самого нижнего ранга, по размеру сходные с небольшими компонентами среды: небольшой водоем, гниющий ствол упавшего дерева и т.п.

-  Мезоэкосистемы. Примерами могут служить лес, река и т.п.

-  Макроэкосистемы. Имеют очень большое распространение (в пределах морей, океанов, материков), например, горы Анды, материк Австралия.

-  Глобальную экосистему, которая является аналогом биосферы.

Стабильность экосистем увеличивается  вместе с широтой охвата территории.

По степени антропогенного воздействия  экосистемы подразделяют на три вида:

-  Природные (или естественные) – экосистемы не нарушенные влиянием человека. Например, отдаленные от человеческих поселений джунгли в Амазонии, заповедники, океанические впадины.

-  Социоприродные – естественные системы, измененные человеком (парк, водохранилище)

-  Антропогенные – системы, созданные человеком для извлечения выгоды. Делятся на техногенные и агроэкосистемы.

Также экосистемы можно классифицировать по многим другим признакам: структуре (наземные, пресноводные, морские, прибрежные и т.д.); источникам энергии (основной источник – Солнце, но присутствуют также другие субсидирующие источники).

Так как биомы (макроэкосистемы) распределены согласно консорциям, экосистемы принято  классифицировать по типу преобладающего фитоценоза:

Наземные биомы

Вечнозеленый тропический дождевой лес.

Полувечнозеленый тропический  лес.

Пустыня: травянистая и кустарниковая.

Чапараль – районы с дождливой  зимой и засушливым летом.

Тропические степи и саванна.

Степь умеренной зоны.

Листопадный лес умеренной зоны.

Бореальные хвойные леса.

Тундра: арктическая и альпийская.

Водные экосистемы классифицируются по отличительным признакам: солености воды, особенностям водоема.

Типы пресноводных экосистем

Стоячие воды: озера, пруды и т.д.

Текучие воды: реки, ручьи и т.д.

Заболоченные угодья: болота и болотистые леса.

Типы морских экосистем

Открытый океан.

Воды континентального шельфа (прибрежные воды).

Районы апвеллинга (районы подъема  глубинных вод к поверхности; плодородные районы с продуктивным рыболовством).

Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, соленые марши и  т.д.).

Следует учитывать то, что приведенная классификация охватывает только крупные экосистемы – биомы.

Компоненты экосистемы

В экосистеме можно выделить два компонента – биотический и абиотический. Биотический делится на автотрофный (организмы, получающие первичную энергию для существования из фото- и хемосинтеза или продуценты) и гетеротрофный (организмы, получающие энергию из процессов окисления органического вещества – консументы и редуценты) компоненты, формирующие трофическую структуру экосистемы.

Единственным  источником энергии для существования экосистемы и поддержания в ней различных процессов являются продуценты, усваивающие энергию солнца, Солнечная энергия поглощается в биосфере неравномерно

Энергия солнца поглощается лишь частично, и на каждый новый трофический  уровень переходит лишь около 10%, что обуславливает ограниченную длину цепей питания (обычно 5–6 уровней), соответственно можно сказать, что на долю консументов приходится значительно меньше энергии, чем на долю плотоядных, плотоядных – меньше чем фитофагов и т.д.

Каждая  экосистема характеризуется присущей ей совокупностью свойств и структурой.

С точки зрения структуры в экосистеме выделяют:

1.  Климатический режим, определяющий температуру, влажность, режим освещения и прочие физические характеристики среды.

2.  Неорганические вещества, включающиеся в круговорот.

3.  Органические соединения, которые связывают биотическую и абиотическую части в круговороте вещества и энергии.

4.  Продуценты – автотрофные организмы, создающие первичную продукцию.

5.  Консументы – гетеротрофы, поедающие другие организмы (хищные) или крупные частицы органического вещества.

6.  Редуценты – гетеротрофы, в основном грибы и бактерии, которые разрушают мёртвое органическое вещество, минерализуя его, тем самым, возвращая в круговорот.

Последние три компонента формируют биомассу экосистемы.

С точки зрения функционирования экосистемы выделяют следующие функциональные блоки организмов (помимо автотрофов):

1.  Биофаги – организмы, поедающие других живых организмов.

2.  Сапрофаги – организмы, поедающие мёртвое органическое вещество.

Данное  разделение по типу питания обеспечивает круговорот биовещества в экосистеме. Между отмиранием органического  вещества и повторным включением его составляющих в круговорот вещества в экосистеме может пройти существенный промежуток времени, например, в случае соснового бревна, 100 и более лет.

Все эти компоненты взаимосвязаны в  пространстве и времени и образуют единую структурно-функциональную систему.

Среди составляющих также выделяют экотоп, климатоп, эдафотоп, биотоп и биоценоз.

Экотоп – территория (или акватория) местообитания организмов, характеризующееся определённым сочетанием экологических условий: почв, грунтов, микроклимата и т.д., при этом не измененная деятельностью организмов (новообразованные формы рельефа).

Климатоп – воздушная (или водная) часть экосистемы, отличающаяся от окружающей своим составом, воздушным (водным) режимом, влажностью (соленостью) и / или другими параметрами.

Эдафотоп – почва, как часть среды преобразуемой организмами.

Биотоп – преобразованный биотой экотоп или, более точно, участок территории, однородный по условиям жизни для определённых видов растений или животных, или же для формирования определённого биоценоза.

Биоценоз – исторически сложившаяся совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма (биотоп). Биоценозы ограничиваются распределением детерминантов (определителей) зооценозов (консорций – популяций растений вместе с сопровождающими их организмами), в которых доминирующие виды растений создают условия для жизни других организмов.

Круговорот  вещества в биосфере

Земля отличается от других планет тем, что её биосфера содержит вещество, чувствительное к потоку солнечного излучения – хлорофилл. Именно хлорофилл  обеспечивает преобразование электромагнитной энергии солнечного излучения в химическую энергию, с помощью которой идет процесс восстановления окислов углерода и азота в реакциях биосинтеза.

В зеленом растении происходит фотосинтез – процесс образования углеводов  из воды и двуокиси кислорода (которая находится в воздухе или воде). При этом в качестве побочного продукта выделяется кислород. Зеленые растения относят к автотрофам – организмам, которые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого организма.

Гетеротрофы – это организмы, которые  нуждаются для своего питания  в органическом веществе, образованном другими организмами. Гетеротрофы  постепенно преобразуют органическое вещество, образованное автотрофами, доводя его до первоначального – минерального – состояния.

Деструктивная (разрушающая) функция  совершается представителями каждого  из царств живого вещества. Распад, разложение – неотъемлемое свойство обмена веществ  каждого живого организма. Растения образуют органические вещества и являются крупнейшими производителями углеводов на Земле, но они же выделяют и необходимый для жизни кислород как побочный продукт фотосинтеза.

В процессе дыхания в телах всех видов живого образуется углекислый газ, который растения вновь используют для фотосинтеза. Существуют и такие виды живого, для которых разрушение отмершего органического вещества являются способом питания. Существуют организмы со смешанным типом питания, их называют миксотрофами.

В биосфере происходят процессы преобразования неорганического, косного вещества в органическое и обратной перестройки  органических веществ в минеральные. Движение и преобразование веществ  в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества, все виды которого специализировались на различных способах питания.

Конечное количество вещества, которое  есть в биосфере, приобрело свойство бесконечности через круговорот веществ. Все компоненты биосферы взаимодействуют  друг с другом, обеспечивая устойчивость системы.

В ходе биогеохимических циклов атомы  большинства химических элементов  проходили бесчисленное количество раз через живое существо. Например, весь кислород атмосферы «оборачивается»  через живое вещество за 2000 лет, углекислый газ – за 200–300 лет, а вся вода биосферы – за 2 млн. лет.

Живое вещество является совершенным  приемником солнечной энергии. Энергия, поглощенная и использованная в  реакции фотосинтеза, а затем  запасенная в виде химической энергии  углеводов, очень велика, есть сведения, что она сопоставима с энергией, которую потребляют 100 тысяч больших городов в течение 100 лет. Гетеротрофы используют органическое вещество растений, как пищу: органика окисляется кислородом, который доставляют в организм органы дыхания, с образованием углекислого газа – реакция идет в обратном направлении. Таким образом, «вечной» делает жизнь одновременное существование автотрофов и гетеротрофов.

Факты и рассуждения о «колесе  жизни» в биосфере дают право говорить о законе биогенной миграции атомов, который сформулировал В.И. Вернадский: миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое сейчас населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории.

Живое вещество разных царств и разного  рода обеспечивает непрерывный круговорот веществ и преобразование энергии. Тем самым обнаруживается закон биогенной миграции атомов: в биосфере миграция химических элементов происходит при обязательном непосредственном участии живых организмов. Биогенная миграция атомов обеспечивает непрерывность жизни в биосфере при конечном количестве вещества и постоянном притоке энергии.

Биосфера –  глобальная экосистема

Экосистемой, как уже было рассмотрено  выше, является система взаимодействия живых организмов и среды их обитания. Экосистемы бывают различных уровней  сложности и размеров. Меньшие экосистемы входят в состав более крупных, те – в свою очередь в еще более крупные. Макроэкосистемы (материки, океаны и т.д.) формируют глобальную экосистему – Биосферу.

Для биосферы характерен круговорот энергии, обусловленный разными  трофическими ролями продуцентов, консументов и редуцентов. Это один из ключевых признаков экосистемы, который обеспечивает стабильность экосистемы.

Для биосферы характерны все свойства экосистем:

-  Биосфера включает в себя живые организмы, населяющие Землю, а также среду их обитания: океаны, сушу, атмосферу.

-  В биосфере существуют круговороты вещества: большой (океан-суша) и малый (живое – косное вещество).

-  В биосфере присутствуют все три участника трофической цепи: продуценты, представленные автотрофами; консументы (гетеротрофные организмы), и редуценты (гетеротрофные организмы, разлагающие органическое вещество)

-  Биосфера, как экосистема, обладает стабильностью, и потенциально бессмертна, пока существуют продуценты. Среди всех экосистем биосфера, как самая крупная, обладает наибольшей стабильностью.

Исходя из этого, биосфере является экосистемой. Так как биосфера объединяет в себе все экосистемы на планете, то ее называют «Глобальной» экосистемой.

 

 

 

 

 

 

Приложения

А