9. Экосистемы. Классификация экосистем. Зональность макроэкосистем. Структура экосистем. Динамика экосистем: автогенные и аллогенные (антропогенные) сукцессии.

По Н. Ф. Реймерсу (1990), экосистема — это любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами. Следует подчеркнуть, что совокупность специфического физико-химического окружения (биотопа) с сообществом живых организмов (биоценозом) и образует экосистему. Выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд и т. д.), макроэкосистемы (континент, океан и др.) и глобальную — биосфера. Крупные наземные экосистемы называют биомами. Каждый биом включает в себя целый ряд меньших по размерам, связанных друг с другом экосистем. Классификаций экосистем на особенностях макроструктуры: Наземные биомы (Вечнозеленый тропический дождевой лес, Тундра ); Типы пресноводных экосистем (Ленточные (стоячие воды), Логические (текучие воды), Заболоченные угодья); Типы морских экосистем (Открытый океан (пелагическая), Воды континентального шельфа (прибрежные воды)). Зональность макроэкосистем Изучение географического распределения экосистем может быть предпринято только на уровне крупных экологических единиц — макроэкосистем, которые рассматриваются в континентальном масштабе. Экосистемы не разбросаны в беспорядке, наоборот, сгруппированы в достаточно регулярных зонах как по горизонтали (по широте), так и по вертикали (по высоте). Это подтверждается периодическим законом географической зональности А. А. Григорьева — М. И. Будыко: со сменой физико-географических поясов Земли аналогичные ландшафтные зоны и их некоторые общие свойства периодически повторяются. Структура экосистемы – естественное функционально-морфологическое членение экосистем на подсистемы и блоки, играющие в экосистеме роль «кирпичиков». С точки зрения трофической структуры (от греч. trophe — питание), экосистему можно разделить на два яруса. 1. Верхний — автотрофный (самостоятельно питающийся) ярус, или «зеленый пояс», включающий растения или их части. 2. Нижний—гетеро-трофный (питаемый другими) ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, разлагающихся веществ, корней и т. д., в котором преобладают использование, трансформация и разложение сложных соединений. С биологической точки зрения, в составе экосистемы выделяют следующие компоненты: 1) неорганические вещества (С, N, СО2, Н2О и др.), включающиеся в круговороты; 2) органические соединения (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества и т. д.), связывающие биотическую и абиотические части; 3) воздушную, водную и субстратную среду, включающую климатический режим и другие физические факторы; 4) продуцентов, автотрофных организмов (зеленые растения, сине-зеленые водоросли, фото- и хемосинтезирующие бактерии), производящих пищу из простых неорганических веществ. 5) консументов, или фаготрофов (от греч. phagos — пожиратель), — гетеротрофных организмов, главным образом животных, питающихся другими организмами или частицами органического вещества; 6) редуцентов и детритофагов — гетеротрофных организмов, в основном бактерий и грибов, получающих энергию либо путем разложения мертвых тканей, либо путем поглощения растворенного органического вещества, выделяющегося самопроизвольно или извлеченного сап-рофитами из растений и других организмов. Динамика экосистем: автогенные и аллогенные сккцессии. В экосистемах постоянно происходят изменения в состоянии и жизнедеятельности их членов и соотношении популяций. Многообразные изменения, происходящие в любом сообществе, относят к двум основным типам: циклические и поступательные. Циклические изменения сообществ отражают суточную, сезонную и многолетнюю периодичность внешних условий. Поступательные изменения в экосистеме приводят в конечном итоге к смене одного биоценоза другим, с иным набором господствующих видов. Последовательная смена одного биоценоза другим называется экологической сукцессией. Автогенные сукцессии – постепенные изменения экосистемы под влиянием жизнедеятельности ее биоты, при которых меняются видовой состав и функциональные параметры экосистемы. Различают три варианта автогенных сукцессий: 1. Первичные автотрофные эти сукцессии начинаются «от нуля», т.е в условиях, где практически не было жизни. 2. Вторичные автотрофные – возникают на местах разрушенных сообществ где почва и часть организмов еще сохранилась. 3.гетеротрофные (деградационные) – в этой сукцессии последовательно сменяют друг друга группы детритофагов и редуцентов. Аллогенные сукцессии – изменение экосистем под влиянием внешнего по отношению к ним фактора. Например город, сельхоз поля.

10. Распределение энергии в экосистеме. Пищевые цепи, пищевые сети. Трофические уровни. Продуктивность экосистем: валовая первичная продуктивность, чистая первичная продуктивность, вторичная продуктивность. Экологические пирамиды. Закон Линдемана.

В отличие от веществ, непрерывно циркулирующих по разным блокам экосистемы, которые всегда могут повторно использоваться, входить в круговорот, энергия может быть использована только раз, т. е. имеет место линейный поток энергии через экосистему. Живые организмы являются преобразователями энергии. И каждый раз, когда происходит превращение энергии, часть ее теряется в виде тепла. Пищевые цепи и сети, трофические уровни. Внутри экосистемы содержащие энергию вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей для гетеротрофов. Пищевые связи — это механизмы передачи энергии от одного организма к другому. Пищевая цепь – последовательность групп организмов, каждая из которых служит пищей для последующей группы. Различают 2 типа: пастбищная и детритная. Пастбищная – растения_растительноядные животные_хищники. Детритная – детрит(продукт распада органики)_микроорганизмы_детритофаги (микроорганизмы и животные вовлеченные в процесс разложения отмирающей органики). Пищевая сеть – многие организмы принадлежат сразу к нескольким трофическим уровням. Трофические уровни – совокупность организмов, которые занимают определенное положение в общей цепи питания. 1. Продуценты (автотрофы) –фотосинтезирующие зеленые растения. 2. Консументы (гетеротрофы) первого порядка – простейшие, травоядный пресноводный планктон. 3. Консументы второго порядка – хищные простейшие, хищный планктон. 4. Консументы третьего порядка – хищные пресноводные насекомые. 5. Редуценты (деструкторы - восстановители) – возвращают биогенные элементы из отмерших организмов снова в водную среду. Продуктивность экосистем – биомасса производимая популяцией, сообществом, экосистемой на единицу времени или на единицу площади и способность биологических систем поддерживать темп воспроизведения этой биомассы. Различают первичную и вторичную продукцию. Первичная продукция – органическое вещество создаваемое продуцентами в процессе фотосинтеза. Вторичная продукция – энергия запасенная в телах растительноядных и хищных животных за единицу времени. Скорость, с которой растения накапливают химическую энергию, называют валовой первичной продуктивностью (ВПП). Около 20% этой энергии расходуется растениями на дыхание и фотодыхание. Скорость накопления органического вещества за вычетом этого расхода называется чистой первичной продуктивностью (ЧПП). Это энергия, которую могут использовать организмы следующих трофических уровней. Экологическая пирамида – графическое изображение соотношения в экосистеме между продуцентами, консументами и редуцентами. Пирамиды численности. Установлено основное правило, которое гласит, что в любой среде растений больше, чем животных, травоядных больше, чем плотоядных, насекомых больше, чем птиц, и т. д. Пирамида биомассы. Отражает более полно пищевые взаимоотношения в экосистеме, так как в ней учитывается суммарная масса организмов (биомасса) каждого трофического уровня. Перевернутые пирамиды биомассы свойственны водным экосистемам. Пирамида энергии. Р. Линдеман в 1942 г. впервые сформулировал закон пирамиды энергий, который в учебниках нередко называют «законом 10\%». Согласно этому закону с одного трофичес-когоуровня экологической пирамиды переходит на другой ее уровень в среднем не более 10\% энергии. Последующим гетеротрофам передается только 10—20\% исходной энергии. Используя закон пирамиды энергий, нетрудно подсчитать, что количество энергии, доходящее до третичных плотоядных (V трофический уровень), составляет около 0,0001 энергии, поглощенной продуцентами.