8.3 Потоки энергии в экосистеме.

В природной экосистеме не бывает отходов, все организмы, живые или мертвые являются пищей для других организмов:

Солнечная энергия растение гусеница дрозд ястреб

р е д у ц е н т ы

Последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой, называется пищевой цепью.

Все организмы, питающиеся одним типом пищи, относятся к одному трофическому уровню.

В природе такая простая пищевая цепь не встречается. Обычно каждый организм имеет несколько источников питания и сам употребляется в пищу несколькими организмами, т е правильнее говорить о пищевой сети. Чем сложнее трофические взаимоотношения, тем устойчивее экосистема.

Пищевая цепь – это путь солнечной энергии, которая улавливается в процессе фотосинтеза и используется продуцентами для образования молекул углеводов. Энергия не циркулирует в экосистеме, а переходит от продуцентов к консументам а затем к редуцентам. На каждом этапе основная её часть рассеивается в форме тепла, а оставшаяся небольшая часть используется организмами в процессе жизнедеятельности для роста, развития, размножения.

Растения обычно используют менее 1% падающего на него солнечного излучения. Когда органическое вещество, синтезированное растениями, поглощается фитофагами, энергия высвобождается. В основном она теряется в виде тепла, но часть потребленной органики (2-10%) превращается в животную ткань. Сходные соотношения потребления и потерь энергии обнаруживаются на каждом трофическом уровне.

Общая биомасса с переходом на следующий трофический уровень экосистемы обычно резко уменьшается и возникает так называемая “пирамида массы”.

Отсюда видно, почему пищевые цепи обычно ограничены 3 – 4-мя звеньями: количество пищи, остающееся в конце длинной цепи настолько мало, что может обеспечить очень мало организмов.

Как правило, на нижних трофических уровнях всегда намного больше особей, чем на высоких, т.е. можно говорить о “пирамиде чисел”. Их этого также следует, что мелкие животные будут гораздо многочисленнее крупных.

8.4 Круговорот веществ в экосистеме.

Любые элементы, необходимые для жизнедеятельности организмов, их роста и размножения, называются питательными веществами.

Элементы, необходимые в больших количествах, называются макроэлементами, это С, О₂, Н₂, N, P, S, Ca, Mg, К. Они составляют 97% массы человеческого тела и долее 95% массы всех живых организмов.

Около 30 других элементов, необходимых в незначительных количествах, называются макроэлементами, это: Fe, Cu, Cl, Zn и пр.

Большинство элементов находятся на Земле в таком состоянии, что не могут быть напрямую использованы живыми организмами. Но они способны преобразовываться в необходимые для поглощения формы в процессе биогеохимических круговоротов.

Существует 2 типа биогеохимических круговоротов:

1. круговороты газообразных веществ, они заключаются в перемещении питательных элементов между атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Циклы этих круговоротов как правило быстротечны, и длятся несколько дней или часов (круговороты С, О₂, Н₂, N).

2. осадочные циклы, они включают движение питательных элементов между земной корой (почва и горные породы), гидросферой и живыми организмами. Скорость перемещения элементов в этих циклах намного медленнее, чем в газообразных, т.к. составляющие элементы горных пород могут находиться в них в течение тысяч и миллионов лет (P, S).

Круговорот углерода в экосистеме.

С является основой молекул углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и др. важных органических соединений.

1 звено: наземные растения получают необходимый углерод, поглощая СО₂ из атмосферы через поры в листьях. В процессе фотосинтеза углерод углекислого газа преобразуется в углерод органических соединений: .

Затем в клетках происходит процесс клеточного дыхания, при котором органические соединения расщепляются (с выделением энергии). Такая связь между фотосинтезом и клеточным дыханием заставляет углерод циркулировать внутри экосистемы.

2 звено: некоторая часть планетарного углерода на длительные периоды связывается в форме ископаемых видов топлива – каменного и бурого угля, нефти, природного газа, торфа, сланцев. В таком виде углерод остается связанным, пока не произойдет добыча и сжигание топлива и углерод будет введен в атмосферу в форме СО_2.

3 звено: в водных экосистемах С и О₂, соединяясь с Са образуют нерастворимый карбонат кальция (СаСО₃), из которого состоят раковины моллюсков и минералы. При отмирании, раковины опускаются на дно и образуют слой донных осадков (осадочных отложений). Возврат углерода из таких отложений происходит очень медленно, путем: 1) растворения этих отложений в океанической воде и образования растворенного СО₂;

2) вулканической деятельности, приводит к выбросу СО₂ в воздух и воду;

3) вертикальные движения земной коры, обнажившиеся карбонатные породы подвергаются активным химическим реакциям с выделением СО_2.

Вмешательство человека в круговорот углерода:

• сведение лесов без восстановительных работ

• сжигание углеродосодержащих ископаемых видов топлива и древесины.