6. Продукция и энергия в экосистемах

Основной показатель продукции – биомасса организмов (растительных и животных), т.е. естественных сообществ (биоценозов), регулируемых в выгодном для человека направлении. Продуктивность биоценозов определяет скорость фиксации солнечной энергии. Различают растительную биомассу – фитомассу, животную – зоомассу, бактериомассу и биомассу каких-либо групп или организмов конкретных отдельных видов.

Биомасса – органическое вещество, выраженное в определенных количественных единицах и приходящееся на единицу площади или объема (г/м², г/м³, кг/га т/км² и др.).

Продуктивность – скорость прироста биомассы. Её относят обычно к определенному периоду и площади, например, к году и гектару.

Известно, что зеленые растения являются первым звеном в пищевых цепях и только они способны самостоятельно образовывать органическое вещество, используя энергию Солнца.

Первичной продукцией называется биомасса, преобразованная растениями (автотрофными организмами) в органическое вещество на определенной площади и выраженная в определенных количественных единицах.

Первичной валовой продукцией называется суммарная продукция фотосинтеза.

Резюме

Экосистема – это функциональное единство живых организмов и среды их обитания. Основные характерные особенности экосистемы – ее безразмерность и безранговость. Замещение одних биоценозов другими в течение длительного периода времени называется сукцессия. Сукцессия, протекающая на вновь образовавшемся субстрате, называется первичной. Сукцессия на территории, уже занятой растительностью, называется вторичной.

Единицей классификации экосистем является биом – природная зона или область с определенными климатическими условиями и соответствующим набором доминирующих видов растений и животных.

Особая экосистема – биогеоценоз – участок земной поверхности с однородными природными явлениями. Составными частями биогеоценоза являются климатоп, эдафотоп, гидротоп (биотоп), а также фитоценоз, зооценоз и микробоценоз (биоценоз).

С целью получения продуктов питания человек искусственно создает агроэкосистемы. Они отличаются от естественных малой устойчивостью и стабильностью, однако более высокой продуктивностью.

Вопросы для повторения

1. В чем смысл концепции экосистемы ?

2. Какой размерности могут быть экосистемы ?

3. Приведите примеры экосистем. Являются ли экосистемой космический корабль, подводная лодка, аквариум ?

4. Что такое открытая и закрытая термодинамическая система и как это понятие применить к экосистемам ?

5. Какие признаки присущи естественным экосистемам ?

6. Что такое биогеоценоз и как он соотносится с экосистемой ?

7. Какие функционально связанные части можно выделить в биогеоценозе ?

8. Чем определяются границы биогеоценоза ?

9. Чем определяется динамика экосистем ?

10. Что такое сукцессия и Антропогенная сукцессия ?

11. Дайте определение агроэкосистемы и приведите ее примеры.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ

СРЕДА ОБИТАНИЯ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

План лекции

2.1. Понятие о среде обитания

2.2. Водная среда

2.3. Проблема нехватки пресной воды

2.4. Наземно-воздушная среда

2.5. Почвенная среда

2.6. Живые организмы как среда обитания

2.7. Экологические особенности паразитов

2.1. Среда обитания

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ОРГАНИЗМА И СРЕДЫ

Окружающая среда служит источником необходимых веществ для процессов обмена в организме.

Комплекс факторов естественной среды обитания воздействует на живой организм. Поэтому любой организм адаптируется к факторам среды.

К важнейшим экологическим факторам, действующим на жизнедеятельность организма, относят следующие:

Температура. Влияет на все жизненно важные процессы. Прежде всего обуславливает скорость и характер протекания реакций обмена веществ в организмах. Оптимум температурного фактора для большинства организмов 15÷30^оС. Существует верхний и нижний температурный пороги жизни. Эти пороги неодинаковы для разных видов живых организмов. Ряд видов бактерий обитают в горячих источниках с температурой воды 70^оС, растения степей, саванн и пустынь выдерживают нагревание до 50-60^оС, растения влажных тропических лесов, водоросли теплых морей погибают при температуре чуть выше 0^оС, морозоустойчивые формы растений выдерживают полное зимнее промерзание.

Вода и минеральные соли. Вода составляет основную массу организма растений и животных (50-80%, у ряда видов до 95%). Водный обмен организма со средой складывается из двух процессов:

1)поступления воды в организм – в виде питья из источников, в виде росы, тумана, дождя, с пищей;

2)отдачи её во внешнюю среду – с мочой, слюной, экскрементами, путём испарения.

Осадки определяют режим водоёмов, почвенной влаги и влажности воздуха. Необходимое условие нормальных функций организма – определённый набор солей, входящих в ткани и играющих важную роль в обменных механизмах клеток.

Многие растения (суккуленты м склерофиты) приспособились к жизни в условиях постоянного и регулярного дефицита влаги, на засоленных почвах (растения-галофиты). Пустынные животные адаптируются к водному голоданию. Изменение содержания солей в пище вызывает у млекопитающих-фитофагов также ряд адаптивных реакций.

Газовый состав атмосферы. Он относительно постоянен. Атмосфера состоит в основном из азота и кислорода. Кислород необходим абсолютному большинству живых организмов, в том числе высшим растениям и животным, для получения энергии в результате аэробного окисления органических веществ. У растений дыхание осуществляется всеми органами и тканями. Организмы, обитающие в водной среде, используют специальные органы дыхания (жабры) либо извлекают его всей поверхностью тела. В транспорте кислорода принимают участие дыхательные пигменты (гемоглобин) крови. У обитателей воздушной среды увеличена дыхательная поверхность и активизирована вентиляция лёгких. У видов, обитающих в высокогорных районах, повышено содержание гемоглобина и эритроцитов. У ныряющих животных запасы кислорода накапливаются в крови и мышцах.

Влажность атмосферного воздуха связана с насыщением его водяными парами. Сезонные и суточные колебания влажности наряду со светом и температурой регулируют активность организмов.

Свет или солнечная радиация. Биологическое влияние солнечного света зависит от его интенсивности, продолжительности действия, спектрального состава, суточной и сезонной периодичности. Поступающая от Солнца лучистая энергия распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн: ультрафиолетовые лучи (длина волны λ < 0,4 мкм), видимые лучи (длина волны λ < 0,4÷0,75 мкм) и инфракрасные лучи (длина волны λ < 0,75 мкм). Большинству видов растений и животных свойственны суточная периодичность проявления активности, сезонный характер репродукции.