9. Экосистемы: характеристика и структура. Динамика экосистемы.

Основным понятием и основной таксономической единицей в экологии является экосистема, Этот термин ввел в науку в 1935 г. английский учёный ботаник-эколог А. Тенсли. Под экосистемой понимается любое сообщество живых существ и среды их обитания, объединённых в единое функциональное целое. Основные свойства экосистем:

способствовать осуществлению круговорота веществ в природе;

противодействовать внешним воздействиям;

производить биологическую продукцию.

Выделяют обычно экосистемы различного ранга: микроэкосистемы (лужа, труп животного, гниющее дерево), мезоэкосистемы (лес, пруд, река, водосбор), макроэкосистемы (океан, континент) и глобальную экосистему – биосферу в целом.

Таким образом, более крупные экосистемы включают экосистемы меньшего ранга.

Ю. Одум выделяет три группы природных экосистем: наземные (биомы), пресноводные и морские. В основу классификации положены определённые признаки – для наземных - тип растительности, для пресноводных - физические свойства воды

Близкий по содержанию смысл имеет термин «биогеоценоз», введённый академиком В.Н. Сукачевым. В понятие «биогеоценоз» относят обычно сухопутные природные системы, где обязательно в качестве основного звена присутствует растительный покров (фитоценоз). Исходя из этого, каждый биогеоценоз можно назвать экосистемой, но не каждая экосистема может быть отнесена к рангу биогеоценоза. Например, разлагающийся труп животного или гниющий ствол дерева относятся к рангу экосистем, но не биогеоценозов, т.к. здесь нет обязательного компонента – растительного покрова, фитоценоза. Примеры биогеоценозов – участки леса, луга, степи и т д. Рассмотренные выше взаимосвязи организмов позволяют дать более полное определение экосистемы. Экосистема - это единый природный или природно-антропогенный комплекс, который выступает как функциональное целое и образован живыми организмами и средой обитания. : экосистема = биоценоз + биотоп (экотоп). Закономерные сочетания экосистем в пределах определенной территории образуют систему более высокого ранга, чем экосистема - ландшафт.Таким образом, экосистема является основной таксономической единицей экологии, составные части которой – это сообщества живых организмов и их среда обитания, тесно взаимосвязанные между собой. Биогеоценоз по отношению к экосистеме рассматривается как более элементарная единица, стоящая по рангу ниже ее, включающая те же компоненты, что и экосистема, но являющаяся лишь сухопутным сообществом.

10. Автотрофный и гетеротрофный компоненты экосистемы.

Автотрофы (др.-греч. αὐτός — сам + τροφή — пища) — организмы, синтезирующие органические соединения из неорганических.

Автотрофы составляют первый ярус в пищевой пирамиде (первые звенья пищевых цепей). Именно они являются первичными продуцентами органического вещества в биосфере, обеспечивая пищей гетеротрофов. Следует отметить, что иногда резкой границы между автотрофами и гетеротрофами провести не удаётся. Например, одноклеточная эвглена на свету является автотрофом, а в темноте — гетеротрофом.

Автотрофные организмы для построения своего тела используют неорганические вещества почвы, воды, воздуха. При этом почти всегда источником углерода является углекислый газ. При этом одни из них (фототрофы) получают необходимую энергию от Солнца, другие (хемотрофы) — от химических реакций неорганических соединений.

Гетеротрофы (др.-греч.  — «иной», «различный» и  — «пища») — организмы, которые не способны синтезировать органические вещества из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза. Для синтеза необходимых для своей жизнедеятельности органических веществ им требуются экзогенные органические вещества, т. е. произведённые другими организмами. В процессе пищеварения пищеварительные ферменты расщепляют полимеры органических веществ на мономеры. В сообществах гетеротрофы — это консументы различных порядков и редуценты. Гетеротрофами являются почти все животные и некоторые растения. По способу получения пищи делятся на две противопоставляемых группы: голозойных (животные) и голофитных или осмотрофных (бактерии, многие протисты, грибы, растения).

Растения-гетеротрофы полностью (заразиха, раффлезия) или почти полностью (повилика) лишены хлорофилла и питаются, прорастая в тело растения-хозяина. К животным-гетеротрофам относятся все простейшие, не способные синтезировать органические вещества фото- или хемосинтезом. Однако существуют животные, способные в разных условиях питаться разными способами (эвглена зелёная).Граница между автотрофами и гетеротрофами достаточно условна, так как существует множество видов, обладающих переходной формой питания - миксотрофией, либо использующие наиболее удобный в данных условиях тип питания. Продуценты - это автотрофные организмы, синтезирующие органические вещества с использованием внешних источников энергии (энергия Солнца для фотозинтезирующих зеленых растений и прокариот или энергия окислительно-восстановительных реакций с соединениями отдельных химических элементов для прокариот-хемотрофов). Биомасса продуцентов составляет первичную продукцию экосистем. Суммарная масса всех продуцентов биосферы составляет около 95% массы всех живых организмов.

Консументы - это гетеротрофные организмы, которые потребляют живую биомассу (и, соответственно, аккумулированную в ней энергию) автотрофов или гетеротрофов. В зависимости от пищевых потребностей выделяют консументов первого, второго и более высоких порядков.

Первичные консументы - это облигатно зависимы от автотрофов гетеротрофы, которые употребляют в пищу биомассу продуцентов (Растительноядные животные - овцы, лошадь, корова, заяц, толстолобик, дафния, гусеница). Вторичные консументы - потребители биомассы первичных консументов (Волк, ласточка). Третичные консументы - хищники, которые употребляют в пищу вторичных консументов. Они присутствует не во всех типах экосистем. Особый статус имеют паразиты и всеядные гетеротрофы, к которым принадлежит и человек. В зависимости от употребляемой пищи консументов разделяют на фитофагов (растительноядных), зоофагив (Хищных), некрофаги (потребители трупов), копрофагов (потребители экскрементов). Миксотрофни организмы объединяют в себе способность питаться авто-или гетеротрофным путем в зависимости от обстоятельств. Всеядны консументы могут принимать пищу разнообразного происхождения. Например, енотовид- на собака, распространенная в Украине, питается животной, растительной пищей, а в трудных условиях может быть некро-и копрофагом.

Редуценты - это гетеротрофные или миксотрофни организмы, которые питаются мертвой органикой растительного происхождения (сапрофаги), или органикой (детритофаги). Значение этой категории организмов состоит в том, что они разлагают сложные органические соединения до простых органических и неорганических. В последнем случае речь идет о минерализации детрита (следует отметить, что частичная минерализация органики протекает во всех без исключения организмов). Планетарная роль детритофаги состоит как раз в минерализации остатков, которые постоянно накапливаются в ходе жизнедеятельности организмов.

Прежде редуцентами выступают бактерии и грибы. Аэробные редуценты восстанавливают азот до молекулярного состояния, серу до сероводорода. Анаэробные производят метан, водород, различные углеродосодержащими соединения. Основная часть минерализации наземной органики происходит в почве. Интенсивность процессов минерализации настолько велика, что весь органический опад широколиственных лесов умеренной зоны полностью разлагается в течение 2-А лет, хвойных по 4-5, а тропических за 1-2 года.

Энергия попадает в экосистему в форме солнечного излучение, зеленые растения превращают в энергию хим. связей органич. соединений. Экосистемы отличаются между собой, в частности, и первичной продуктивностью. Она явл-ся показателем эффективности ассимиляции солнеч. энергии.