Екосистема: структура на екосистемите, определение, понятие, видове и интересни факти

В екологията - науката за взаимодействието на живите организми помежду си и с околната среда - понятието за екосистема е едно от основните. Човекът, който го въведе, е британският ботаник и един от първите природозащитници в света, Артър Тенсли. Терминът „екосистема” се появява през 1935 г. Въпреки това, във вътрешната екология е предпочитано да се замени с понятия като „биогеоценоза” и „биоценоза”, което не е напълно вярно.

Статията разкрива концепцията за екосистема, структурата на една екосистема и нейните отделни компоненти.

Същността на концепцията

Всички общности от живи организми в момента са свързани с неорганични околни материални и енергийни връзки. Така растенията могат да се развиват само поради постоянното снабдяване с вода, кислород, въглероден диоксид, минерални соли. Жизнената активност на хетеротрофите е възможна само за сметка на автотрофите. Но те също се нуждаят от вода и кислород. Всяко конкретно местообитание може да осигури неорганичните съединения, необходими за живота на организмите, които го обитават, само за кратко време, ако не са били подновени.

Връщането на хранителни вещества в околната среда протича непрекъснато. Процесът се осъществява както по време на живота на организмите (дишане, дефекация, екскреция), така и след смъртта им. С други думи, тяхната общност с неорганична среда формира специфична система. В него потокът от атоми, дължащ се на жизнената активност на организмите, като правило се затваря в цикъла. По същество това е екосистема. Структурата на една екосистема дава възможност за по-задълбочено проучване на нейната структура и естеството на съществуващите взаимоотношения.

Дефиниция на екосистемата

Бащата на екосистемата е считан за американски биолог Евгений Одум, известен с пионерската си работа в тази област. В тази връзка вероятно би било логично да се даде неговата интерпретация на разглеждания в статията термин.

Според Y. Odum, всяко единство, което включва всички организми в тази област, взаимодействащо с физическата среда по такъв начин, че да се създава енергиен поток с добре дефинирана трофична структура, видово разнообразие и циркулация на вещества (обмен на енергия и вещества между абиотичните и биотичните части) ) вътре в системата има екосистема. Структурата на една екосистема може да се разглежда от различна гледна точка. Традиционно има три вида: трофичен, видов и пространствен.

Връзката между понятията за екосистема и биогеоценозата

Доктрината за биогеоценозата е разработена от съветския геоботаник и географ Владимир Сукачев през 1942 г. В чужбина практически не се използва. Ако се позовем на определенията на термините „екосистема” и „биогеоценоза”, е ясно, че няма разлика между тях, всъщност те са синоними.

На практика обаче съществува широко разпространено мнение, че те могат да бъдат наречени идентични само с определена степен на условност. Терминът "биогеоценоза" акцентира върху връзката на биоценозата с която и да е част от водната среда или земя. Докато една екосистема означава всяко абстрактно място. В тази връзка е обичайно биогеоценозите да се разглеждат като негови конкретни случаи.

За състава и структурата на екосистемите

Във всяка екосистема могат да се разграничат два компонента - абиотични (неживи) и биотични (живи). Последният, от своя страна, се разделя на хетеротрофни и автотрофни, в зависимост от метода за получаване на енергия от организмите. Тези компоненти образуват така наречената трофична структура.

Единственият източник на подкрепа за различни процеси в екосистемата и енергията за него са производители, т.е. организми, които могат да усвоят енергията на слънцето. Те представляват първата трофично ниво. Последващите се формират за сметка на потребителите. Трофичната структура на една екосистема е затворена от декомпозитори, чиято функция е да превеждат неживи органична материя в минерална форма, която по-късно може да бъде асимилирана от автотрофни организми. Това означава, че има същия цикъл и непрекъснато връщане на хранителни вещества към околната среда, за което говори Ю. Одум.

Компоненти на екосистемите

Структурата на общността на екосистемите има следните компоненти:

• климатичен режим, който определя осветлението, влажността, температурата и други физически характеристики на околната среда;
• неорганични вещества, включени в циркулацията (азот, фосфор, вода и др.);
• органични съединения, свързващи абиотични и биотични части в процеса на циркулация на енергия и материя;
• създатели на първични продукти - производители;
• фаготрофи (макроконсистентности) - хранене на хетеротрофи или големи частици от органични вещества от други организми;
• декомпозитори - бактерии и гъби (главно), които унищожават мъртвата органична материя чрез минерализация, като по този начин го връщат в циркулацията.

Така биотичната структура на екосистемите се състои от три трофични нива: производители, потребители и декомпозитори. Те образуват така наречената биомаса (общата маса на животните и растителните организми) на биогеоценозата. За Земята като цяло тя е равна на 2423 милиарда тона, а хората „дават“ около 350 милиона тона, което е незначително в сравнение с общото тегло.

производители

Производителите винаги са първата връзка в хранителната верига. Този термин съчетава всички организми, които имат способността да произвеждат неорганични вещества органичен, t. са автотрофи. Основните производители са зелени растения. Те синтезират органични съединения от неорганични в процеса на фотосинтеза. Освен това към тях могат да се припишат няколко вида хемотрофни бактерии. Те могат да извършват само химически синтез без слънчевата енергия.

consuments

Биотичната структура и състав на екосистемата включва и хетеротрофни организми, които консумират готови органични съединения, създадени от автотрофи. Те се наричат ​​потребители. Те, за разлика от декомпозиторите, нямат способността да разлагат органичните вещества в неорганични съединения.

Всички животни, както и някои насекомоядни животни (слънчоглед, Мухоловка на Венера и др.) и паразитни растения, микроорганизми. Консултациите са разделени на няколко порядъка, но като правило те рядко са повече от четири. Това се дължи на факта, че на всеки етап от прехвърлянето на енергия и материя трофичната верига губи до 90%.

Всички организми, които се хранят директно на производителите, принадлежат на потребителите от първия ред. Те включват паразитни растения и тревопасни животни. Хищниците, които се хранят с тях, са потребители на ред II. Към тази група принадлежат паразитите на тревопасните животни.

Интересно е, че в отлично хранителни вериги един и същ тип може да принадлежи към различни поръчки на консумативи. Има много примери за това. По-специално, мишката. Той е потребител както на първия, така и на втория ред, тъй като се храни както от тревопасни насекоми, така и от растения.

разлагащи

Терминът „декомпозитори“ има латински произход и буквално се превежда като „възстановяване, връщане“. Това напълно отразява тяхното значение в екологичната структура на екосистемите. Редуктори или деструктори са организми, които разрушават, превръщайки се в най-простите органични и неорганични съединения, мъртви останки от живите. Те връщат водата и минералните соли в почвата в достъпна за производителите форма и по този начин затварят циркулацията на веществата в природата. Никоя екосистема не може да се справи без декомпозитори.

Не по-малко интересни са видовете и пространствените структури на екосистемите. Те отразяват видовото разнообразие на организмите и тяхното разпределение в пространството в съответствие с индивидуалните потребности и условията на живот.

Структура на видовете

Структурата на видовете е сбор от всички видове, които съставляват една екосистема, тяхната взаимовръзка помежду си и съотношението на числата. В някои случаи предимството е при животни, например биоценоза на кораловия риф, а в други растенията играят водеща роля (заливни ливади, дъбови и смърчови гори, перови степи). Видовата структура на една екосистема отразява нейния състав, включително броя на видовете. Това зависи главно от географското разположение на мястото. Най-известният модел е, че колкото по-близо до екватора, толкова повече флора и фауна. Това важи за всички форми на живот - от насекоми до бозайници, от лишеи и мъхове до цъфтящи растения.

По този начин, един хектар от тропическите гори на Амазонка е дом за близо 400 дървета, принадлежащи към повече от 90 вида, като всеки от тях има повече от 80 различни епифити. В същото време на подобна площ от смърчова или борова гора от умерен пояс се отглеждат само 8-10 вида дървета, а разнообразието в тайгата е ограничено до 2–5 вида.

Хоризонтална пространствена структура на екосистемата

Многобройни видове екосистеми в космоса могат да бъдат разпределени по различни начини, но винаги в съответствие с техните нужди и изисквания за местообитанията. Това поставяне на животни и растения в екосистемата е получило името на пространствената структура. Тя може да бъде хоризонтална и вертикална.

Живите организми в пространството са разпределени неравномерно. Като правило те образуват групи, което е адаптивна функция. Такива клъстери определят хоризонталната структура на екосистемата. Тя се проявява в оцветяване, модел. Например, коралови колонии, прелетни птици, стада от антилопи, хедър гъсталаци (на снимката по-горе) или lingonberries. Микрогрупирането и микроценозата принадлежат към структурните (елементарни) единици на хоризонталната структура на растителните съобщества.

Вертикална пространствена структура

Съвместно отглеждащи групи от различни растителни видове, които се различават по позицията на асимилиращите органи (стъбла и листа, коренища, луковици, грудки и др.) Се наричат ​​парагади. Те характеризират вертикалната структура на екосистемата. Горската екосистема е най-забележителният пример в този случай. Като правило, парагадите са представени от различни форми на живот на храсти, храсти, дървета, треви и мъхове.

Редици на пространствена структура

Първият слой е почти винаги представен от големи дървета, в които листата са разположени високо над земята и добре осветени от слънцето. Вторият (podologovy) ниво не са толкова високи видове, те могат да абсорбират неизползвана светлина. Следва храсталак, представен от тези храсти (леска, зърнастец, планинска пепел и др.), Както и храстови форми на дървета (горски ябълки, круши и др.), Които при нормални условия могат да нараснат до височината на дърветата на първия ред. Следващото ниво е тийнейджър. Това включва и младите дървета, които в бъдеще могат да се "разтегнат" в първия ред. Например, бор, дъб, смърч, габър, елша.

Наличието на тревно-храстови слой е характерно за вертикалната форма на структурата на екосистемата (пространствена). Тя се състои от горски храсти и билки: ягоди, оксалис, момина сълза, папрати, боровинки, къпини, малини и др. Следва последният слой - мъх-лишайник.

Имайте предвид, че лианите, епифитите, както и паразитните растения принадлежат към групата на екстра-растителността. Това се дължи на факта, че е много трудно да ги припишем на някакъв конкретен ред.

Пространствени граници на екосистемата

По правило не е възможно да се види ясна граница между екосистемите в природата, ако тя не е представена от различни ландшафтни фактори (реки, планини, хълмове, пропасти и др.). Най-често те са обединени от плавни преходи. Последните могат сами по себе си да са отделни екосистеми. Образува се на кръстопътя на общността, наречена екотони. Терминът е въведен през 1905 г. от американския ботаник и еколог Ф. Клементс.

Ролята на екотон е да поддържа биологичното разнообразие на екосистемите, между които се дължи т.нар. Регионален ефект - комбинация от определени фактори на околната среда, присъщи на различни екосистеми. Това причинява голяма жизнена среда и следователно екологични ниши. В тази връзка екотонът може да съществува от различни екосистеми, както и от много специфични видове. Пример за такава зона е устието на река с крайбрежни водни растения.

Граници на екосистемите

Природата се влияе от различни фактори. На същото място, с течение на времето, могат да се развият различни екосистеми. Периодът от време, за който се извършва промяната, може да бъде дълъг и сравнително кратък (1-2 години). Продължителността на съществуването на дадена екосистема се определя от т. Нар. Наследяване, т.е. редовна и последователна промяна в определена област на територията на някои общности от други, в резултат на вътрешни фактори за развитие на биогеоценозата.