Δομή και οργάνωση του οικοσυστήματος. Αρχές οργάνωσης του οικοσυστήματος

Η δομή ενός οικοσυστήματος ονομάζεται συνήθως το σύνολο των συνδέσεων που σχηματίζουν το σύστημα. Λαμβάνοντας υπόψη τη φύση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των βιοτικών και αβιοτικών συστατικών, μπορούν να εντοπιστούν διάφορες πτυχές της ενοποιημένης εσωτερικής δομής του οικοσυστήματος:

Ενέργεια (το σύνολο των ενεργειακών ροών στο οικοσύστημα).

Υλικό (ένα σύνολο ροών ύλης).

Πληροφορίες (ένα σύνολο ροών πληροφοριών εντός του οικοσυστήματος).

Χωρική (που χαρακτηρίζει τη χωρική κατανομή της ενέργειας, της ύλης και των ροών πληροφοριών εντός του οικοσυστήματος).

Δυναμική (καθορισμός αλλαγών στις ενδοοικοσυστημικές ροές με την πάροδο του χρόνου).

Από άποψη τροφική δομήτο οικοσύστημα μπορεί να χωριστεί σε δύο επίπεδα - αυτότροφο και ετερότροφο (σύμφωνα με τον Yu. Odum, 1986).

1. Ανώτερος αυτότροφο στρώμα, ή «πράσινη ζώνη», συμπεριλαμβανομένων φυτών ή τμημάτων τους που περιέχουν χλωροφύλλη, όπου κυριαρχεί η δέσμευση της φωτεινής ενέργειας, η χρήση απλών ανόργανων ενώσεων και η συσσώρευση πολύπλοκων οργανικών ενώσεων.

2. Πιο χαμηλα ετερότροφη βαθμίδα, ή «καφέ ζώνη» εδαφών και ιζημάτων, ύλης σε αποσύνθεση, ριζών κ.λπ., στην οποία κυριαρχεί η χρήση, ο μετασχηματισμός και η αποσύνθεση σύνθετων ενώσεων.

Από βιολογική άποψη, είναι βολικό να διακρίνουμε τα ακόλουθα συστατικά στη σύνθεση του οικοσυστήματος (σύμφωνα με τον Yu. Odum, 1986):

1) ανόργανες ουσίες.

2) οργανικές ενώσεις?

3) περιβάλλον αέρα, νερού και υποστρώματος.

4) παραγωγοί?

5) μακροκαταναλωτές?

6) μικροκαταναλωτές.

1.Ανόργανες ουσίες (C0 2, H 2 0, N 2, 0 2, μεταλλικά άλατα κ.λπ.) που περιλαμβάνονται στους κύκλους.

2.Οργανική ύλη (πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια, χουμικές ουσίες κ.λπ.) που συνδέουν τα βιοτικά και αβιοτικά μέρη.

3.Αέρας, νερόΚαι περιβάλλον υποστρώματος, συμπεριλαμβανομένων αβιοτικών παραγόντων.

4.Παραγωγοί - αυτοτροφικοί οργανισμοί ικανοί να παράγουν οργανικές ουσίες από ανόργανες χρησιμοποιώντας φωτοσύνθεση ή χημειοσύνθεση (φυτά και αυτοτροφικά βακτήρια).

5. Καταναλωτές (μακροκαταναλωτές, φαγότροφοι) - ετερότροφοι οργανισμοί που καταναλώνουν οργανική ύλη από παραγωγούς ή άλλους καταναλωτές (ζώα, ετερότροφα φυτά, ορισμένοι μικροοργανισμοί). Οι καταναλωτές είναι πρώτης τάξης (φυτοφάγοι, σαπροφάγοι), δεύτερης τάξης (ζωοφάγοι, νεκροφάγοι) κ.λπ.

6.Μειώσεις (μικροκαταναλωτές, καταστροφείς, σαπρότροφοι, οσμότροφοι) - ετερότροφοι οργανισμοί που τρέφονται με οργανικά υπολείμματα και τα αποσυνθέτουν σε ανόργανες ουσίες (σαπροτροφικά βακτήρια και μύκητες).

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι τόσο οι παραγωγοί όσο και οι καταναλωτές εκτελούν εν μέρει τις λειτουργίες των αποικοδομητών, απελευθερώνοντας ορυκτές ουσίες στο περιβάλλον - τα προϊόντα του μεταβολισμού τους.

Έτσι, κατά κανόνα, σε οποιοδήποτε οικοσύστημα διακρίνονται τρεις λειτουργικές ομάδες οργανισμών: παραγωγοί, καταναλωτές και αποικοδομητές. Σε οικοσυστήματα που σχηματίζονται μόνο από μικροοργανισμούς, δεν υπάρχουν καταναλωτές. Κάθε ομάδα περιλαμβάνει πολλούς πληθυσμούς που κατοικούν στο οικοσύστημα.

Σε ένα οικοσύστημα, οι συνδέσεις τροφίμων και ενέργειας πηγαίνουν προς την κατεύθυνση: παραγωγοί -> καταναλωτές -> αποικοδομητές.

Κάθε οικοσύστημα χαρακτηρίζεται από την κυκλοφορία ουσιών και τη διέλευση της ροής ενέργειας μέσω αυτού.

Σε ένα οικοσύστημα, οι οργανικές ουσίες συντίθενται από αυτότροφα από ανόργανες ουσίες. Στη συνέχεια καταναλώνονται από ετερότροφα. Οι οργανικές ουσίες που απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας της ζωής ή μετά το θάνατο των οργανισμών (τόσο αυτότροφοι όσο και ετερότροφοι) υφίστανται ανοργανοποίηση, δηλ. μετατροπή σε ανόργανες ουσίες. Αυτές οι ανόργανες ουσίες μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν από τα αυτότροφα για τη σύνθεση οργανικών ουσιών. Ετσι δουλεύει βιολογικός κύκλος ουσιών.

Ταυτόχρονα, η ενέργεια δεν μπορεί να κυκλοφορήσει μέσα στο οικοσύστημα. Ροή ενέργειας(μεταφορά ενέργειας) που περιέχεται στα τρόφιμα στο οικοσύστημα πραγματοποιείται μονοκατευθυντικά από τα αυτότροφα στα ετερότροφα.

Οι ζωντανοί οργανισμοί συνδέονται στενά όχι μόνο μεταξύ τους, αλλά και με την άψυχη φύση. Αυτή η σύνδεση εκφράζεται μέσω της ύλης και της ενέργειας.

Ο μεταβολισμός, όπως γνωρίζετε, είναι μια από τις κύριες εκδηλώσεις της ζωής. Με σύγχρονους όρους, οι οργανισμοί είναι ανοιχτά βιολογικά συστήματα επειδή συνδέονται με το περιβάλλον τους μέσω μιας συνεχούς ροής ύλης και ενέργειας που διέρχεται από το σώμα τους. Η υλική εξάρτηση των έμβιων όντων από το περιβάλλον αναγνωρίστηκε στην Αρχαία Ελλάδα. ΦιλόσοφοςΟ Ηράκλειτος εξέφρασε μεταφορικά αυτό το φαινόμενο με τα ακόλουθα λόγια: «Τα σώματά μας ρέουν σαν ρυάκια και η ύλη ανανεώνεται συνεχώς μέσα τους, όπως το νερό σε ένα ρυάκι». Η σύνδεση ουσίας-ενέργειας ενός οργανισμού με το περιβάλλον του μπορεί να μετρηθεί.

Η ροή τροφής, νερού και οξυγόνου στους ζωντανούς οργανισμούς είναι ροές ύλης από το περιβάλλον. Η τροφή περιέχει την ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία των κυττάρων και των οργάνων. Τα φυτά απορροφούν άμεσα την ενέργεια του ηλιακού φωτός, την αποθηκεύουν στους χημικούς δεσμούς των οργανικών ενώσεων και στη συνέχεια αναδιανέμεται μέσω των διατροφικών σχέσεων στις βιοκαινώσεις.

Οι ροές ύλης και ενέργειας μέσω των ζωντανών οργανισμών στις μεταβολικές διεργασίες είναι εξαιρετικά μεγάλες. Ένα άτομο, για παράδειγμα, καταναλώνει δεκάδες τόνους φαγητού και ποτού κατά τη διάρκεια της ζωής του και πολλά εκατομμύρια λίτρα αέρα μέσω των πνευμόνων του. Πολλοί οργανισμοί αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους ακόμη πιο έντονα. Για να δημιουργήσουν κάθε γραμμάριο της μάζας τους, τα φυτά ξοδεύουν από 200 έως 800 ή περισσότερα γραμμάρια νερού, το οποίο εξάγουν από το έδαφος και εξατμίζονται στην ατμόσφαιρα. Ουσίες απαραίτητες για φωτοσύνθεση, τα φυτά προέρχονται από το έδαφος, το νερό και τον αέρα.

Με μια τέτοια ένταση ροών ύλης από την ανόργανη φύση σε ζωντανά σώματα, τα αποθέματα ενώσεων που είναι απαραίτητες για τη ζωή - βιογονικά στοιχεία - θα είχαν εξαντληθεί από καιρό στη Γη. Ωστόσο, η ζωή δεν σταματά, επειδή τα θρεπτικά συστατικά επιστρέφονται συνεχώς στο περιβάλλον που περιβάλλει τους οργανισμούς. Εμφανίζεται σε βιοκαινώσεις όπου, ως αποτέλεσμα των διατροφικών σχέσεων μεταξύ των ειδών, οι οργανικές ουσίες που συντίθενται από τα φυτά τελικά καταστρέφονται ξανά σε ενώσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξανά από τα φυτά. Έτσι προκύπτει ο βιολογικός κύκλος των ουσιών.

Έτσι, η βιοκένωση είναι μέρος ενός ακόμη πιο πολύπλοκου συστήματος, το οποίο εκτός από ζωντανούς οργανισμούς περιλαμβάνει και το άψυχο περιβάλλον τους, που περιέχει την ύλη και την ενέργεια που είναι απαραίτητη για τη ζωή. Μια βιοκένωση δεν μπορεί να υπάρξει χωρίς υλικές και ενεργειακές συνδέσεις με το περιβάλλον. Ως αποτέλεσμα, η βιοκένωση αντιπροσωπεύει μια ορισμένη ενότητα μαζί της.

Οποιαδήποτε συλλογή οργανισμών και ανόργανων συστατικών στα οποία μπορεί να διατηρηθεί ο κύκλος της ύλης ονομάζεται οικολογικό σύστημα ή οικοσύστημα.

Τα φυσικά οικοσυστήματα μπορεί να είναι διαφορετικών όγκων και εκτάσεων: μια μικρή λακκούβα με τους κατοίκους της, μια λίμνη, ένας ωκεανός, ένα λιβάδι, ένα άλσος, μια τάιγκα, μια στέπα - όλα αυτά είναι παραδείγματα οικοσυστημάτων διαφορετικής κλίμακας. Οποιοδήποτε οικοσύστημα περιλαμβάνει ένα ζωντανό μέρος - μια βιοκένωση και το φυσικό του περιβάλλον. Τα μικρότερα οικοσυστήματα αποτελούν μέρος ολοένα και μεγαλύτερων, μέχρι το συνολικό οικοσύστημα της Γης. Ο γενικός βιολογικός κύκλος της ύλης στον πλανήτη μας αποτελείται επίσης από την αλληλεπίδραση πολλών περισσότερων ιδιωτικών κύκλων.

Ένα οικοσύστημα μπορεί να εξασφαλίσει την κυκλοφορία της ύλης μόνο εάν περιλαμβάνει τα τέσσερα συστατικά που είναι απαραίτητα για αυτό: αποθέματα θρεπτικών ουσιών, παραγωγούς, καταναλωτές και αποικοδομητές (Εικ. 67).

Παραγωγοί - πρόκειται για πράσινα φυτά που δημιουργούν οργανική ύλη από βιογενή στοιχεία, δηλαδή βιολογικά προϊόντα, χρησιμοποιώντας ροές ηλιακής ενέργειας.

Καταναλωτές - καταναλωτές αυτής της οργανικής ουσίας, μεταποιώντας την σε νέες μορφές. Τα ζώα συνήθως ενεργούν ως καταναλωτές. Υπάρχουν καταναλωτές πρώτης τάξης - φυτοφάγα είδη και δεύτερης τάξης - σαρκοφάγα ζώα.

Αποσυνθετές - οργανισμοί που καταστρέφουν πλήρως τις οργανικές ενώσεις σε ορυκτές. Το ρόλο των αποικοδομητών στις βιοκαινώσεις παίζουν κυρίως μύκητες και βακτήρια, καθώς και άλλοι μικροί οργανισμοί που επεξεργάζονται τα νεκρά υπολείμματα φυτών και ζώων (Εικ. 68).

Η ζωή στη Γη συνεχίζεται εδώ και περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, χωρίς διακοπή ακριβώς επειδή συμβαίνει στο σύστημα των βιολογικών κύκλων της ύλης. Η βάση για αυτό είναι η φωτοσύνθεση των φυτών και οι διατροφικές συνδέσεις μεταξύ των οργανισμών στις βιοκαινώσεις.

Ωστόσο, ο βιολογικός κύκλος της ύλης απαιτεί συνεχή ενεργειακή δαπάνη.

Σε αντίθεση με τα χημικά στοιχεία που εμπλέκονται επανειλημμένα σε ζωντανά σώματα, η ενέργεια του ηλιακού φωτός που κατακρατείται από τα πράσινα φυτά δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τους οργανισμούς επ' αόριστον.

Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής, η ενέργεια δεν εξαφανίζεται χωρίς ίχνος· διατηρείται στον κόσμο γύρω μας, αλλά περνά από τη μια μορφή στην άλλη. Σύμφωνα με τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο, κάθε μετασχηματισμός της ενέργειας συνοδεύεται από τη μετάβαση μέρους της σε μια κατάσταση όπου δεν μπορεί πλέον να χρησιμοποιηθεί για εργασία. Στα κύτταρα των ζωντανών όντων, η ενέργεια που παρέχει χημικές αντιδράσεις μετατρέπεται εν μέρει σε θερμότητα κατά τη διάρκεια κάθε αντίδρασης και η θερμότητα διαχέεται από το σώμα στον περιβάλλοντα χώρο. Η πολύπλοκη εργασία των κυττάρων και των οργάνων συνοδεύεται έτσι από απώλεια ενέργειας από το σώμα. Κάθε κύκλος της κυκλοφορίας των ουσιών, ανάλογα με τη δραστηριότητα των μελών της βιοκένωσης, απαιτεί όλο και περισσότερες νέες προμήθειες ενέργειας.

Έτσι, η ζωή στον πλανήτη μας εμφανίζεται ως ένας σταθερός κύκλος ουσιών, που υποστηρίζεται από τη ροή της ηλιακής ενέργειας. Η ζωή οργανώνεται όχι μόνο σε βιοκαινώσεις, αλλά και σε οικοσυστήματα, στα οποία υπάρχει στενή σύνδεση μεταξύ ζωντανών και μη ζωντανών συστατικών της φύσης.

Η ποικιλομορφία των οικοσυστημάτων στη Γη συνδέεται τόσο με την ποικιλομορφία των ζωντανών οργανισμών όσο και με τις συνθήκες του φυσικού και γεωγραφικού περιβάλλοντος. Τούντρα, δάσος, στέπα, έρημος ή τροπικές κοινότητες έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά βιολογικών κύκλων και συνδέσεων με το περιβάλλον. Τα υδάτινα οικοσυστήματα είναι επίσης εξαιρετικά διαφορετικά. Τα οικοσυστήματα διαφέρουν ως προς την ταχύτητα των βιολογικών κύκλων και στη συνολική ποσότητα της ουσίας που εμπλέκεται σε αυτούς τους κύκλους.

Η βασική αρχή της βιωσιμότητας των οικοσυστημάτων - ο κύκλος της ύλης που υποστηρίζεται από τη ροή της ενέργειας - διασφαλίζει ουσιαστικά την ατελείωτη ύπαρξη ζωής στη Γη.

Με βάση αυτή την αρχή, μπορούν να οργανωθούν βιώσιμα τεχνητά οικοσυστήματα και τεχνολογίες παραγωγής που εξοικονομούν νερό ή άλλους πόρους. Η παραβίαση της συντονισμένης δραστηριότητας των οργανισμών στις βιοκαινώσεις συνήθως συνεπάγεται σοβαρές αλλαγές στους κύκλους της ύλης στα οικοσυστήματα. Αυτή είναι η κύρια αιτία τέτοιων περιβαλλοντικών καταστροφών όπως η μείωση της γονιμότητας του εδάφους, η μείωση της απόδοσης των φυτών, η ανάπτυξη και η παραγωγικότητα των ζώων και η σταδιακή καταστροφή του φυσικού περιβάλλοντος.

Παραδείγματα και πρόσθετες πληροφορίες

1. Στα δάση, όλοι οι φυτοφάγοι οργανισμοί (καταναλωτές πρώτης τάξης) χρησιμοποιούν κατά μέσο όρο περίπου το 10-12% της ετήσιας ανάπτυξης των φυτών. Το υπόλοιπο επεξεργάζεται από αποικοδομητές αφού το φύλλωμα και το ξύλο πεθάνουν. Στα οικοσυστήματα της στέπας, ο ρόλος των καταναλωτών αυξάνεται σημαντικά. Τα φυτοφάγα ζώα μπορούν να φάνε έως και το 70% της συνολικής υπέργειας μάζας των φυτών χωρίς να υπονομεύεται σημαντικά ο ρυθμός ανανέωσής τους. Ένα σημαντικό μέρος της φαγώσιμης ουσίας επιστρέφει στο οικοσύστημα με τη μορφή περιττωμάτων, τα οποία αποσυντίθενται ενεργά από μικροοργανισμούς και μικρά ζώα. Έτσι, η δραστηριότητα των καταναλωτών επιταχύνει πολύ την κυκλοφορία των ουσιών στις στέπες. Η συσσώρευση νεκρών απορριμμάτων φυτών στα οικοσυστήματα αποτελεί ένδειξη επιβράδυνσης του ρυθμού βιολογικού κύκλου εργασιών.

2. Στα χερσαία οικοσυστήματα, το έδαφος παίζει πρωτίστως το ρόλο της αποθήκευσης και του αποθέματος εκείνων των πόρων που είναι απαραίτητοι για τη ζωή της βιοκένωσης. Τα οικοσυστήματα που δεν έχουν εδάφη - υδάτινα, βραχώδη, σε ρηχά και χωματερές - είναι πολύ ασταθή. Η κυκλοφορία των ουσιών σε αυτά διακόπτεται εύκολα και είναι δύσκολο να ξαναρχίσει.

Στα εδάφη, το πιο πολύτιμο μέρος είναι το χούμο - μια σύνθετη ουσία που σχηματίζεται από νεκρή οργανική ύλη ως αποτέλεσμα της δραστηριότητας πολλών οργανισμών. Το χούμο παρέχει μακροχρόνια και αξιόπιστη θρέψη στα φυτά, καθώς αποσυντίθεται πολύ αργά και σταδιακά, απελευθερώνοντας θρεπτικά συστατικά. Τα εδάφη με μεγάλη ποσότητα χούμου χαρακτηρίζονται από υψηλή γονιμότητα και τα οικοσυστήματα είναι ανθεκτικά.

3. Τα ασταθή οικοσυστήματα στα οποία ο κύκλος της ύλης δεν είναι ισορροπημένος μπορούν εύκολα να παρατηρηθούν με το παράδειγμα της υπερανάπτυξης λιμνών ή μικρών λιμνών. Σε τέτοιες δεξαμενές, ειδικά εάν τα λιπάσματα ξεπλένονται από τα γύρω χωράφια, αναπτύσσονται γρήγορα τόσο η παράκτια βλάστηση όσο και διάφορα φύκια. Τα φυτά δεν έχουν χρόνο να υποστούν επεξεργασία από υδρόβιους κατοίκους και, πεθαίνοντας, σχηματίζουν στρώματα τύρφης στο κάτω μέρος. Η λίμνη γίνεται ρηχή και σταδιακά παύει να υπάρχει, μετατρέπεται πρώτα σε βάλτο και μετά σε υγρό λιβάδι. Εάν η δεξαμενή είναι μικρή, τέτοιες αλλαγές μπορούν να συμβούν αρκετά γρήγορα, για αρκετά χρόνια.

4. Οι θάλασσες είναι επίσης γιγάντια πολύπλοκα οικοσυστήματα. Παρά το τεράστιο βάθος, είναι γεμάτα ζωή μέχρι τον πάτο. Στις θάλασσες υπάρχει συνεχής κυκλοφορία υδάτινων μαζών, δημιουργούνται ρεύματα και άμπωτες και ροές εμφανίζονται κοντά στην ακτή. Το ηλιακό φως διεισδύει μόνο στα επιφανειακά στρώματα του νερού· κάτω από τα 200 m, η φωτοσύνθεση των φυκών είναι αδύνατη. Επομένως, μόνο ετερότροφοι οργανισμοί ζουν σε βάθη - ζώα και βακτήρια. Έτσι, οι δραστηριότητες των παραγωγών και το μεγαλύτερο μέρος των αποικοδομητών και των καταναλωτών διαχωρίζονται έντονα στο χώρο. Η νεκρή οργανική ύλη βυθίζεται τελικά στον πυθμένα, αλλά τα απελευθερωμένα ορυκτά στοιχεία επιστρέφουν στα ανώτερα στρώματα μόνο σε μέρη όπου υπάρχουν ισχυρά ανοδικά ρεύματα. Στο κεντρικό τμήμα των ωκεανών, η αναπαραγωγή των φυκών περιορίζεται έντονα από την έλλειψη θρεπτικών ουσιών και η «παραγωγικότητα» του ωκεανού σε αυτές τις περιοχές είναι τόσο χαμηλή όσο και στις πιο ξηρές ερήμους.

Ερωτήσεις.

1. Καταγράψτε όσο το δυνατόν πληρέστερα τη σύνθεση των αποικοδομητών στο δασικό οικοσύστημα.
2. Πώς εκδηλώνεται ο κύκλος των ουσιών σε ένα ενυδρείο; Πόσο κλειστός είναι; Πώς να το κάνετε πιο βιώσιμο;
3. Στο αποθεματικό της στέπας, σε μια περιοχή πλήρως περιφραγμένη από φυτοφάγα θηλαστικά, η απόδοση χόρτου ήταν 5,2 c/ha και στην περιοχή βόσκησης - 5,9. Γιατί είναι χαμηλότερη η αποβολή των καταναλωτών;
φυτικά προϊόντα;
4. Γιατί μειώνεται η γονιμότητα του εδάφους της Γης εάν οι ουσίες που αφαιρούνται από τον άνθρωπο με τη μορφή καλλιεργειών από τα χωράφια επιστρέφουν αργά ή γρήγορα στο περιβάλλον σε επεξεργασμένη μορφή;

Ασκηση.

Συγκρίνετε την ετήσια αύξηση της πράσινης μάζας και των αποθεμάτων νεκρών φυτικών υπολειμμάτων (απορρίματα στα δάση, κουρέλια στις στέπες) σε διαφορετικά οικοσυστήματα. Προσδιορίστε σε ποια οικοσυστήματα ο κύκλος των ουσιών είναι πιο έντονος.

Θέματα προς συζήτηση.

1. Στην περιοχή των καπνιστών βιομηχανικών επιχειρήσεων, άρχισαν να συσσωρεύονται σκουπίδια στα δάση. Γιατί συμβαίνει αυτό και τι προβλέψεις μπορούν να γίνουν για το μέλλον αυτού του δάσους;

2. Είναι δυνατόν να υπάρχουν οικοσυστήματα στα οποία το ζωντανό μέρος αντιπροσωπεύεται από δύο μόνο ομάδες - παραγωγούς και αποσυνθέτες;

3. Σε προηγούμενες εποχές, μεγάλα αποθέματα άνθρακα προέκυψαν σε μια σειρά από περιοχές της Γης. Τι μπορεί να ειπωθεί για τα κύρια χαρακτηριστικά των οικοσυστημάτων στα οποία συνέβη αυτό;

4. Σε πολύπλοκα τροπικά οικοσυστήματα τροπικών δασών, το έδαφος είναι πολύ φτωχό σε θρεπτικά συστατικά. Πώς να το εξηγήσετε αυτό; Γιατί τα τροπικά δάση δεν επανέρχονται στην αρχική τους μορφή εάν καθαριστούν;

5. Πώς πρέπει να είναι το οικοσύστημα του διαστημικού σκάφους για μακροπρόθεσμες αποστολές;

Chernova N. M., Βασικές αρχές της οικολογίας: Εγχειρίδιο. ημέρες 10 (11) τάξη. γενική εκπαίδευση εγχειρίδιο ιδρύματα/ N. M. Chernova, V. M. Galushin, V. M. Konstantinov; Εκδ. N. M. Chernova. - 6η έκδ., στερεότυπο. - M.: Bustard, 2002. - 304 p.

Το οικοσύστημα είναι ένα πληροφοριακά αυτοαναπτυσσόμενο, θερμοδυναμικά ανοιχτό σύνολο βιοτικών οικολογικών συστατικών και αβιοτικών πηγών ύλης και ενέργειας, η ενότητα και η λειτουργική σύνδεση των οποίων εντός του χρόνου και του χώρου που χαρακτηρίζει μια συγκεκριμένη περιοχή της βιόσφαιρας (συμπεριλαμβανομένης της βιόσφαιρας ως ένα σύνολο) διασφαλίζει την υπέρβαση των εσωτερικών τακτικών κινήσεων ύλης και ενέργειας σε αυτήν την περιοχή και πληροφορίες σχετικά με την εξωτερική ανταλλαγή (και μεταξύ γειτονικών παρόμοιων πληθυσμών) και βάσει αυτής της απεριόριστα μακράς αυτορρύθμισης και ανάπτυξης του συνόλου υπό την ελεγκτική επιρροή του βιοτικά και βιογονικά συστατικά.

Η σύνθεση των οικοσυστημάτων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον λειτουργικό «σκοπό» τους και το αντίστροφο. Αυτή η παρατήρηση προέρχεται από την αρχή της οικολογικής συμπληρωματικότητας (συμπληρωματικότητα): κανένα λειτουργικό μέρος του οικοσυστήματος (οικολογικό στοιχείο, στοιχείο κ.λπ.) δεν μπορεί να υπάρξει χωρίς άλλα λειτουργικά συμπληρωματικά μέρη.

Εικόνα 1. - Ταξινόμηση φυσικών οικοσυστημάτων

Ο νόμος του σχηματισμού οικοσυστημάτων: η μακροχρόνια ύπαρξη οργανισμών είναι δυνατή μόνο στο πλαίσιο των οικολογικών συστημάτων, όπου τα συστατικά και τα στοιχεία τους αλληλοσυμπληρώνονται και προσαρμόζονται ανάλογα μεταξύ τους. Αυτό διασφαλίζει την αναπαραγωγή του οικοτόπου κάθε είδους και τη σχετικά αμετάβλητη ύπαρξη όλων των περιβαλλοντικών συστατικών.

Ο δεύτερος οικολογικός νόμος, σύμφωνα με τον Yu. N. Kurazhskovsky: «ο νόμος της διατήρησης της ζωής: η ζωή μπορεί να υπάρξει μόνο στη διαδικασία της κίνησης μιας ροής ύλης, ενέργειας και πληροφοριών μέσω ενός ζωντανού σώματος. Η διακοπή της κίνησης σε αυτή τη ροή τερματίζει τη ζωή». Αυτή η αρχή ισχύει επίσης για οποιουσδήποτε οικολογικούς σχηματισμούς και, γενικά, για πολλά φυσικά συστήματα, ακόμη και για εκείνα που δεν σχετίζονται άμεσα με τα έμβια όντα.

Στις αρχές της δεκαετίας του '70. Ο Reimers N.F διατύπωσε τον νόμο της εσωτερικής δυναμικής ισορροπίας και στη συνέχεια τέσσερις κύριες συνέπειες από αυτόν. Δήλωση νόμου: ύλη, ενέργεια, πληροφορίες και δυναμικές ιδιότητες των επιμέρους φυσικών συστημάτων (συμπεριλαμβανομένων των οικοσυστημάτων) και η ιεραρχία τους είναι τόσο αλληλένδετες που οποιαδήποτε αλλαγή σε έναν από αυτούς τους δείκτες προκαλεί συνοδευτικές λειτουργικές-δομικές ποσοτικές και ποιοτικές αλλαγές που διατηρούν το συνολικό ποσό υλικό-ενέργεια, πληροφορίες και δυναμικές ιδιότητες των συστημάτων όπου συμβαίνουν αυτές οι αλλαγές ή στην ιεραρχία τους. Σημαντικές συνέπειες από τον νόμο της εσωτερικής δυναμικής ισορροπίας:

1. Οποιαδήποτε αλλαγή στο περιβάλλον (ύλη, ενέργεια, πληροφορίες, δυναμικές ιδιότητες οικοσυστημάτων) οδηγεί αναπόφευκτα στην ανάπτυξη φυσικών αλυσιδωτών αντιδράσεων που οδηγούν στην εξουδετέρωση της αλλαγής ή στο σχηματισμό νέων φυσικών συστημάτων, ο σχηματισμός των οποίων, με σημαντικές αλλαγές στο περιβάλλον, μπορεί να γίνει μη αναστρέψιμο.

2. Η αλληλεπίδραση περιβαλλοντικών συστατικών υλικού-ενέργειας (ενέργεια, αέρια, υγρά, υποστρώματα, οργανισμοί παραγωγοί, καταναλωτές και αποικοδομητές), πληροφορίες και δυναμικές ιδιότητες των φυσικών συστημάτων είναι ποσοτικά μη γραμμική, δηλαδή μια ασθενής επίδραση ή αλλαγή σε έναν από τους δείκτες μπορεί προκαλούν έντονες αποκλίσεις σε άλλους (και σε ολόκληρο το σύστημα ως σύνολο).

3. Οι αλλαγές που γίνονται στα μεγάλα οικοσυστήματα είναι σχετικά μη αναστρέψιμες - περνώντας από την ιεραρχία τους από κάτω προς τα πάνω, από τον τόπο της πρόσκρουσης στη βιόσφαιρα συνολικά, αλλάζουν τις παγκόσμιες διαδικασίες και ως εκ τούτου τις μεταφέρουν σε ένα νέο εξελικτικό επίπεδο.

4. Οποιοσδήποτε τοπικός μετασχηματισμός της φύσης προκαλεί αποκρίσεις στην παγκόσμια ολότητα της βιόσφαιρας και στις μεγαλύτερες διαιρέσεις της, οδηγώντας στη σχετική σταθερότητα του οικολογικού και οικονομικού δυναμικού (ο κανόνας «Trishkin caftan»), η αύξηση του οποίου είναι δυνατή μόνο μέσω σημαντική αύξηση των ενεργειακών επενδύσεων.

Με βάση τα δεδομένα που συγκεντρώνει η οικολογία, λαμβάνοντας υπόψη τις παραπάνω γενικεύσεις, είναι δυνατό να διατυπωθεί η αρχή της οικολογικής (λειτουργικής) αξιοπιστίας: η αποτελεσματικότητα ενός οικοσυστήματος, η ικανότητά του να αυτοθεραπεύεται και να αυτορυθμίζεται (εντός φυσικών διακυμάνσεων) εξαρτάται από τη θέση του στην ιεραρχία των φυσικών σχηματισμών, τον βαθμό αλληλεπίδρασης των συστατικών και των στοιχείων του, καθώς και από τις ιδιωτικές προσαρμογές των οργανισμών που συνθέτουν τη ζωή του οικοσυστήματος. Η ποικιλομορφία, η πολυπλοκότητα και άλλα μορφολογικά χαρακτηριστικά ενός οικοσυστήματος έχουν ποικίλη σημασία και εξαρτώνται από τον βαθμό της εξελικτικής και διαδοχικής ωρίμανσης του. Εάν μια μείωση της ποικιλομορφίας οδηγεί σε απότομη ανισορροπία στη "σκληρότητα" τμημάτων του οικοσυστήματος, και αυτό συμβαίνει αρκετά συχνά, τότε η απλοποίηση του συστήματος είναι γεμάτη με αισθητή μείωση της αξιοπιστίας του.

Μετατοπίζοντας τη δυναμική κατάσταση ισορροπίας των φυσικών συστημάτων με τη βοήθεια σημαντικών επενδύσεων ενέργειας (μέσω γεωργικών τεχνικών), οι άνθρωποι διαταράσσουν την αναλογία των περιβαλλοντικών συστατικών, επιτυγχάνοντας αύξηση των χρήσιμων προϊόντων (συγκομιδή) ή κατάσταση του περιβάλλοντος ευνοϊκή για την ανθρώπινη ζωή . Αν αυτές οι μετατοπίσεις «σβήσουν» στην ιεραρχία των φυσικών συστημάτων και δεν προκαλέσουν θερμοδυναμική διαταραχή, η κατάσταση είναι ευνοϊκή. Ωστόσο, η υπερβολική επένδυση ενέργειας και η προκύπτουσα διαφωνία υλικού-ενέργειας οδηγούν σε μείωση του δυναμικού των φυσικών πόρων μέχρι την ερημοποίηση της περιοχής, η οποία συμβαίνει χωρίς αποζημίωση: αντί για ανθισμένους κήπους, εμφανίζονται έρημοι.

Δομή οικοσυστήματος

Τα οικοσυστήματα υπάρχουν παντού - στο νερό και στην ξηρά, σε ξηρές και υγρές περιοχές, σε ψυχρές και ζεστές περιοχές. Φαίνονται διαφορετικά και περιλαμβάνουν διαφορετικούς τύπους φυτών και ζώων. Ωστόσο, η «συμπεριφορά» όλων των οικοσυστημάτων έχει επίσης κοινές πτυχές που συνδέονται με τη θεμελιώδη ομοιότητα των ενεργειακών διεργασιών που συμβαίνουν σε αυτά. Ένας από τους θεμελιώδεις κανόνες που υπακούουν όλα τα οικοσυστήματα είναι η αρχή Le Chatelier-Brown: όταν μια εξωτερική επιρροή βγάζει το σύστημα από μια κατάσταση σταθερής ισορροπίας, αυτή η ισορροπία μετατοπίζεται προς την κατεύθυνση στην οποία εξασθενεί η επίδραση της εξωτερικής επιρροής.

Το μεγαλύτερο φυσικό οικοσύστημα στη Γη είναι η βιόσφαιρα. Το όριο μεταξύ ενός μεγάλου οικοσυστήματος και της βιόσφαιρας είναι τόσο αυθαίρετο όσο και μεταξύ πολλών εννοιών στην οικολογία. Η διαφορά έγκειται κυρίως σε τέτοια χαρακτηριστικά της βιόσφαιρας όπως η σφαιρικότητα και η μεγαλύτερη υπό όρους κλειστότητα (με θερμοδυναμικό άνοιγμα). Άλλα οικοσυστήματα της Γης δεν είναι πρακτικά κλειστά από άποψη υλικού.

Τα Biomes είναι τα μεγαλύτερα χερσαία οικοσυστήματα που αντιστοιχούν στις κύριες κλιματικές ζώνες της Γης (έρημος, γρασίδι, δάσος). Τα υδάτινα οικοσυστήματα είναι τα κύρια οικοσυστήματα που υπάρχουν στην υδάτινη σφαίρα (υδρόσφαιρα).

Οποιοδήποτε οικοσύστημα μπορεί πρώτα από όλα να χωριστεί σε ένα σύνολο οργανισμών και σε ένα σύνολο άψυχων (αβιοτικών) περιβαλλοντικών παραγόντων (Εικ. 2).

Με τη σειρά του, ο οικοτόπος αποτελείται από το κλίμα σε όλες τις διαφορετικές εκφάνσεις του και το γεωλογικό περιβάλλον (εδάφη και εδάφη), που ονομάζεται εδαφότοπο. Το εδαφότοπο είναι όπου η βιοκένωση αντλεί τα μέσα επιβίωσής της και όπου απελευθερώνει απόβλητα.

Η δομή του ζωντανού μέρους της βιογεωκένωσης καθορίζεται από τροφοενεργειακές συνδέσεις και σχέσεις, σύμφωνα με τις οποίες διακρίνονται τρία κύρια λειτουργικά συστατικά: ένα σύμπλεγμα αυτότροφων παραγωγών οργανισμών που παρέχουν οργανική ύλη και, επομένως, ενέργεια σε άλλους οργανισμούς (φυτοκένωση (πράσινα φυτά ), καθώς και φωτο- και χημειοσυνθετικά βακτήρια). ένα σύμπλεγμα ετερότροφων καταναλωτικών οργανισμών που ζουν από θρεπτικά συστατικά που δημιουργούνται από τους παραγωγούς· πρώτον, πρόκειται για ζωοκένωση (ζώα), δεύτερον, φυτά χωρίς χλωροφύλλη. ένα σύμπλεγμα οργανισμών αποσύνθεσης που αποσυνθέτουν οργανικές ενώσεις σε ανόργανη κατάσταση (μικροβιοκένωση, καθώς και μύκητες και άλλους οργανισμούς που τρέφονται με νεκρή οργανική ύλη).

Εικόνα 2. - Δομή οικοσυστήματος

Παραδείγματα οικοσυστημάτων: ένα κομμάτι δάσους, μια λίμνη, ένα κούτσουρο που σαπίζει, ένα άτομο που κατοικείται από μικρόβια ή έλμινθους είναι οικοσυστήματα. Η έννοια του οικοσυστήματος είναι επομένως εφαρμόσιμη σε κάθε συλλογή ζωντανών οργανισμών και των οικοτόπων τους.

Σε μεγάλο βαθμό λόγω της αδυναμίας να εξηγηθεί πλήρως η συμπεριφορά των ανθρώπων σε έναν οργανισμό με βάση οργανωτικούς και ιδιωτικούς στόχους, μια διαφορετική προσέγγιση, ένα διαφορετικό παράδειγμα, αναδύεται στην κοινωνιολογία των οργανισμών. Σύμφωνα με αυτήν, ένας οργανισμός είναι ένα οικοσύστημα. Δημιουργεί έναν ιδιαίτερο κόσμο γύρω από ένα άτομο, που αποτελείται από ανάγκες και αξίες, πρότυπα συμπεριφοράς και κρυμμένα νοήματα. Με αυτήν την κατανόηση, είναι γενικά δύσκολο να μιλήσουμε για τον σκοπό του οργανισμού. Ποιους στόχους μπορεί γενικά να θέσει ένα οικοσύστημα για τον εαυτό του; Εάν περάσουμε σε ένα πιο λειτουργικό επίπεδο, οι στόχοι του οργανισμού μπορεί να αλλάξουν, αλλά ο ίδιος ο οργανισμός θα παραμείνει σχεδόν αμετάβλητος. Αυτό μπορεί να φανεί συνεχώς στα οικονομικά. Οι εταιρείες συχνά αλλάζουν ριζικά κλάδους, προϊόντα και θέση στην αγορά. Ταυτόχρονα, διατηρούν το όνομά τους, το βασικό προσωπικό τους και το σύστημα εσωτερικών εταιρικών αξιών τους. Ένα από τα πιο εντυπωσιακά παραδείγματα τέτοιας ανάπτυξης είναι η IBM, η οποία έχει καταφέρει πολλά στην ιστορία της.<кульбитов>- από την παραγωγή ζυγαριών για σφαγεία και ωρολογίων έως την παραγωγή γραφομηχανών και άλλου εξοπλισμού γραφείου, από αυτές μέχρι ηλεκτρικές υπολογιστικές μηχανές, από αυτές έως υπολογιστές. Ταυτόχρονα, η IBM παρέμεινε η IBM με μια εγγενή κουλτούρα επεξεργασίας πελατών, με σχετικά σταθερή στάση σχετικά με το προσωπικό, με ιδιαίτερη κατανόηση της αποστολής της στην οικονομία και την κοινωνία.

Αυτή η κατανόηση συχνά ονομάζεται φυσικό μοντέλο οργάνωσης. Η εμφάνιση του φυσικού μοντέλου οργάνωσης συνδέεται με το έργο των εκπροσώπων της σχολής των ανθρωπίνων σχέσεων, οι οποίοι αντιλαμβάνονταν τον οργανισμό ως κοινότητα και όχι ως ομάδα-στόχο, δίνοντας ιδιαίτερη προσοχή στις άτυπες πτυχές της οργανωσιακής πραγματικότητας. Η πληρέστερη κατανόηση ενός οργανισμού ως οικοσυστήματος παρουσιάζεται στα έργα των F. Selznick και C. Barnard. Ο σκοπός ενός οργανισμού στην κατανόησή τους είναι απλώς η ύπαρξη ή η επιβίωση. Σε αυτή την περίπτωση, όταν περιγράφονται οργανισμοί, χρησιμοποιούνται ενεργά αναλογίες με έναν βιολογικό οργανισμό. Όπως και με το σώμα, η κύρια διαδικασία που καθορίζει την ύπαρξη των οργανισμών είναι η διαδικασία ικανοποίησης ορισμένων αναγκών. Αυτές οι ανάγκες είναι ποικίλες και σημαντικό μέρος τους δεν μπορεί να εκπροσωπηθεί στο πλαίσιο της διαδικασίας επίτευξης του στόχου. Η ομοιότητα ενός οργανισμού με τα φυσικά συστήματα έγκειται επίσης στο γεγονός ότι έχει έναν ορισμένο κύκλο ανάπτυξής του - γέννηση, ανάπτυξη, ωριμότητα και θάνατο. Αυτή η ερμηνεία χρησίμευσε ως βάση για τη δημιουργία πολυάριθμων θεωριών για τον κύκλο ζωής ενός οργανισμού, οι οποίες χρησιμοποιούνται ενεργά σήμερα στη συμβουλευτική και διαχείριση διαχείρισης.

Η κατανόηση ενός οργανισμού ως οικοσυστήματος δεν πρέπει να ταυτίζεται με τη λεγόμενη οικολογική προσέγγιση στη θεωρία και την κοινωνιολογία των οργανισμών. Παρά την ορολογική ομοιότητα, η οικολογική προσέγγιση έδινε προσοχή κυρίως στη σχέση του οργανισμού με το εξωτερικό περιβάλλον. Αυτές οι σχέσεις περιγράφηκαν κατ' αναλογία με τη διαδικασία της βιολογικής προσαρμογής. Στο πλαίσιο της οικολογικής προσέγγισης, ένα οικοσύστημα δεν είναι ένας ξεχωριστός οργανισμός, αλλά ένας οργανισμός μαζί με ένα ορισμένο μέρος του εξωτερικού περιβάλλοντος με το οποίο αλληλεπιδρά συνεχώς (οικολογική θέση).

Η κατανόηση ενός οργανισμού ως συγκεκριμένου οικοσυστήματος μπορεί να εξηγήσει πολλές αυθόρμητες οργανωτικές διαδικασίες και άτυπες σχέσεις μεταξύ των ανθρώπων. Γενικά, ό,τι δεν εντάσσεται στο μοντέλο της στόχου-ορθολογικής δράσης μπορεί να εξηγηθεί με βάση την αναγνώριση της παρουσίας πολλαπλών αναγκών στον ίδιο τον οργανισμό και στα μέλη του. Ταυτόχρονα, ο ρόλος των επίσημων αλληλεπιδράσεων και της διαδικασίας επίτευξης των οργανωτικών στόχων υποβαθμίζεται φυσικά. Αυτή η κατανόηση της οργανωσιακής πραγματικότητας δεν είναι απολύτως συνεπής με την παραδοσιακή ευρωπαϊκή κοινή λογική, η οποία, ωστόσο, βλέπει τον οργανισμό ως εργαλείο για την επίτευξη στόχων, παρά ως μια αυθόρμητα αναδυόμενη πραγματικότητα που αναπτύσσεται σύμφωνα με τους δικούς της νόμους. Η πρακτική της παραδοσιακής ιαπωνικής διαχείρισης από αυτή την άποψη είναι μια σαφής ενσάρκωση της κατανόησης του οργανισμού ως οικοσυστήματος. Στην Ιαπωνία, μια εταιρεία ή επιχείρηση μοιάζει περισσότερο με κοινότητα, πόλη ή χωριό. Όταν ένας άνθρωπος αρχίζει να εργάζεται, συνδέει όλη του τη ζωή με την εταιρεία. Ως εκ τούτου, η εξαφάνιση μιας εταιρείας θεωρείται τραγωδία, κάποιο είδος κατακλυσμού, αν και στην ευρωπαϊκή αντίληψη, η χρεοκοπία μιας εταιρείας είναι απλώς απόδειξη ότι αυτό το εργαλείο για να βγάλει χρήματα ήταν ανεπιτυχές.

Η έννοια του οικοσυστήματος συνεπάγεται την παρουσία κάποιου σταθερού οικοτόπου. Όταν εφαρμόζεται σε έναν οργανισμό, ένα τέτοιο περιβάλλον αποτελείται από κάποια πολιτισμικά πρότυπα ή αξίες που ο οργανισμός επιβάλλει ρητά ή σιωπηρά στα μέλη του. Ένα άτομο που έχει εργαστεί για 10 χρόνια στο σιδηρόδρομο σκέφτεται διαφορετικά από κάποιον που έχει εργαστεί σε μια τράπεζα για το ίδιο χρονικό διάστημα. Εδώ λειτουργεί αρκετά καλά η αναλογία με το ανθρωπάκι που έζησε 10 χρόνια στη Ρωσία και με αυτόν που έζησε στις ΗΠΑ ή στη Γαλλία. Τέτοιοι άνθρωποι αναπτύσσουν διαφορετικούς αξιακούς προσανατολισμούς, διαφορετικά στερεότυπα αντίληψης της πραγματικότητας, διαφορετικές προτιμήσεις και προκαταλήψεις. Έτσι, η κατανόηση ενός οργανισμού ως οικοσυστήματος φέρνει τον ερευνητή κοντά στην κατηγορία της οργανωτικής ή εταιρικής κουλτούρας. Εάν η συμπεριφορά των ζώων εξαρτάται εξ ολοκλήρου από το φυσικό περιβάλλον, τότε η ανθρώπινη συμπεριφορά καθορίζεται πρωτίστως από το πολιτιστικό περιβάλλον. Οι οργανισμοί αποτελούν μέρος αυτού του περιβάλλοντος. Η έννοια της οργανωσιακής κουλτούρας θα συζητηθεί λεπτομερέστερα στο τρίτο κεφάλαιο αυτού του εγχειριδίου.

Οικοσύστημα (βιογεωκένωση)- μια συλλογή διαφορετικών οργανισμών και μη ζωντανών συστατικών του περιβάλλοντος, που συνδέονται στενά με ροές ύλης και ενέργειας.

Κύριος ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΕΡΕΥΝΑΣ με μια οικοσυστημική προσέγγιση στην οικολογία, οι διαδικασίες μετασχηματισμού της ύλης και της ενέργειας μεταξύ του βιοτόπου και της βιοκένωσης γίνονται διαδικασίες, δηλαδή ο αναδυόμενος βιογεωχημικός κύκλος ουσιών στο οικοσύστημα ως σύνολο.

Τα οικοσυστήματα περιλαμβάνουν βιοτικές κοινότητες οποιασδήποτε κλίμακας με τον βιότοπό τους (για παράδειγμα, από μια λακκούβα στον παγκόσμιο ωκεανό, από ένα σάπιο κούτσουρο σε ένα τεράστιο δάσος τάιγκα).

Από αυτή την άποψη, διακρίνονται τα επίπεδα οικοσυστήματος

Επίπεδα οικοσυστήματος:

1. μικροοικοσυστήματα(σάπιο κούτσουρο με έντομα, μικροοργανισμούς και μύκητες που ζουν σε αυτό, γλάστρα).

2. μεσοοικοσυστήματα(λίμνη, λίμνη, στέπα κ.λπ.)

3. μακροοικοσυστήματα(ήπειρος, ωκεανός)

4. παγκόσμιο οικοσύστημα(βιόσφαιρα της Γης).

Ένα οικοσύστημα είναι ένα ολοκληρωμένο σύστημα που περιλαμβάνει βιοτικά και αβιοτικά συστατικά. Αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Όλα τα οικοσυστήματα είναι ανοιχτά συστήματα και λειτουργούν με την κατανάλωση ηλιακής ενέργειας.

Τα αβιοτικά συστατικά περιλαμβάνουν ανόργανες ουσίες που περιλαμβάνονται σε κύκλους, οργανικές ενώσεις που συνδέουν τα βιοτικά και αβιοτικά μέρη: αέρας, νερό, περιβάλλον υποστρώματος.

Τα βιοτικά συστατικά ενός οικοσυστήματος έχουν είδος, χωρική και τροφική δομή.

Η χωρική δομή του οικοσυστήματος εκδηλώνεται σε επίπεδα: οι αυτότροφες διεργασίες είναι πιο ενεργές στην ανώτερη βαθμίδα - την «πράσινη ζώνη», όπου είναι διαθέσιμο το ηλιακό φως. Οι ετερότροφες διεργασίες είναι πιο έντονες για την κατώτερη βαθμίδα. - "καφέ ζώνη". Εδώ η οργανική ύλη συσσωρεύεται σε εδάφη και ιζήματα.

Η τροφική δομή του οικοσυστήματος αντιπροσωπεύεται από παραγωγούς - παραγωγούς οργανικής ύλης και καταναλωτές - καταναλωτές οργανικής ύλης, καθώς και αποικοδομητές - καταστρέφοντας οργανικές ενώσεις σε ανόργανες. Ένα οικοσύστημα μπορεί να διασφαλίσει την κυκλοφορία της ύλης μόνο εάν περιλαμβάνει τα τέσσερα συστατικά που είναι απαραίτητα για αυτό: αποθέματα θρεπτικών ουσιών, παραγωγούς, καταναλωτές και αποικοδομητές. Οι παραγωγοί είναι αυτότροφοι, οι καταναλωτές είναι ετερότροφοι. Τα ετερότροφα χωρίζονται σε φαγότροφα (τρέφονται με άλλους οργανισμούς) και σαπρόφυτα, καταστροφείς (βακτήρια και μύκητες που αποσυνθέτουν τον νεκρό ιστό).

Σε οποιοδήποτε οικοσύστημα, η αλληλεπίδραση αυτοτροφικών και ετερότροφων συστατικών συμβαίνει κατά τη διαδικασία της κυκλοφορίας της ουσίας. Έως και το 90% της ύλης και της ενέργειας χάνεται σε κάθε στάδιο της τροφικής αλυσίδας, μόνο το 10% περνά στον επόμενο καταναλωτή (κανόνας 10 τοις εκατό). Ο ρυθμός δημιουργίας οργανικής ύλης στα οικοσυστήματα - βιολογικά προϊόντα - εξαρτάται από την ενέργεια του Ήλιου. Η βιολογική παραγωγή των οικοσυστημάτων είναι ο ρυθμός με τον οποίο δημιουργείται βιομάζα σε αυτά. Η φυτική παραγωγή είναι πρωτογενής, η ζωική παραγωγή είναι δευτερεύουσα. Σε κάθε βιοκένωση, η παραγωγή κάθε τροφικού επιπέδου είναι 10 φορές μικρότερη από την προηγούμενη. Η βιομάζα των φυτών είναι μεγαλύτερη από τη βιομάζα των φυτοφάγων, η μάζα των αρπακτικών είναι 10 φορές μικρότερη από τη μάζα των φυτοφάγων (ο κανόνας της πυραμίδας της βιολογικής παραγωγής). Στους ωκεανούς, τα μονοκύτταρα φύκια διαιρούνται με ταχύτερο ρυθμό και παράγουν υψηλή παραγωγή. Αλλά ο συνολικός αριθμός τους αλλάζει ελάχιστα, επειδή οι τροφοδότες φίλτρων τα τρώνε με χαμηλότερο ρυθμό. Τα φύκια μόλις και μετά βίας έχουν χρόνο να αναπαραχθούν για να επιβιώσουν. Τα ψάρια, τα κεφαλόποδα και τα μεγάλα καρκινοειδή αναπτύσσονται και αναπαράγονται πιο αργά, αλλά τρώγονται από τους εχθρούς ακόμη πιο αργά, οπότε η βιομάζα τους συσσωρεύεται. Εάν ζυγίσετε όλα τα φύκια και όλα τα ζώα στον ωκεανό, τα τελευταία θα υπερβούν. Η πυραμίδα της βιομάζας στον ωκεανό αποδεικνύεται ανάποδα. Στα χερσαία οικοσυστήματα, ο ρυθμός κατανάλωσης της ανάπτυξης των φυτών είναι χαμηλότερος και η πυραμίδα της βιομάζας μοιάζει με την πυραμίδα της παραγωγής. Τα λιγότερο παραγωγικά οικοσυστήματα είναι οι θερμές και ψυχρές έρημοι και τα κεντρικά μέρη των ωκεανών. Η μέση παραγωγή παρέχεται από εύκρατα δάση, λιβάδια και στέπες. Η μεγαλύτερη αύξηση της φυτικής μάζας είναι στα τροπικά δάση και στους κοραλλιογενείς υφάλους στον ωκεανό.

1. Σχέσεις Οικοσυστήματος

Οι οικολογικές αλληλεπιδράσεις πληθυσμών και μεμονωμένων οργανισμών σε ένα οικοσύστημα έχουν υλικό-ενεργειακό και πληροφοριακό χαρακτήρα. Πρώτα απ 'όλα, πρόκειται για τροφικές (τροφικές) αλληλεπιδράσεις, οι οποίες λαμβάνουν διάφορες μορφές: φυτοφάγα - φυτοφαγία. σαρκοφάγος – ζωοφαγία, η κατανάλωση άλλων ζώων από ορισμένα ζώα, συμπεριλαμβανομένης της αρπακτικής.

Πληθυσμοί φυτοφάγων, αρπακτικών και παμφάγων είναι καταναλωτές οργανικής ύλης - καταναλωτές, που μπορεί να είναι πρωτογενείς, δευτερογενείς, τριτογενείς. Τα φυτά είναι παραγωγοί.

Μερικές από τις πιο μελετημένες οικολογικές συνδέσεις είναι μεταξύ των πληθυσμών αρπακτικών και θηραμάτων. Αρπακτικά- Αυτός είναι ένας τρόπος απόκτησης τροφής και διατροφής ζώων. Η αξία των αρπακτικών για τον πληθυσμό των θηραμάτων είναι θετική, γιατί Οι θηρευτές εξοντώνουν κυρίως άρρωστα και αδύναμα άτομα. Αυτό συμβάλλει στη διατήρηση της ποικιλότητας των ειδών, επειδή ρυθμίζει τον αριθμό των πληθυσμών σε χαμηλά τροφικά επίπεδα.

Συμβίωση (αμοιβαιότητα). Σχεδόν όλα τα είδη δέντρων συνυπάρχουν με μικρομύκητες. Το μυκήλιο των μυκήτων περιπλέκει λεπτά τμήματα ριζών και διεισδύει στον μεσοκυττάριο χώρο. Μια μάζα από τα καλύτερα νήματα μανιταριών εκτελεί τη λειτουργία των τριχών της ρίζας, απορροφώντας ένα θρεπτικό διάλυμα εδάφους.

Ανταγωνισμός -άλλου είδους σχέση. Τα πρότυπα των ανταγωνιστικών σχέσεων ονομάζονται αρχή του ανταγωνιστικού αποκλεισμού: δύο είδη δεν μπορούν να υπάρχουν βιώσιμα σε έναν περιορισμένο χώρο εάν η αύξηση του πληθυσμού περιορίζεται από έναν ζωτικό πόρο.

Εάν τα είδη που ζουν μαζί συνδέονται μόνο μέσω μιας αλυσίδας άλλων ειδών και δεν αλληλεπιδρούν, ζώντας στην ίδια κοινότητα, τότε η σχέση τους ονομάζεται ουδέτερη. Τα βυζιά και τα ποντίκια στο ίδιο δάσος είναι ουδέτερα είδη.

πρωτοσυνεργασίας(κοινοπολιτεία)

Κομμενσαλισμός(ένα όφελος)

Αμενσαλισμός(ένα είδος αναστέλλει την ανάπτυξη ενός άλλου)

1. Η ενέργεια ρέει σε ένα οικοσύστημα

Τα φυσικά οικοσυστήματα είναι ανοιχτά συστήματα : πρέπει να λαμβάνουν και να δίνουν ουσίες και ενέργεια.

Μέσα στα οικοσυστήματα υπάρχει μια συνεχής κυκλοφορία ύλης και ενέργειας. Τα στάδια αυτού του κύκλου παρέχονται από διάφορες ομάδες οργανισμών που εκτελούν διαφορετικές λειτουργίες:

1. Παραγωγοί(από το λατινικό producentis - παράγω, δημιουργώ) οργανισμοί που σχηματίζουν οργανικές ουσίες από ανόργανες. Πρώτα απ 'όλα, πρόκειται για φυτά που δημιουργούν γλυκόζη από το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης, χρησιμοποιώντας την ενέργεια του ήλιου.

α) στον ωκεανόκαι άλλα υδάτινα σώματα, οι παραγωγοί είναι μικροσκοπικά φύκια

φυτοπλαγκτόν, καθώς και μεγάλα φύκια.

β) στην ξηρά– πρόκειται για μεγάλα ανώτερα φυτά (δέντρα, θάμνοι, βότανα).

2. Καταναλωτές(από τα λατινικά καταναλώνω - καταναλώνω) - οργανισμοί που ζουν από οργανική ύλη που δημιουργείται από παραγωγούς. Οι καταναλωτές περιλαμβάνουν όλα τα ζώα που τρώνε φυτά και το ένα το άλλο.

α) καταναλωτές πρώτης τάξης - φυτοφάγοι(φυτοφάγα - οπληφόρα, τρωκτικά, μερικά έντομα).

σι ) καταναλωτές δεύτερης τάξης– σαρκοφάγα (εντομοφάγα πτηνά και θηλαστικά, αμφίβια, ψάρια)·

γ) καταναλωτές τρίτης τάξης– μεγάλα αρπακτικά (αρπακτικά ψάρια, πτηνά, θηλαστικά).

3. Αποσυνθετές(από το λατινικό redducentis - επιστρέφοντας, αποκαθιστώντας) - οργανισμοί που λαμβάνουν ενέργεια αποσυνθέτοντας νεκρή οργανική ύλη ( τρίμματα ), ενώ οι αποικοδομητές απελευθερώνουν ανόργανα στοιχεία στους παραγωγούς ζωοτροφών. Αυτά περιλαμβάνουν βακτήρια και μύκητες.

Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης αυτών των ομάδων οργανισμών, η κυκλοφορία ύλης και ενέργειας συμβαίνει στο οικοσύστημα