Vergleich natürlicher und künstlicher Ökosysteme. Arten und Beispiele von Ökosystemen

Vergleich natürlicher und vereinfachter anthropogener Ökosysteme (nach Miller, 1993)

Das Hauptziel der geschaffenen Agrarsysteme ist deren rationelle Nutzung biologische Ressourcen, die direkt in den Bereich der menschlichen Tätigkeit involviert sind - Quellen von Nahrungsmitteln, technologischen Rohstoffen, Medikamenten.

Agrarökosysteme werden vom Menschen geschaffen, um hohe Erträge zu erzielen – reine Produktion von Autotrophen.

Wir fassen alles zusammen, was bereits über Agrarökosysteme gesagt wurde, und betonen die folgenden Hauptunterschiede zu natürlichen Ökosystemen (Tabelle 2).

1. In Agrarökosystemen ist die Artenvielfalt stark reduziert:

§ ein Rückgang der Kulturpflanzenarten verringert auch die sichtbare Vielfalt der Tierpopulation der Biozönose;

§ die Artenvielfalt der vom Menschen gezüchteten Tiere ist im Vergleich zur Natur vernachlässigbar;

§ Kulturweiden (mit bepflanztem Gras) ähneln in ihrer Artenvielfalt landwirtschaftlichen Feldern.

2. Von Menschen kultivierte Pflanzen- und Tierarten „entwickeln“ sich aufgrund künstlicher Selektion und sind im Kampf gegen Wildarten ohne menschliche Unterstützung nicht konkurrenzfähig.

3. Agrarökosysteme erhalten zusätzlich zur Solarenergie zusätzliche, vom Menschen subventionierte Energie.

4. Reine Produkte (Ernte) werden aus dem Ökosystem entfernt und gelangen nicht in die Nahrungskette der Biozönose, sondern deren teilweise Nutzung durch Schädlinge, Verluste bei der Ernte, die auch in natürliche trophische Ketten gelangen können. Sie werden vom Menschen auf jede erdenkliche Weise unterdrückt.

5. Ökosysteme von Feldern, Gärten, Weiden, Gemüsegärten und anderen Agrarzönosen sind vereinfachte, vom Menschen in den frühen Stadien der Sukzession unterstützte Systeme, die ebenso instabil und unfähig zur Selbstregulierung sind wie natürliche Pioniergemeinschaften und daher ohne sie nicht existieren können menschliche Unterstützung.

Tabelle 2

Vergleichsmerkmale natürliche Ökosysteme und Agrarökosysteme.

Künstliches Ökosystem - Es handelt sich um ein anthropogenes, vom Menschen geschaffenes Ökosystem. Für ihn gelten alle Grundgesetze der Natur, im Gegensatz zu natürlichen Ökosystemen kann er jedoch nicht als offen betrachtet werden. Die Schaffung und Beobachtung kleiner künstlicher Ökosysteme ermöglicht es uns, umfassende Informationen über den möglichen Zustand zu erhalten Umfeld, aufgrund großflächiger menschlicher Einwirkungen darauf. Um landwirtschaftliche Produkte zu produzieren, schafft der Mensch ein instabiles, künstlich geschaffenes und regelmäßig gepflegtes Agrarökosystem (Agrobiozönose). ) - Felder, Weiden, Gemüsegärten, Obstgärten, Weinberge usw.

Unterschiede zwischen Agrozönosen und natürlichen Biozönosen: unbedeutende Artenvielfalt (die Agrozönose besteht aus einer geringen Artenzahl mit hoher Häufigkeit); kurze Stromkreise; unvollständiger Stoffkreislauf (Teil Nährstoffe mit der Ernte durchgeführt); Die Energiequelle ist nicht nur die Sonne, sondern auch menschliche Aktivitäten (Landgewinnung, Bewässerung, Einsatz von Düngemitteln); künstliche Selektion (Aktion natürliche Selektion geschwächt, die Selektion erfolgt durch den Menschen); mangelnde Selbstregulierung (Regulierung erfolgt durch den Menschen) usw. Agrozönosen sind somit instabile Systeme und können nur mit menschlicher Unterstützung existieren. Agrarökosysteme zeichnen sich im Vergleich zu natürlichen Ökosystemen in der Regel durch eine hohe Produktivität aus.

Städtische Systeme (städtische Systeme) -- künstliche Systeme (Ökosysteme), die als Ergebnis der Stadtentwicklung entstehen und eine Konzentration von Bevölkerung, Wohngebäuden, Industrie-, Haushalts-, Kulturobjekten usw. darstellen.

Sie umfassen folgende Gebiete: Industriegebiete , wo sich Industrieanlagen konzentrieren verschiedene Branchen landwirtschaftliche Betriebe und sind die Hauptquellen der Umweltverschmutzung; Wohngebiete (Wohn- oder Schlafbereiche) mit Wohngebäude, Verwaltungsgebäude, Gegenstände des Alltags, der Kultur usw.); Erholungsgebiete , für die Erholung der Menschen bestimmt (Waldparks, Erholungszentren usw.); Transportsysteme und -strukturen , alles durchdringend Stadtsystem(Automobil und Eisenbahnen, U-Bahn, Tankstellen, Werkstätten, Flugplätze usw.). Die Existenz städtischer Ökosysteme wird durch Agrarökosysteme und die Energie fossiler Brennstoffe und der Atomindustrie unterstützt.

Ein Ökosystem ist eine Ansammlung lebender Organismen, die kontinuierlich Materie, Informationen und Energie untereinander und mit der Umwelt austauschen. Unter Energie versteht man die Fähigkeit, Arbeit zu leisten. Seine Eigenschaften werden durch die Gesetze der Thermodynamik beschrieben. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik oder der Energieerhaltungssatz besagt, dass Energie von einer Form in eine andere wechseln kann, aber nicht zerstört oder neu erzeugt wird.

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt: Bei jeder Energieumwandlung geht ein Teil davon in Form von Wärme verloren, d. h. wird für unzugänglich weitere Verwendung. Das Maß für die Menge an Energie, die nicht zur Nutzung zur Verfügung steht, oder andernfalls das Maß für die Ordnungsänderung, die während des Energieabbaus auftritt, ist die Entropie. Je höher die Ordnung des Systems ist, desto geringer ist seine Entropie.

Spontane Prozesse führen das System in einen Gleichgewichtszustand mit der Umwelt, zu einer Erhöhung der Entropie, Produktion positive Energie. Wenn ein unbelebtes System, das mit der Umwelt nicht im Gleichgewicht ist, isoliert wird, wird jede Bewegung darin bald aufhören, das System als Ganzes wird verschwinden und sich in eine träge Materiegruppe verwandeln, die im thermodynamischen Gleichgewicht mit der Umwelt steht, d. h. in einem Zustand mit maximaler Entropie.

Dies ist der wahrscheinlichste Zustand für das System und es wird nicht in der Lage sein, diesen spontan ohne äußere Einflüsse zu verlassen. So heizt sich beispielsweise eine heiße Bratpfanne, nachdem sie abgekühlt ist und die Wärme abgeführt hat, nicht mehr auf; Die Energie ging nicht verloren, sie erwärmte die Luft, aber die Qualität der Energie veränderte sich, sie kann keine Arbeit mehr verrichten. Daher ist ihr Gleichgewichtszustand in unbelebten Systemen stabil.

Lebende Systeme unterscheiden sich grundlegend von nichtlebenden Systemen: Sie sind leistungsfähig Festanstellung gegen den Ausgleich mit der Umwelt. In lebenden Systemen ist ein Nichtgleichgewichtszustand stabil. Leben ist der einzige natürliche spontane Prozess auf der Erde, bei dem die Entropie abnimmt. Dies ist möglich, weil alle lebenden Systeme für den Energieaustausch offen sind.

In der Umwelt gibt es eine große Menge freier Energie der Sonne, und im lebenden System selbst gibt es Komponenten, die über Mechanismen verfügen, um diese Energie einzufangen, zu konzentrieren und anschließend an die Umwelt abzugeben. Energiedissipation, also eine Erhöhung der Entropie, ist ein Prozess, der für jedes System, sowohl unbelebt als auch lebend, charakteristisch ist, und die unabhängige Erfassung und Konzentration von Energie ist die Fähigkeit nur eines lebenden Systems. In diesem Fall wird der Umwelt Ordnung und Organisation entzogen, d. h. es entsteht negative Energie – Neentropie. Diesen Prozess der Ordnungsbildung in einem System aus dem Chaos der Umwelt nennt man Selbstorganisation. Es führt zu einer Verringerung der Entropie eines lebenden Systems und wirkt seinem Gleichgewicht mit der Umwelt entgegen.

Somit behält jedes lebende System, einschließlich eines Ökosystems, seine lebenswichtige Aktivität aufrecht, erstens aufgrund des Vorhandenseins überschüssiger freier Energie in der Umwelt; zweitens die Fähigkeit, diese Energie einzufangen und zu konzentrieren und bei Nutzung Zustände mit geringer Entropie an die Umgebung abzugeben.

Fangen Sie die Energie der Sonne ein und wandeln Sie sie in potenzielle Energie um organische Substanz Pflanzen sind Produzenten. In der Form erhaltene Energie Sonneneinstrahlung, wird im Prozess der Photosynthese in Energie chemischer Bindungen umgewandelt.

Die Energie der Sonne, die die Erde erreicht, verteilt sich wie folgt: 33 % davon werden von Wolken und Staub der Atmosphäre reflektiert (dies ist die sogenannte Albedo oder Reflektivität der Erde), 67 % werden von der Atmosphäre absorbiert Oberfläche der Erde und des Ozeans. Von dieser absorbierten Energiemenge wird nur etwa 1 % für die Photosynthese aufgewendet, und die gesamte verbleibende Energie, die die Atmosphäre, das Land und die Ozeane erwärmt, wird in Form von Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) wieder in den Weltraum abgestrahlt. Dieses 1 % der Energie reicht aus, um die gesamte lebende Materie auf dem Planeten zu versorgen.

Der Prozess der Energieakkumulation im Körper der Photosynthese ist mit einer Zunahme des Körpergewichts verbunden. Die Produktivität eines Ökosystems ist die Geschwindigkeit, mit der Produzenten durch den Prozess der Photosynthese Strahlungsenergie absorbieren und so organisches Material produzieren, das als Nahrung verwendet werden kann. Als Primärproduktion wird die vom Photosyntheseproduzenten erzeugte Stoffmasse bezeichnet; dabei handelt es sich um die Biomasse pflanzlicher Gewebe. Die Primärproduktion ist in zwei Ebenen unterteilt – die Brutto- und die Nettoproduktion. Die Bruttoprimärproduktion ist die Gesamtmasse an organischer Bruttomasse, die eine Pflanze pro Zeiteinheit bei einer bestimmten Photosyntheserate erzeugt, einschließlich der Ausgaben für die Atmung (ein Teil der Energie, der für lebenswichtige Prozesse aufgewendet wird; dies führt zu einer Verringerung der Biomasse).

Der Teil der Bruttoproduktion, der nicht für die Atmung aufgewendet wird, wird als Nettoprimärproduktion bezeichnet. Die Nettoprimärproduktion ist eine Reserve, von der ein Teil von Organismen – Heterotrophen (Konsumenten erster Ordnung) – als Nahrung genutzt wird. Die von Heterotrophen mit der Nahrung aufgenommene Energie (die sogenannte hohe Energie) entspricht den Energiekosten der gesamten verzehrten Nahrungsmenge. Allerdings erreicht die Effizienz der Nahrungsaufnahme nie 100 % und hängt von der Zusammensetzung des Futters, der Temperatur, der Jahreszeit und anderen Faktoren ab.

Funktionelle Zusammenhänge im Ökosystem, d.h. seine trophische Struktur lässt sich grafisch in Form von ökologischen Pyramiden darstellen. Die Basis der Pyramide ist die Produzentenebene und die nachfolgenden Ebenen bilden die Böden und die Spitze der Pyramide. Es gibt drei Haupttypen von ökologischen Pyramiden.

Die Zahlenpyramide (Eltons Pyramide) spiegelt die Anzahl der Organismen auf jeder Ebene wider. Diese Pyramide spiegelt ein Muster wider: Die Anzahl der Personen, die eine aufeinanderfolgende Reihe von Verbindungen vom Produzenten zum Verbraucher bilden, nimmt stetig ab.

Die Biomassepyramide gibt deutlich die Menge aller lebenden Stoffe auf einer bestimmten trophischen Ebene an. In terrestrischen Ökosystemen gilt die Regel der Biomassepyramide: Die Gesamtmasse der Pflanzen übersteigt die Masse aller Pflanzenfresser und ihre Masse übersteigt die gesamte Biomasse der Raubtiere. Für den Ozean ist die Regel der Biomassepyramide ungültig – die Pyramide steht auf dem Kopf. Das Meeresökosystem ist durch die Ansammlung von Biomasse in großen Mengen unter Raubtieren gekennzeichnet.

Die Energiepyramide (Produkte) spiegelt den Energieaufwand in trophischen Ketten wider. Energiepyramidenregel: Auf jeder vorherigen trophischen Ebene ist die Menge an Biomasse, die pro Zeiteinheit (oder Energieeinheit) erzeugt wird, größer als auf der nächsten.

Alle lebenden Organismen leben auf der Erde nicht isoliert voneinander, sondern bilden Gemeinschaften. Alles in ihnen ist miteinander verbunden, sowohl lebende Organismen als auch eine solche Formation in der Natur nennt man ein Ökosystem, das nach seinen eigenen spezifischen Gesetzen lebt und spezifische Eigenschaften und Qualitäten aufweist, mit denen wir uns vertraut machen wollen.

Ökosystemkonzept

Es gibt eine Wissenschaft wie die Ökologie, die diese Zusammenhänge untersucht, aber nur innerhalb eines bestimmten Ökosystems ablaufen kann und nicht spontan und chaotisch, sondern nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten abläuft.

Es gibt verschiedene Arten von Ökosystemen, aber sie alle sind eine Ansammlung lebender Organismen, die durch den Austausch von Stoffen, Energie und Informationen miteinander und mit der Umwelt interagieren. Deshalb bleibt das Ökosystem über einen langen Zeitraum stabil und nachhaltig.

Ökosystemklassifizierung

Trotz große VielfaltÖkosysteme, sie sind alle offen, ohne dies wäre ihre Existenz unmöglich. Die Arten von Ökosystemen sind unterschiedlich und die Klassifizierung kann unterschiedlich sein. Wenn wir uns den Ursprung vor Augen halten, dann sind Ökosysteme:

1. Natürlich oder natürlich. In ihnen erfolgt jede Interaktion ohne direkte menschliche Beteiligung. Sie sind wiederum unterteilt in:

• Ökosysteme, die vollständig auf Sonnenenergie angewiesen sind.
• Systeme, die Energie sowohl von der Sonne als auch von anderen Quellen beziehen.

2. Künstliche Ökosysteme. Sie werden von Menschenhand geschaffen und können nur mit seiner Beteiligung existieren. Sie sind außerdem unterteilt in:

• Agrarökosysteme, also solche, die mit menschlichen Wirtschaftsaktivitäten verbunden sind.
• Technoökosysteme entstehen im Zusammenhang mit den industriellen Aktivitäten von Menschen.
• Städtische Ökosysteme.

Eine andere Klassifizierung identifiziert die folgenden Arten natürlicher Ökosysteme:

1. Boden:

• Tropische Wälder.
• Wüste mit grasiger und strauchiger Vegetation.
• Savanne.
• Steppen.
• Laubwald.
• Tundra.

2. Süßwasserökosysteme:

• Stehende Gewässer
• Fließgewässer (Flüsse, Bäche).
• Sümpfe.

3. Meeresökosysteme:

• Ozean.
• Kontinentalschelf.
• Angelgebiete.
• Flussmündungen, Buchten.
• Riftzonen in der Tiefsee.

Unabhängig von der Klassifizierung kann man die Vielfalt der Ökosystemarten erkennen, die durch eine eigene Reihe von Lebensformen und eine eigene zahlenmäßige Zusammensetzung gekennzeichnet ist.

Besonderheiten eines Ökosystems

Der Begriff Ökosystem lässt sich sowohl auf natürliche als auch auf künstlich geschaffene Formationen zurückführen. Wenn wir über natürliche sprechen, dann zeichnen sie sich durch folgende Zeichen aus:

• In jedem Ökosystem sind lebende Organismen und abiotische Umweltfaktoren die erforderlichen Elemente.
• In jedem Ökosystem gibt es einen geschlossenen Kreislauf von der Produktion organischer Stoffe bis zu deren Zersetzung in anorganische Bestandteile.
• Das Zusammenspiel der Arten in Ökosystemen sorgt für Stabilität und Selbstregulierung.

Alle die Welt um uns herum repräsentiert durch verschiedene Ökosysteme, die auf lebender Materie mit einer bestimmten Struktur basieren.

Biotische Struktur eines Ökosystems

Auch wenn sich Ökosysteme hinsichtlich der Artenvielfalt, der Häufigkeit lebender Organismen und ihrer Lebensformen unterscheiden, ist die biotische Struktur in jedem von ihnen immer noch dieselbe.

Jede Art von Ökosystem umfasst die gleichen Komponenten; ohne deren Anwesenheit ist das Funktionieren des Systems einfach unmöglich.

1. Produzenten.
2. Verbraucher zweiter Ordnung.
3. Zersetzer.

Zur ersten Gruppe von Organismen zählen alle Pflanzen, die zur Photosynthese fähig sind. Sie produzieren organische Stoffe. Zu dieser Gruppe gehören auch Chemotrophe, die sich bilden organische Verbindungen. Doch dafür nutzen sie nicht die Sonnenenergie, sondern die Energie chemischer Verbindungen.

Zu den Verbrauchern zählen alle Organismen, die zum Aufbau ihres Körpers auf die Zufuhr organischer Stoffe von außen angewiesen sind. Dazu gehören alle pflanzenfressenden Organismen, Raubtiere und Allesfresser.

Reduzierer, zu denen Bakterien und Pilze gehören, wandeln die Überreste von Pflanzen und Tieren in anorganische Verbindungen um, die für die Verwendung durch lebende Organismen geeignet sind.

Funktionierendes Ökosystem

Das größte biologische System ist die Biosphäre; sie besteht wiederum aus einzelnen Komponenten. Sie können die folgende Kette erstellen: Artenpopulation – Ökosystem. Die kleinste in Ökosystemen enthaltene Einheit ist eine Art. In jeder Biogeozänose kann ihre Zahl zwischen mehreren Zehn und Hunderten und Tausenden variieren.

Unabhängig von der Anzahl der Individuen und einzelnen Arten in jedem Ökosystem findet ein ständiger Stoff- und Energieaustausch nicht nur untereinander, sondern auch mit der Umwelt statt.

Wenn wir über den Energieaustausch sprechen, können hier die Gesetze der Physik angewendet werden. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass Energie nicht spurlos verschwindet. Es ändert sich einfach von einem Typ zum anderen. Nach dem zweiten Gesetz, in geschlossenes System Energie kann nur zunehmen.

Wenn physikalische Gesetze Auf Ökosysteme angewendet, können wir zu dem Schluss kommen, dass sie ihre lebenswichtigen Funktionen dank der Anwesenheit von Sonnenenergie unterstützen, die Organismen nicht nur einfangen, sondern auch umwandeln, nutzen und dann an die Umwelt abgeben können.

Energie wird von einer trophischen Ebene auf eine andere übertragen; bei der Übertragung wird eine Energieart in eine andere umgewandelt. Ein Teil davon geht natürlich in Form von Wärme verloren.

Welche Arten von natürlichen Ökosystemen es auch gibt, solche Gesetze gelten in absolut jedem.

Ökosystemstruktur

Wenn Sie ein Ökosystem betrachten, werden Sie auf jeden Fall feststellen, dass verschiedene Kategorien wie Produzenten, Konsumenten und Zersetzer immer durch eine ganze Reihe von Arten repräsentiert werden. Die Natur sorgt dafür, dass das Ökosystem, wenn einer Art plötzlich etwas zustößt, nicht immer erfolgreich durch eine andere ersetzt werden kann. Dies erklärt die Stabilität natürlicher Ökosysteme.

Aufgrund der großen Artenvielfalt in einem Ökosystem gewährleistet die Vielfalt die Stabilität aller Prozesse, die innerhalb der Gemeinschaft ablaufen.

Darüber hinaus hat jedes System seine eigenen Gesetze, denen alle lebenden Organismen gehorchen. Auf dieser Grundlage können wir mehrere Strukturen innerhalb der Biogeozänose unterscheiden:

Jede Struktur ist zwangsläufig in jedem Ökosystem vorhanden, kann sich jedoch erheblich unterscheiden. Vergleichen wir zum Beispiel die Biogeozänose der Wüste und tropischer Wald, der Unterschied ist mit bloßem Auge sichtbar.

Künstliche Ökosysteme

Solche Systeme werden von Menschenhand geschaffen. Obwohl sie wie natürliche unbedingt alle Bestandteile der biotischen Struktur enthalten, gibt es dennoch erhebliche Unterschiede. Darunter sind folgende:

1. Agrozönosen zeichnen sich durch eine schlechte Artenzusammensetzung aus. Dort wachsen nur die Pflanzen, die der Mensch anbaut. Aber die Natur fordert ihren Tribut und so kann man zum Beispiel jederzeit Kornblumen, Gänseblümchen und verschiedene Arthropoden in einem Weizenfeld sehen. In manchen Systemen gelingt es sogar Vögeln, auf dem Boden ein Nest zu bauen und ihre Küken großzuziehen.
2. Wenn sich eine Person nicht um dieses Ökosystem kümmert, dann Kulturpflanzen werden der Konkurrenz mit ihren wilden Verwandten nicht standhalten.
3. Agrozönosen entstehen auch aufgrund der zusätzlichen Energie, die der Mensch beispielsweise durch die Ausbringung von Düngemitteln einbringt.
4. Da mit der Ernte auch die gewachsene Pflanzenbiomasse entfernt wird, kommt es zu einer Verarmung des Bodens an Nährstoffen. Daher ist für die weitere Existenz erneut das Eingreifen des Menschen erforderlich, der Düngemittel ausbringen muss, um die nächste Ernte anzubauen.

Daraus lässt sich schließen, dass künstliche Ökosysteme nicht zu nachhaltigen und selbstregulierenden Systemen gehören. Wenn jemand aufhört, sich um sie zu kümmern, wird sie nicht überleben. Allmählich werden Wildarten Kulturpflanzen verdrängen und die Agrozönose wird zerstört.

Beispielsweise kann zu Hause ganz einfach ein künstliches Ökosystem aus drei Arten von Organismen geschaffen werden. Wenn Sie ein Aquarium einrichten, Wasser hineingießen, ein paar Zweige Elodea hineinlegen und zwei Fische einsetzen, dann haben Sie es. künstliches System bereit. Selbst etwas so Einfaches kann ohne menschliches Eingreifen nicht existieren.

Die Bedeutung von Ökosystemen in der Natur

Global gesehen sind alle lebenden Organismen über Ökosysteme verteilt, daher ist ihre Bedeutung kaum zu unterschätzen.

1. Alle Ökosysteme sind durch den Stoffkreislauf miteinander verbunden, der von einem System in ein anderes wandern kann.
2. Dank der Präsenz von Ökosystemen bleibt die biologische Vielfalt in der Natur erhalten.
3. Alle Ressourcen, die wir aus der Natur beziehen, werden uns von den Ökosystemen zur Verfügung gestellt: sauberes Wasser, Luft,

Es ist sehr einfach, jedes Ökosystem zu zerstören, insbesondere angesichts der menschlichen Fähigkeiten.

Ökosysteme und Menschen

Seit dem Erscheinen des Menschen hat sein Einfluss auf die Natur jedes Jahr zugenommen. Während seiner Entwicklung stellte sich der Mensch vor, er sei der König der Natur, und ohne zu zögern begann er, Pflanzen und Tiere zu zerstören, natürliche Ökosysteme zu zerstören und damit zu beginnen, den Ast abzuholzen, auf dem er selbst sitzt.

Durch den Eingriff in jahrhundertealte Ökosysteme und die Verletzung der Existenzgesetze von Organismen hat der Mensch dazu geführt, dass alle Ökologen der Welt mit einer Stimme schreien, dass die Welt gekommen ist Naturkatastrophen, was in in letzter Zeit Immer häufiger auftretende Störungen sind die Reaktion der Natur auf den gedankenlosen Eingriff des Menschen in ihre Gesetze. Es ist an der Zeit, innezuhalten und darüber nachzudenken, dass alle Arten von Ökosystemen über Jahrhunderte, lange vor der Ankunft des Menschen, entstanden sind und auch ohne ihn vollkommen existierten. Aber kann die Menschheit ohne Natur leben? Die Antwort liegt auf der Hand.

Steppe, Laubwald, Sumpf, Aquarium, Ozean, Feld – jedes Element aus dieser Liste kann als Beispiel für ein Ökosystem betrachtet werden. In unserem Artikel werden wir die Essenz dieses Konzepts enthüllen und seine Komponenten betrachten.

Ökologische Gemeinschaften

Ökologie ist eine Wissenschaft, die alle Facetten der Beziehungen zwischen lebenden Organismen in der Natur untersucht. Gegenstand seiner Untersuchung ist daher nicht das Individuum und die Bedingungen seiner Existenz. Die Ökologie untersucht die Art, das Ergebnis und die Produktivität ihrer Interaktion. Somit bestimmt die Gesamtheit der Populationen die Funktionsmerkmale der Biozönose, zu der auch gehört eine ganze Serie biologische Arten.

Doch unter natürlichen Bedingungen interagieren Populationen nicht nur untereinander, sondern auch mit einer Vielzahl von Umweltbedingungen. Eine solche ökologische Gemeinschaft wird Ökosystem genannt. Für dieses Konzept wird auch der Begriff Biogeozänose verwendet. Sowohl ein Miniaturaquarium als auch die riesige Taiga sind Beispiele für ein Ökosystem.

Ökosystem: Definition des Konzepts

Wie Sie sehen, ist Ökosystem ein ziemlich weit gefasster Begriff. MIT wissenschaftlicher Punkt Aus einer Perspektive ist diese Gemeinschaft eine Kombination aus Elementen der belebten Natur und der abiotischen Umwelt. Betrachten Sie so etwas wie die Steppe. Hierbei handelt es sich um eine offene Grasfläche mit Pflanzen und Tieren, die sich an die Bedingungen kalter, schneearmer Winter und heißer, trockener Sommer angepasst haben. Im Zuge der Anpassung an das Leben in der Steppe entwickelten sie eine Reihe von Anpassungsmechanismen.

So legen zahlreiche Nagetiere unterirdische Gänge an, in denen sie Getreidevorräte lagern. Manche Steppenpflanzen Es gibt eine solche Modifikation des Sprosses wie eine Zwiebel. Es ist typisch für Tulpen, Krokusse und Schneeglöckchen. Innerhalb von zwei Wochen, solange im Frühjahr genügend Feuchtigkeit vorhanden ist, haben ihre Triebe Zeit zum Wachsen und Blühen. Und sie überleben die ungünstige Zeit unter der Erde und ernähren sich von zuvor gespeicherten Nährstoffen und Wasser aus der fleischigen Knolle.

Getreidepflanzen haben eine weitere unterirdische Modifikation des Sprosses – das Rhizom. Seine verlängerten Internodien speichern außerdem Stoffe. Beispiele für Steppengetreide sind Bromgras, Rispengras, Knaulgras, Schwingel und Straußgras. Ein weiteres Merkmal sind die schmalen Blätter, die eine übermäßige Verdunstung verhindern.

Ökosystemklassifizierung

Die Grenze eines Ökosystems wird bekanntlich durch eine Phytozönose – eine Pflanzengemeinschaft – bestimmt. Diese Funktion wird auch zur Klassifizierung dieser Communities verwendet. Ja, der Wald ist natürliches Ökosystem, Beispiele dafür sind sehr vielfältig: Eiche, Espe, Tropenholz, Birke, Tanne, Linde, Hainbuche.

Eine andere Klassifizierung basiert auf zonalen oder klimatischen Merkmalen. Ein solches Beispiel für ein Ökosystem ist eine Schelf- oder Meeresküstengemeinschaft, felsige oder sandige Wüsten, Überschwemmungsgebiete oder subalpine Wiesen. Eine Sammlung ähnlicher Communities verschiedene Typen bilden die globale Hülle unseres Planeten – die Biosphäre.

Natürliches Ökosystem: Beispiele

Es gibt auch natürliche und künstliche Biogeozänosen. Gemeinschaften der ersten Art funktionieren ohne menschliches Eingreifen. Ein natürlich lebendes Ökosystem, für das es zahlreiche Beispiele gibt, weist eine zyklische Struktur auf. Dies bedeutet, dass Pflanzen in das System des Stoff- und Energiekreislaufs zurückgeführt werden. Und das, obwohl es notwendigerweise verschiedene Nahrungsketten durchläuft.

Agrobiozönosen

Benutzen natürliche Ressourcen Der Mensch hat zahlreiche künstliche Ökosysteme geschaffen. Beispiele für solche Gemeinschaften sind Agrobiozönosen. Dazu gehören Felder, Gemüsegärten, Obstgärten, Weiden, Gewächshäuser und Waldplantagen. Agrozönosen werden zur Gewinnung landwirtschaftlicher Produkte angelegt. Sie enthalten die gleichen Elemente der Nahrungskette wie das natürliche Ökosystem.

Produzenten in Agrozönosen sind sowohl Kultur- als auch Unkrautpflanzen. Nagetiere, Raubtiere, Insekten und Vögel sind Konsumenten bzw. Konsumenten organischer Stoffe. Bakterien und Pilze stellen eine Gruppe von Zersetzern dar. Eine Besonderheit von Agrobiozönosen ist die zwingende Beteiligung des Menschen, der ein notwendiges Glied in der trophischen Kette darstellt und Bedingungen für die Produktivität des künstlichen Ökosystems schafft.

Vergleich natürlicher und künstlicher Ökosysteme

Künstliche, die wir bereits untersucht haben, haben gegenüber natürlichen eine Reihe von Nachteilen. Letztere zeichnen sich durch ihre Stabilität und Fähigkeit zur Selbstregulierung aus. Aber Agrobiozönosen ohne menschliche Beteiligung für eine lange Zeit kann nicht existieren. Also, oder ein Gemüsegarten mit Gemüsepflanzen produziert nicht selbständig mehr als ein Jahr, mehrjährig krautige Pflanzen- ungefähr drei. Rekordhalter in dieser Hinsicht ist der Garten, Obstkulturen die in der Lage sind, sich bis zum Alter von 20 Jahren selbstständig zu entwickeln.

Natürliche Ökosysteme erhalten ausschließlich Sonnenenergie. Der Mensch bringt durch Bodenbearbeitung, Düngung, Belüftung sowie Unkraut- und Schädlingsbekämpfung zusätzliche Quellen davon in Agrobiozönosen ein. Es gibt jedoch viele Fälle, in denen Wirtschaftstätigkeit Der Mensch führte auch zu nachteiligen Folgen: Versalzung und Staunässe der Böden, Wüstenbildung von Gebieten und Verschmutzung der natürlichen Umwelt.

Städtische Ökosysteme

An moderne Bühne Die menschliche Entwicklung hat die Zusammensetzung und Struktur der Biosphäre bereits erheblich verändert. Daher wird eine separate Hülle unterschieden, die direkt durch menschliche Aktivitäten geschaffen wird. Es wird Noosphäre genannt. In letzter Zeit wurde ein Konzept wie Urbanisierung weit verbreitet – die zunehmende Rolle von Städten im menschlichen Leben. In ihnen lebt bereits mehr als die Hälfte der Bevölkerung unseres Planeten.

Das städtische Ökosystem hat sein eigenes Besonderheiten. Das Verhältnis der darin enthaltenen Elemente ist gestört, da die Regulierung aller mit der Stoff- und Energieumwandlung verbundenen Prozesse ausschließlich durch den Menschen erfolgt. Während er sich alle möglichen Vorteile verschafft, schafft er auch viele ungünstige Bedingungen. Verschmutzte Luft, Transport- und Wohnproblem, hohes Niveau Morbidität und ständiger Lärm wirken sich negativ auf die Gesundheit aller Stadtbewohner aus.

Was ist Nachfolge?

Sehr oft treten aufeinanderfolgende Veränderungen innerhalb eines Bereichs auf. Dieses Phänomen wird als Sukzession bezeichnet. Ein klassisches Beispiel für eine Veränderung des Ökosystems ist das Auftauchen eines Laubwaldes anstelle eines Nadelwaldes. Aufgrund des Brandes sind im besetzten Gebiet nur Samen erhalten geblieben. Aber für ihre Keimung ist es notwendig lange Zeit. Daher erscheint am Brandort zunächst krautige Vegetation. Im Laufe der Zeit wird es durch Sträucher ersetzt, die wiederum durch Sträucher ersetzt werden Laubbäume. Solche Nachfolgen werden als sekundär bezeichnet. Sie entstehen unter dem Einfluss natürlicher Faktoren oder menschlicher Aktivitäten. In der Natur kommen sie recht häufig vor.

Primäre Sukzessionen sind mit dem Prozess der Bodenbildung verbunden. Es ist typisch für Gebiete ohne Leben. Zum Beispiel Felsen, Sande, Steine, sandiger Lehm. Dabei entstehen zunächst die Voraussetzungen für die Bodenbildung und erst dann treten die restlichen Bestandteile der Biogeozänose in Erscheinung.

Ein Ökosystem ist also eine Gemeinschaft, die biotische Elemente umfasst und in enger Wechselwirkung steht und durch den Stoff- und Energiekreislauf verbunden ist.

Ökologische Gemeinschaften. Arten und räumliche Struktur von Ökosystemen.

Ein Ökosystem ist ein biologisches System, das aus einer Gemeinschaft lebender Organismen (Biozönose), ihrem Lebensraum (Biotop) und einem System von Verbindungen besteht, das zwischen ihnen Materie und Energie austauscht.
Unter Biozönose versteht man eine organisierte Gruppe miteinander verbundener Populationen von Pflanzen, Tieren, Pilzen und Mikroorganismen, die unter gleichen Umweltbedingungen zusammenleben.
Die Biosphäre ist die Hülle der Erde, die von lebenden Organismen bevölkert wird, unter ihrem Einfluss steht und von den Produkten ihrer lebenswichtigen Aktivität besetzt ist; „Film des Lebens“; globales Ökosystem der Erde.

2. Füllen Sie die Tabelle aus.

Ökologische Gemeinschaften

3. Welche Merkmale liegen der Klassifizierung von Ökosystemen zugrunde?
Bei der Klassifizierung terrestrischer Ökosysteme werden üblicherweise die Merkmale von Pflanzengemeinschaften (die die Grundlage von Ökosystemen bilden) und klimatische (zonale) Merkmale herangezogen. So werden bestimmte Arten von Ökosystemen unterschieden, zum Beispiel Flechtentundra, Moostundra, Nadelwald (Fichte, Kiefer), Laubwald (Birkenwald), Regenwald (tropisch), Steppe, Sträucher (Weide), Grassumpf, Sphagnum Sumpf. Die Klassifizierung natürlicher Ökosysteme basiert häufig auf den charakteristischen ökologischen Merkmalen von Lebensräumen und unterscheidet Gemeinschaften von Meeresküsten oder Schelfen, Seen oder Teichen, Auen- oder Hochlandwiesen, felsigen oder sandigen Wüsten, Bergwäldern und Flussmündungen (Mündungen großer Flüsse). , usw.

4. Füllen Sie die Tabelle aus.

Vergleichende Eigenschaften natürlicher und künstlicher Ökosysteme

5. Welche Bedeutung haben Agrobiozönosen im menschlichen Leben?
Agrobiozönosen versorgen die Menschheit mit etwa 90 % der Nahrungsenergie.

6. Listen Sie die wichtigsten Maßnahmen auf, die zur Verbesserung des Zustands durchgeführt werden Ökosysteme Städte.
Begrünung der Stadt: Anlegen von Parks, Plätzen, Grünflächen, Blumenbeeten, Blumenbeeten, Grünflächen rundherum Industrieunternehmen. Einhaltung der Grundsätze der Einheitlichkeit und Kontinuität bei der Anordnung der Grünflächen.

7. Was versteht man unter Gemeinschaftsstruktur?
Dies ist das Verhältnis verschiedener Gruppen von Organismen, die sich in ihrer systematischen Position, in der Rolle, die sie bei den Prozessen der Energie- und Stoffübertragung spielen, in ihrem Platz im Raum, in der Nahrung oder im trophischen Netzwerk oder in einem anderen Merkmal unterscheiden wesentlich für das Verständnis der Funktionsmuster natürlicher Ökosysteme.

8. Füllen Sie die Tabelle aus.

Gemeinschaftsstruktur

Nahrungszusammenhänge, Stoffzirkulation und Energieumwandlung in Ökosystemen

1. Definieren Sie die Konzepte.
Eine Nahrungskette ist eine Reihe von Pflanzen-, Tier-, Pilz- und Mikroorganismenarten, die durch die Beziehung Nahrung – Verbraucher miteinander verbunden sind (eine Abfolge von Organismen, bei der eine allmähliche Übertragung von Stoffen und Energie von der Quelle zum Verbraucher erfolgt).
Ein Nahrungsnetz ist ein Diagramm aller Nahrungsverbindungen (trophischer Verbindungen) zwischen Arten einer Gemeinschaft.
Trophäenniveau- Dabei handelt es sich um eine Ansammlung von Organismen, die je nach Art ihrer Ernährung und Art der Nahrung ein bestimmtes Glied in der Nahrungskette darstellen.

2. Wie unterscheiden sich Weideketten von Detritusketten?
In der Weidekette fließt Energie von Pflanzen über Pflanzenfresser zu Fleischfressern. Der Energiefluss, der aus toten organischen Stoffen entsteht und durch das Zersetzersystem fließt, wird als Detritalkette bezeichnet.

3. Füllen Sie die Tabelle aus.

Trophische Ebenen eines Ökosystems

4. Was ist das Wesen des Stoffkreislaufs in einem Ökosystem?
Energie kann nicht in einem Teufelskreis übertragen werden; sie wird verbraucht und in die Energie chemischer Bindungen und Wärme umgewandelt. Der Stoff kann in geschlossenen Kreisläufen übertragen werden und immer wieder zwischen lebenden Organismen und der Umwelt zirkulieren.

5. Machen Sie praktische Arbeit.
1. Erstellung von Diagrammen zum Stoff- und Energietransport (Nahrungskette)
Nennen Sie die Organismen, die in den folgenden Nahrungsketten an den fehlenden Stellen vorkommen sollten.

2. Stellen Sie aus der vorgeschlagenen Liste von Organismen detritale und trophische Weidenetzwerke zusammen: Gras, Beerenstrauch, Fliege, Meise, Schlange, Hase, Wolf, verrottende Bakterien, Mücke, Heuschrecke.

6. Was begrenzt die Länge jeder Nahrungskette in einem Ökosystem?
Lebende Organismen, die sich von Vertretern der vorherigen Ebene ernähren, erhalten die in ihren Zellen und Geweben gespeicherte Energie. Einen erheblichen Teil dieser Energie (bis zu 90 %) verbraucht es für Bewegung, Atmung, Erwärmung des Körpers usw. und nur 10 % reichern sich in seinem Körper in Form von Proteinen (Muskeln) und Fetten (Fettgewebe) an. Somit werden nur 10 % der von der vorherigen Ebene angesammelten Energie auf die nächste Ebene übertragen. Deshalb können Nahrungsketten nicht sehr lang sein.

7. Was versteht man unter ökologischen Pyramiden? Welche Typen zeichnen sie aus?
Es ist eine Möglichkeit, die Beziehung verschiedener trophischer Ebenen in einem Ökosystem grafisch darzustellen. Es kann drei Arten geben:
1) Bevölkerungspyramide – spiegelt die Anzahl der Organismen auf jeder trophischen Ebene wider;
2) Biomassepyramide – spiegelt die Biomasse jeder trophischen Ebene wider;
3) Energiepyramide – zeigt die Energiemenge an, die über einen bestimmten Zeitraum durch jede trophische Ebene geflossen ist.

8. Kann eine ökologische Pyramide auf dem Kopf stehen? Untermauern Sie Ihre Antwort mit einem konkreten Beispiel.
Wenn die Reproduktionsrate der Beutepopulation hoch ist, kann eine solche Population auch bei geringer Biomasse eine ausreichende Nahrungsquelle für Raubtiere sein, die über eine höhere Biomasse, aber eine niedrige Reproduktionsrate verfügen. Aus diesem Grund können Abundanz- oder Biomassepyramiden umgekehrt sein, d. h. niedrigere trophische Ebenen können eine geringere Dichte und Biomasse aufweisen als höhere.
Zum Beispiel:
1) Viele Insekten können an einem Baum leben und sich ernähren.
2) Die umgekehrte Biomassepyramide ist charakteristisch für Meeresökosysteme, in denen sich die Primärproduzenten (phytoplanktonische Algen) sehr schnell teilen und ihre Verbraucher (zooplanktonische Krebstiere) viel größer sind, sich aber viel langsamer vermehren. Meereswirbeltiere haben eine noch größere Masse und einen langen Fortpflanzungszyklus.

9. Umweltprobleme lösen.
Aufgabe 1. Berechnen Sie die Planktonmenge (in kg), die ein 350 kg schwerer Delfin benötigt, um im Meer zu wachsen.

Lösung. Der Delphin, der sich von Raubfischen ernährt, sammelte in seinem Körper nur 10 % davon an Gesamtmasse Essen, wissend, dass es 350 kg wiegt, machen wir ein Verhältnis.
350kg – 10%,
X – 100 %.
Finden wir heraus, was X = 3500 kg ist. ( Raubfisch). Dieses Gewicht beträgt nur 10 % der Masse der Friedfische, von denen sie sich ernährten. Machen wir das Verhältnis noch einmal.
3500 kg – 10 %
X – 100 %
X=35.000 kg (Masse Friedfische)
Wie viel Plankton mussten sie essen, um dieses Gewicht zu erreichen? Machen wir eine Proportion.
35.000 kg.- 10 %
X = 100 %
X = 350.000 kg
Antwort: Damit ein 350 kg schwerer Delfin wachsen kann, werden 350.000 kg Plankton benötigt.

Aufgabe 2. Als Ergebnis der Studie stellte sich heraus, dass dies nach der Vernichtung der Fall war Greifvögel die Zahl der Wildvögel, die sie zuvor vernichtet haben, wächst zunächst schnell, nimmt dann aber rapide ab. Wie lässt sich dieses Muster erklären?

Antwort: Um diese Frage zu beantworten, müssen folgende Bestimmungen berücksichtigt werden: Eine „unkontrollierte“ Zunahme der Zahl von Wildvögeln führt zu einer Erschöpfung des Nahrungsangebots, einer Schwächung der Widerstandskraft von Vogelorganismen gegen Krankheiten usw schnelle Ausbreitung der Infektion, Degeneration, verminderte Fruchtbarkeit und massenhafter Tod von Vögeln aufgrund von Krankheiten.

Aufgabe 3: Daphnien, die sich von ihnen ernähren, wurden in ein Gefäß mit Planktonalgen gegeben. Danach ging die Algenhäufigkeit zurück, die Produktion von Algenbiomasse (gemessen an der Zellteilungsrate) nahm jedoch zu. Welche möglichen Erklärungen gibt es für dieses Phänomen?

Antwort: Daphnien setzen durch den Stoffwechsel Stoffe frei, die das Algenwachstum (ihre Nahrungsversorgung) beschleunigen und so ein ökologisches Gleichgewicht herstellen.

Gründe für Nachhaltigkeit und Veränderung von Ökosystemen

1. Definieren Sie die Konzepte.
Sukzession ist ein natürlicher und konsistenter Prozess der Veränderung von Gemeinschaften in einem bestimmten Gebiet, der durch die Interaktion lebender Organismen untereinander und mit der sie umgebenden abiotischen Umwelt verursacht wird
Gemeinsamer Atem der Gemeinschaft– In der Ökologie entspricht der Gesamtenergieverbrauch, d. h. die energetische Gesamtproduktion von Autotrophen, genau dem Energieverbrauch, der zur Sicherstellung der lebenswichtigen Aktivität ihrer konstituierenden Organismen verwendet wird.

2. Was versteht man unter Gleichgewicht in einer Gemeinschaft und welche Bedeutung hat es für deren Existenz als Ganzes?
Die Biomasse von Organismen in idealer Abfolge bleibt konstant und das System selbst bleibt im Gleichgewicht. Wenn die „Gesamtatmung“ geringer ist als die Bruttoprimärproduktion, kommt es zu einer Anreicherung organischer Substanz im Ökosystem. Beides wird zu einer Veränderung der Gemeinschaft führen. Wenn es einen Überschuss an einer Ressource gibt, wird es immer Arten geben, die diese beherrschen können; wenn es einen Mangel gibt, werden einige Arten aussterben. Solche Veränderungen bilden das Wesen der ökologischen Sukzession. Hauptmerkmal Dieser Prozess besteht darin, dass gemeinschaftliche Veränderungen immer in Richtung eines Gleichgewichtszustands erfolgen. Jede Sukzessionsstufe ist eine Gemeinschaft, in der bestimmte Arten und Lebensformen vorherrschen. Sie ersetzen einander, bis ein stabiler Gleichgewichtszustand eintritt.

3. Füllen Sie die Tabelle aus.

Arten von Nachfolgen

4. Was bestimmt die Dauer der Nachfolge?
Die Dauer der Nachfolge wird maßgeblich von der Struktur der Gemeinschaft bestimmt.
Sekundärnachfolgen verlaufen deutlich schneller. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass die Primärgemeinschaft eine ausreichende Menge an Nährstoffen und entwickeltem Boden hinterlässt, was Bedingungen für das beschleunigte Wachstum und die Entwicklung neuer Siedler schafft.

5. Welche Vorteile hat eine reife Community gegenüber einer jungen Community?
Reife Gemeinschaft mit ihren große Vielfalt und eine Fülle von Organismen, eine entwickelte trophische Struktur und ausgewogene Energieflüsse, die Veränderungen standhalten können physikalische Faktoren(z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit) und sogar einige Typen chemische Verschmutzung viel mehr als die jüngere Gemeinschaft.

6. Welche Bedeutung hat es, die in einer Gemeinschaft ablaufenden Prozesse kontrollieren zu können?
Durch künstliche Pflege kann der Mensch eine reiche Ernte in Form reiner Produkte einfahren Frühstadien Nachfolgegemeinschaft. Andererseits ist die Stabilität einer reifen Gemeinschaft, ihre Fähigkeit, den Auswirkungen physischer Faktoren standzuhalten (und sie sogar zu bewältigen), eine sehr wichtige und äußerst wünschenswerte Eigenschaft. Gleichzeitig verschiedene Störungen Reife Ökosysteme können zu verschiedenen Umweltstörungen führen. Die Umwandlung der Biosphäre in einen riesigen Ackerlandteppich birgt große Gefahren. Daher ist es notwendig zu lernen, wie man Prozesse in der Gemeinschaft richtig verwaltet, um eine Umweltkatastrophe zu verhindern.