Porównanie ekosystemów naturalnych i sztucznych. Rodzaje ekosystemów i przykład

Porównanie naturalnych i uproszczonych ekosystemów antropogenicznych (wg Millera, 1993)

Głównym celem tworzonych systemów rolniczych jest racjonalne ich wykorzystanie zasoby biologiczne, które są bezpośrednio zaangażowane w sferę działalności człowieka – źródła produktów spożywczych, surowce technologiczne, leki.

Agroekosystemy są tworzone przez człowieka w celu uzyskania wysokiego plonu – czystej produkcji autotrofów.

Podsumowując wszystko, co już zostało powiedziane o agroekosystemach, podkreślamy następujące główne różnice w stosunku do naturalnych (tabela 2).

1. W agroekosystemach różnorodność gatunków jest znacznie zmniejszona:

§ spadek gatunkowy roślin uprawnych zmniejsza również widoczne zróżnicowanie populacji zwierząt biocenozy;

§ różnorodność gatunkowa zwierząt hodowanych przez człowieka jest znikoma w porównaniu z naturalną;

§ pastwiska uprawne (z siewem traw) są zbliżone różnorodnością gatunkową do pól uprawnych.

2. Gatunki roślin i zwierząt hodowane przez człowieka „ewoluują” poprzez sztuczną selekcję i nie są konkurencyjne w walce z dzikimi gatunkami bez ludzkiego wsparcia.

3. Agroekosystemy oprócz energii słonecznej otrzymują dodatkową energię dotowaną przez człowieka.

4. Produkcja netto (uprawa) jest usuwana z ekosystemu i nie wchodzi do łańcuchów pokarmowych biocenozy, ale jej częściowe wykorzystanie przez szkodniki, straty podczas zbiorów, które mogą również wpaść w naturalne łańcuchy troficzne. W każdy możliwy sposób stłumiony przez człowieka.

5. Ekosystemy pól, sadów, pastwisk, warzywników i innych agrocenoz są uproszczonymi systemami wspieranymi przez człowieka we wczesnych stadiach sukcesji i są tak samo niestabilne i niezdolne do samoregulacji jak naturalne społeczności pionierskie, a zatem nie mogą istnieć bez ludzkie wsparcie.

Tabela 2

Charakterystyka porównawcza naturalne ekosystemy i agroekosystemy.

sztuczny ekosystem - jest to antropogeniczny ekosystem stworzony przez człowieka. Obowiązują dla niego wszystkie podstawowe prawa natury, ale w przeciwieństwie do naturalnych ekosystemów nie można go uznać za otwarty. Tworzenie i obserwacja małych sztucznych ekosystemów pozwala na uzyskanie obszernych informacji o możliwym stanie środowisko, ze względu na wpływ człowieka na nią na dużą skalę. Aby produkować produkty rolne, człowiek tworzy niestabilny, sztucznie stworzony i regularnie utrzymywany agroekosystem (agrobiocenoza ) - pola, pastwiska, ogrody warzywne, sady, winnice itp.

Różnice między agrocenozami a biocenozami naturalnymi: nieznaczna różnorodność gatunkowa (agrocenoza składa się z niewielkiej liczby gatunków o dużej liczebności); krótkie łańcuchy dostaw; niepełny cykl substancji (część składniki odżywcze wyjęte ze żniwami); źródłem energii jest nie tylko słońce, ale także działalność człowieka (rekultywacja, nawadnianie, nawożenie); sztuczna selekcja (działanie naturalna selekcja osłabiony, selekcji dokonuje osoba); brak samoregulacji (regulacja jest wykonywana przez osobę) itp. Zatem agrocenozy są systemami niestabilnymi i mogą istnieć tylko przy wsparciu osoby. Z reguły agroekosystemy charakteryzują się wysoką produktywnością w porównaniu z ekosystemami naturalnymi.

Systemy miejskie (systemy miejskie) -- sztuczne układy (ekosystemy) wynikające z rozwoju miast i stanowiące przedmiot skupienia ludności, budynki mieszkalne, przemysłowe, domowe, kulturalne itp.

W ich składzie można wyróżnić następujące terytoria: strefy przemysłowe , gdzie koncentrują się obiekty przemysłowe różne branże gospodarstwa będące głównymi źródłami zanieczyszczenia środowiska; obszary mieszkalne (mieszkalne lub sypialne) z budynki mieszkalne, budynki administracyjne, przedmioty życia codziennego, kultury itp.); tereny rekreacyjne , przeznaczone do wypoczynku ludzi (parki leśne, ośrodki wypoczynkowe itp.); systemy i urządzenia transportowe , przenikania całego układu miejskiego (samochodowego i szyny kolejowe, metro, stacje benzynowe, garaże, lotniska itp.). Istnienie ekosystemów miejskich wspierają agroekosystemy oraz energia paliw kopalnych i przemysł jądrowy.

Ekosystem to zbiór żywych organizmów, które nieustannie wymieniają materię, informacje i energię między sobą oraz ze środowiskiem. Energia jest definiowana jako zdolność do wykonywania pracy. Jego właściwości opisują prawa termodynamiki. Pierwsza zasada termodynamiki, czyli zasada zachowania energii, mówi, że energia może zmieniać się z jednej postaci w drugą, ale nie znika ani nie powstaje na nowo.

Druga zasada termodynamiki mówi: w każdej transformacji energii część jej jest tracona w postaci ciepła, tj. staje się niedostępny dla dalsze użycie. Entropia jest miarą ilości energii, która nie jest dostępna do użytku, lub inaczej miarą zmiany porządku, która zachodzi podczas degradacji energii. Im wyższy rząd systemu, tym niższa jego entropia.

Spontaniczne procesy prowadzą system do stanu równowagi z otoczeniem, do wzrostu entropii, wytwarzania pozytywnej energii. Jeśli nieożywiony system niezrównoważony ze środowiskiem zostanie odizolowany, to wszelki ruch w nim wkrótce ustanie, system jako całość wygaśnie i zamieni się w obojętną grupę materii, która jest w równowadze termodynamicznej z otoczeniem, czyli w stanie o maksymalnej entropii.

Jest to stan najbardziej prawdopodobny dla systemu i nie będzie on w stanie wyjść z niego spontanicznie bez wpływów zewnętrznych. Na przykład rozgrzana do czerwoności patelnia, która ostygła, rozpraszając ciepło, sama się nie nagrzewa; energia nie została utracona, ogrzała powietrze, ale zmieniła się jakość energii, nie może już działać. Zatem w układach nieożywionych ich stan równowagi jest stabilny.

Systemy ożywione mają jedną zasadniczą różnicę w stosunku do systemów nieożywionych - wykonują stałą pracę przeciwko równoważeniu się ze środowiskiem. W żywych systemach stabilny stan nierównowagi. Życie jest jedynym naturalnym spontanicznym procesem na Ziemi, w którym entropia maleje. Jest to możliwe, ponieważ wszystkie żywe systemy są otwarte na wymianę energii.

W środowisku znajduje się ogromna ilość darmowej energii słonecznej, a sam żywy system zawiera składniki, które posiadają mechanizmy wychwytywania, koncentracji, a następnie rozpraszania tej energii w środowisku. Rozpraszanie energii, czyli wzrost entropii, jest procesem charakterystycznym dla każdego systemu, zarówno nieożywionego, jak i żywego, a samozachwycenie i koncentracja energii jest zdolnością tylko żywego systemu. Jednocześnie ze środowiska wydobywany jest porządek i organizacja, czyli rozwój energii negatywnej – nieentropii. Ten proces kształtowania się porządku w systemie z chaosu otoczenia nazywamy samoorganizacją. Prowadzi to do zmniejszenia entropii systemu żywego, przeciwdziała jego równoważeniu ze środowiskiem.

W ten sposób każdy żywy system, w tym ekosystem, zachowuje swoją żywotną aktywność ze względu, po pierwsze, na obecność nadmiaru darmowej energii w środowisku; po drugie, zdolność do wychwytywania i koncentracji tej energii, a przy jej użyciu do rozpraszania w środowisku stanów o niskiej entropii.

Przechwytują energię słoneczną i zamieniają ją w energię potencjalną. materia organiczna rośliny są producentami. Energia otrzymana w formie Promieniowanie słoneczne, w procesie fotosyntezy zamieniana jest na energię wiązań chemicznych.

Energia słoneczna docierająca do Ziemi rozkłada się następująco: 33% jest odbijane przez chmury i pył atmosfery (jest to tzw. albedo czyli współczynnik odbicia Ziemi), 67% jest pochłaniane przez atmosferę, powierzchnię Ziemi i Ocean. Z tej ilości pochłoniętej energii tylko około 1% zużywa się na fotosyntezę, a reszta energii, ogrzewając atmosferę, ląd i ocean, jest ponownie emitowana w przestrzeń kosmiczną w postaci promieniowania cieplnego (podczerwonego). Ten 1% energii wystarczy na zaopatrzenie jej w całą żywą materię planety.

Proces akumulacji energii w organizmie fotosyntetyków wiąże się ze wzrostem masy ciała. Produktywność ekosystemów to tempo, w jakim producenci absorbują energię promieniowania poprzez fotosyntezę, wytwarzając materię organiczną, którą można wykorzystać jako żywność. Masa substancji wytworzonych przez producenta fotosyntezy nazywana jest produkcją pierwotną, jest to biomasa tkanek roślinnych. Produkcja podstawowa dzieli się na dwa poziomy - produkcję brutto i netto. Produkcja pierwotna brutto to całkowita masa brutto materii organicznej wytworzonej przez roślinę w jednostce czasu przy danej szybkości fotosyntezy, w tym wydatki na oddychanie (część energii zużywana na procesy życiowe; prowadzi to do zmniejszenia biomasy).

Ta część produkcji brutto, która nie jest wydawana na „oddychanie”, nazywana jest produkcją pierwotną netto. Produkcja pierwotna netto to rezerwa, z której część jest wykorzystywana jako pokarm przez organizmy - heterotrofy (konsumenci pierwszego rzędu). Energia otrzymywana przez heterotrofy z pokarmem (tzw. energia duża) odpowiada kosztowi energetycznemu całkowitej ilości zjedzonego pokarmu. Jednak efektywność trawienia pokarmu nigdy nie osiąga 100% i zależy od składu paszy, temperatury, pory roku i innych czynników.

Funkcjonalne powiązania w ekosystemie, tj. jego strukturę troficzną można przedstawić graficznie w postaci piramid ekologicznych. Podstawą piramidy jest poziom producentów, a kolejne poziomy tworzą podłogi i szczyt piramidy. Istnieją trzy główne typy piramid ekologicznych.

Piramida liczb (piramida Eltona) odzwierciedla liczbę organizmów na każdym poziomie. Piramida ta odzwierciedla pewien wzorzec – liczba osób, które tworzą szereg powiązań między producentami a konsumentami, stale maleje.

Piramida biomasy wyraźnie wskazuje ilość całej żywej materii na danym poziomie troficznym. W ekosystemach lądowych obowiązuje zasada piramidy biomasy: całkowita masa roślin przekracza masę wszystkich roślinożerców, a ich masa przekracza całą biomasę drapieżników. W przypadku oceanu zasada piramidy biomasy jest nieważna – piramida ma odwrócony widok. Ekosystem oceaniczny charakteryzuje się dużą akumulacją biomasy u drapieżników.

Piramida energii (produkcji) odzwierciedla wydatkowanie energii w łańcuchach troficznych. Zasada piramidy energetycznej: na każdym poprzednim poziomie troficznym ilość biomasy wytworzonej na jednostkę czasu (lub energię) jest większa niż na następnym.

Wszystkie żywe organizmy nie żyją na Ziemi w odosobnieniu od siebie, ale tworzą społeczności. Wszystko w nich jest ze sobą powiązane, zarówno żywe organizmy, jak i taka formacja w przyrodzie nazywana jest ekosystemem, który żyje według własnych określonych praw i ma specyficzne cechy i cechy, z którymi postaramy się zapoznać.

Pojęcie ekosystemu

Istnieje taka nauka jak ekologia, która bada. Ale te relacje mogą być realizowane tylko w ramach pewnego ekosystemu i zachodzić nie spontanicznie i chaotycznie, ale zgodnie z pewnymi prawami.

Istnieją różne typy ekosystemów, ale wszystkie są zbiorem żywych organizmów, które oddziałują między sobą i ze środowiskiem poprzez wymianę substancji, energii i informacji. Dlatego ekosystem pozostaje stabilny i zrównoważony przez długi czas.

Klasyfikacja ekosystemów

Mimo duża różnorodność ekosystemy, wszystkie są otwarte, bez tego ich istnienie byłoby niemożliwe. Rodzaje ekosystemów są różne, a klasyfikacja może być inna. Jeśli weźmiemy pod uwagę pochodzenie, ekosystemy to:

1. naturalny lub naturalny. W nich cała interakcja odbywa się bez bezpośredniego udziału osoby. Z kolei dzielą się na:

• Ekosystemy całkowicie zależne od energii słonecznej.
• Systemy, które otrzymują energię zarówno ze słońca, jak i innych źródeł.

2. Sztuczne ekosystemy. Stworzony ludzkimi rękami i może istnieć tylko z jego udziałem. Dzielą się również na:

• Agroekosystemy, czyli takie, które są związane z działalnością człowieka.
• Technoekosystemy pojawiają się w związku z działalnością przemysłową ludzi.
• ekosystemy miejskie.

Inna klasyfikacja wyróżnia następujące typy ekosystemów naturalnych:

1. Ziemia:

• Lasy deszczowe.
• Pustynia z roślinnością trawiastą i krzewiastą.
• Sawanna.
• Stepy.
• Lasy liściaste.
• Tundra.

2. Ekosystemy słodkowodne:

• zbiorniki stojące
• Wody płynące (rzeki, strumienie).
• Bagna.

3. Ekosystemy morskie:

• Ocean.
• szelf kontynentalny.
• Obszary rybackie.
• Ujścia rzek, zatok.
• Strefy ryftów głębinowych.

Bez względu na klasyfikację widać różnorodność gatunkową ekosystemu, która charakteryzuje się zbiorem form życia i składem liczebnym.

Cechy wyróżniające ekosystem

Pojęcie ekosystemu można przypisać zarówno formacjom naturalnym, jak i sztucznie stworzonym przez człowieka. Jeśli mówimy o naturalnych, charakteryzują się one następującymi cechami:

• W każdym ekosystemie podstawowymi elementami są żywe organizmy i abiotyczne czynniki środowiskowe.
• W każdym ekosystemie istnieje zamknięty cykl od produkcji substancji organicznych do ich rozkładu na składniki nieorganiczne.
• Interakcja gatunków w ekosystemach zapewnia stabilność i samoregulację.

Cały świat Jest reprezentowany przez różne ekosystemy, które opierają się na żywej materii o określonej strukturze.

Biotyczna struktura ekosystemu

Nawet jeśli ekosystemy różnią się różnorodnością gatunkową, obfitością organizmów żywych, formami życia, struktura biotyczna w każdym z nich jest nadal taka sama.

Każdy rodzaj ekosystemu zawiera te same komponenty, bez ich obecności funkcjonowanie systemu jest po prostu niemożliwe.

1. Producenci.
2. Konsumenci drugiego rzędu.
3. Reduktory.

Pierwsza grupa organizmów obejmuje wszystkie rośliny zdolne do procesu fotosyntezy. Wytwarzają materię organiczną. Do tej grupy należą również chemotrofy, które tworzą związki organiczne. Ale tylko do tego wykorzystują nie energię słoneczną, ale energię związków chemicznych.

Konsumenci to wszystkie organizmy, które potrzebują materii organicznej z zewnątrz do budowy swojego ciała. Obejmuje to wszystkie organizmy roślinożerne, drapieżniki i wszystkożerne.

Rozkładniki, do których należą bakterie, grzyby, zamieniają szczątki roślin i zwierząt w związki nieorganiczne nadające się do wykorzystania przez organizmy żywe.

Funkcjonowanie ekosystemów

Największym systemem biologicznym jest biosfera, która z kolei składa się z poszczególnych elementów. Możesz stworzyć następujący łańcuch: gatunek-populacja-ekosystem. Najmniejszą jednostką w ekosystemie jest gatunek. W każdej biogeocenozie ich liczba może wahać się od kilkudziesięciu do setek i tysięcy.

Niezależnie od liczby osobników i poszczególnych gatunków w dowolnym ekosystemie, istnieje ciągła wymiana materii i energii nie tylko między sobą, ale także ze środowiskiem.

Jeśli mówimy o wymianie energii, to całkiem możliwe jest zastosowanie praw fizyki. Pierwsza zasada termodynamiki mówi, że energia nie znika bez śladu. Zmienia się tylko z jednego gatunku na drugi. Zgodnie z drugim prawem w systemie zamkniętym energia może tylko wzrastać.

Jeśli prawa fizyczne w odniesieniu do ekosystemów można stwierdzić, że wspierają one ich żywotną aktywność dzięki obecności energii słonecznej, którą organizmy są w stanie nie tylko wychwytywać, ale także przekształcać, wykorzystywać, a następnie uwalniać do środowiska.

Energia jest przenoszona z jednego poziomu troficznego na drugi, podczas przenoszenia jeden rodzaj energii jest zamieniany na inny. Część tego oczywiście tracona jest w postaci ciepła.

Jakiekolwiek istnieją typy naturalnych ekosystemów, takie prawa działają bezwzględnie w każdym.

Struktura ekosystemu

Jeśli weźmiemy pod uwagę jakikolwiek ekosystem, to z pewnością widzimy w nim, że różne kategorie, na przykład producenci, konsumenci i rozkładający się, są zawsze reprezentowane przez cały zestaw gatunków. Natura zapewnia, że ​​jeśli coś się nagle stanie jednemu z gatunków, to ekosystem z tego powodu nie umrze, zawsze można go z powodzeniem zastąpić innym. To wyjaśnia stabilność naturalnych ekosystemów.

Duża różnorodność gatunków w ekosystemie, różnorodność zapewnia stabilność wszystkich procesów zachodzących w społeczności.

Ponadto każdy system ma swoje własne prawa, których przestrzegają wszystkie żywe organizmy. Na tej podstawie w obrębie biogeocenozy można wyróżnić kilka struktur:

Każda struktura jest koniecznie obecna w każdym ekosystemie, ale może się znacznie różnić. Na przykład, jeśli porównamy biogeocenozę pustyni i Las deszczowy, różnica jest widoczna gołym okiem.

sztuczne ekosystemy

Takie systemy są tworzone przez ludzkie ręce. Pomimo tego, że w nich, podobnie jak w naturalnych, koniecznie obecne są wszystkie składniki struktury biotycznej, nadal istnieją znaczące różnice. Wśród nich są następujące:

1. Agrocenozy charakteryzują się ubogim składem gatunkowym. Rosną tam tylko te rośliny, które hoduje człowiek. Ale natura zbiera swoje żniwo i zawsze np. na polu pszenicy można zobaczyć osiedlające się chabry, stokrotki, różne stawonogi. W niektórych systemach nawet ptaki mają czas na zbudowanie gniazda na ziemi i wyklucie piskląt.
2. Jeśli ktoś nie dba o ten ekosystem, to rośliny uprawne nie mogą konkurować ze swoimi dzikimi krewnymi.
3. Agrocenozy istnieją również dzięki dodatkowej energii, którą człowiek wnosi np. poprzez stosowanie nawozów.
4. Ponieważ wyhodowana biomasa roślin jest wycofywana wraz ze zbiorami, gleba jest zubożona w składniki odżywcze. Dlatego do dalszego istnienia ponownie konieczna jest interwencja osoby, która będzie musiała nawozić, aby wyhodować następny plon.

Można stwierdzić, że sztuczne ekosystemy nie należą do systemów zrównoważonych i samoregulujących się. Jeśli ktoś przestanie się nimi opiekować, nie przeżyją. Stopniowo dzikie gatunki wypierają rośliny uprawne, a agrocenoza zostanie zniszczona.

Na przykład sztuczny ekosystem trzech rodzajów organizmów można łatwo stworzyć w domu. Jeśli postawisz akwarium, wlej do niego wodę, umieść kilka gałązek elodea i osadź dwie ryby, oto jesteś sztuczny system gotowy. Nawet tak prosty nie może istnieć bez ludzkiej interwencji.

Wartość ekosystemów w przyrodzie

Mówiąc globalnie, wszystkie żywe organizmy są rozmieszczone w ekosystemach, więc ich znaczenie jest trudne do przecenienia.

1. Wszystkie ekosystemy są połączone cyrkulacją substancji, które mogą migrować z jednego systemu do drugiego.
2. Dzięki obecności ekosystemów w przyrodzie zachowana jest różnorodność biologiczna.
3. Wszystkie zasoby, które czerpiemy z natury, są nam przekazywane przez ekosystemy: czystej wody, powietrze,

Każdy ekosystem jest bardzo łatwy do zniszczenia, zwłaszcza biorąc pod uwagę możliwości człowieka.

Ekosystemy i człowiek

Od czasu pojawienia się człowieka jego wpływ na przyrodę wzrasta z każdym rokiem. Rozwijając się, człowiek wyobrażał sobie, że jest królem natury, bez wahania zaczął niszczyć rośliny i zwierzęta, niszczyć naturalne ekosystemy, tym samym zaczął ścinać gałąź, na której sam siedzi.

Ingerując w wielowiekowe ekosystemy i łamiąc prawa istnienia organizmów, człowiek doprowadził do tego, że wszyscy ekolodzy świata już krzyczą jednym głosem, że świat nadszedł. klęski żywiołowe, który w ostatnie czasy zaczęły pojawiać się coraz częściej, są odpowiedzią natury na bezmyślną ingerencję człowieka w jej prawa. Czas się zatrzymać i pomyśleć, że wszelkiego rodzaju ekosystemy powstawały przez wieki, na długo przed pojawieniem się człowieka, i doskonale istniały bez niego. Czy ludzkość może żyć bez natury? Odpowiedź nasuwa się sama.

Step, las liściasty, bagno, akwarium, ocean, pole – każdy element z tej listy można uznać za przykład ekosystemu. W naszym artykule ujawnimy istotę tej koncepcji i rozważymy jej elementy.

Wspólnoty ekologiczne

Ekologia to nauka, która bada wszystkie aspekty związków żywych organizmów w przyrodzie. Dlatego przedmiotem jej badań nie jest odrębna jednostka i warunki jej istnienia. Ekologia bierze pod uwagę naturę, wynik i produktywność ich interakcji. Tak więc całość populacji determinuje cechy funkcjonowania biocenozy, która obejmuje: cała linia gatunki biologiczne.

Ale w warunkach naturalnych populacje oddziałują nie tylko ze sobą, ale także z różnymi warunkami środowiskowymi. Taka społeczność ekologiczna nazywana jest ekosystemem. W odniesieniu do tej koncepcji używa się również terminu biogeocenoza. Zarówno miniaturowe akwarium, jak i bezkresna tajga są przykładem ekosystemu.

Ekosystem: definicja pojęcia

Jak widać, ekosystem to dość szerokie pojęcie. Z naukowego punktu widzenia społeczność ta jest połączeniem elementów dzikiej przyrody i środowiska abiotycznego. Rozważ takie jak step. Jest to otwarty, trawiasty obszar z roślinami i zwierzętami, które przystosowały się do warunków mroźnych zim z niewielką ilością śniegu i gorącym, suchym latem. W trakcie adaptacji do życia na stepie wykształcili szereg mechanizmów adaptacyjnych.

Tak więc liczne gryzonie robią podziemne przejścia, w których przechowują zapasy zboża. Trochę rośliny stepowe istnieje taka modyfikacja pędu jak cebula. Jest to typowe dla tulipanów, krokusów, przebiśniegów. W ciągu dwóch tygodni, gdy wiosną jest wystarczająco dużo wilgoci, ich pędy mają czas na wzrost i kwitnienie. I przeżywają pod ziemią niesprzyjający okres, jedząc kosztem wcześniej zgromadzonych składników odżywczych i wody z mięsistej żarówki.

Rośliny zbożowe mają jeszcze jedną podziemną modyfikację pędu - kłącze. Substancje są również przechowywane w jego wydłużonych międzywęźlach. Przykładami zbóż stepowych są ognisko, bluegrass, jeż, kostrzewa, wygięta trawa. Kolejną cechą są wąskie liście, które zapobiegają nadmiernemu parowaniu.

Klasyfikacja ekosystemów

Jak wiadomo granicę ekosystemu wyznacza fitocenoza – zbiorowisko roślinne. Ta cecha jest również wykorzystywana w klasyfikacji tych społeczności. Las jest więc naturalnym ekosystemem, którego przykłady są bardzo różnorodne: dąb, osika, tropikalny, brzoza, jodła, lipa, grab.

Inna klasyfikacja opiera się na cechach strefowych lub klimatycznych. Takim przykładem ekosystemu jest zbiorowisko wybrzeży szelfowych lub morskich, skaliste lub piaszczyste pustynie, łąki zalewowe lub subalpejskie. Całość podobnych społeczności inny rodzaj tworzą globalną powłokę naszej planety - biosferę.

Ekosystem naturalny: przykłady

Istnieją również biogeocenozy naturalne i sztuczne. Społeczności pierwszego typu funkcjonują bez ingerencji człowieka. Naturalny ekosystem żywy, którego przykłady są dość liczne, ma strukturę cykliczną. Oznacza to, że rośliny ponownie wracają do systemu obiegu materii i energii. I to pomimo faktu, że koniecznie przechodzi przez różne łańcuchy pokarmowe.

Agrobiocenozy

Za pomocą Zasoby naturalne, człowiek stworzył wiele sztucznych ekosystemów. Przykładami takich zbiorowisk są agrobiocenozy. Należą do nich pola, ogrody warzywne, sady, pastwiska, szklarnie, plantacje leśne. Agrocenozy są tworzone w celu pozyskiwania produktów rolnych. Mają te same elementy łańcuchów pokarmowych, co naturalny ekosystem.

Producentami w agrocenozach są zarówno rośliny uprawne, jak i chwasty. Gryzonie, drapieżniki, owady, ptaki są konsumentami lub konsumentami materii organicznej. A bakterie i grzyby stanowią grupę rozkładających się. Charakterystyczną cechą agrobiocenoz jest obowiązkowy udział osoby, która jest niezbędnym ogniwem w łańcuchu troficznym i stwarza warunki dla produktywności sztucznego ekosystemu.

Porównanie ekosystemów naturalnych i sztucznych

Sztuczne, które już rozważaliśmy, mają szereg wad w porównaniu z naturalnymi. Te ostatnie charakteryzują się stabilnością i zdolnością do samoregulacji. Ale agrobiocenozy nie mogą długo istnieć bez udziału człowieka. Czyli ogród z uprawy warzyw produkuje samodzielnie więcej niż rok, wieloletnia rośliny zielne- około trzech. Rekordzistą pod tym względem jest ogród, zbiory owoców które są w stanie rozwijać się samodzielnie do 20 lat.

Naturalne ekosystemy otrzymują tylko energię słoneczną. W agrobiocenozach człowiek wprowadza jej dodatkowe źródła w postaci uprawy roli, nawozów, napowietrzania, zwalczania chwastów i szkodników. Istnieje jednak wiele przypadków, w których działalność gospodarcza Doprowadziło to również do negatywnych konsekwencji: zasolenia i podmoknięcia gleb, pustynnienia terytoriów, zanieczyszczenia naturalnych muszli.

Ekosystemy miast

Na obecny etap rozwoju, człowiek dokonał już znaczących zmian w składzie i strukturze biosfery. Dlatego izolowana jest oddzielna powłoka, bezpośrednio tworzona przez działalność człowieka. Nazywa się Noosferą. W ostatnim czasie szeroko rozwinęła się koncepcja urbanizacji – zwiększająca rolę miast w życiu człowieka. Już teraz zamieszkuje je ponad połowa światowej populacji.

Ekosystem miast ma swój własny cechy charakterystyczne. W nich naruszony jest stosunek pierwiastków, ponieważ regulacja wszystkich procesów związanych z transformacją substancji i energii jest wykonywana wyłącznie przez osobę. Tworząc dla siebie wszelkie możliwe korzyści, stwarza wiele niesprzyjających warunków. Zanieczyszczone powietrze, transport i problem mieszkaniowy, wysoki poziom zachorowalność, stały hałas niekorzystnie wpływa na zdrowie wszystkich mieszkańców miast.

Czym jest sukcesja

Bardzo często w obrębie tego samego obszaru następuje sukcesywna zmiana, zjawisko to nazywane jest sukcesją. Klasycznym przykładem zmiany ekosystemu jest pojawienie się lasu liściastego w miejscu iglastego. Z powodu pożaru na okupowanym terytorium zachowały się tylko nasiona. Ale do ich kiełkowania jest to konieczne długi czas. Dlatego w miejscu pożaru po raz pierwszy pojawia się trawiasta roślinność. Z czasem zastępują go krzewy, a one z kolei - drzewa liściaste. Takie sukcesje nazywane są wtórnymi. Powstają pod wpływem czynników naturalnych lub działalności człowieka. W naturze są dość powszechne.

Sukcesje pierwotne związane są z procesem glebotwórczym. Jest to typowe dla terytoriów pozbawionych życia. Na przykład skały, piaski, kamienie, glina piaszczysta. Jednocześnie najpierw powstają warunki do powstania gleb, a dopiero potem pojawiają się pozostałe składniki biogeocenozy.

Tak więc ekosystem nazywa się społecznością, która zawiera elementy biotyczne i są one w bliskiej interakcji, połączone cyrkulacją substancji i energii.

społeczności ekologiczne. Gatunki i struktura przestrzenna ekosystemów.

Ekosystem - system biologiczny składający się ze zbiorowiska organizmów żywych (biocenoza), ich siedliska (biotop), systemu połączeń, które wymieniają między nimi materię i energię.
Biocenoza to zorganizowana grupa połączonych ze sobą populacji roślin, zwierząt, grzybów i mikroorganizmów żyjących razem w tych samych warunkach środowiskowych.
Biosfera - skorupa Ziemi, zamieszkana przez żywe organizmy, pod ich wpływem i zajęta przez produkty ich życiowej aktywności; „film życia”; globalny ekosystem Ziemi.

2. Wypełnij tabelę.

Wspólnoty ekologiczne

3. Jakie cechy leżą u podstaw klasyfikacji ekosystemów?
Przy klasyfikowaniu ekosystemów lądowych zwykle używa się znaków zbiorowisk roślinnych (które stanowią podstawę ekosystemów) oraz znaków klimatycznych (strefowych). Wyróżnia się więc niektóre rodzaje ekosystemów, na przykład tundra porostowa, tundra mchowa, las iglasty (świerk, sosna), las liściasty (las brzozowy), las deszczowy (tropikalny), step, krzewy (las wierzbowy), trawiaste bagno, bagno torfowca. Często klasyfikacja ekosystemów naturalnych opiera się na charakterystycznych cechach ekologicznych siedlisk, podkreślając zbiorowiska wybrzeży morskich lub półek, jezior lub stawów, łąk zalewowych lub wyżynnych, pustyń skalistych lub piaszczystych, lasów górskich, estuariów (ujścia dużych rzek), itp.

4. Wypełnij tabelę.

Charakterystyka porównawcza naturalnych i sztuczne ekosystemy

5. Jakie znaczenie mają agrobiocenozy w życiu człowieka?
Agrobiocenozy dostarczają ludzkości około 90% energii pokarmowej.

6. Wymień główne działania podjęte w celu poprawy kondycji systemy ekologiczne miasta.
Architektura miasta: tworzenie parków, skwerów, terenów zielonych, klombów, klombów, terenów zielonych wokół przedsiębiorstw przemysłowych. Zgodność z zasadami jednolitości i ciągłości rozmieszczenia terenów zielonych.

7. Co oznacza struktura społeczności?
Jest to stosunek różnych grup organizmów, które różnią się położeniem systematycznym, rolą, jaką odgrywają w procesach przenoszenia energii i materii, miejscem zajmowanym w przestrzeni, siecią pokarmową lub troficzną lub innym znakiem, który jest niezbędne do zrozumienia wzorców funkcjonowania naturalnych ekosystemów.

8. Wypełnij tabelę.

Struktura społeczności

Połączenia z żywnością, obieg materii i konwersja energii w ekosystemach

1. Zdefiniuj pojęcia.
Łańcuch pokarmowy - szereg gatunków roślin, zwierząt, grzybów i mikroorganizmów, które są ze sobą powiązane relacjami: żywność - konsument (sekwencja organizmów, w której następuje stopniowy transfer materii i energii od źródła do konsumenta).
Sieć pokarmowa to diagram wszystkich powiązań pokarmowych (troficznych) między gatunkami w społeczności.
Poziom troficzny- To zbiór organizmów, które w zależności od sposobu odżywiania się i rodzaju pożywienia tworzą pewne ogniwo w łańcuchu pokarmowym.

2. Czym różnią się łańcuchy wypasu od łańcuchów detrytycznych?
W łańcuchu wypasu energia przepływa z roślin przez roślinożerców do mięsożerców. Przepływ energii pochodzącej z martwej materii organicznej i przechodzącej przez system rozkładników nazywany jest łańcuchem detrytusu.

3. Wypełnij tabelę.

Troficzne poziomy ekosystemu

4. Jaka jest istota cyklu substancji w ekosystemie?
Energia nie może być przekazywana w błędnym kole, jest zużywana, zamieniając się w energię wiązań chemicznych i ciepła. Substancja może przenosić się w cyklach zamkniętych, wielokrotnie krążąc między organizmami żywymi a środowiskiem.

5. Wykonaj praktyczną pracę.
1. Opracowywanie schematów transferu substancji i energii (łańcuch pokarmowy)
Wymień organizmy, które powinny znajdować się w brakujących miejscach w następujących łańcuchach pokarmowych.

2. Z proponowanej listy organizmów utwórz detrytus i sieci pokarmowe pastwisk: trawa, krzew jagodowy, mucha, sikorki, wąż, zając, wilk, bakterie gnilne, komar, konik polny.

6. Co ogranicza długość każdego łańcucha pokarmowego w ekosystemie?
Żywe organizmy, jedząc przedstawicieli poprzedniego poziomu, otrzymują energię zmagazynowaną w swoich komórkach i tkankach. Znaczna część tej energii (do 90%) jest wydatkowana na ruch, oddychanie, ogrzewanie ciała itp. a tylko 10% gromadzi się w swoim ciele w postaci białek (mięśni), tłuszczów (tkanki tłuszczowej). W ten sposób tylko 10% energii zgromadzonej na poprzednim poziomie jest przenoszone na kolejny poziom. Dlatego łańcuchy pokarmowe nie mogą być bardzo długie.

7. Co oznaczają piramidy ekologiczne? Jakie typy je wyróżniają?
Jest to sposób na graficzne przedstawienie proporcji różnych poziomów troficznych w ekosystemie. Może być trzech typów:
1) piramida liczb - odzwierciedla liczbę organizmów na każdym poziomie troficznym;
2) piramida biomasy – odzwierciedla biomasę każdego poziomu troficznego;
3) piramida energii - pokazuje ilość energii, która przeszła przez każdy poziom troficzny w określonym czasie.

8. Czy piramida ekologiczna może być do góry nogami? Poprzyj swoją odpowiedź konkretnym przykładem.
Jeśli wskaźnik reprodukcji populacji ofiar jest wysoki, to nawet przy niskiej biomasie taka populacja może być wystarczającym źródłem pożywienia dla drapieżników o wyższej biomasie, ale niskim wskaźniku reprodukcji. Z tego powodu piramidy liczebności lub biomasy mogą być odwrócone, tj. niskie poziomy troficzne mogą mieć mniejszą gęstość i biomasę niż wyższe.
Na przykład:
1) Na jednym drzewie może żyć i żywić się wiele owadów.
2) Odwrócona piramida biomasy jest charakterystyczna dla ekosystemów morskich, gdzie pierwotni producenci (algi fitoplanktonu) dzielą się bardzo szybko, a ich konsumenci (skorupiaki zooplanktonu) są znacznie większe, ale rozmnażają się znacznie wolniej. Kręgowce morskie mają jeszcze większą masę i długi cykl reprodukcji.

9. Rozwiąż problemy środowiskowe.
Zadanie 1. Oblicz ilość planktonu (w kg) potrzebną do wzrostu delfina o wadze 350 kg w morzu.

Decyzja. Delfin żywiący się rybami drapieżnymi zgromadził w swoim ciele zaledwie 10% masa całkowita jedzenie, wiedząc, że waży 350 kg, zrobimy proporcję.
350kg - 10%,
X - 100%.
Znajdźmy, ile równa się X. X \u003d 3500 kg. ( ryby drapieżne). Ta waga to tylko 10% masy niedrapieżnych ryb, które zjadały. Zróbmy ponownie proporcje.
3500kg - 10%
X - 100%
Х=35 000 kg (masa ryb niedrapieżnych)
Ile planktonu musieli zjeść, żeby mieć taką wagę? Zróbmy proporcję.
35 000 kg - 10%
X \u003d 100%
X = 350 000 kg
Odpowiedź: Do wzrostu delfina o wadze 350 kg potrzeba 350 000 kg planktonu.

Zadanie 2. W wyniku przeprowadzonych badań okazało się, że po zagładzie ptaki drapieżne liczba ptaków łownych, które wcześniej zniszczyli, początkowo szybko rośnie, ale potem szybko spada. Jak wytłumaczyć ten wzór?

Odpowiedź: Aby odpowiedzieć na to pytanie, należy wziąć pod uwagę następujące zapisy: „niekontrolowany” wzrost liczebności ptactwa łownego prowadzi do wyczerpania zasobów pokarmowych, osłabienia odporności organizmów ptaków na choroby, szybkiego rozprzestrzeniania się infekcji , zwyrodnienie, obniżona płodność i masowa śmierć ptaków z powodu chorób.

Zadanie 3. Daphnia żerująca na algach planktonowych została umieszczona w naczyniu. Następnie liczba glonów spadła, ale produkcja biomasy glonów (mierzona szybkością podziału komórek) wzrosła. Jakie są możliwe wyjaśnienia tego zjawiska?

Odpowiedź: W wyniku metabolizmu rozwielitki wydzielają substancje, które przyspieszają wzrost glonów (ich bazy pokarmowej), osiągając tym samym równowagę ekologiczną.

Przyczyny zrównoważenia i zmiany ekosystemu

1. Zdefiniuj pojęcia.
Sukcesja to naturalny i spójny proces zmiany społeczności na określonym obszarze, spowodowany interakcją organizmów żywych ze sobą i ich abiotycznym środowiskiem.
Oddech społeczności- w ekologii całkowite koszty energii, tj. całkowita produkcja autotrofów pod względem energetycznym, dokładnie odpowiada kosztom energii, które zapewniają żywotną aktywność organizmów wchodzących w jej skład.

2. Co oznacza równowaga w społeczności i jakie ma znaczenie dla jej istnienia jako całości?
Biomasa organizmów w idealnej kolejności pozostaje stała, a sam system jest w równowadze. Jeśli „całkowite oddychanie” jest mniejsze niż produkcja pierwotna brutto, w ekosystemie nastąpi akumulacja materii organicznej, jeśli więcej - jej zmniejszenie. Oba doprowadzą do zmian w społeczności. Przy nadmiarze zasobu zawsze będą gatunki, które potrafią go opanować, przy jego braku niektóre gatunki wyginą. Takie zmiany stanowią istotę sukcesji ekologicznej. główna cecha tego procesu polega na tym, że zmiany we wspólnocie zachodzą zawsze w kierunku stanu równowagi. Każdy etap sukcesji to wspólnota z przewagą określonych gatunków i form życia. Zastępują się nawzajem, aż nastąpi stan stabilnej równowagi.

3. Wypełnij tabelę.

Rodzaje sukcesji

4. Od czego zależy czas trwania dziedziczenia?
Czas trwania sukcesji jest w dużej mierze zdeterminowany przez strukturę wspólnoty.
Sukcesja wtórna przebiega znacznie szybciej. Tłumaczy się to tym, że zbiorowisko pierwotne pozostawia po sobie wystarczającą ilość składników odżywczych, rozwiniętą glebę, co stwarza warunki do przyspieszonego wzrostu i rozwoju nowych osadników.

5. Jakie są zalety społeczności dojrzałej nad społecznością młodą?
Dojrzała społeczność z jej wielka różnorodność i obfitość organizmów, rozwinięta struktura troficzna i przy zrównoważonych przepływach energii jest w stanie wytrzymać zmiany czynniki fizyczne(np. temperatura, wilgotność), a nawet niektóre rodzaje zanieczyszczeń chemicznych w znacznie większym stopniu niż młode środowisko.

6. Jakie znaczenie ma umiejętność zarządzania procesami zachodzącymi w społeczności?
Człowiek może zebrać obfite plony w postaci czystych produktów, sztucznie podtrzymujących wczesne stadia wspólnota spadkowa. Z drugiej strony stabilność dojrzałej społeczności, jej zdolność do wytrzymywania oddziaływania czynników fizycznych (a nawet zarządzania nimi) jest bardzo ważną i wysoce pożądaną właściwością. W której różne naruszenia dojrzałe ekosystemy mogą prowadzić do różnych zaburzeń środowiskowych. Przekształcenie biosfery w jeden ogromny kobierzec ziemi uprawnej jest obarczone wielkim niebezpieczeństwem. Dlatego konieczne jest nauczenie się prawidłowego zarządzania procesami w społeczności, aby zapobiec katastrofie ekologicznej.