Porovnanie prírodných a umelých ekosystémov. Typy ekosystémov a príklady

Porovnanie prirodzených a zjednodušených antropogénnych ekosystémov (podľa Millera, 1993)

Hlavným cieľom vytvorených poľnohospodárskych systémov je racionálne využívanie tých biologické zdroje, ktoré sú priamo zapojené do sféry ľudskej činnosti - zdroje potravinárskych výrobkov, technologické suroviny, liečivá.

Agroekosystémy sú vytvárané človekom na získanie vysokého výnosu – čistej produkcie autotrofov.

Zhrnutím všetkého, čo už bolo povedané o agroekosystémoch, zdôrazňujeme nasledujúce hlavné rozdiely od prírodných (tabuľka 2).

1. V agroekosystémoch sa diverzita druhov výrazne znižuje:

§ úbytok druhov kultúrnych rastlín znižuje aj viditeľnú diverzitu živočíšnej populácie biocenózy;

§ druhová diverzita zvierat chovaných človekom je v porovnaní s prirodzenou zanedbateľná;

§ obrábané pasienky (s výsevom tráv) sú druhovou diverzitou podobné poľnohospodárskym poliam.

2. Rastlinné a živočíšne druhy pestované človekom sa „vyvíjajú“ umelým výberom a bez ľudskej podpory nie sú konkurencieschopné v boji proti voľne žijúcim druhom.

3. Agroekosystémy dostávajú okrem slnečnej energie ďalšiu energiu dotovanú človekom.

4. Čistá produkcia (úroda) sa odstraňuje z ekosystému a nevstupuje do potravinových reťazcov biocenózy, ale jej čiastočné využitie škodcami, straty pri zbere, ktoré môžu spadať aj do prirodzených trofických reťazcov. Všemožne potláčané človekom.

5. Ekosystémy polí, sadov, pasienkov, záhradiek a iných agrocenóz sú zjednodušené systémy podporované človekom v raných štádiách sukcesie a sú rovnako nestabilné a neschopné samoregulácie ako prirodzené pionierske spoločenstvá, a preto nemôžu existovať bez ľudská podpora.

tabuľka 2

Porovnávacie charakteristiky prírodné ekosystémy a agroekosystémy.

umelý ekosystém - je to antropogénny, človekom vytvorený ekosystém. Platia preň všetky základné prírodné zákony, no na rozdiel od prírodných ekosystémov ho nemožno považovať za otvorený. Vytváranie a pozorovanie malých umelých ekosystémov umožňuje získať rozsiahle informácie o možnom stave životné prostredie v dôsledku rozsiahlych vplyvov človeka naň. Na výrobu poľnohospodárskych produktov si človek vytvára nestabilný, umelo vytvorený a pravidelne udržiavaný agroekosystém (agrobiocenóza ) - polia, pasienky, zeleninové záhrady, sady, vinice atď.

Odlišnosti agrocenóz od prirodzených biocenóz: nevýznamná druhová diverzita (agrocenóza pozostáva z malého počtu druhov s vysokou abundanciou); krátke dodávateľské reťazce; neúplný kolobeh látok (súčasť živiny odoberané s úrodou); zdrojom energie nie je len Slnko, ale aj ľudské aktivity (rekultivácia, závlaha, aplikácia hnojív); umelý výber (akcia prirodzený výber oslabený, výber vykonáva osoba); nedostatok samoregulácie (reguláciu vykonáva osoba) atď. Agrocenózy sú teda nestabilné systémy a môžu existovať iba s podporou osoby. Agroekosystémy sa spravidla vyznačujú vysokou produktivitou v porovnaní s prírodnými ekosystémami.

Mestské systémy (mestské systémy) -- umelé systémy (ekosystémy) vyplývajúce z rozvoja miest, a predstavujúce ťažisko obyvateľstva, obytné budovy, priemyselné, domáce, kultúrne zariadenia a pod.

Zložením možno rozlíšiť tieto územia: priemyselné zóny , kde sú sústredené priemyselné zariadenia rôznych priemyselných odvetví farmy, ktoré sú hlavnými zdrojmi znečistenia životného prostredia; obytné priestory (obytné alebo spacie priestory) s obytné budovy, administratívne budovy, predmety každodenného života, kultúra atď.); rekreačné oblasti , určené na rekreáciu ľudí (lesoparky, rekreačné strediská a pod.); dopravných systémov a zariadení , prestupujúce celým mestským systémom (automobily a železnice, metro, čerpacie stanice, garáže, letiská atď.). Existenciu mestských ekosystémov podporujú agroekosystémy a energia fosílnych palív a jadrový priemysel.

Ekosystém je súbor živých organizmov, ktoré si navzájom a s prostredím neustále vymieňajú hmotu, informácie a energiu. Energia je definovaná ako schopnosť vykonávať prácu. Jeho vlastnosti popisujú zákony termodynamiky. Prvý zákon termodynamiky alebo zákon zachovania energie hovorí, že energia sa môže meniť z jednej formy na druhú, ale nezaniká ani nevzniká nanovo.

Druhý termodynamický zákon hovorí: pri akejkoľvek premene energie sa jej časť stráca vo forme tepla, t.j. sa stane nedostupným ďalšie použitie. Mierou množstva energie, ktorá nie je k dispozícii na použitie, alebo inak mierou zmeny v poradí, ku ktorej dochádza počas degradácie energie, je entropia. Čím vyšší je poriadok systému, tým nižšia je jeho entropia.

Spontánne procesy vedú systém do stavu rovnováhy s prostredím, k rastu entropie, produkcii pozitívnej energie. Ak sa izoluje neživý systém nevyvážený s prostredím, potom sa v ňom čoskoro zastaví všetok pohyb, systém ako celok zanikne a zmení sa na inertnú skupinu hmoty, ktorá je v termodynamickej rovnováhe s prostredím, tj. v stave s maximálnou entropiou.

Toto je pre systém najpravdepodobnejší stav a bez vonkajších vplyvov sa z neho samovoľne nedostane. Takže napríklad rozpálená panvica, ktorá vychladne a rozptýli teplo, sa sama nezohrieva; energia sa nestratila, zohriala vzduch, ale zmenila sa kvalita energie, uz nemoze pracovat. V neživých systémoch je teda ich rovnovážny stav stabilný.

Živé systémy majú jeden zásadný rozdiel od neživých systémov – vykonávajú neustálu prácu proti vyrovnávaniu sa s okolím. V živých systémoch stabilný nerovnovážny stav. Život je jediný prirodzený spontánny proces na Zemi, pri ktorom entropia klesá. Je to možné, pretože všetky živé systémy sú otvorené výmene energie.

V prostredí je obrovské množstvo voľnej energie zo Slnka a samotný živý systém obsahuje zložky, ktoré majú mechanizmy na zachytávanie, sústredenie a následné rozptýlenie tejto energie v prostredí. Rozptyľovanie energie, teda zvyšovanie entropie, je proces charakteristický pre akýkoľvek systém, neživý aj živý, a sebazachytávanie a sústredenie energie je schopnosťou iba živého systému. Zároveň sa z prostredia extrahuje poriadok a organizácia, čiže rozvoj negatívnej energie – neentropie. Tento proces formovania poriadku v systéme z chaosu prostredia sa nazýva samoorganizácia. Vedie k zníženiu entropie živého systému, pôsobí proti jeho vyrovnávaniu s prostredím.

Akýkoľvek živý systém, vrátane ekosystému, si teda zachováva svoju životne dôležitú aktivitu, po prvé, v dôsledku prítomnosti prebytku voľnej energie v životnom prostredí; po druhé, schopnosť zachytávať a koncentrovať túto energiu a pri jej použití rozptýliť stavy s nízkou entropiou do prostredia.

Zachytávajú energiu slnka a premieňajú ju na potenciálnu energiu. organickej hmoty rastliny sú producentmi. Energia prijatá vo forme slnečné žiarenie, v procese fotosyntézy sa premieňa na energiu chemických väzieb.

Slnečná energia dopadajúca na Zem je rozdelená nasledovne: 33 % jej odrazia oblaky a prach atmosféry (ide o tzv. albedo alebo koeficient odrazu Zeme), 67 % pohltí atmosféra, zemský povrch a oceán. Z tohto množstva absorbovanej energie sa len asi 1 % minie na fotosyntézu a zvyšok energie, ohrievajúci atmosféru, pevninu a oceán, je spätne vyžarovaný do vesmíru vo forme tepelného (infračerveného) žiarenia. Toto 1 % energie je dostatočné na to, aby sa mu zabezpečila všetka živá hmota planéty.

Proces akumulácie energie v tele fotosyntetík je spojený s nárastom telesnej hmotnosti. Produktivita ekosystému je rýchlosť, akou producenti absorbujú žiarivú energiu prostredníctvom fotosyntézy, pričom produkujú organickú hmotu, ktorú možno použiť ako potravu. Hmota látok vytvorená výrobcom fotosyntézy sa označuje ako prvovýroba, ide o biomasu rastlinných tkanív. Prvovýroba sa delí na dve úrovne – hrubú a čistú produkciu. Hrubá primárna produkcia je celková hmotnosť hrubej organickej hmoty vytvorenej rastlinou za jednotku času pri danej rýchlosti fotosyntézy, vrátane výdavkov na dýchanie (časť energie, ktorá sa vynakladá na životne dôležité procesy; vedie to k poklesu biomasy).

Tá časť hrubej produkcie, ktorá sa neminie „na dýchanie“, sa nazýva čistá primárna produkcia. Čistá prvovýroba je rezerva, z ktorej časť využívajú ako potravu organizmy - heterotrofy (spotrebitelia I. rádu). Energia prijatá heterotrofmi s potravou (tzv. veľká energia) zodpovedá energetickým nákladom na celkové množstvo zjedenej potravy. Účinnosť trávenia potravy však nikdy nedosahuje 100% a závisí od zloženia krmiva, teploty, sezóny a ďalších faktorov.

Funkčné súvislosti v ekosystéme, t.j. jeho trofickú štruktúru možno znázorniť graficky vo forme ekologických pyramíd. Základňa pyramídy je úroveň výrobcov a nasledujúce úrovne tvoria poschodia a vrchol pyramídy. Existujú tri hlavné typy ekologických pyramíd.

Pyramída čísel (Eltonova pyramída) odráža počet organizmov na každej úrovni. Táto pyramída odráža pravidelnosť – počet jednotlivcov, ktorí tvoria sériu odkazov od výrobcov k spotrebiteľom, neustále klesá.

Pyramída biomasy jasne udáva množstvo všetkej živej hmoty na danej trofickej úrovni. V suchozemských ekosystémoch platí pravidlo pyramídy biomasy: celková hmotnosť rastlín prevyšuje hmotnosť všetkých bylinožravcov a ich hmotnosť prevyšuje celú biomasu predátorov. Pre oceán je pravidlo pyramídy biomasy neplatné – pyramída má prevrátený pohľad. Oceánsky ekosystém je charakterizovaný akumuláciou biomasy na vysokých úrovniach, v predátoroch.

Pyramída energie (výroba) odráža výdaj energie v trofických reťazcoch. Pravidlo energetickej pyramídy: na každej predchádzajúcej trofickej úrovni je množstvo biomasy vytvorené za jednotku času (alebo energie) väčšie ako na ďalšej.

Všetky živé organizmy nežijú na Zemi izolovane od seba, ale tvoria spoločenstvá. Všetko je v nich prepojené, živé organizmy aj takýto útvar v prírode sa nazýva ekosystém, ktorý žije podľa svojich špecifických zákonitostí a má špecifické črty a vlastnosti, s ktorými sa pokúsime zoznámiť.

Koncept ekosystému

Existuje taká veda ako ekológia, ktorá študuje. Tieto vzťahy sa však môžu uskutočňovať iba v rámci určitého ekosystému a nevyskytujú sa spontánne a chaoticky, ale podľa určitých zákonov.

Existujú rôzne typy ekosystémov, ale všetky sú súborom živých organizmov, ktoré interagujú medzi sebou a so životným prostredím prostredníctvom výmeny látok, energie a informácií. To je dôvod, prečo ekosystém zostáva stabilný a udržateľný počas dlhého obdobia.

Klasifikácia ekosystémov

Napriek tomu veľká rozmanitosť ekosystémy, všetky sú otvorené, bez toho by ich existencia nebola možná. Typy ekosystémov sú rôzne a klasifikácia môže byť odlišná. Ak máme na pamäti pôvod, potom ekosystémy sú:

1. prirodzené alebo prirodzené. V nich sa všetka interakcia uskutočňuje bez priamej účasti osoby. Tie sa zase delia na:

• Ekosystémy, ktoré sú úplne závislé od slnečnej energie.
• Systémy, ktoré prijímajú energiu zo slnka aj iných zdrojov.

2. Umelé ekosystémy. Stvorený ľudskou rukou a môže existovať len s jeho účasťou. Tiež sa delia na:

• Agroekosystémy, teda tie, ktoré sú spojené s ľudskou činnosťou.
• Technoekosystémy sa objavujú v súvislosti s priemyselnými aktivitami ľudí.
• mestské ekosystémy.

Ďalšia klasifikácia rozlišuje tieto typy prírodných ekosystémov:

1. Zem:

• Dažďové pralesy.
• Púšť s trávnatou a krovinou vegetáciou.
• Savannah.
• stepi.
• Listnatý les.
• Tundra.

2. Sladkovodné ekosystémy:

• stojatých nádrží
• Tečúce vody (rieky, potoky).
• Močiare.

3. Morské ekosystémy:

• oceán.
• kontinentálny šelf.
• Rybárske oblasti.
• Ústia riek, zátoky.
• Zóny hlbokej vody.

Bez ohľadu na klasifikáciu je možné vidieť rozmanitosť druhov ekosystému, ktorá sa vyznačuje súborom životných foriem a číselným zložením.

Charakteristické črty ekosystému

Pojem ekosystém možno pripísať tak prírodným útvarom, ako aj umelo vytvoreným človekom. Ak hovoríme o prírodných, potom sa vyznačujú nasledujúcimi vlastnosťami:

• V každom ekosystéme sú základnými prvkami živé organizmy a abiotické environmentálne faktory.
• V každom ekosystéme existuje uzavretý cyklus od produkcie organických látok až po ich rozklad na anorganické zložky.
• Interakcia druhov v ekosystémoch zabezpečuje stabilitu a samoreguláciu.

Celý svet Predstavujú ho rôzne ekosystémy, ktorých základom je živá hmota s určitou štruktúrou.

Biotická štruktúra ekosystému

Aj keď sa ekosystémy líšia druhovou diverzitou, množstvom živých organizmov, ich životnými formami, biotická štruktúra v ktoromkoľvek z nich je stále rovnaká.

Všetky typy ekosystémov obsahujú rovnaké zložky, bez ich prítomnosti je fungovanie systému jednoducho nemožné.

1. Výrobcovia.
2. Spotrebitelia druhého rádu.
3. Reduktory.

Do prvej skupiny organizmov patria všetky rastliny, ktoré sú schopné procesu fotosyntézy. Produkujú organickú hmotu. Do tejto skupiny patria aj chemotrofy, ktoré tvoria organické zlúčeniny. Ale iba na to nepoužívajú slnečnú energiu, ale energiu chemických zlúčenín.

Spotrebitelia zahŕňajú všetky organizmy, ktoré na stavbu tela potrebujú organickú hmotu zvonku. Patria sem všetky bylinožravé organizmy, dravce a všežravce.

Rozkladače, medzi ktoré patria baktérie, huby, premieňajú zvyšky rastlín a živočíchov na anorganické zlúčeniny vhodné na využitie pre živé organizmy.

Fungovanie ekosystémov

Najväčším biologickým systémom je biosféra, ktorá sa skladá z jednotlivých zložiek. Môžete vytvoriť nasledujúci reťazec: druh-populácia-ekosystém. Najmenšou jednotkou v ekosystéme je druh. V každej biogeocenóze sa ich počet môže meniť od niekoľkých desiatok až po stovky a tisíce.

Bez ohľadu na počet jedincov a jednotlivých druhov v akomkoľvek ekosystéme dochádza k neustálej výmene hmoty a energie nielen medzi sebou, ale aj s okolím.

Ak hovoríme o výmene energie, potom je celkom možné aplikovať fyzikálne zákony. Prvý zákon termodynamiky hovorí, že energia nezmizne bez stopy. Mení sa len z jedného druhu na druhý. Podľa druhého zákona sa v uzavretom systéme môže energia len zvyšovať.

Ak fyzikálne zákony aplikovaných na ekosystémy, možno konštatovať, že podporujú ich životnú aktivitu vďaka prítomnosti slnečnej energie, ktorú organizmy dokážu nielen zachytiť, ale aj premeniť, využiť a následne uvoľniť do životného prostredia.

Energia sa prenáša z jednej trofickej úrovne na druhú, počas prenosu sa jeden druh energie premieňa na iný. Časť sa, samozrejme, stráca vo forme tepla.

Bez ohľadu na to, aké typy prírodných ekosystémov existujú, takéto zákony platia absolútne v každom z nich.

Štruktúra ekosystému

Ak vezmeme do úvahy akýkoľvek ekosystém, potom v ňom určite vidíme, že rôzne kategórie, napríklad výrobcovia, konzumenti a rozkladači, sú vždy zastúpené celým súborom druhov. Príroda poskytuje, že ak sa niečo náhle stane s jedným z druhov, ekosystém na to nezomrie, vždy ho môže úspešne nahradiť iný. To vysvetľuje stabilitu prírodných ekosystémov.

Veľká rozmanitosť druhov v ekosystéme, diverzita zabezpečuje stabilitu všetkých procesov, ktoré prebiehajú v rámci spoločenstva.

Okrem toho má každý systém svoje vlastné zákony, ktoré dodržiavajú všetky živé organizmy. Na základe toho možno v rámci biogeocenózy rozlíšiť niekoľko štruktúr:

Akákoľvek štruktúra je nevyhnutne prítomná v akomkoľvek ekosystéme, ale môže sa výrazne líšiť. Napríklad, ak porovnáme biogeocenózu púšte a dažďový prales, rozdiel je viditeľný voľným okom.

umelé ekosystémy

Takéto systémy sú vytvorené ľudskou rukou. Napriek tomu, že v nich, rovnako ako v prírodných, sú nevyhnutne prítomné všetky zložky biotickej štruktúry, stále existujú značné rozdiely. Medzi nimi sú nasledujúce:

1. Agrocenózy sa vyznačujú zlým druhovým zložením. Rastú tam len tie rastliny, ktoré pestuje človek. Príroda si však vyberá svoju daň a vždy, napríklad, na pšeničnom poli môžete vidieť usadzovať chrpy, sedmokrásky, rôzne článkonožce. V niektorých systémoch majú dokonca vtáky čas postaviť si hniezdo na zemi a vyliahnuť kurčatá.
2. Ak sa človek o tento ekosystém nestará, tak pestované rastliny nemôže konkurovať svojim divokým príbuzným.
3. Agrocenózy existujú aj vďaka dodatočnej energii, ktorú si človek prináša napríklad aplikáciou hnojív.
4. Keďže vypestovaná biomasa rastlín sa odoberá spolu so zberom, pôda sa vyčerpáva o živiny. Pre ďalšiu existenciu je teda opäť nevyhnutný zásah človeka, ktorý bude musieť prihnojovať, aby dopestoval ďalšiu úrodu.

Možno konštatovať, že umelé ekosystémy nepatria k udržateľným a samoregulačným systémom. Ak sa o nich človek prestane starať, neprežijú. Postupne divé druhy vytlačia kultúrne rastliny a zničí sa agrocenóza.

Napríklad umelý ekosystém troch druhov organizmov sa dá ľahko vytvoriť doma. Ak postavíte akvárium, nalejete doň vodu, položíte niekoľko vetiev elodea a usadíte dve ryby, tu ste umelý systém pripravený. Ani taký jednoduchý nemôže existovať bez ľudského zásahu.

Hodnota ekosystémov v prírode

Globálne povedané, všetky živé organizmy sú distribuované v ekosystémoch, takže ich význam je ťažké podceniť.

1. Všetky ekosystémy sú vzájomne prepojené cirkuláciou látok, ktoré môžu migrovať z jedného systému do druhého.
2. Vďaka prítomnosti ekosystémov v prírode je zachovaná biologická diverzita.
3. Všetky zdroje, ktoré čerpáme z prírody, nám poskytujú ekosystémy: čistá voda, vzduch,

Akýkoľvek ekosystém je veľmi ľahké zničiť, najmä vzhľadom na schopnosti človeka.

Ekosystémy a človek

Od objavenia sa človeka sa jeho vplyv na prírodu každým rokom zvyšuje. Vo vývoji si človek predstavoval, že je kráľom prírody, začal bez váhania ničiť rastliny a zvieratá, ničiť prírodné ekosystémy, čím si začal odrezávať konár, na ktorom sám sedí.

Zásahmi do stáročných ekosystémov a porušovaním zákonov existencie organizmov viedol človek k tomu, že všetci ekológovia sveta už jedným hlasom kričia, že svet prišiel.Väčšina vedcov si je istá, že prírodné katastrofy, ktorý v V poslednej dobe sa začali vyskytovať častejšie, sú odpoveďou prírody na bezmyšlienkovité zasahovanie človeka do jej zákonov. Je čas zastaviť sa a myslieť si, že akýkoľvek druh ekosystémov sa formoval po stáročia, dávno pred objavením sa človeka, a dokonale existoval bez neho. Môže ľudstvo žiť bez prírody? Odpoveď sa ponúka sama.

Step, listnatý les, močiar, akvárium, oceán, pole - ktorúkoľvek položku z tohto zoznamu možno považovať za príklad ekosystému. V našom článku odhalíme podstatu tohto konceptu a zvážime jeho zložky.

Ekologické spoločenstvá

Ekológia je veda, ktorá študuje všetky aspekty vzťahov živých organizmov v prírode. Predmetom jeho skúmania teda nie je samostatný jedinec a podmienky jeho existencie. Ekológia zvažuje povahu, výsledok a produktivitu ich interakcie. Celkový počet populácií teda určuje vlastnosti fungovania biocenózy, ktorá zahŕňa celý riadok biologických druhov.

V prirodzených podmienkach však populácie interagujú nielen medzi sebou, ale aj s rôznymi podmienkami prostredia. Takéto ekologické spoločenstvo sa nazýva ekosystém. Na označenie tohto pojmu sa používa aj termín biogeocenóza. Miniatúrne akvárium aj nekonečná tajga sú príkladom ekosystému.

Ekosystém: definícia pojmu

Ako vidíte, ekosystém je pomerne široký pojem. Z vedeckého hľadiska je toto spoločenstvo kombináciou prvkov divokej prírody a abiotického prostredia. Zvážte napríklad step. Ide o otvorenú trávnatú plochu s rastlinami a živočíchmi, ktoré sa prispôsobili podmienkam chladných zím s malým množstvom snehu a horúcim suchým letom. V priebehu adaptácie na život v stepi si vyvinuli množstvo adaptačných mechanizmov.

Mnoho hlodavcov si teda vytvára podzemné chodby, v ktorých ukladajú zásoby obilia. Niektorí stepné rastliny existuje taká úprava výhonku ako cibuľa. Je typický pre tulipány, krokusy, snežienky. Do dvoch týždňov, kým je na jar dostatok vlahy, stihnú ich výhonky vyrásť a rozkvitnúť. A pod zemou zažívajú nepriaznivé obdobie, jedia na úkor predtým uložených živín a vody dužinatej cibule.

Rastliny obilnín majú ďalšiu podzemnú úpravu výhonku - podzemok. V jeho predĺžených internódiách sú uložené aj látky. Príklady stepných obilnín sú ohnisko, modrá tráva, ježko, kostrava, ohýbaná tráva. Ďalšou vlastnosťou sú úzke listy, ktoré zabraňujú nadmernému vyparovaniu.

Klasifikácia ekosystémov

Ako viete, hranicu ekosystému určuje fytocenóza - rastlinné spoločenstvo. Tento znak sa využíva aj pri klasifikácii týchto spoločenstiev. Les je teda prirodzeným ekosystémom, ktorého príklady sú veľmi rozmanité: dub, osika, tropický, breza, jedľa, lipa, hrab.

Ďalšia klasifikácia je založená na zónových alebo klimatických vlastnostiach. Takýmto príkladom ekosystému je spoločenstvo šelfových alebo morských pobreží, skalnatých alebo piesočnatých púští, lužných alebo subalpínskych lúk. Úhrn podobných komunít iný typ tvoria globálnu škrupinu našej planéty - biosféru.

Prírodný ekosystém: Príklady

Existujú aj prirodzené a umelé biogeocenózy. Komunity prvého typu fungujú bez ľudského zásahu. Prirodzený živý ekosystém, ktorého príklady sú pomerne početné, má cyklickú štruktúru. To znamená, že rastliny sú opäť vrátené do systému obehu hmoty a energie. A to aj napriek tomu, že nevyhnutne prechádza najrôznejšími potravinovými reťazcami.

Agrobiocenózy

Použitím Prírodné zdroje, človek vytvoril početné umelé ekosystémy. Príkladom takýchto spoločenstiev sú agrobiocenózy. Patria sem polia, zeleninové záhrady, ovocné sady, pasienky, skleníky, lesné plantáže. Agrocenózy sa vytvárajú na získanie poľnohospodárskych produktov. Majú rovnaké prvky potravinových reťazcov ako prirodzený ekosystém.

Producentmi v agrocenózach sú kultúrne aj burinové rastliny. Hlodavce, dravce, hmyz, vtáky sú konzumentmi alebo konzumentmi organických látok. A baktérie a huby predstavujú skupinu rozkladačov. Charakteristickým znakom agrobiocenóz je povinná účasť osoby, ktorá je nevyhnutným článkom v trofickom reťazci a vytvára podmienky pre produktivitu umelého ekosystému.

Porovnanie prírodných a umelých ekosystémov

Umelé, o ktorých sme už uvažovali, majú v porovnaní s prírodnými množstvo nevýhod. Posledne menované sa vyznačujú stabilitou a schopnosťou samoregulácie. Agrobiocenózy však bez ľudskej účasti nemôžu dlho existovať. Takže, alebo záhrada s zeleninové plodiny vyrába samostatne viac ako rok, trvalka bylinné rastliny- asi tri. Rekordérom je v tomto smere záhrada, ovocné plodiny ktoré sú schopné samostatne sa rozvíjať až do 20 rokov.

Prírodné ekosystémy prijímajú iba slnečnú energiu. V agrobiocenózach ľudia zavádzajú jeho ďalšie zdroje v podobe obrábania pôdy, hnojív, prevzdušňovania, buriny a škodcov. Existuje však veľa prípadov, kedy ekonomická aktivita Viedlo to aj k nepriaznivým následkom: salinizácia a podmáčanie pôdy, dezertifikácia území, znečistenie prírodných škrupín.

Ekosystémy miest

Zapnuté súčasné štádium vývoj, človek už urobil výrazné zmeny v zložení a štruktúre biosféry. Preto je izolovaná samostatná škrupina, priamo vytvorená ľudskou činnosťou. Volá sa to noosféra. Nedávno sa široko rozvinul taký koncept ako urbanizácia - zvýšenie úlohy miest v ľudskom živote. Už teraz v nich žije viac ako polovica svetovej populácie.

Ekosystém miest má svoje charakteristické rysy. V nich je porušený pomer prvkov, pretože reguláciu všetkých procesov spojených s transformáciou látok a energie vykonáva výlučne človek. Vytvára pre seba všetky možné výhody a vytvára veľa nepriaznivých podmienok. Problém znečisteného ovzdušia, dopravy a bývania, vysoký stupeň chorobnosť, neustály hluk nepriaznivo ovplyvňujú zdravie všetkých obyvateľov miest.

Čo je nástupníctvo

Veľmi často v tej istej oblasti dochádza k postupnej zmene, tento jav sa nazýva sukcesia. Klasickým príkladom zmeny ekosystému je objavenie sa listnatého lesa namiesto ihličnatého. Kvôli požiaru na okupovanom území sa zachovali iba semená. Ale pre ich klíčenie je to nevyhnutné dlho. Na mieste požiaru sa preto najskôr objaví trávnatý porast. Postupom času je nahradený kríkmi a oni zase - listnatých stromov. Takáto postupnosť sa nazýva sekundárna. Vznikajú pod vplyvom prírodných faktorov alebo ľudskej činnosti. V prírode sú celkom bežné.

Primárne sukcesie sú spojené s procesom tvorby pôdy. Je typický pre územia zbavené života. Napríklad skaly, piesky, kamene, piesčitá hlina. Zároveň najskôr vznikajú podmienky na tvorbu pôd a až potom sa objavujú zvyšné zložky biogeocenózy.

Ekosystém sa teda nazýva spoločenstvo, ktoré zahŕňa biotické prvky a sú v úzkej interakcii, prepojené cirkuláciou látok a energie.

ekologické komunity. Druhová a priestorová štruktúra ekosystémov.

Ekosystém - biologický systém pozostávajúci zo spoločenstva živých organizmov (biocenóza), ich biotopu (biotopu), systému spojení, ktoré si medzi sebou vymieňajú hmotu a energiu.
Biocenóza je organizovaná skupina vzájomne prepojených populácií rastlín, živočíchov, húb a mikroorganizmov žijúcich spolu v rovnakých podmienkach prostredia.
Biosféra - škrupina Zeme, obývaná živými organizmami, pod ich vplyvom a obsadená produktmi ich životnej činnosti; "film života"; globálny ekosystém Zeme.

2. Vyplňte tabuľku.

Ekologické spoločenstvá

3. Aké znaky sú základom klasifikácie ekosystémov?
Pri klasifikácii suchozemských ekosystémov sa zvyčajne používajú znaky rastlinných spoločenstiev (ktoré tvoria základ ekosystémov) a klimatické (zonálne) znaky. Rozlišujú sa teda určité typy ekosystémov, napríklad lišajníková tundra, machová tundra, ihličnatý les (smrek, borovica), listnatý les (breza), dažďový prales (tropický), step, kríky (vŕbový les), trávnatý močiar, sphagnum močiar. Klasifikácia prírodných ekosystémov je často založená na charakteristických ekologických vlastnostiach biotopov, pričom sa zvýrazňujú spoločenstvá morských pobreží alebo šelfov, jazier alebo rybníkov, lužných alebo horských lúk, skalnatých alebo piesočnatých púští, horských lesov, ústí riek (ústia veľkých riek), atď.

4. Vyplňte tabuľku.

Porovnávacie charakteristiky prírodných a umelé ekosystémy

5. Aký význam majú agrobiocenózy v živote človeka?
Agrobiocenózy poskytujú ľudstvu asi 90 % potravinovej energie.

6. Uveďte hlavné činnosti podniknuté na zlepšenie stavu ekologických systémov Mestá.
Sadové úpravy mesta: vytvorenie parkov, námestí, zelených plôch, záhonov, záhonov, zelených plôch v okolí priemyselných podnikov. Dodržiavanie zásad jednotnosti a nadväznosti pri umiestňovaní zelených plôch.

7. Čo znamená štruktúra komunity?
Ide o pomer rôznych skupín organizmov, ktoré sa líšia svojim systematickým postavením, úlohou, ktorú zohrávajú v procesoch prenosu energie a hmoty, miestom obsadeným v priestore, v potravinovej alebo trofickej sieti alebo v inom znaku, ktorým je napr. nevyhnutné pre pochopenie zákonitostí fungovania prírodných ekosystémov.

8. Vyplňte tabuľku.

štruktúra spoločenstva

Potravinové spojenia, kolobeh látok a premena energie v ekosystémoch

1. Definujte pojmy.
Potravinový reťazec – rad druhov rastlín, živočíchov, húb a mikroorganizmov, ktoré sú medzi sebou príbuzné vzťahmi: potrava – konzument (sled organizmov, v ktorých dochádza k fázovému prenosu hmoty a energie od zdroja k spotrebiteľovi).
Potravinová sieť je diagram všetkých potravinových (trofických) väzieb medzi druhmi v spoločenstve.
Trofická úroveň- Ide o súbor organizmov, ktoré v závislosti od spôsobu stravovania a druhu potravy tvoria určitý článok potravinového reťazca.

2. Ako sa pastevné reťaze líšia od drvinových reťazí?
V pastevnom reťazci prúdi energia z rastlín cez bylinožravce k mäsožravcom. Tok energie pochádzajúci z odumretej organickej hmoty a prechádzajúci systémom rozkladačov sa nazýva detritový reťazec.

3. Vyplňte tabuľku.

Trofické úrovne ekosystému

4. Čo je podstatou kolobehu látok v ekosystéme?
Energia sa nemôže prenášať v začarovanom kruhu, míňa sa, mení sa na energiu chemických väzieb a tepla. Látka sa môže prenášať v uzavretých cykloch, pričom opakovane cirkuluje medzi živými organizmami a prostredím.

5. Vykonajte praktickú prácu.
1. Vypracovanie schém na prenos látok a energie (potravinový reťazec)
Vymenujte organizmy, ktoré by sa mali nachádzať na chýbajúcich miestach v nasledujúcich potravinových reťazcoch.

2. Z navrhovaného zoznamu organizmov vytvorte úlomky a potravné siete pasienkov: trávu, bobuľový ker, mucha, sýkorka, had, zajac, vlk, rozkladné baktérie, komár, kobylka.

6. Čo obmedzuje dĺžku každého potravinového reťazca v ekosystéme?
Živé organizmy, ktoré jedia zástupcovia predchádzajúcej úrovne, dostávajú energiu uloženú v jej bunkách a tkanivách. Značná časť tejto energie (až 90 %) sa vynakladá na pohyb, dýchanie, zahrievanie tela atď. a len 10% akumuluje vo svojom tele formu bielkovín (svalov), tukov (tukové tkanivo). Na ďalšiu úroveň sa teda prenesie iba 10 % energie naakumulovanej predchádzajúcou úrovňou. Preto potravinové reťazce nemôžu byť veľmi dlhé.

7. Čo znamená ekologické pyramídy? Aké typy ich odlišujú?
Je to spôsob grafického zobrazenia pomeru rôznych trofických úrovní v ekosystéme. Môže byť troch typov:
1) pyramída čísel - odráža počet organizmov na každej trofickej úrovni;
2) pyramída biomasy – odráža biomasu každej trofickej úrovne;
3) pyramída energie – ukazuje množstvo energie, ktoré prešlo každou trofickou úrovňou počas určitého časového obdobia.

8. Môže byť ekologická pyramída hore nohami? Podporte svoju odpoveď konkrétnym príkladom.
Ak je miera reprodukcie populácie koristi vysoká, potom aj pri nízkej biomase môže byť takáto populácia dostatočným zdrojom potravy pre dravcov s vyššou biomasou, ale nízkou mierou reprodukcie. Z tohto dôvodu môžu byť pyramídy hojnosti alebo biomasy obrátené, t.j. nízke trofické úrovne môžu mať menšiu hustotu a biomasu ako vyššie.
Napríklad:
1) Na jednom strome môže žiť a živiť sa veľa hmyzu.
2) Obrátená pyramída biomasy je charakteristická pre morské ekosystémy, kde sa primárni producenti (fytoplanktónové riasy) veľmi rýchlo delia a ich konzumenti (zooplanktónové kôrovce) sú oveľa väčší, ale množia sa oveľa pomalšie. Morské stavovce majú ešte väčšiu hmotnosť a dlhý reprodukčný cyklus.

9. Riešiť environmentálne problémy.
Úloha 1. Vypočítajte množstvo planktónu (v kg) potrebné na to, aby 350 kg vážiaci delfín vyrástol v mori.

Riešenie. Delfín, ktorý sa živí dravými rybami, má vo svojom tele nahromadených len 10 %. celková hmotnosť jedlo, s vedomím, že váži 350 kg, urobíme pomer.
350 kg – 10 %,
X - 100 %.
Poďme zistiť, čomu sa rovná X. X \u003d 3500 kg. ( dravé ryby). Táto hmotnosť predstavuje iba 10 % hmotnosti nedravých rýb, ktoré zjedli. Urobme pomer znova.
3500 kg – 10 %
X – 100 %
Х=35 000 kg (hmotnosť nedravých rýb)
Koľko planktónu museli zjesť, aby mali takú váhu? Urobme pomer.
35 000 kg – 10 %
X \u003d 100 %
X = 350 000 kg
Odpoveď: Na to, aby 350 kg vážiaci delfín vyrástol, je potrebných 350 000 kg planktónu.

Úloha 2. Ako výsledok štúdie sa ukázalo, že po vyhladení dravé vtáky počet pernatej zveri, ktorú predtým zničili, najprv rýchlo rastie, ale potom rýchlo klesá. Ako možno vysvetliť tento vzorec?

Odpoveď: Na zodpovedanie tejto otázky je potrebné vziať do úvahy nasledovné ustanovenia: „nekontrolovaný“ nárast počtu pernatej zveri vedie k vyčerpaniu zásob potravy, oslabeniu odolnosti vtáčích organizmov voči chorobám, rýchlemu šíreniu infekcia, degenerácia, znížená plodnosť a hromadný úhyn vtákov na choroby.

Úloha 3. Dafnie živiace sa planktónovými riasami boli umiestnené do nádoby. Potom sa počet rias znížil, ale produkcia biomasy rias (meraná rýchlosťou delenia buniek) sa zvýšila. Aké sú možné vysvetlenia tohto javu?

Odpoveď: Dafnie v dôsledku metabolizmu vylučujú látky, ktoré urýchľujú rast rias (ich potravinovej základne), čím dosahujú ekologickú rovnováhu.

Príčiny trvalej udržateľnosti a zmeny ekosystémov

1. Definujte pojmy.
Sukcesia je prirodzený a konzistentný proces meniacich sa spoločenstiev v určitom priestore, spôsobený interakciou živých organizmov navzájom a abiotického prostredia, ktoré ich obklopuje.
Spoločenský dych- v ekológii celkové náklady na energiu, t. j. celková produkcia autotrofov v energetickom vyjadrení, presne zodpovedajú nákladom na energiu, ktoré sú potrebné na zabezpečenie životnej činnosti organizmov, ktoré tvoria jej súčasť.

2. Čo znamená rovnováha v spoločenstve a aký význam má pre jej existenciu ako celok?
Biomasa organizmov v ideálnej postupnosti zostáva konštantná a samotný systém je v rovnováhe. Ak je "celkové dýchanie" menšie ako hrubá primárna produkcia, dôjde k akumulácii organickej hmoty v ekosystéme, ak viac - k jej poklesu. Oboje povedie k zmenám v komunite. Pri prebytku zdroja sa vždy nájdu druhy, ktoré ho zvládnu, pri jeho nedostatku niektoré druhy vyhynú. Takéto zmeny tvoria podstatu ekologickej sukcesie. Hlavná prednosť tohto procesu spočíva v tom, že k zmenám v spoločenstve dochádza vždy v smere rovnovážneho stavu. Každé štádium sukcesie je spoločenstvom s prevahou určitých druhov a foriem života. Nahrádzajú sa, kým nenastane stav stabilnej rovnováhy.

3. Vyplňte tabuľku.

Typy nástupníctva

4. Čo určuje trvanie dedenia?
Trvanie nástupníctva je do značnej miery určené štruktúrou komunity.
Sekundárna postupnosť prebieha oveľa rýchlejšie. Je to spôsobené tým, že primárne spoločenstvo po sebe zanecháva dostatočné množstvo živín, rozvinutú pôdu, ktorá vytvára podmienky pre zrýchlený rast a rozvoj nových osadníkov.

5. Aké sú výhody zrelej komunity oproti mladej?
Vyspelá komunita s jej veľká rozmanitosť a hojnosť organizmov, vyvinutá trofická štruktúra a s vyváženými energetickými tokmi je schopná odolávať zmenám fyzikálne faktory(napr. teplota, vlhkosť) a dokonca aj niektoré druhy chemického znečistenia v oveľa väčšej miere ako mladá komunita.

6. Aký význam má schopnosť riadiť procesy prebiehajúce v komunite?
Človek môže zbierať bohatú úrodu vo forme čistých produktov, ktoré umelo podporujú skoré štádia nástupnícke spoločenstvo. Na druhej strane stabilita zrelého spoločenstva, jeho schopnosť odolávať vplyvu fyzikálnych faktorov (a dokonca ich zvládať) je veľmi dôležitá a veľmi žiaduca vlastnosť. V čom rôzne porušenia vyspelé ekosystémy môžu viesť k rôznym environmentálnym poruchám. Premena biosféry na jeden obrovský koberec ornej pôdy je spojená s veľkým nebezpečenstvom. Preto je potrebné naučiť sa správne riadiť procesy v komunite, aby sme predišli ekologickej katastrofe.