A természetes ökoszisztéma változatos fajösszetételű. Ökoszisztéma

Mert egy természetes ökoszisztémát három jellemző jellemzi:

élő és élettelen összetevők halmaza;
az anyagok körforgásának teljes köre, kezdve a teremtéssel szerves anyagés annak szervetlen komponensekre való bomlásával befejezve;
stabilitás megőrzése egy bizonyos ideig.

Az ökoszisztémák térbeli lehatárolása bizonyos esetekben viszonylag egyértelműen, más esetekben nagyon feltételesen kifejezhető. Az ökoszisztémák szerkezetét kutató ökológus számára kényelmesebb a természetes határok használata (például mocsár széle, erdő széle, folyó vagy tó partja). Mindenesetre az ökoszisztémák azonosítása csak akkor érvényes, ha a környezetből nemcsak energia, hanem bizonyos mennyiségű anyag is beáramlik. Ezért minden ökológiai rendszer, amely együttesen alkotja a Föld bioszféráját, olyan nyílt rendszerekhez tartozik, amelyek anyagot és energiát cserélnek környezetükkel. Stabilitásukat az anyagok körforgása és az energiaáramlások kölcsönhatása hozza létre és szabályozza. Az általános rendszerelmélet alapján az ökoszisztéma nyitott rendszerként való felfogása során figyelembe kell venni az összekapcsolt bemeneti környezet és kimeneti környezet sajátosságait. Így a Föld bioszférája számára a bemeneti közeg az energia, a földi és kozmikus anyag, a kimenet pedig üledékes biogén kőzetek és gázok, amelyek az űrbe szöknek.

Minden összetevő összefügg egymással, évszázadok során stabil kapcsolat alakult ki a fajok között. Ezért bármilyen új faj megjelenése, amely nem jellemző az adott ökoszisztémára, felboríthatja a természetes egyensúlyt.

Itt vannak példák innen környezettörténet Ausztrália. 1859 egyik karácsonyán először 24 nyulat hoztak erre a kontinensre. Az ezekkel az állatokkal táplálkozó természetes ragadozók hiányoztak a helyi faunából. A szapora rágcsálók telepe gyorsan szaporodni kezdett. Megették a legelők összes füvét, és megfosztották a takarmánytól a juhokat, amelyek tenyésztése akkoriban az ausztrál gazdák egyik fő foglalkozása volt. 10 nyúlnak ugyanannyi fű kellett a takarmányozáshoz, mint 1 juhé. De a juhoktól 3-szor több terméket kaptak.

Lövés, gödrök befogása, mérgek – semmi sem segített. A nyulak példátlanul magas szaporodási aránya termékeny körülmények között elfedte ezen állatok irtási intézkedések miatti elhullását. Ebben az időszakban jelent meg a „nyulak megették Ausztráliát” kifejezés. Ezek a növényevők jelentősen aláásták a kontinens állattenyésztésének élelmiszerellátását, és óriási károkat okoztak a mezőgazdasági növényekben. Az angol uralom kormánya 22 ezer fontot ígért mindenkinek, aki megszabadítja az országot a falánk rágcsálók inváziójától.

Sokféle harci módot javasoltak, de egyik sem volt eredményes. 1950-ben pedig a nyulak több csoportja myxomatosissal, egy fertőző vírusos betegséggel fertőződött meg. Beteg állatokat engedtek szabadon Ausztrália több területén. Az első eredményeket a Murray folyó völgyében 1951 közepére kapták. A járványkitörés (a betegség egyidejű terjedése nagyszámú állat között) területe 2,5 millió km 2 volt, és szinte az összes nyulak elpusztultak. . A következő években a helyzet Ausztrália számos államában megismétlődött, főként folyók közelében, esőerdőkben és más szúnyogok, a myxomatosis vírus fő hordozói által lakott helyeken.

Annak ellenére, hogy a nyulak teljes kiirtására nem került sor, számuk soha nem érte el a korábbi szintet, riasztó ütemben. magas szint. A tudomány győzött.

Az ökoszisztéma elvét alkalmazzák az emberi biológiai rendszerek fejlesztésében a Föld bioszférájától elszigetelt körülmények között, például űrben vagy víz alatti járművekben. Egy ilyen mesterséges ökoszisztéma fő összetevője a zöld növények, amelyek a fényenergiát felhasználva a fotoszintézis folyamatában szén-dioxidot szívnak fel és oxigént szabadítanak fel, azaz. végezze el a légkör regenerációját (helyreállítását). A növényi biomasszát az emberek és más heterotróf organizmusok élelmiszerként használják fel, amelyek viszont beépíthetők az emberi étrendbe. A fel nem használt növényi biomasszát, az emberi hulladéktermékeket és egyéb összetevőket a mikroorganizmusok vízzé, szén-dioxiddá és ásványok, amelyeket a növények újra felhasználnak. Jelenleg kísérleti ökoszisztémákat hoztak létre, beleértve az embert, az egysejtű algákat, a magasabb rendű növényeket (káposzta, sárgarépa, cékla, paradicsom, búza stb.), mineralizáló mikroorganizmusokat. Az ilyen ökoszisztémákban végbemenő regenerációnak köszönhetően az emberi oxigén-, víz- és akár 20%-os élelemszükséglet is teljes mértékben kielégítésre kerül.

(Angol) orosz egy tavat az élőlények teljes gyűjteményével együtt „mikrokozmosznak” nevezik („Lake as a microcosmus” – „ A tó (Angol) mint mikrokozmosz" (angol, 1887). A modern kifejezést először A. Tansley angol ökológus javasolta orosz 1935-ben. V. V. Dokuchaev a biocenózis ötletét is kidolgozta egész rendszer. Az orosz tudományban azonban a V. N. Sukachev (1944) által bevezetett biogeocenózis fogalma általánosan elfogadottá vált. A rokon tudományokban is vannak

különféle definíciók

, amely bizonyos mértékben egybeesik az „ökoszisztéma” fogalmával, például a geoökológiában a „geoszisztéma” fogalmával, vagy ugyanebben az időszakban más tudósok vezették be a „holocén” (F. Clements, 1930) és a „bioinert test” fogalmát. V. I. Vernadsky, 1944).

Ökoszisztéma koncepció

Definíciók

Néha különösen hangsúlyozzák, hogy az ökoszisztéma történelmileg kialakult rendszer (lásd Biocenosis).

Ökoszisztéma koncepció Eugene Odum (1913-2000). Az ökoszisztéma ökológia atyja Az ökoszisztéma komplex (Bertalanffy L. komplex rendszerek meghatározása szerint), önszerveződő, önszabályozó és önfejlesztő rendszer. Az ökoszisztéma fő jellemzője a viszonylag zárt, térben és időben stabil anyag- és energiaáramlás jelenléte az ökoszisztéma biotikus és abiotikus részei között. Ebből következik, hogy nem minden biológiai rendszer nevezhető ökoszisztémának, például egy akvárium vagy egy korhadt tuskó nem ilyen. Adat biológiai rendszerek(természetes vagy mesterséges) nem kellően önellátóak és önszabályozók (akvárium), ha abbahagyja a feltételek szabályozását és a jellemzők szinten tartását, akkor elég gyorsan összeomlik. Az ilyen közösségek nem alkotnak független zárt anyag- és energiaciklusokat (csonk), hanem csak részei

nagyobb rendszer

A definícióknak megfelelően nincs különbség az „ökoszisztéma” és a „biogeocénózis” között teljes szinonimája kifejezés ökoszisztéma. Elterjedt azonban az a vélemény, hogy a biogeocenózis a legalapvetőbb szinten egy ökoszisztéma analógjaként szolgálhat, mivel a „biogeocenózis” kifejezés nagyobb hangsúlyt fektet a biocenózisnak egy adott területtel, ill. vízi környezet, míg az ökoszisztéma bármilyen absztrakt területet magában foglal. Ezért a biogeocenózisokat általában egy ökoszisztéma speciális esetének tekintik. Különböző szerzők a biogeocenózis fogalmának meghatározásában a biogeocenózis specifikus biotikus és abiotikus összetevőit sorolják fel, míg az ökoszisztéma definíciója inkább általános jelleg.

Ökoszisztéma szerkezete

Egy ökoszisztémában két összetevő különböztethető meg - biotikus és abiotikus. A biotik autotróf (olyan organizmusok, amelyek létezéshez elsődleges energiát kapnak foto- és kemoszintézisből vagy termelőkből) és heterotróf (szervezetek, amelyek a szerves anyagok oxidációjából kapnak energiát - fogyasztók és lebontók) komponensekre, amelyek az ökoszisztéma trofikus szerkezetét alkotják.

Az ökoszisztéma létének és fenntartásának egyetlen energiaforrása különféle folyamatok olyan termelők, amelyek a napenergiát (hőt, kémiai kötéseket) az eredeti mennyiség 0,1 - 1%-a, ritkán 3 - 4,5%-a hatásfokkal veszik fel. Az autotrófok az ökoszisztéma első trófikus szintjét képviselik. Az ökoszisztéma későbbi trofikus szintjei a fogyasztók költségén alakulnak ki (2., 3., 4. és az azt követő szintek), és ezeket a lebontók zárják le, amelyek az élettelen szerves anyagokat alakítják át ásványi forma(abiotikus komponens), amelyet egy autotróf elem képes felszívni.

Az ökoszisztéma fő összetevői

Az ökoszisztéma szerkezete szempontjából a következők:

klímamód, amely meghatározza a hőmérsékletet, páratartalmat, világítási módot és másokat fizikai jellemzők környezet;
a ciklusban szereplő szervetlen anyagok;
szerves vegyületek, amelyek összekapcsolják a biotikus és abiotikus részt az anyag és az energia körforgásában;
termelők – elsődleges termékeket előállító szervezetek;
a makrofogyasztók vagy fagotrófok olyan heterotrófok, amelyek más szervezeteket vagy nagy szervesanyag-részecskéket esznek;
mikrofogyasztók (szaprotrófok) - heterotrófok, főleg gombák és baktériumok, amelyek elpusztítják az elhalt szerves anyagokat, mineralizálják azt, ezáltal visszavezetik a körforgásba.

Az utolsó három komponens alkotja az ökoszisztéma biomasszáját.

Az ökoszisztéma működése szempontjából az élőlények alábbi funkcionális blokkjait különböztetjük meg (az autotrófokon kívül):

biofágok - olyan szervezetek, amelyek más élő szervezeteket esznek,
szaprofágok - olyan szervezetek, amelyek elhalt szerves anyagokat esznek.

Ez a felosztás az ökoszisztéma időbeli-funkcionális viszonyát mutatja be, a szerves anyag képződésének és az ökoszisztémán belüli újraeloszlásának (biofágok) és szaprofágok általi feldolgozásának időbeni megoszlására fókuszálva. A szerves anyag elpusztulása és összetevőinek az ökoszisztéma anyagkörébe való visszaépülése között jelentős idő telhet el, például egy fenyőrönk esetében 100 év vagy több is.

Mindezek az összetevők térben és időben összekapcsolódnak, és egyetlen szerkezeti és funkcionális rendszert alkotnak.

Ecotop

Általában a koncepció ökotop egy bizonyos kombinációval jellemezhető élőlények élőhelyeként határozták meg környezeti feltételek: talajok, talajok, mikroklíma stb. Azonban ebben az esetben ez a fogalom valójában majdnem azonos a fogalommal klímatető.

Tovább Ebben a pillanatban Az ökotóp, ellentétben a biotóppal, egy bizonyos területet vagy vízterületet, amely a talajok, talajok, mikroklíma és egyéb tényezők teljes készletével és jellemzőivel rendelkezik, szervezetek által nem módosított formában. Az ökotópok példái közé tartoznak az alluviális talajok, az újonnan kialakult vulkáni vagy korallszigetek, az emberek által ásott kőbányák és más újonnan kialakult területek. Ebben az esetben klímatető az ökotóp része.

Climatope

Alapvetően "klíma" V. N. Sukachev (1964) a biogeocenózis levegős részeként határozta meg, amely eltér a környező légkörtől. gázösszetétel, különösen a szén-dioxid koncentrációja a felszíni biohorizontban, oxigén ott és a fotoszintetikus biohorizontokban, levegőviszonyok, biolin telítettség, csökkent és megváltozott napsugárzásés a megvilágítás, a növények és egyes állatok lumineszcenciájának jelenléte, egy speciális termikus rezsim és a levegő páratartalma.

Jelenleg ezt a fogalmat kicsit tágabban értelmezik: a biogeocenózis jellemzőjeként, a levegő vagy a víz környezetének fizikai és kémiai jellemzőinek kombinációjaként, amely elengedhetetlen a környezetben élő szervezetek számára. Az éghajlat hosszú távon meghatározza az állatok és növények létezésének alapvető fizikai jellemzőit, meghatározva az adott ökoszisztémában létező élőlények körét.

Edaphotope

Alatt edafotop A talajt általában egy ökotóp alkotóelemeként értelmezik. Pontosabban azonban ezt a fogalmat az élőlények által átalakított közömbös környezet részeként kell meghatározni, vagyis nem az egész talajt, hanem annak csak egy részét. A talaj (edafotop) az ökoszisztéma legfontosabb alkotóeleme: lezárja az anyag és az energia körforgását, az elhalt szerves anyagokból az ásványokba való átvitelt és azok részvételét élő biomassza. Az edafotopban a fő energiahordozók a szerves szénvegyületek, ezek vannak leginkább labilis és stabil formákban nagyobb mértékben meghatározza a talaj termőképességét.

Biocenosis, vázlatosan, mint táplálékháló és annak biotópja

Biotóp

Biocenosis

Néha megkülönböztetik a fenntarthatóság harmadik aspektusát - az ökoszisztéma stabilitását a környezeti jellemzők változásaival és belső jellemzőinek változásaival összefüggésben. Ha egy ökoszisztéma a környezeti paraméterek széles skáláján stabilan működik és/vagy az ökoszisztéma nagyszámú felcserélhető fajt tartalmaz (vagyis amikor az ökoszisztémában hasonló ökológiai funkciójú fajok helyettesíthetik egymást), egy ilyen közösséget ún. dinamikusan erős(fenntartható). Ellenkező esetben, amikor egy ökoszisztéma a környezeti paraméterek nagyon korlátozott halmazában létezhet, és/vagy a legtöbb faj nélkülözhetetlen funkcióiban, egy ilyen közösséget ún. dinamikusan törékeny(instabil). Megjegyzendő ezt a jellemzőtáltalános esetben nem függ a fajok számától és a közösségek összetettségétől. Klasszikus példa Nagy Korallzátonyként szolgálhat Ausztrália partjainál (északkeleti part), amely a biodiverzitás egyik „forró pontja” a világon - a korallok szimbiotikus algái, a dinoflagellaták nagyon érzékenyek a hőmérsékletre. Az optimumtól való néhány fokkal való eltérés szó szerint az algák pusztulásához vezet, és a polipok a tápanyagok akár 50-60%-át (egyes források szerint akár 90%-át is) kapják meg kölcsönös partnereik fotoszintéziséből.

Az ökoszisztémáknak számos olyan állapota van, amelyben dinamikus egyensúlyban vannak; attól való elállás esetén külső erők, az ökoszisztéma nem feltétlenül tér vissza eredeti állapot, gyakran vonzódik a legközelebbihez egyensúlyi állapot(vonzó), bár lehet, hogy nagyon közel áll az eredetihez.

Biodiverzitás és fenntarthatóság az ökoszisztémákban

Az amazóniai esőerdők az egyenlítői esőerdőkhöz hasonlóan a legnagyobb biológiai sokféleségnek adnak otthont

Jellemzően a fenntarthatóság egy ökoszisztémában a fajok biológiai sokféleségével (alfa-diverzitás) társult és kapcsolódik, vagyis minél nagyobb a biodiverzitás, minél bonyolultabb a közösségek szerveződése, minél összetettebbek a táplálékhálók, annál nagyobb az ökoszisztémák stabilitása. De már 40 vagy több éve ez a kérdés Különféle nézetek születtek, és jelenleg a legszélesebb körben elfogadott nézet az, hogy mind a helyi, mind az átfogó ökoszisztéma stabilitása sokkal nagyobb tényezőktől függ, mint pusztán a közösség összetettsége és a biodiverzitás. Jelenleg tehát a biodiverzitás növekedése általában a komplexitás növekedésével, az ökoszisztéma-összetevők közötti kapcsolatok erősödésével, valamint az összetevők közötti anyag- és energiaáramlások stabilitásával jár együtt.

Az egyenlítői esőerdő több mint 5000 növényfajt tartalmazhat (összehasonlításképpen a tajga övezet erdeiben ritkán több mint 200 faj)

A biodiverzitás jelentősége abban rejlik, hogy számos, szerkezetében, formájában, funkciójában eltérő közösség kialakulását teszi lehetővé, és fenntartható lehetőséget biztosít ezek kialakulására. Minél nagyobb a biodiverzitás, minél több közösség létezhet, annál több (biogeokémia szempontjából) változatos reakció hajtható végre, biztosítva a bioszféra egészének létét.

Az ökoszisztéma összetettsége és rugalmassága

Jelenleg nem létezik kielégítő definíció és modell, amely leírná a rendszerek és különösen az ökoszisztémák összetettségét. A komplexitásnak két széles körben elfogadott definíciója van: Kolmogorov-komplexitás – túlságosan specializálódott ahhoz, hogy ökoszisztémákra alkalmazzuk. És a komplexitás egy elvontabb, de egyben nem kielégítő definíciója, amelyet I. Prigogine „Idő, káosz, kvantum” című művében adott: Komplex rendszerek – nem képesek a determinisztikus ok-okozati összefüggések szempontjából nyers vagy operatív leírásra. Más munkáiban I. Prigogine azt írta, hogy nem áll készen arra, hogy a komplexitást szigorúan definiálja, mivel a komplexitás az, amit jelenleg nem lehet helyesen meghatározni.

Nehézségi paraméterek és hatásuk a stabilitásra

Az ökoszisztéma komplexitásának paraméterei hagyományosan az teljes szám fajok (alfa diverzitás), a fajok közötti kölcsönhatások nagy száma, a populációk közötti kölcsönhatások erőssége és e jellemzők különféle kombinációi. Nál nél további fejlődés Ezek a gondolatok vezettek ahhoz a kijelentéshez, hogy minél több módja van az energiaátvitelnek és -átalakításnak egy ökoszisztémában, annál stabilabb, ha különféle típusok jogsértéseket

Később azonban kiderült, hogy ezek az elképzelések nem jellemezhetik az ökoszisztémák stabilitását. Számos példa van mind a rendkívül stabil monokulturális közösségekre (korallfitocenózisok), mind a gyengén ellenálló, nagy biodiverzitású közösségekre (korallzátonyok, trópusi erdők). A 20. század 70-80-as éveiben megnőtt az érdeklődés a fenntarthatóság ökoszisztémák összetettségétől való függőségének modellezése iránt. Az ebben az időszakban kifejlesztett modellek azt mutatták, hogy in véletlenszerűen A közösségben létrejövő interakciós hálózatnak az értelmetlen láncok eltávolításával (A típus B-t eszik, B C-t, C A-t eszik és hasonló típusok), a helyi stabilitás a komplexitás növekedésével csökken. Ha tovább bonyolítjuk a modellt, és figyelembe vesszük, hogy a fogyasztókat befolyásolják az élelmiszer-források, de az élelmiszerforrások nem függnek a fogyasztóktól, akkor arra a következtetésre juthatunk, hogy a stabilitás nem függ a komplexitástól, vagy annak növekedésével csökken. Természetesen az ilyen eredmények főleg a törmelékes élelmiszerláncokra érvényesek, amelyekben a fogyasztók nem befolyásolják az élelmiszerforrások áramlását, bár ez utóbbiak tápértékét megváltoztathatják.

Az általános stabilitás vizsgálatakor egy 6 fajból álló modellen (2 másodrendű ragadozófogyasztó, 2 elsőrendű fogyasztó és 2 faj az alapnál a tápláléklánc) az egyik faj eltávolítását vizsgálták. A csatlakozást stabilitási paraméternek vettük. Egy közösség akkor tekinthető stabilnak, ha a fennmaradó fajok lokálisan stabilak maradtak. A kapott eredmények összhangban voltak azzal az általánosan elfogadott véleménnyel, hogy a közösség stabilitása csökken a komplexitás növekedésével, ha a csúcsragadozók elvesznek, de a komplexitás növekedésével a közösség stabilitása nő, ha a tápláléklánc alapja elveszik.

Rugalmas stabilitás esetén, ahol a komplexitás összekapcsolhatóságot is jelent, a komplexitás növekedésével a rugalmas stabilitás is nő. Vagyis a fajok nagyobb változatossága és nagy erő A köztük lévő kapcsolatok lehetővé teszik a közösségek számára, hogy gyorsan helyreállítsák szerkezetüket és funkcióikat. Ezt a tényt megerősíti azokat az általánosan elfogadott nézeteket, amelyek a biológiai sokféleség mint egyfajta medence (alap) szerepét szolgálják mind az ökoszisztémák, mind a bioszféra jobban szervezett struktúráinak, valamint magának a bioszférának a teljes szerkezetének helyreállításához. Jelenleg az általánosan elfogadott és gyakorlatilag vitathatatlan elképzelés az, hogy a bioszféra a biológiai sokféleség (mindhárom összetevője) növelése felé fejlődött, felgyorsítja a bioszféra összetevői közötti anyagkeringést, és „felgyorsítja” mindkét faj, ill. ökoszisztémák.

Anyag- és energiaáramlások az ökoszisztémákban

Jelenleg az ökoszisztémán belüli összes folyamat tudományos megértése korántsem tökéletes, és a legtöbb tanulmányban vagy az egész ökoszisztéma, vagy annak egyes részei „fekete dobozként” működnek. Ugyanakkor, mint minden viszonylag zárt rendszerre, az ökoszisztémára is jellemző a bejövő és kimenő energiaáramlás, valamint ezeknek az áramlásoknak az ökoszisztéma-komponensek közötti megoszlása.

Ökoszisztéma termelékenysége

Az ökoszisztémák termelékenységének és anyag- és energiaáramlásának elemzésekor a következő fogalmakat különböztetjük meg: biomassza És álló termés . Álló termés alatt az összes élőlény testének egységnyi föld- vagy vízterületre eső tömegét értjük, biomassza alatt pedig ugyanezen organizmusok tömegét energiában (például joule-ban) vagy száraz szervesanyag-tartalomban kifejezve. (például tonnában hektáronként). A biomassza magában foglalja az élőlények egész testét, beleértve a vitalizált elhalt részeket, és nem csak a növényekben, például a kéregben és a xylemben, hanem az állatok körmeiben és keratinizált részeiben is. A biomassza csak akkor válik nekromasszává, ha a szervezet egy része elpusztul (leválik róla), vagy az egész szervezet. A biomasszában rögzített anyagok gyakran „holt tőke”, ez különösen a növényeknél jelentkezik: előfordulhat, hogy a xilém anyagok több száz évig nem lépnek be a körforgásba, csak támaszként szolgálnak a növény számára.

Alatt a közösség elsődleges termelése (vagy elsődleges biológiai termelés) a biomassza termelők általi képzésére (pontosabban műanyagok szintézisére) utal, anélkül, hogy figyelmen kívül hagyná az egységnyi területre jutó légzésre fordított energiát (például naponta hektáronként).

A közösség elsődleges termelése fel van osztva bruttó elsődleges termelés , vagyis a fotoszintézis összes terméke a légzés költsége nélkül, és tiszta elsődleges termelés , ami a bruttó elsődleges termelés és a légzési költségek közötti különbség. Néha úgy is hívják tiszta asszimiláció vagy megfigyelt fotoszintézis ).

Nettó közösségi termelékenység - a heterotrófok (majd a lebontók) által el nem fogyasztott szerves anyagok felhalmozódásának sebessége. Általában a növekedési időszakra vagy az évre számítják. Így a termelés része, amelyet maga az ökoszisztéma nem tud feldolgozni. Érettebb ökoszisztémákban a közösség nettó termelékenysége általában nullára esik (lásd a csúcsközösségek fogalmát).

közösségi másodlagos termelékenység - az energiafelhalmozás mértéke a fogyasztók szintjén. A másodlagos termelést nem osztják bruttóra és nettóra, mivel a fogyasztók csak a termelők által felvett energiát fogyasztják, egy része nem asszimilálódik, egy része légzésre kerül, a többi pedig biomasszába kerül, ezért helyesebb másodlagos asszimilációnak nevezni. .

Az energia és az anyag eloszlása egy ökoszisztémában egyenletrendszerként ábrázolható. Ha a termelők termékeit P 1-ként ábrázoljuk, akkor az elsőrendű fogyasztók termékei így fognak kinézni a következő módon:

P2 =P1-R2,

ahol R 2 a légzés, a hőátadás és az asszimilálatlan energia költsége. A következő fogyasztók (másodrendű) dolgozzák fel az elsőrendű fogyasztók biomasszáját az alábbiak szerint:

P3 =P2-R3

és így tovább, a legmagasabb rendű fogyasztókig és a lebontókig. Így minél több fogyasztó (fogyasztó) van az ökoszisztémában, annál teljesebben kerül feldolgozásra a termelők által eredetileg műanyagokban rögzített energia. A csúcsközösségekben, ahol a diverzitás általában a legnagyobb egy adott régióban, ez az energiafeldolgozó rendszer lehetővé teszi a közösségek számára, hogy hosszú ideig fenntarthatóan működjenek.

Energiaviszonyok az ökoszisztémákban (ökológiai hatékonyság)

A P/B arány változásának grafikonja az ökoszisztémákban (A.K. Brodsky, 2002 szerint)

Az ökoszisztéma térbeli határai (korológiai szempont)

A természetben általában nincsenek egyértelmű határok a különböző ökoszisztémák között. Mindig lehet mutatni egyik vagy másik ökoszisztémára, de nem lehet diszkrét határokat azonosítani, ha azokat nem képviselik különböző táji tényezők (sziklák, folyók, különböző domboldalak, sziklakibúvások stb.), mert legtöbbször sima átmenetek vannak. egyik ökoszisztémából a másikba. Ennek oka a környezeti tényezők (páratartalom, hőmérséklet, páratartalom stb.) gradiensének viszonylag egyenletes változása. Néha az egyik ökoszisztémából a másikba való átmenet valójában önálló ökoszisztéma lehet. Jellemzően a különböző ökoszisztémák találkozásánál kialakult közösségeket ökotonoknak nevezzük. Az ökoton kifejezést F. Clements vezette be 1905-ben.

Ökotónusok

Ökotónusok játszanak fontos szerep fenntartásában biológiai diverzitásökoszisztémák az úgynevezett élhatás miatt - a különböző ökoszisztémák környezeti tényezőinek együttesének kombinációja, amely a környezeti feltételek nagyobb változatosságát, ezért engedélyeket és ökológiai réseket okoz. Így lehetséges mind az egyik, mind a másik ökoszisztémából származó fajok, valamint az ökotonspecifikus fajok (például a tengerparti vízi élőhelyek növényzete) létezése.

Néhány lehetséges határ (ökoton) az ökoszisztémák között

BAN BEN orosz irodalom az élhatást néha éleffektusnak is nevezik.

Az ökotonok példái közé tartoznak a szárazföldek és víztestek part menti területei (például part menti zóna), erdőszélek, az erdei ökoszisztémákból a szántóföldi ökoszisztémákba való átmenetek és a torkolatok. Az ökoton azonban nem mindig a megnövekedett fajok biológiai sokféleségének helye. Például a tengerekbe és óceánokba ömlő folyók torkolatait éppen ellenkezőleg, a fajok csökkent biológiai sokfélesége jellemzi, mivel átlagos sótartalom A delták nem teszik lehetővé sok édesvízi és sósvízi (tengeri) faj létezését.

Az ökoszisztémák közötti folytonos átmenetek alternatív ötlete az ökoklinák (ökológiai sorozatok) ötlete. Ecoclean- a biotópok fokozatos változása, genetikailag és fenotípusosan egy adott élőhelyhez igazodva, bármely környezeti tényező (általában éghajlati) térbeli változásával, és ezért folyamatos formasort alkot, észrevehető fokozatossági törés nélkül. Az ökoklínt nem lehet ökotípusokra osztani. Például a rókafülek hossza és még sokan mások. stb., karakterük északról délre olyan fokozatosan változik, hogy nagyon nehéz egyértelmű morfológiai csoportokat azonosítani, amelyek természetesen alfajokká egyesülnének.

Az ökoszisztéma időbeli határai (időrendi szempont)

Közösségváltás egy fenyvesben földi tűz után (balra) és két évvel a tűz után (jobbra)

Ugyanazon a biotópon idővel különböző ökoszisztémák léteznek. Az egyik ökoszisztémáról a másikra való áttérés meglehetősen hosszú és viszonylag rövid (több év) időszakot is igénybe vehet. Az ökoszisztémák fennállásának időtartamát ebben az esetben a szukcesszió szakasza határozza meg. Az ökoszisztémák változását egy biotópban katasztrofális folyamatok is okozhatják, de ebben az esetben maga a biotóp jelentősen megváltozik, és az ilyen változást nem szokták szukcessziónak nevezni (néhány kivételtől eltekintve, amikor katasztrófa, pl. a ciklikus szukcesszió természetes szakasza).

utódlás

utódlás - ez egyes közösségek következetes, természetes felváltása másokkal a terület egy bizonyos területén, az ökoszisztémák fejlődésének belső tényezői miatt. Minden korábbi közösség előre meghatározza a következő létezésének és saját kihalásának feltételeit. Ennek az az oka, hogy a szukcessziós sorozatban átmeneti állapotú ökoszisztémákban anyag- és energiafelhalmozódás történik, amit már nem tudnak bevonni a körforgásba, a biotóp átalakulásába, a mikroklíma változásaiba és egyéb tényezőkbe. , és ezáltal létrejön az anyagi-energia bázis, valamint a későbbi közösségek kialakulásához szükséges környezeti feltételek. Van azonban egy másik modell is, amely a következőképpen magyarázza a szukcesszió mechanizmusát: az egyes korábbi közösségek fajait csak a következetes versengés szorítja ki, gátolva és „ellenállva” a következő fajok betelepítését. Ez az elmélet azonban csak a fajok közötti versengő kapcsolatokat veszi figyelembe, anélkül, hogy leírná az ökoszisztéma egészének képét. Természetesen ilyen folyamatok zajlanak, de a korábbi fajok kompetitív kiszorítása éppen azért lehetséges, mert átalakítják a biotópot. Így mindkét modell leírja különböző szempontok folyamat és igaz is egyben.

A szukcesszió lehet autotróf (például erdőtűz utáni szukcesszió) vagy heterotróf (például lecsapolt mocsár). Az autotróf szukcessziós szekvencia korai szakaszában a P/R arány jóval nagyobb, mint egy, mivel az elsődleges közösségek általában igen termékenyek, de az ökoszisztéma szerkezete még nem alakult ki teljesen, és ennek hasznosítására nincs mód. biomassza. Következetesen a közösségek bonyolódásával, az ökoszisztéma szerkezetének bonyolításával a légzési költségek (R) nőnek, ahogy egyre több heterotróf jelenik meg, amelyek felelősek az anyag újraelosztásáért. energia áramlik, a P/R arány egységre törekszik, és valójában ugyanaz a terminális közösség (ökoszisztéma) esetében. Heterotróf szukcesszió van inverz jellemzők: P/R aránya van korai szakaszaiban sokkal kevesebb, mint egy (mivel sok a szerves anyag, és nincs szükség a szintézisére, azonnal felhasználható közösségépítésre), és fokozatosan növekszik, ahogy az ember áthalad a szukcessziós szakaszokon.

Példa a heterotróf szukcesszió szakaszára - vizes rét

A szukcesszió korai szakaszában a fajdiverzitás alacsony, de a fejlődés előrehaladtával a diverzitás nő és változik fajösszetétel komplex és hosszú életciklusú közösségek, fajok kezdenek uralkodni, rendszerint egyre nagyobb élőlények jelennek meg, kölcsönösen előnyös együttműködések, szimbiózisok alakulnak ki, összetettebbé válik az ökoszisztéma trofikus szerkezete. Általában feltételezik, hogy a szukcesszió végső szakaszában a legnagyobb a fajok biológiai sokfélesége. Ez nem mindig igaz, de a trópusi erdők csúcsközösségeire ez az állítás igaz, a mérsékelt övi szélességi körök közösségei esetében pedig a diverzitás csúcsa a szukcessziós sorozat közepén, vagy közelebb a terminális szakaszhoz következik be. A korai stádiumban a közösségek viszonylag magas szaporodási és növekedési rátával rendelkező, de alacsony egyedtúlélési képességű fajokból állnak (r-stratégák). A végső szakaszban a természetes szelekció hatása az alacsony növekedési ütemű, de nagyobb túlélési képességű fajoknak kedvez (k-stratégiák).

Ahogy haladunk a szukcessziós sorozatban, egyre nagyobb mértékben vesznek részt a tápanyagok az ökoszisztémákban az olyan tápanyagok, mint a nitrogén és a kalcium (az egyik legmozgékonyabb tápanyag) áramlása az ökoszisztémán belül. Ezért a terminál szakaszban, amikor a legtöbb tápanyagok vesznek részt a körforgásban, az ökoszisztémák jobban függetlenek ezen elemek külső ellátásától.

Az szukcessziós folyamat tanulmányozására különféle matematikai modelleket használnak, beleértve a sztochasztikus jellegűeket is.

Climax közösség

Az utódlás fogalma szorosan összefügg a csúcsközösség fogalmával. A csúcsközösség az ökoszisztémák egymást követő változásai eredményeként jön létre, és a legkiegyensúlyozottabb közösséget képviseli, az anyag- és energiaáramlásokat a lehető leghatékonyabban használja fel, vagyis az ökoszisztémába kerülő energiaegységre jutó maximális biomasszát tartja fenn.

Elméletileg minden szukcessziós sorozatnak van egy csúcsközössége (ökoszisztéma), amely a fejlődés végső szakasza (vagy több, az ún. poliklimax koncepció). A valóságban azonban a szukcessziós sorozatot nem mindig a csúcspont zárja le (vagy F. Clements-nek nevezi - plagiklimax), amely a csúcspontot megelőző, szerkezetileg és funkcionálisan kellően fejlett közösség. Ez a helyzet természetes okok miatt - környezeti feltételek vagy emberi tevékenység eredményeként állhat elő (ebben az esetben diszklimaxnak nevezik).

Ökoszisztéma rangok

Az ökoszisztémák rangsorolásának kérdése meglehetősen összetett. Minimális ökoszisztémák (biogeocenózisok) és ökoszisztémák azonosítása legmagasabb rangú- a bioszféra kétségtelen. A köztes megkülönböztetések meglehetősen összetettek, mivel a korológiai szempont összetettsége nem mindig teszi lehetővé az ökoszisztémák határainak egyértelmű meghatározását. A geoökológiában (és tájtudományban) a következő sorrend van: fácies - traktus (ökoszisztéma) - táj - földrajzi terület - földrajzi terület- biom - bioszféra. Az ökológiában hasonló rangsor van, de általában úgy gondolják, hogy csak egy köztes ökoszisztéma - egy biom - megkülönböztetése helyes.

Életrajzok

Biome - nagy rendszerföldrajzi (ökoszisztéma) felosztás a természetes-klimatikus övezeten belül (Reimers N.F.). R. H. Whittaker szerint egy adott kontinens ökoszisztémáinak egy csoportja, amelyek hasonló szerkezettel vagy fiziognómiával rendelkeznek a növényzet és a környezeti feltételek általános természete szerint. Ez a meghatározás némileg hibás, mivel van kapcsolat egy adott kontinenshez, és néhány életközösség megtalálható különböző kontinenseken például tundra életközössége vagy sztyeppe.

Jelenleg a legáltalánosabban elfogadott definíció: „A biom olyan ökoszisztémák összessége, amelyek hasonló típusú növényzettel rendelkeznek, és ugyanabban a természetes és éghajlati zónában helyezkednek el” (Akimova T. A., Haskin V. V.).

Ezekben a meghatározásokban az a közös, hogy a biom mindenesetre egyetlen természetes éghajlati zóna ökoszisztémáinak összessége.

8-30 életközösség létezik. A biomák földrajzi eloszlását a következők határozzák meg:

Törvény földrajzi övezetek(V. V. Dokuchaev megfogalmazta)

A szárazföldi biomák vegetációtípus szerint osztályozva
Sarki sivatagok Tundra Taiga Széleslevelű erdők	Sztyeppék Szubtrópusi esőerdők mediterrán életközösségek Monszun erdők	Száraz sivatagok Xerofita cserjék Déli sztyeppék Félszáraz sivatagok	Savannah Savanna fás szárú növényzettel (erdei sztyepp) Alatti egy trópusi erdő Trópusi esőerdő	Alpesi tundra Hegyi erdők

Bioszféra

Term bioszféra Jean-Baptiste Lamarck vezette be ben eleje XIX században, a geológiában pedig Eduard Suess osztrák geológus javasolta 1875-ben. A bioszféra holisztikus doktrínájának megalkotása azonban Vlagyimir Ivanovics Vernadszkij orosz tudósé.

A bioszféra a legmagasabb rendű ökoszisztéma, amely egyesíti az összes többi ökoszisztémát és biztosítja az élet létezését a Földön. A bioszféra a következő „szférákat” tartalmazza:

A bioszféra szintén nem zárt rendszer, valójában teljes egészében a Nap energiája látja el, kis része maga a Föld hője. A Föld minden évben körülbelül 1,3 * 10 24 kalóriát kap a Naptól. Ennek az energiának a 40%-a visszasugárzik az űrbe, körülbelül 15%-a a légkör, a talaj és a víz fűtésére megy el, a többi energia pedig látható fény, amely a fotoszintézis forrása.

V. I. Vernadsky volt az első, aki világosan megfogalmazta azt a felfogást, hogy a bolygón minden élet elválaszthatatlanul kapcsolódik a bioszférához, és ennek köszönheti létezését:

Mesterséges ökoszisztémák

Mesterséges ökoszisztémák - ezek az ember által létrehozott ökoszisztémák, például agrocenózisok, természetes gazdasági rendszerek vagy a Bioszféra 2.

A mesterséges ökoszisztémák ugyanazokkal az összetevőkkel rendelkeznek, mint a természeteseké: termelők, fogyasztók és lebontók, de jelentős különbségek vannak az anyag újraelosztásában és az energiaáramlásban. Az ember által létrehozott ökoszisztémák különösen az alábbiakban különböznek a természetes ökoszisztémáktól:

Az energiaáramlás fenntartása nélkül az ember részéről mesterséges rendszerek ilyen vagy olyan sebességgel helyreállnak a természetes folyamatok, kialakul az ökoszisztéma összetevőinek természetes szerkezete, valamint a közöttük lévő anyag- és energiaáramlás.

Az ökoszisztéma fogalmához hasonló fogalmak a rokon tudományokban

Ökogeológiában, tájtudományban és geoökológiában

Ezekben a tudományokban vannak az ökoszisztéma fogalmához hasonló fogalmak. A különbség az, hogy ezekben a tudományokban elmozdulás történik az ökoszisztémák szerkezetének és funkcióinak figyelembevételében.

Összességében be földrajzi tudományok A természetes területi komplexumot szokás az ökoszisztéma megfelelőjének tekinteni.

Lásd még

Megjegyzések

Forbes, S.A. A tó mint mikrokozmosz (angolul) // Bika. Sci. Assoc. - Peoria, Illinois, 1887. - P. 77–87.Újranyomva Illinois Nat. Hist. Survey Bulletin 15(9):537–550.
Yu Odum. Az ökológia alapjai. - M.: Mir, 1975. - 741 p.
. Szótárak az Akademkán. Archivált
Yu Odum.Ökológia. - M.: Mir, 1986.
"Ökoszisztémák" szakasz. Az ECOLOGY oldal. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Biogeocenosis az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Nikolaikin, N. I., Nikolaikin, N. E., Melekhova, O. P.Ökológia. - 5. - M.: Túzok, 2006. - 640 p.
Brodsky A.K.Általános ökológia rövid kurzus, Tankönyv egyetemek számára. - Szentpétervár: „Dékán”, 2000. - 224 p.
N. V. Koronovszkij, Hidrotermikus képződmények az óceánokban. Soros Nevelési Lap, - 1999. 10. szám, - 55-62. Letöltve: 2010. augusztus 14.
D. V. Gricsuk. Tengeralatti hidrotermikus rendszerek teodinamikai modelljei. - M.: Tudományos világ, 2000. - ISBN UDC 550.40
V. F. Levcsenko. 3. fejezet // A bioszféra evolúciója az ember megjelenése előtt és után. - Szentpétervár: Nauka, 2004. - 166 p. - ISBN 5-02-026214-5
Rautian A.S. A paleontológia mint információforrás az evolúció mintáiról és tényezőiről // Modern paleontológia. - M., 1988. - T. 2. - P. 76-118.
Rautian A. S., Zherikhin V. V. A filocenogenezis modelljei és a geológiai múlt környezeti válságainak tanulságai // Folyóirat teljes biológia. - 1997. - T. 58 4. sz. - P. 20-47.
Ostroumov S. A. Az „ökoszisztéma” és a „biogeocenózis” fogalmak és fogalmak meghatározásának új változatai // DAN. - 2002. - T. 383 4. sz. - P. 571-573.
M. Beagon, J. Harper, K. Townsend.Ökológia. Egyének, populációk és közösségek. - M.: Mir, 1989.
Ecotop archiválva az eredetiből: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
T. A. Rabotnov"A biogeocenózisokról". // Bulletin of MOIP, biológiai osztály, - 81. évf., - szám. 2. - 1976. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Climatope. Bykov B. A. "Ökológiai szótár" - Alma-Ata: "Science", 1983 - 216. o. Az eredeti forrásból archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Az ökológia alapfogalmai. Burenina E.M., Burenin E.P. Elektronikus tankönyv az ökológiáról.. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Climatope. Természettudományi szótár (Yandex szótárak). Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Edaphoto Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
. Ökológiai szótár (Dictionaries on Academician). Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Biocenosis. Nagy Szovjet Enciklopédia. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Zoocenosis. Nagy szovjet enciklopédia. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Ökoszisztéma homeosztázis. VINITI Tudományos Információs Portál. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Hutchinson S., Hawkins L.E.Óceánok. Enciklopédiai útmutató. - M.: Makhaon, 2007. - 304 p. - ISBN 5-18-001089-6
A. Gilyarov."A korallok kifehérednek a kölcsönös megértés elvesztése miatt." A nagy tudomány elemei. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
A. D. Armand, A Gaia-kísérlet, az élő föld problémája. Az Orosz Tudományos Akadémia. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
A. V. Galanin. Előadások az ökológiáról. . Weboldal botanikuskert FEB RAS. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Prigozhin I., Stengers I. Idő, káosz, kvantum. - Moszkva, 1994. - P. 81. - 263 p.
Nikolis G., Prigozhin I. A komplexum megértése. - M.: Mir, 1990. - p. 352. 47. oldal
MacArthur R.H. Az állatpopulációk fluktuációi és a közösség stabilitásának mértéke // Ökológia, 36, 1955, - pp. 533-536
május R.M. Stabil lesz egy nagy komplex rendszer? // Természet (London), 1972, 238, - pp. 413-414
május R.M. Modellek egyedi populációkhoz. // Elméleti ökológia: alapelvek és alkalmazások, 2. kiadás, R.M. május szerk. - pp. 5-29, - Blackwell Scientific Publications, Oxford 1981
május R.M. Modellek két kölcsönhatásban lévő populációhoz. // Elméleti ökológia: alapelvek és alkalmazások, 2. kiadás, R.M. május szerk. - 78-104. oldal, - Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1981
május R.M. Minták több fajból álló közösségekben. // Elméleti ökológia: alapelvek és alkalmazások, 2. kiadás, R.M. májusi kiadás, - Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1981
DeAngelis D.L. Stabilitás és összekapcsolhatóság élelmiszer-hálózati modellekben // Ecology 56, 1975, - pp. 238-243
Pimm S.L. A táplálékhálók szerkezete // Theoretical Population Biology, 16, 1979, - pp. 144-158
Pimm S.L. Komplexitás és stabilitás: újabb pillantás MacArthu eredeti hipotézisére // Oikos, 33, 1979, - pp. 351-357
V. F. Levchenko, Ya I. Starobogatov A bioszféra evolúciójának fizikai-ökológiai megközelítése. // " Evolúciós biológia: történelem és elmélet". Szentpétervár, 1999, - p. 37-46. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Levchenko V. F. A bioszféra evolúciója az ember megjelenése előtt és után. . St. Petersburg, Evolúciós Élettani és Biokémiai Intézet Orosz Akadémia Sciences, - SCIENCE Publishing House, 2004. Az eredeti forrásból archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14.
Elsődleges termelés. VINITI tudományos információs portál. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Elsődleges termelékenység. Szószedet.ru. Letöltve: 2010. augusztus 14.
Mavrischev V.V. Kontinuum, ökotonok, élhatás // Az ökológia alapjai: tankönyv. - 3. kiadás korr. és további - Minszk: elvégezni az iskolát, 2007. - 447 p. - ISBN 978-985-06-1413-1
Ecotone. . Természettudományi szótár (Yandex szótárak). Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Ecotone és az él (szegély) hatás fogalma. Bioökológiai honlap. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Hátborzongató hatás. Ökológiai enciklopédikus szótár. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Torkolat. . Fogalmak szójegyzéke fizikai földrajz RAS Földrajzi Intézet. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Utódlás. Nagy szovjet enciklopédia. Az eredetiből archiválva: 2011. augusztus 22. Letöltve: 2010. augusztus 14..
Ökoszisztéma fejlődése és evolúciója. portál Mérnökökológia.

A természetes ökoszisztémával ellentétben a mesterséges ökoszisztémát az jellemzi. Válaszát szóközök nélkül írja le számokkal!

1) sokféle faj

2) különféle áramkörök

3) anyagok nyitott köre

4) egy vagy két faj túlsúlya

5) az antropogén tényező hatása

6) az anyagok zárt köre

Magyarázat.

Az agrocenózisok és a természetes biogeocenózisok közötti különbségek. A természetes és mesterséges biogeocenózisok között a hasonlóságok mellett nagy különbségek is vannak, amelyeket fontos figyelembe venni a mezőgazdasági gyakorlatban.

Az első különbség a kiválasztás eltérő iránya. A természetes ökoszisztémákban van természetes kiválasztódás, elutasítva az ökoszisztémában a nem versengő élőlényfajokat és -formákat, valamint azok közösségeit, és ezzel biztosítva annak fő tulajdonságát - a fenntarthatóságot. Az agrocenózisokban túlnyomórészt fejti ki hatását mesterséges szelekció, amelynek célja az ember elsősorban a mezőgazdasági növények termelékenységének maximalizálása. Emiatt az agrocenózisok ökológiai stabilitása alacsony. Nem képesek önszabályozásra és önmegújulásra, a kártevők vagy kórokozók tömeges elszaporodása miatt halálveszélynek vannak kitéve. Ezért emberi részvétel, fáradhatatlan figyelme és életükbe való aktív beavatkozása nélkül a gabona- és zöldségnövények agrocenózisai legfeljebb egy évig léteznek, az évelő füvek - 3-4 évig, a gyümölcsök - 20-30 évig. Ezután szétesnek vagy meghalnak.

A második különbség a felhasznált energiaforrásban van. A természetes biogeocenózisban az egyetlen energiaforrás a Nap. Ugyanakkor az agrocenózisok a napenergián kívül többletenergiát kapnak, amelyet az emberek műtrágyák, gyomok, kártevők és betegségek elleni vegyszerek előállítására, öntözésre vagy talajlecsapolásra stb. költöttek. Ilyen többletenergia-ráfordítás nélkül - az agrocenózisok hosszú távú létezése szinte lehetetlen.

A harmadik különbség az, hogy az agroökoszisztémákban az élő szervezetek fajdiverzitása erősen lecsökken. A szántóföldeken általában egy vagy több növényfajt (fajtát) termesztenek, ami az állatok, gombák és baktériumok fajösszetételének jelentős kimerüléséhez vezet. Ezen túlmenően a termesztett növényfajták biológiai egységessége is elfoglalja nagy területek(néha több tízezer hektár), gyakran ez a fő oka speciális rovarok (például Colorado burgonyabogár) általi tömeges elpusztításának vagy kórokozók által okozott károknak (lisztes púp, rozsda, üszkös gombák, késői vész stb.).

A negyedik különbség a tápanyagok eltérő egyensúlya. Természetes biogeocenózisban elsődleges termelés A növényeket (betakarítás) számos táplálékláncban (hálózatban) fogyasztják el, és szén-dioxid, víz és ásványi tápelemek formájában ismét visszatérnek a biológiai körforgási rendszerbe.

Az agrocenózisban az elemek ilyen ciklusa élesen megszakad, mivel ezek jelentős részét az emberek a betakarítással eltávolítják. Ezért veszteségük kompenzálásához és ennek következtében a termesztett növények termelékenységének növeléséhez folyamatosan műtrágyát kell hozzáadni a talajhoz.

Így a természetes biogeocenózisokhoz képest az agrocenózisok korlátozott növény- és állatfaj-összetételűek, nem képesek önmegújulásra és önszabályozásra, a kártevők vagy kórokozók tömeges szaporodása következtében halálveszélynek vannak kitéve, és fenntartásukhoz fáradhatatlan emberi tevékenységre van szükség.

A 3., 4., 5. számok jellemzik az agrocenózist; 1, 2, 6 - természetes biogeocenózis.

Válasz: 345.

Az ökoszisztéma utal kulcsfogalmakökológia. Maga a szó azt jelenti, hogy " ökológiai rendszer A kifejezést A. Tansley ökológus javasolta 1935-ben. Az ökoszisztéma több fogalmat egyesít:

Biocenosis - élő szervezetek közössége
A biotóp ezen élőlények élőhelye
Az élőlények közötti kapcsolatok típusai egy adott élőhelyen
Az adott biotópban ezen élőlények között végbemenő anyagcsere.

Vagyis lényegében az ökoszisztéma az élő és az élettelen természet összetevőinek kombinációja, amelyek között energiacsere zajlik. Ennek a cserének köszönhetően pedig lehetőség nyílik az élet fenntartásához szükséges feltételek megteremtésére. Bolygónk bármely ökoszisztémájának alapja a napfény energiája.

Az ökoszisztémák osztályozására a tudósok egy jellemzőt választottak - az élőhelyet. Ez kényelmesebbé teszi az egyes ökoszisztémák megkülönböztetését, mivel ez a terület határozza meg az éghajlati, bioenergetikai és biológiai jellemzőket. Nézzük az ökoszisztémák típusait.

Természetes ökoszisztémák spontán módon, természeti erők közreműködésével jönnek létre a földön. Például természetes tavak, folyók, sivatagok, hegyek, erdők stb.

Agroökoszisztémák- ez az egyik típus mesterséges ökoszisztémák ember alkotta. Megkülönböztetik őket az összetevők közötti gyenge kapcsolat, az élőlények kisebb fajösszetétele és a mesterséges felcserélődés, ugyanakkor az agroökoszisztémák a legtermékenyebbek. Az emberek a mezőgazdasági termékek megszerzése érdekében készítik őket. Példák agroökoszisztémákra: szántók, legelők, kertek, veteményeskertek, szántók, telepített erdők, mesterséges tavak...

Az erdei ökoszisztémák élőlények közösségei, amelyek fákon élnek. Bolygónkon a föld egyharmadát erdők foglalják el. Közel felük trópusi. A többi tűlevelű, lombhullató, vegyes, széles levelű.

Az erdei ökoszisztéma szerkezetében külön szinteket különböztetnek meg. A réteg magasságától függően az élő szervezetek összetétele változik.

Az erdei ökoszisztémában a legfontosabb a növények, a fő pedig egy (ritkábban több) növényfaj. Minden más élő szervezet vagy fogyasztó, vagy pusztító, így vagy úgy, befolyásolja az anyagcserét és az energiát...

A növények és állatok minden ökoszisztéma szerves részét képezik. Tehát az állatok a legfontosabbak természetes erőforrás, amely nélkül egy ökoszisztéma léte lehetetlen. Mobilabbak, mint a növények. És annak ellenére, hogy az állatvilág a fajok sokféleségét tekintve rosszabb, mint a flóra, az állatok biztosítják az ökoszisztéma stabilitását, aktívan részt vesznek az anyagcserében és az energiában.

Ugyanakkor minden állat a bolygó genetikai alapját alkotja, és csak azokban az ökológiai résekben él, ahol a túlélés és a szaporodás minden feltétele biztosított számukra.

A növények minden ökoszisztéma létezésének alapvető tényezői. Leggyakrabban lebontók – vagyis olyan organizmusok, amelyek a napenergiát dolgozzák fel. És a nap, mint fentebb megjegyeztük, a létezés alapja élet formák földön.

Ha külön-külön tekintjük a növény- és állatvilág képviselőit, akkor minden állat és növény egy mikroökoszisztémát képvisel a létezés egyik vagy másik szakaszában. Például egy fa törzse, ahogy fejlődik, egy szerves ökoszisztéma. A kidőlt fa törzse egy másik ökoszisztéma. Így van ez az állatokkal is: a szaporodási szakaszban lévő embrió mikroökoszisztémának tekinthető...

A vízi ökoszisztémák olyan rendszerek, amelyek alkalmazkodtak a vízben való élethez. A víz határozza meg a benne élő élőlények közösségének egyediségét. Az állat- és növényfajok sokfélesége, a vízi ökoszisztéma állapota és stabilitása öt tényezőtől függ:

A víz sótartalma
A benne lévő oxigén százalékos aránya
A víz átlátszósága a tározóban
A víz hőmérséklete
A tápanyagok elérhetősége.

Szokásos az összes vízi ökoszisztémát két nagy osztályra osztani: édesvízi és tengeri. A tengeri vizek a Föld felszínének több mint 70%-át foglalják el. Ezek óceánok, tengerek, sós tavak. Kevesebb az édesvíz: a legtöbb folyó, tava, mocsarak, tavak és egyéb kisebb víztestek...

Az ökoszisztéma rugalmassága egy adott rendszer azon képessége, hogy ellenálljon a változásoknak. külső tényezőkés megőrzi szerkezetét.

Az ökológiában az ES fenntarthatóságának két típusát szokás megkülönböztetni:

Ellenálló A fenntarthatóság egy olyan fajtája, amelyben egy ökoszisztéma a külső körülmények változása ellenére is képes változatlan formában megőrizni szerkezetét és funkcionalitását.
Rugalmas— ez a fajta fenntarthatóság azokban az ökoszisztémákban rejlik, amelyek megváltozott körülmények vagy akár pusztulás után is helyre tudják állítani szerkezetüket. Például, amikor egy erdő helyreáll egy tűz után, kifejezetten az ökoszisztéma rugalmas stabilitásáról beszélnek.
Az emberi ökoszisztéma

Az emberi ökoszisztémában az ember lesz a domináns faj. Kényelmesebb az ilyen ökoszisztémákat területekre osztani:

Az ökoszisztéma élő és élettelen eredetű összetevők stabil rendszere, amelyben mind az élettelen természet tárgyai, mind az élő természet tárgyai részt vesznek: növények, állatok és emberek. Születési helytől és lakóhelytől függetlenül minden ember (legyen szó zajos metropoliszról vagy faluról, szigetről vagy nagy földet stb.) az ökoszisztéma része....

Jelenleg az emberi befolyás bármely ökoszisztémára mindenhol érezhető. Az ember saját céljai érdekében vagy elpusztítja, vagy javítja bolygónk ökoszisztémáit.

Így a föld pazarló kezelése, az erdőirtás, a mocsarak lecsapolása az ember pusztító hatásának számít. Ezzel szemben a természetvédelmi területek létrehozása és az állatállományok helyreállítása hozzájárul a Föld ökológiai egyensúlyának helyreállításához, és az ember kreatív befolyása az ökoszisztémákra...

Az ilyen ökoszisztémák közötti fő különbség a kialakulásának módja.

Természetes, vagy természetes ökoszisztémák jönnek létre a természeti erők részvételével. Egy személynek vagy egyáltalán nincs befolyása rájuk, vagy van befolyása, de ez jelentéktelen. A legnagyobb természetes ökoszisztéma a mi bolygónk.

Mesterséges az ökoszisztémákat antropogénnek is nevezik. Az ember teremtette őket azért, hogy „hasznot” szerezzenek élelmiszer formájában, tiszta levegő, a túléléshez szükséges egyéb termékek. Példák: kert, veteményeskert, farm, víztározó, üvegház, akvárium. Még egy űrhajó is tekinthető az ember alkotta ökoszisztéma példájának.

A fő különbségek a mesterséges és a természetes ökoszisztémák között.

Ökoszisztéma- ez az élő szervezetek és élőhelyük funkcionális egysége. Alapvető jellemzőkökoszisztémák – mérettelensége és rangjának hiánya. Egyes biocenózisok hosszú időn át másokkal való felváltását szukcessziónak nevezzük. Az újonnan képződött hordozón fellépő szukcessziót elsődlegesnek nevezzük. A már növényzettel elfoglalt területen történő szukcessziót másodlagos szukcessziónak nevezzük.

Az ökoszisztéma osztályozási egysége a biom - természeti terület vagy bizonyos éghajlati adottságokkal rendelkező terület és a domináns növény- és állatfajok megfelelő halmaza.

Egy speciális ökoszisztéma - a biogeocenózis - a földfelszínnek egy homogén természeti jelenségekkel rendelkező szakasza. Alkatrészek A biogeocenózis a klimatóp, az edafotop, a hidrotóp (biotóp), valamint a fitocenózis, a zoocenózis és a mikrocönózis (biocenózis).

Az élelem megszerzése érdekében az emberek mesterségesen agroökoszisztémákat hoznak létre. Alacsony ellenállásukban és stabilitásukban, de nagyobb termelékenységükben különböznek a természetesektől.

Az ökoszisztémák a bioszféra alapvető szerkezeti egységei

Az ökológiai rendszer vagy ökoszisztéma a fő funkcionális egység az ökológiában, mivel magában foglalja az organizmusokat és

élettelen környezet - olyan összetevők, amelyek kölcsönösen befolyásolják egymás tulajdonságait, és az élet fenntartásához szükséges feltételeket a Földön létező formában. Term ökoszisztéma először 1935-ben javasolta egy angol ökológus A. Tansley.

Így ökoszisztéma alatt élő szervezetek (közösségek) és élőhelyeik összességét értjük, amelyek az anyagok körforgásának köszönhetően stabil életrendszert alkotnak.

Az élőlények közösségei kapcsolódnak szervetlen környezet a legközelebbi anyag- és energiakapcsolatok. A növények csak az állandó szén-dioxid-, víz-, oxigén- és ásványi sók után létezhetnek. A heterotrófok autotrófokból élnek, de szükségük van szervetlen vegyületekre, például oxigénre és vízre.

Egy adott élőhelyen az ott élő szervezetek életének fenntartásához szükséges szervetlen vegyületkészletek nem tartanának sokáig, ha ezek a készletek nem újulnának meg. A tápanyagok visszajutása a környezetbe mind az élőlények élete során (légzés, kiválasztás, székletürítés következtében), mind haláluk után, a tetemek, növényi törmelékek lebomlása következtében.

Következésképpen a közösség a szervetlen környezettel egy bizonyos rendszert alkot, amelyben az élőlények létfontosságú tevékenysége által kiváltott atomáramlás hajlamos egy körforgásban lezárni.

Rizs. 8.1. A biogeocenózis szerkezete és az összetevők közötti kölcsönhatás sémája

Az 1940-ben javasolt „biogeocenózis” kifejezést széles körben használják az orosz irodalomban. B. NSukachev. Meghatározása szerint a biogeocenózis „homogén gyűjtemény természetes jelenség(légkör, kőzet, talaj és hidrológiai viszonyok), amely ezen alkotóelemek kölcsönhatásának sajátos sajátossága, valamint egy bizonyos típusú anyag- és energiacsere egymás és más természeti jelenségek között, és belsőleg ellentmondásos dialektikus egységet képvisel, folyamatos mozgásban és fejlődésben.”

A biogeocenózisban V.N. Sukachev két blokkot azonosított: ökotop— az abiotikus környezet feltételeinek összessége és biocenózis- az összes élő szervezet összessége (8.1. ábra). Az ökotópot gyakran a növények által nem átalakított abiotikus környezetnek (a fizikai-földrajzi környezet elsődleges tényezőinek együttesének) tekintik, a biotópnak pedig az abiotikus környezet elemeinek összességét, amelyet az élő szervezetek környezetalkotó tevékenysége módosít.

Úgy gondolják, hogy a „biogeocönózis” kifejezés sokkal nagyobb mértékben tükrözi a vizsgált makrorendszer szerkezeti jellemzőit, míg az „ökoszisztéma” fogalma mindenekelőtt annak funkcionális lényegét foglalja magában. Valójában nincs különbség e kifejezések között.

Meg kell jegyezni, hogy egy adott fizikai-kémiai környezet (biotóp) és az élő szervezetek közösségének kombinációja (biocenózis) egy ökoszisztémát alkot:

Ökoszisztéma = Biotóp + Biocenózis.

Az ökoszisztéma egyensúlyi (stabil) állapota anyagciklusok alapján biztosított (lásd 1.5. bekezdés). Az ökoszisztémák minden összetevője közvetlenül részt vesz ezekben a ciklusokban.

Az ökoszisztémában az anyagok keringésének fenntartásához szükség van emészthető formában lévő szervetlen anyagok készletére, valamint három funkcionálisan eltérő ökológiai szervezetcsoportra: termelőkre, fogyasztókra és lebontókra.

Producerek az autotróf szervezetek szervetlen vegyületek felhasználásával képesek testüket felépíteni (8.2. ábra).

Rizs. 8.2. Producerek

Fogyasztók - heterotróf szervezetek, amelyek a termelőktől vagy más fogyasztóktól származó szerves anyagokat fogyasztják és új formákká alakítják át.

Lebontók az elhalt szerves anyagokból élnek, és visszaalakulnak azzá szervetlen vegyületek. Ez a besorolás relatív, mivel a fogyasztók és a termelők is részben lebontóként működnek életük során, ásványi anyagcseretermékeket juttatva a környezetbe.

Az atomok körforgása elvileg két másik csoport tevékenysége miatt köztes kapcsolat – fogyasztók – nélkül is fenntartható a rendszerben. Az ilyen ökoszisztémák azonban inkább kivételként fordulnak elő, például azokon a területeken, ahol csak mikroorganizmusokból kialakult közösségek működnek. A természetben a fogyasztók szerepe főként az állatokra jellemző, az ökoszisztémákban az atomok ciklikus vándorlásának fenntartásában és felgyorsításában végzett tevékenységük összetett és változatos.

A természetben található ökoszisztémák léptéke nagyon eltérő. A bennük fenntartott anyagciklusok zártsági foka is eltérő, i.e. ugyanazon elemek ismételt bevonása a ciklusokba. Külön ökoszisztémáknak tekinthetünk például egy fatörzsön lévő zuzmópárnát, egy pusztuló tuskót a lakosságával, egy kis ideiglenes víztömeget, rétet, erdőt, sztyeppét, sivatagot, az egész óceánt, és végül a Föld élet által elfoglalt teljes felülete.

Az ökoszisztémák bizonyos típusaiban olyan mértékű az anyagátvitel a határain kívül, hogy stabilitásukat főként az azonos mennyiségű anyag kívülről beáramló beáramlása tartja fenn, miközben a belső körforgás nem hatékony. Ide tartoznak a folyó víztározók, folyók, patakok és a meredek hegyoldalakon található területek. Más ökoszisztémák sokkal teljesebb anyagkörrel rendelkeznek, és viszonylag önállóak (erdők, rétek, tavak stb.).

Az ökoszisztéma gyakorlatilag egy zárt rendszer. Ez az alapvető különbség az ökoszisztémák és a közösségek és populációk között, amelyek azok nyílt rendszerek, energiát, anyagot és információt cserél a környezettel.

A Földön azonban egyetlen ökoszisztéma sem rendelkezik teljesen zárt keringéssel, mivel minimális tömegcsere az élőhellyel továbbra is megtörténik.

Az ökoszisztéma egymással összefüggő energiafogyasztók halmaza, amelyek a napenergia áramlásának felhasználásával munkát végeznek annak érdekében, hogy fenntartsák élőhelyükhöz viszonyított nem egyensúlyi állapotát.

A közösségek hierarchiájának megfelelően a földi élet a megfelelő ökoszisztémák hierarchiájában is megnyilvánul. Az élet ökoszisztémája a létezésének egyik szükséges feltétele. Amint már említettük, a Földön általában és a felszínén minden egyes területen a szervezetek életéhez szükséges biogén elemek tartalékai nem korlátlanok. Csak egy ciklusrendszer adhatja ezeknek a tartalékoknak az élet folytatásához szükséges végtelen tulajdonságot.

Csak funkcionálisan különböző élőlénycsoportok képesek fenntartani és végrehajtani a ciklust. Az élőlények funkcionális és ökológiai sokfélesége, a környezetből kivont anyagok áramlásának ciklusokba szerveződése az élet legősibb tulajdonsága.

Ebből a szempontból sok faj fenntartható léte egy ökoszisztémában a benne folyamatosan fellépő természetes élőhely-zavaroknak köszönhető, lehetővé téve, hogy új generációk foglalják el az újonnan felszabaduló helyet.

Ökoszisztéma koncepció

Az ökológia tanulmányozásának fő tárgya az ökológiai rendszerek vagy ökoszisztémák. Az élőtermészet szintrendszerében a biocenózis után a következő helyet foglalja el az ökoszisztéma. Amikor biocenózisról beszélünk, csak élő szervezetekre gondoltunk. Ha az élő szervezeteket (biocenózis) a környezeti tényezőkkel összefüggésben tekintjük, akkor ez már ökoszisztéma. Az ökoszisztéma tehát az élő szervezetekből (biocenózis) és élőhelyükből (például a légkör közömbös, a talaj, a tározó bioinert stb.) alkotott természetes komplexum (bioinert rendszer), amelyet a anyagok és energia cseréje.

Az ökológiában általánosan elfogadott „ökoszisztéma” kifejezést A. Tansley angol botanikus vezette be 1935-ben. Úgy vélte, hogy az ökoszisztémák „az ökológus szemszögéből a legfontosabbak természetes egységek a föld felszínén”, amely „nemcsak az organizmusok komplexumát foglalja magában, hanem az egész komplexumot fizikai tényezők, alkotják az úgynevezett biom környezetet - élőhelyi tényezőket a tág értelemben" Tansley hangsúlyozta, hogy az ökoszisztémákat az jellemzi különféle fajták anyagcserét nemcsak az élőlények, hanem a szerves ill szervetlen anyag. Ez nem csak élő szervezetek komplexuma, hanem fizikai tényezők kombinációja is.

Ökoszisztéma (ökológiai rendszer)— az ökológia alapvető funkcionális egysége, amely az élő szervezetek és élőhelyük egységét képviseli, amelyet az energiaáramlások és az anyagok biológiai körforgása szervez. Ez az élőlények és élőhelyük alapvető közössége, az együtt élő élőlények összessége és létezésének feltételei (8. ábra).

Rizs. 8. Különféle ökoszisztémák: egy tó középső zóna(1 - fitoplankton; 2 - zooplankton; 3 - úszó bogarak (lárvák és imágók); 4 - fiatal ponty; 5 - csuka; 6 - choronomid lárvák (jerk szúnyogok); 7 - baktériumok; 8 - part menti növényzet rovarai; b - rétek (I - abiotikus anyagok, azaz főbb szervetlen és szerves komponensek) vagy szaprobák (talaj gerinctelen állatok)

Az "ökoszisztéma" fogalma objektumokra is alkalmazható változó mértékbenösszetettsége és nagysága. Az ökoszisztéma egy példája egy adott helyen és időben egy trópusi erdő, amelyben több ezer növény-, állat- és mikrobafaj él együtt, és amelyeket a köztük fellépő kölcsönhatások kapcsolnak össze. Az ökoszisztémák a következők: természetes képződmények mint az óceán, tenger, tó, rét, mocsár. Az ökoszisztéma lehet egy mocsárban lévő hummock, egy erdőben egy korhadó fa, amelyben élőlények élnek, vagy egy hangyaboly hangyákkal. A legnagyobb ökoszisztéma a Föld bolygó.

Minden ökoszisztéma meghatározott határokkal jellemezhető (lucfenyős ökoszisztéma, alföldi mocsári ökoszisztéma). Maga az „ökoszisztéma” fogalma azonban rang nélküli. A dimenzió nélküliség tulajdonsága nem jellemzi a területi korlátozásokat. Az ökoszisztémákat jellemzően az abiotikus környezet elemei határolják be, például a domborzat, a fajok sokfélesége, a fizikai-kémiai és trofikus feltételek stb. Az ökoszisztémák mérete nem fejezhető ki fizikai egységek mérések (terület, hossz, térfogat stb.). Szisztémás intézkedésként fejezik ki, amely figyelembe veszi az anyagcsere- és energiafolyamatokat. Ezért ökoszisztémán általában a biotikus (élő szervezetek) és az abiotikus környezet összetevőinek összességét értjük, amelyek kölcsönhatása során többé-kevésbé teljes biotikus ciklus megy végbe, amelyben termelők, fogyasztók és lebontók vesznek részt. Az „ökoszisztéma” kifejezést mesterséges képződményekre is használják, például parki ökoszisztémára, mezőgazdasági ökoszisztémára (agroökoszisztémára).

Az ökoszisztémákat fel lehet osztani mikroökoszisztémák(fa az erdőben, vízinövények parti bozótosai), mezoökoszisztémák(mocsár, fenyves, rozsmező) ill makroökoszisztémák(óceán, tenger, sivatag).

Az ökoszisztémák egyensúlyáról

Az egyensúlyi ökoszisztémák azok, amelyek „szabályozzák” a tápanyagok koncentrációját, fenntartva egyensúlyukat a szilárd fázisokkal. A szilárd fázisok (élő szervezetek maradványai) a bióta létfontosságú tevékenységének termékei. Azok a közösségek és populációk, amelyek egy egyensúlyi ökoszisztéma részét képezik, szintén egyensúlyban lesznek. Ezt a fajta biológiai egyensúlyt ún Mobil, hiszen a halál folyamatait folyamatosan kompenzálja új élőlények megjelenése.

Az egyensúlyi ökoszisztémák engedelmeskednek Le Chatelier fenntarthatósági elvének. Következésképpen ezek az ökoszisztémák rendelkeznek homeosztázissal – más szóval, képesek minimalizálni a külső hatásokat, miközben megtartják a belső egyensúlyt. Az ökoszisztéma fenntarthatósága nem az elmozdulással érhető el kémiai egyensúlyok, hanem a tápanyagok szintézisének és lebomlásának sebességének megváltoztatásával.

Különösen érdekes az ökoszisztémák stabilitásának megőrzésének módszere, amely az ökoszisztéma által korábban termelt és „tartalékban” félretett szerves anyagok - fa és morzsa (tőzeg, humusz, alom) - biológiai körforgásában való részvételén alapul. Ebben az esetben a fa egyéni anyagi vagyonként, a mortmass pedig kollektív vagyonként szolgál, amely az ökoszisztéma egészéhez tartozik. Ez az „anyagi gazdagság” növeli az ökoszisztémák ellenálló képességét, biztosítva fennmaradásukat a kedvezőtlen éghajlati változások, természeti katasztrófák stb.

Egy ökoszisztéma stabilitása annál nagyobb, minél nagyobb méretű, és annál gazdagabb és változatosabb a faj- és populációösszetétele.

Különböző típusú ökoszisztémákat használnak különféle lehetőségeket a fenntarthatóság tárolásának egyéni és kollektív módjai az egyéni és a kollektív anyagi gazdagság eltérő arányai mellett.

Így az ökoszisztémába tartozó élőlények (közösségek) összességének fő funkciója az ökoszisztéma egyensúlyi (stabil) állapotának biztosítása, amely az anyagok zárt körforgásán alapul.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete