Экосистема – это, грубо говоря, совокупность представителей живой природы и условий их проживания, объединенных между собой информацией, веществами и энергией.
Термин «экосистема» был предложен в 1935 году ученым-ботаником. Это определение не входило в рамки признаков по величине размеров, рангов или типу происхождения. Автор термина – англичанин А. Тенсли, всю свою жизнь посвятивший изучению процессов ботаники.
Виды экосистем могут быть различные, есть определенная классификация и схема подразделения их, как составляющих биосферы . Например, если судить по происхождению этих объектов, типы экосистем можно подразделить на природные и антропогенные.
Понятие экосистемы – важнейшая часть природного комплекса, составляющего географическую и биологическую оболочки планеты Земля. Здесь речь идет обо всех компонентах, из которых они складываются: почва, воздух, водные ресурсы, флора и фауна.
Артур Тенсли
Быстрая навигация по статье
Общая концепция понятия
Что такое экосистема? Что входит в это понятие? Значение слова объясняется довольно просто: это система, заселенная живыми организмами в естественных для них условиях обитания, внутри которой происходит постоянный обмен информацией и энергией.
Владимир Николаевич Сукачев Есть разные типы экосистем, однако общий принцип одинаков: в ней есть биотоп
– региональный компонент, имеющий одинаковый ландшафт, местность, климат, и биоценоз
– обитатели группы, постоянно проживающие в данном биотопе. Раздельно эти два понятия рассматривать просто не имеет смысла, так как биотоп и биоценоз не существуют отдельно друг от друга. А вот они вместе образуют природную схему, под названием биогеоценоз . Это понятие ввел в научный обиход ученый-биолог В.Н. Сукачев.
Поскольку природные системы способны существовать очень длительное время, для них важна слаженная работа всех составляющих, правильные обменные процессы, а также взаимодействие с окружающей средой – для освобождения накопившейся энергии и подпитки извне. Разнообразие экосистем велико, каждая из них индивидуальна, но все они имеют общие факторы – построение и составляющие.
Экосистемой называют отдельную структурную единицу, объединяющую биотические и абиотические факторы , которая имеет свою линию саморазвития, обеспечения жизненно важными материалами и определенную организацию.
Типы экосистем
Системы обмена различными веществами могут быть разных видов.
Какие бывают экосистемы по источнику происхождения компонентов? Их всего две: природные и искусственные .
Живая группа представляет собой полностью автономный комплекс живых организмов, обитающих в комфортных условиях. В такой структуре все ее составляющие выполняют свою функцию самостоятельно, без какого-либо вмешательства извне. Подобная концепция экосистемы носит название естественной или природной.
А вот антропогенные группы в биологии имеют полностью искусственное происхождение, часто их именно так и называют – искусственными. Каковы существенные признаки такой системы? Все очень просто: они были созданы искусственно, человеком. Обитатели экосистемы здесь не могут сами обеспечить необходимый обмен информацией и собственные условия проживания, все это поддерживается извне.
Теперь рассмотрим подробнее, в чем различие этих двух видов.
Естественная
Естественные экосистемы дополнительно подразделяются по методу получения энергии извне. Одна группа является полностью зависимой от энергии солнца, вторая – получает питание не только от солнечного светила, но и из других источников дополнительно.
Экология сообществ и экосистем, на сто процентов зависящих от небесного светила, не особенно продуктивна в плане переработки веществ, однако обходиться без них невозможно. Функции экосистемы подобного типа формируют климат на планете и общее состояние воздушного слоя вокруг Земли. Обычно природные комплексы существуют в своем естественном виде, занимают большие территории, такие, какими они были созданы.
Природные биомы подразделяют на три основные группы:
- Наземная,
- Пресноводная,
- Морская.
Глубоководная котловина Черного моря – пример морского биома
Каждая из них основана на естественных и экологических факторах, а их совокупная работа является главным условием возникновения и существования глобальной экосистемы. Данные типы умышленно разбиты в экологии по условиям существования – таким образом единая экосистема слагается из основных возможных сред обитания в природных условиях. В данном контексте будут, безусловно, интересны примеры экосистем из каждой группы.
Наземные
Крупные наземные экосистемы, известные как естественные:
- тундра,
- хвойный лес,
- пустыня,
- саванна.
Тундра
Таких представителей достаточно много, общий смысл их понятен: это природная система, расположенная на земле и полностью самостоятельно функционирующая.
Пресноводные
Пресноводная группа более разнообразна и включает в себя еще несколько отдельных типов:
- Лентические экосистемы . К ним относят объекты со стоячей водой, чаще всего это пруды или озера. Подвержены стратификации, поскольку вода в таких водоемах практически не движется – кроме небольших по времени, сезонных периодов. Поэтому подобные биомы, хотя и важны для экологии планеты, но по действию своему довольно статичны и имеют длительный срок обменных процессов.
- Лотические экосистемы . Здесь как раз наоборот – речь идет о текучих водах: различные виды рек, ручьи и тому подобные. Благодаря своему основному свойству – течению – такие группы более активны, чем предыдущие. Из-за того, что воды не застаиваются, здесь более объемный обмен между водой и сушей, а также равномерный круговорот кислорода по всей площади.
- Заболоченные естественным образом водоемы . То есть, собственно, сами болота и их разновидности. Различаются по признаку расположения: могут быть низинными – их основа это подземные воды, или верховыми – образованными где угодно, даже после проливных дождей или других природных катаклизмов.
Верховое, переходное и низинное болота в пойме рр. Манкурка и Боровая — болотный комплекс верхового типа
Концепция функционирования у пресноводных биомов совершенно аналогичная наземным: совокупность живых организмов в своей природной среде обитания, выполняющих обменные процессы внутри экологического комплекса.
Морские
Морской тип, соответственно, включает в себя:
- океаны,
- моря,
- шельфовые воды,
- другие водоемы с морской водой.
Тихий океан - самый большой по площади и глубине океан на Земле
Это – основные типы естественных систем. Однако, в природе встречаются и некоторые другие – их количество настолько мизерное, что освещать их нет смысла.
Каждая из природных систем обладает собственным климатом, растительностью и животным миром.
Искусственная
Однако живая экосистема не всегда может полностью функционировать самостоятельно, зачастую при потере хотя бы одного из ключевых факторов она обречена на гибель. Жизнь экосистемы будет постепенно угасать, выводя из цепочки очередные ее звенья до тех пор, пока она не перестанет функционировать совсем.
Так происходило в ранние периоды развития природных процессов, до тех пор, пока в их естественное течение не вмешался человек. Именно с его участием и были созданы, так называемые антропогенные природные комплексы – их также называют искусственными.
Такие виды экосистем на деле очень похожи, имеют одинаковый принцип действия и смысловую нагрузку, главной особенностью искусственного типа является то, что основная, решающая роль в ней принадлежит вмешательству извне.
Пример экосистемы антропогенного типа найти не сложно – они везде.
Возьмем сельское или фермерское хозяйство. С одной стороны, все процессы в них происходят естественным образом: семена растений созревают под воздействием солнечного ультрафиолета и обмена веществ почв, воздуха и осадков. Но в то же время, человеческая составляющая влияния здесь неотъемлема: аграрная обработка почв, уничтожение вредителей, сбор урожая – каждый фактор играет существенную роль в жизни этого комплекса, и он не может быть обеспечен природой самостоятельно.
Фермерское хозяйство в Тюменской области
Говоря об искусственных комплексах, нельзя упустить из виду городские и промышленные экосистемы. Это яркие примеры антропогенных групп.
В частности, городские экосистемы возникали в последнее время в процессе урбанизации населения – из сельскохозяйственных угодий жители перебирались в города, создавая крупные, в том числе и промышленные центры. Последние имеют огромный негативный вклад в экологию всей нашей планеты.
Индустриально загрязненные города – настоящая угроза экологическому состоянию Земли, всех ее сфер. Они не только убивают возможность протекания естественных процессов в природе, но и оказывают свое вредное воздействие на прилегающие к ним регионы, постепенно выживая натуральную природную среду.
Яркий пример промышленных экосистем – район Донбасса и ему подобные. По сравнению с ними обыкновенные городские экосистемы – хоть и искусственные, но не насколько угрожающие для экологии.
Примеры
Понятие экосистемы существует в науке уже давно, и с течением времени схема экосистемы постепенно усложняется. Это происходит и по естественным причинам, и из-за вмешательства прогрессивных аспектов. К понятию данного термина вполне подходит обозначение совокупности факторов, взаимодействующих друг с другом и создающих свой круговорот обмена веществ и информации.
Рассмотрим основные экосистемы земли и их особенности. Самая большая экосистема на Земле – биосфера планеты, так называется совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом, используя биотическую и абиотическую модели поведения.
Экологическая система в природе – это: массивы естественных насаждений, образующие различные типы лесов – тайга, лиственные и сосновые леса. Функция экосистемы в данных случаях обеспечивается наличием группы организмов, отвечающих за ее жизнеспособность. Здесь обязательна взаимосвязь живых организмов и компонентов неживой природы: представителей фауны, растительной флора, которой они питаются, бактерий, живущих за счет получения питательных веществ из мертвого органического вещества.
Примеры экосистем антропогенного типа найти еще проще! Здесь также основная роль отводится естественным процессам, однако протекают они не самостоятельно. Типы и составляющие таких комплексов, могут быть какими угодно.
Самый простой пример экосистемы в этом разделе – обычный аквариум. Вроде бы он и совершенно естественен (у него живая экосистема из рыб, моллюсков, растений, воды и воздуха), но фактор, формирующий тип антропогенной схемы здесь – человек. От него поступает корм обитателям аквариума, он же обеспечивает освещение, очистку и другие необходимые факторы.
Аквариум
Или возьмем пример огорода, который по сути своей близок к понятию естественного процесса: овощи растут из семян, используя природный механизм. Определение антропогенности здесь элементарное – это натуральная схема, созданная человеком.
Отдельный пример искусственных комплексов – инженерные экосистемы. Сюда в первую очередь нужно отнести очистные сооружения, ветряные мельницы, горные экосистемы, созданные людьми. Здесь неживые части экосистемы вырабатывают или преобразуют энергетические потоки специально для обеспечения жизнедеятельности человечества.
Также нельзя не отметить колоссальное влияние на экологию, которое оказывают техногенные экосистемы. Концепции их таковы, что деятельность любого подобного комплекса приносит пользу человечеству и прогрессу, но в то же время наносит, зачастую непоправимый, вред естественным экосистемам планеты, экологической обстановке в отдельных регионах, всему живому и объектам неживой природы, в том числе.
Прежде, чем дать понятие экосистемы, обратимся к определению биоценоза и биогеоценоза. Биоценоз - это совокупность совместно обитающих популяций разных видов микроорганизмов, растений и животных. Термин «биоценоз» впервые применил Мебиус (1877 г.), изучая группу организмов устричной банки, то есть с самого начала это сообщество организмов было ограничено неким географическим пространством, в данном случае границами отмели. В дальнейшем это пространство было названо биотопом. Биотоп – это однородный участок суши или воды заселенный живыми организмами. Компоненты биотопа не просто существуют рядом, а активно взаимодействуют между собой, создавая определенную биологическую систему, которую академик В.Н.Сукачев назвал биогеоценозом . В этой системе совокупность биотических и абиотических компонентов имеет свою, особую специфику взаимодействий и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы и представляющее собой противоречивое внутреннее диалектическое единство, находящееся в постоянном движении и развитии. (Сукачев, 1971 г.).
Однако, несколько раньше, в 1935 г., английским ботаником А.Тенсли был введен термин «экосистема». Экосистема - это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом, или совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов его окружения, то есть факторов местообитания в широком смысле. Самая большая экосистема - биосфера Земли, далее по уменьшению: суша, океан, тундра, тайга, лес, озеро, пень от дерева, горшок с цветами. Несмотря на то, что, на первый взгляд, понятие «экосистема» и «биогеоценоз» могут показаться идентичными, на самом деле это не так. Экосистема - это единство организмов и среды существования, тогда, как биогеоценоз является сочетанием единства организмов и условий существования. В биогеоценоз входят только биологические объекты в пределах фитоценоза, которые возникают и существуют на основе единого биологического круговорота веществ в данной системе. Среда существования организма включает в себя другие организмы, физические факторы, химические факторы, географические процессы и явления, деятельность человека, а также рельеф и климат (по А. Тенсли).
Попробуем выделить отличия биогеоценоза и экосистемы:
по системообразующим связям – в биогеоценозе существует причинно-следственное взаимодействие таких противоположностей, как организмы и условия их существования. Они взаимопорождают, взаимоизменяют и обуславливают существование друг друга. Экосистема состоит из разнообразных объектов, объединенных корреляционными связями, они не порождают друг друга;
биогеоценоз является носителем биологической формы движения материи. Все содержание этой системы возникает и существует только на основе биологического обмена веществ. В экосистеме нет общей причины существования ее компонентов, нет единого процесса, который бы порождал ее компоненты.
Схематично можно изобразить следующее:
Классификации природных систем биосферы базируются на ландшафтном подходе, так как экосистемы - неотъемлемая часть природных географических ландшафтов, образующих географическую (ландшафтную) оболочку Земли. Биогеоценозы образуют на поверхности Земли так называемуюбиогеосферу, являющуюся основой биосферы, которую В. И. Вернадский называл «пленкой жизни», а В. Н. Сукачев - «биогеоценотическим покровом».
Ландшафт- это природный географический комплекс, в котором все основные компоненты (верхние горизонты литосферы, рельеф, климат, воды, почвы, биота) находятся в сложном взаимодействии, образуя однородную по условиям развития единую систему.
Ландшафтный подход в экологии имеет, прежде всего, большое значение для целей природопользования. По происхождению выделяют два основных типа ландшафтов - природный и антропогенный.
Природный ландшафт формируется исключительно под влиянием природных факторов и не преобразован хозяйственной деятельностью человека. Изначально выделяли следующие природные ландшафты:
- геохимический - обозначает участок, выделенный на основе единства состава и количества химических элементов и соединений;
- элементарный ландшафт обозначает участок, сложенный определенными породами, находящимися на одном элементе рельефа, в равных условиях залегания грунтовых вод, с одинаковым характером растительных ассоциаций и одним типом почв;
- охраняемый ландшафт, на котором в установленном порядке регламентированы или запрещены все или отдельные виды хозяйственной деятельности.
Антропогенный ландшафт - это бывший природный ландшафт, преобразованный хозяйственной деятельностью настолько, что изменена связь его природных компонентов. Сюда относятся ландшафты:
- агрокультурный (сельскохозяйственный) - растительность которого в значительной степени заменена посевами и посадками сельскохозяйственных и садовых культур;
- техногенный, структура которого обусловлена техногенной деятельностью человека, связанной с использованием мощных технических средств (нарушение земель, загрязнение промышленными выбросами). Сюда же входит ландшафт индустриальный, образующийся в результате воздействия на среду крупных промышленных комплексов;
- городской (урбанистический) - с постройками, улицами и парками.
Биом характеризуется определенным типом структуры сообщества, выражающим комплекс адаптации к условиям среды. Основные типы наземных и водных биомов представлены в виде таблицы (таблица 3.1).
Таблица 3.1 - Классификация экосистем на ландшафтной основе
|
Экосистемы |
||
|
Наземные | ||
|
Пресноводные | ||
|
Хвойный лес (тайга); Лиственный лес; Влажные тропические леса; Пустыня; Саванна. |
Лентические (лат. lentes- спокойный; озера, пруды и т.д.); Лотические (лат. lotus- омывающий; реки, ручьи, родники); Заболоченные угодья (болота, болотистые леса). |
Открытый океан (пелагическая); Воды континентального шельфа (прибрежные воды); Глубоководные рифовые зоны; Районы апвеллинга- плодородные районы с продуктивным рыболовством); Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, соленые марши и т.д.). |
Наземные экосистемы
Тундра - это биом, расположенный в арктическом поясе Земли (это север Евразии и Северной Америки), сложился в условиях холодного климата. Он характеризуется наличием многолетней мерзлоты, безлесьем, мощным развитием мохового и лишайникового покровов и переувлажнением. Среднее количество осадков не превышает 250 мм в год. Растения - низкорослые, в основном, многолетние (лишайники, мхи, травы, кустарники и кустарнички), прирост растений медленный. Фауна небогата, число оседлых видов невелико. Из млекопитающих наиболее важны северный олень, песец, грызуны (в первую очередь лемминги), волк, заяц-беляк. Среди птиц преобладают водоплавающие. Обильны насекомые, особенно кровососущие (гнус). Пищевые цепи сравнительно коротки, поэтому изменение одного из трофических уровней сильно отражается на других, вызывая резкие колебания численности. Считается, что тундровые экосистемы уязвимы и хрупки, особенно под антропогенным воздействием.
Хвойный лес (тайга) сложился в условиях относительно короткого безморозного периода (около четырех месяцев), холодных зим с устойчивым снежным покровом и количеством осадков, превышающим испарение (это до 750 мм в год). На Земле около 10% суши занято тайгой. По сравнению с тропическими лесами тайга бедна видами и жизненными формами. Древесный ярус составляют преимущественно хвойные породы деревьев, однако в местах пожаров и вырубок растут производные, лиственные леса (в основном березовые и осиновые). Развитие кустарникового и травяного яруса зависит от освещенности под пологом леса (в еловых и пихтовых лесах подлесок редок, а в сосновых и лиственничных - хорошо выражен). Здесь обитают характерные для всей лесной зоны млекопитающие: лось, медведь, рысь, соболь, куница, белка, барсук, бурундук и другие. Типичные птицы: глухарь, рябчик, кедровка, клесты, дятлы, совы и прочие. Множество насекомых связано с хвойными деревьями: сосновый шелкопряд, жуки-усачи, короеды, таежные виды муравьев и другие. Обилен гнус. В тайге сосредоточены значительные ресурсы древесины, пищевого и лекарственного сырья, ведется интенсивный охотничий промысел.
Лиственный лес - биом, занимающий южную часть лесной географической зоны умеренного пояса. Отличается от тайги большим числом обитающих здесь видов животных и растений. Главные доминирующие породы деревьев - лиственные. Ярусность хорошо выражена, при этом, ярусы зачастую делятся на подъярусы. Из животных, помимо встречающихся в тайге, характерны различные виды оленей, косуля и кабан. Увеличивается количество и видовое разнообразие птиц и насекомых. Лиственные леса также являются объектом интенсивной хозяйственной деятельности человека.
Влажные тропические леса распространены в экваториальном, тропическом и субтропическом поясах Земли - в Южной Америке, Африке, Юго-Восточной Азии, Новой Гвинее и Океании. Они занимают площадь примерно 30 млн кв. км, развиваются в условиях избытка влаги и тепла. Осадков здесь выпадает боле 2400 мм в год. Распространены древесные виды растений, которые преобладают над травянистыми. Деревья цветут, плодоносят и сменяют листья на протяжении всего года. Ярусы древостоя практически не выражены, кустарники чаще всего отсутствуют, травяной покров беден. Флора и фауна чрезвычайно богаты. Здесь произрастает около 80% всех видов растений. Разнообразное животное население сосредоточено, главным образом, в кронах деревьев. Из млекопитающих характерны обезьяны (в том числе человекообразные: шимпанзе, гориллы, орангутанги, гиббоны) и крупные хищники: леопард, тигр, ягуар. Из птиц - попугаи, колибри, туканы и так далее. Много земноводных и пресмыкающихся. Чрезвычайно разнообразны беспозвоночные, в первую очередь насекомые. Биоценозы тропических лесов наиболее продуктивны на нашей планете. Занимая около 6% земной суши, они дают более 28% общей продукции органического вещества. Из-за интенсивного промывания и обилия беспозвоночных и грибов, разрушающих подстилку, почвы тропических лесов бедные - гумуса в них значительно меньше, чем в лесах умеренной зоны. Влажный тропический лес играет исключительную роль в нормальном функционировании и развитии всей биосферы, поддерживая ее водный и газовый режим, сохраняя разнообразие жизненных форм. В результате деятельности человека площадь тропических лесов постоянно сокращается, что свидетельствует о необходимости значительных усилий по их охране.
Степь - это тип биома, который сложился в условиях продолжительного жаркого лета и более-менее холодной зимы при количестве осадков от 200 до 500 мм в год. Степи занимают обширные территории в Евразии, образуют высотный пояс в горах, аналогами их в Северной Америке являются прерии, в Южной Америке - пампасы. Из растений преобладают многолетние морозо- и засухоустойчивые травы (преимущественно злаки). Для почв характерно образование значительного по толщине плодородного слоя. Много стадных копытных и грызунов. Обилие грызунов привлекает хищных птиц и млекопитающих. Степи широко используются человеком для развития земледелия и пастбищного скотоводства, в результате чего сейчас они почти полностью освоены и преобразованы в сельскохозяйственные угодья.
В областях с крайне засушливым климатом распространены пустыни - биомы с сильно разреженным и обедненным растительным покровом. Количество осадков здесь не превышает 200 мм в год (при высокой испаряемости). Пустыни занимают примерно треть территории суши на всех материках. Доля покрытой растительностью площади не превышает 10 - 20%. В наиболее засушливых областях высшие растения отсутствуют на значительных площадях. Растения пустыни приспособлены к длительному существованию при минимальных запасах влаги (например, кактусы, опунции и молочаи, запасающие влагу в теле растения, или саксаул, имеющий очень длинный корень и достигающий водоносных слоев). Исключение составляют арктические пустыни, зависящие не от сухости климата, а от низких температур. Там обитают преимущественно мхи и лишайники. Для пустынной фауны в целом характерно довольно большое число видов млекопитающих, в основном грызунов (тушканчики, суслики, песчанки и другие). Встречаются копытные (кулан, джейран) и хищники (волк, койот, корсак, барханный кот и другие). В пустынях Евразии обитают верблюды, а в Южной Америке - викунья и гуанако (в одомашненном состоянии соответственно альпака и лама). Из птиц интересны дрофа-красотка, рябчики, жаворонки. Много пресмыкающихся, насекомых и паукообразных. Площадь пустынь постоянно увеличивается как по естественным причинам, так и под влиянием деятельности человека.
Следует отметить, что наряду с основными типами биомов существует множество переходных вариантов: лесотундра, лесостепь, хвойно-лиственный лес, полупустыня и другие. Особый интерес представляет саванна - переходная зона между тропическими лесами и пустынями. Саванна развивается в условиях четкой смены сухого и дождливого сезонов при незначительном количестве осадков (примерно как в степи). Занимает около 40% площади Африки, встречается в Южной Америке, Южной Азии, Австралии. Характеризуется обилием травяного покрова. Деревья редки, далеко отстоят друг от друга, в понижениях встречаются кустарники. Обилие растительной пищи способствует существованию богатого животного населения, особенно крупных травоядных животных - антилоп, жирафов, буйволов, слонов, зебр, кенгуру (в Австралии), а также хищных - львов, гепардов и др. Много грызунов, бегающих птиц (страусов), пресмыкающихся и насекомых.
Важно отметить, что на нашей планете наблюдается смена биомов в широтном (с юга на север) и вертикальном (при подъеме в горы) направлениях.
Пресноводные экосистемы
Озера – естественные пресноводные водоемы, образовались геологически сравнительно недавно - за последние несколько десятков тысяч лет, и лишь возраст некоторых из них исчисляется миллионами лет, например Байкала. Наличие у большинства озер профундальной зоны (профундальная зона- дно и толща воды, куда не проникает солнечный свет) сказывается на температурном режиме водной толщи, на ее перемешивании и распределении кислорода в ней. Эти процессы сезонны, как и стратификация (расслоение) озера по температурному режиму.
Пруды обладают хорошо развитой литоралью (литоральная зона- толща воды, где солнечный свет доходит до дна) и практическим отсутствием стратификации, образуются они в различных понижениях, часто временно пересыхают летом или в засушливые годы. Фауна прудов способна переживать сухие периоды в покоящемся состоянии или перебираться в другие водоемы (земноводные). Естественные пруды высокопродуктивны. В искусственных прудах, в основном, человек сам подкармливает рыб.
Водохранилища создаются человеком при возведении гидроэнергетических и гидромелиоративных комплексов. Это уже не природная экосистема, а природно-техническая система. Распределение тепла и биогенов в ней зависит от типа плотины. Если вода сбрасывается придонная, то в этом случае водохранилище аккумулирует тепло и экспортирует биогенные вещества, если сброс идет поверх плотины, то экспортируется тепло и аккумулируются биогены. В первом случае спускается вода гиполимниона (гиполимнион - область холодной воды, где нет циркуляции), во втором - эпилимниона (эпилимнион - глубина, где происходит циркуляция воды). Через глубоководные шлюзы в реку поступает и более соленая вода, а биогены вызывают эвтрофикацию (перенасыщение воды биогенами) участка реки.
Перечисленные пресноводные экосистемы относятся к лентическим .
Лотические экосистемы – реки –отличаются от стоячих водоемов тремя основными условиями: 1) течения - важный лимитирующий и контролирующий фактор; 2) обмен между водой и сушей значительно более активен; 3) распределение кислорода более равномерно, так как практически отсутствует стратификация. Скорость течения влияет на распределение рыб в реках -они могут жить и под камнями, и в заводях, под перекатами, но это будут разные виды, адаптированные к конкретным условиям. Река - открытая экосистема, в которую поступает с прилегающих пространств большое количество органического вещества.
Заболоченные пресноводные участки – болота – низинные и верховые. Низинные имеют, как правило, питание подземными водами; а верховые- атмосферными осадками. Верховые могут встречаться в любом понижении или даже на склонах гор, низинные возникают вследствие зарастания озер и речных стариц. Они покрыты водными макрофитами, болотными растениями и кустарниками.
Болотные почвы и торфяники содержат много углерода (14 - 20%), сельскохозяйственная отработка которых приводит к выделению в атмосферу большого количества углекислого газа, что усугубляет проблему СО 2 .
Морские экосистемы
Открытый океан одна из самых больших экосистем (94 % гидросферы). Жизненная среда океана непрерывна, в ней отсутствуют границы, препятствующие расселению живых организмов (на суше граница - океан между материками, на материке - реки, горы и тому подобное). В океане вода находится в постоянном движении. Существуют горизонтальные и вертикальные течения. В воде растворено - 48-10 т солей.
Эти физико-химические особенности создают благоприятные условия для образования и развития разнообразных организмов. В океане насчитывается:
150 000 видов животных (это около 7 % от общего их количества).
10 000 видов растений (это около 8% от общего их количества). В основном, различные виды водорослей.
Однако, органическая жизнь распределяется по горизонтали и вертикали неравномерно. В зависимости от абиотических факторов (световой режим, температура, солёность и так далее) океан подразделяют на несколько зон.
В зависимости от освещения:
- верхняя освещаемая - до 200 м (эвфотическая);
Нижняя, лишённая света - свыше 200 м (афотическая).
Экосистема океана также делится на:
Толща воды (пелагиаль);
Дно (бенталь).
В зависимости от глубины:
До 200 м (литоральная зона);
До 2500 м (батиальная зона);
До 6000 м (абиссальная зона);
Более 6000 м (ультраабиссальная зона).
В открытом океане по сравнению с прибрежной зоной пища менее сконцентрирована, поэтому здесь разнообразны активно плавающие организмы (рыбы, кальмары, акулы, киты и так далее.).
Прибрежная зона имеет оптимальные условия для жизни по сравнению с открытым океаном (свет, температура, достаточное количество питательных веществ) - поэтому здесь наблюдается максимальное видовое разнообразие флоры и фауны (до 80 %).
Глубоководная рифовая зона океана открыта в 1977 году в зоне подводного хребта Тихого океана к северо-востоку от Галапагосских островов. Здесь, на глубине 2600 м, существуют «оазисы жизни» - гигантские черви (до 1,5 м), крупные белые моллюски, креветки, крабы, отдельные виды рыб. Поражает очень высокая плотность биомассы -до 15 кг/м, в других местах на такой же глубине - до 0,01 кг/м(в 1500 раз больше). Глубоководная зона характеризуется полной темнотой, огромным давлением. Адаптация - редукция плавательного пузыря, органов зрения, развитие органов свечения и тому подобное. В рифовой зоне, кроме полной темноты, высокое содержание сероводорода и ядовитых металлов, имеются выходы термальных источников. Аналогичные участки встречаются в других районах океана.
В данной экосистеме серные бактерии играют роль растений, используя вместо солнечного света сероводород и соединения серы (хемосинтез). Серобактерии - первое звено в пищевой цепи, далее - погонофоры, внутри тела которых обитают бактерии, перерабатывающие сероводород и поставляющие организму необходимые питательные вещества. Также, в симбиозе с серобактериями существуют моллюски.
Районы апвеллинга наиболее продуктивны в Мировом океане. Апвеллинг- это процесс подъема холодных вод с глубины океана там, где ветры постоянно перемещают воду прочь от крутого материкового склона, взамен которой из глубины поднимается вода, обогащенная биогенами. Области апвеллинга расположены вдоль западных пустынных берегов континентов. Они богаты рыбой и птицами, живущими на островах. Но при изменении направления ветра приходит спад цветения планктона и наблюдается массовая гибель рыб вследствие развития бескислородных условий – эвтрофикация.
Биотическая структура экосистемы. Несмотря на громадное разнообразие экосистем - от тропических лесов до пустынь, леса, болота, озера, им свойственна одинаковая биотическая структура. Все экосистемы включают одни и те же основные категории организмов, взаимодействующих друг с другом. Это продуценты (автотрофы), консументы (гетеротрофы), редуценты (миксотрофы).
Продуценты – это, в основном, зеленые растения (одноклеточные водоросли, травы, деревья, и так далее), а также хемосинтезирующие и автотрофные бактерии. Их основная функция - это создание органического вещества из минеральных веществ посредством фотосинтеза. Фотосинтез - это химическая реакция, протекающая при участии хлорофилла клетки зеленых растений с использованием солнечной энергии, углекислого газа, воды и солнечной энергии. При этом происходит образование глюкозы (простейший из сахаров) и кислорода. Фотосинтез идет в каждой клетке зеленых листьев.
6СO 2 +6 Н 2 O + Q= C 6 H 12 O 6 +6O 6
Кислород выделяется в атмосферу. Из глюкозы и минеральных элементов растения синтезируют сложные вещества, входящие в состав организма (белки, жиры, углеводы, ДНК).
Растения продуцируют сложные органические соединения из простых неорганических. При этом, солнечная энергия накапливается в органических соединениях наряду с химическими элементами.
Консументы. Животные питаются органическим веществом, используя его как источник энергии и материал для формирования своего тела. Зелёные растения продуцируют пищу для других организмов экосистемы. Принято выделять консументы первого порядка- фитофаги (фито- растения, фагос- пожиратель) и консументы второго порядка- зоофаги. Бывают консументы третьего, четвёртого и более высоких порядков. Заяц ест морковь - первичный консумент, лиса, съевшая зайца - вторичный консумент. Человек - ест овощи - первичный консумент, а мясо - вторичный, хищную рыбу (щуку) - третьего порядка.
Редуценты – это организмы, которые питаются мёртвыми растительными и животными остатками, еще их можно назвать детритофагами (опавшие листья, фекалии, мёртвые животные - это называется детрит). Их задачей является переработка отмерших остатков и отходов жизнедеятельности до минеральных веществ. Это грибы и бактерии. Питаясь мёртвой органикой, детритофаги разлагают её. Отмирая, сами становятся частью детрита.
Некоторые организмы не укладываются в эту схему. Например: насекомоядные растения. Они улавливают насекомых, частично переваривают их с помощью ферментов и органических кислот, в результате чего восполняют недостаток азота и других питательных веществ. В России их около 20 видов (венерика мухоловка, саррацения, росянка). Обитают такие растения в местах с недостатком азота, фосфора, калия (болота очень бедны питательными веществами).
Пищевая сеть. Трофические уровни. При изучении биотической структуры экосистемы становится очевидным, что одно из важнейших взаимоотношений между организмами - это пищевое. Можно проследить бесчисленные пути движения вещества в экосистеме, при котором один организм поедается другим, а тот - третьим и так далее.
Пищевая цепь - это путь движения вещества (источник энергии и строительный материал) в экосистеме от одного организма к другому.
Растение жук лягушка змея птица
В природе пищевые цепи редко изолированы друг от друга. Гораздо чаще представители одного вида (растительноядные) питаются несколькими видами растений, и сами служат пищей для нескольких видов. Несмотря на многообразие пищевых сетей, они все соответствуют общей схеме: от зелёных растений к первичным консументам, от них к вторичным консументам и так далее и к детритофагам. На последнем месте всегда стоят детритофаги, они замыкают пищевую цепь.
Трофический уровень - это совокупность организмов, занимающих определённое место в пищевой сети. Детритофаги могут находиться на втором и выше трофическом уровне. Обычно в экосистеме насчитывается три-четыре трофических уровня. Это объясняется тем, что значительная часть потребляемой пищи тратится на энергию (90 - 99 %), поэтому масса каждого трофического уровня меньше предыдущего. На формирование тела организма идет относительно немного (1 - 10 %). Соотношение между растениями, консументами, детритофагами выражают в виде пирамид (графически).
Пирамида биомассы - показывает соотношение биомасс различных организмов на трофических уровнях.
Пирамида энергии - показывает поток энергии через экосистему.
Очевидно, что существование большего числа трофических уровней невозможно из-за быстрого приближения биомассы к нулю.
Автотрофы составляют первое звено в пищевой цепи и находятся на первом трофическом уровне. Гетеротрофы находятся на втором и выше трофическом уровне. На рисунке 3.1 показан пример пирамиды биомассы.
Рисунок 3.1- Пирамида биомассы
Экологическая сукцессия. Ю. Одум (1986) под экологической сукцессией понимает вообще весь процесс развития экосистемы. Более конкретное определение дает этому явлению Н. Ф. Реймерс (1990): « Сукцессия- последовательная смена биоценозов, возникающая на одной и той же территории (биотопе) под влиянием природных факторов (в том числе и внутренних противоречий самих биоценозов) или воздействия человека». Изменения в сообществе в результате сукцессии носят закономерный характер и обусловлены взаимодействием организмов между собой и с окружающей абиотической средой.
Для возникновения сукцессии необходимо свободное пространство. В зависимости от первоначального состояния субстрата, различают первичную и вторичную сукцессии. Первичная сукцессия- это если формирование сообществ начинается на первоначально свободном субстрате, а вторичная сукцессия- это последовательная смена одного сообщества, существовавшего на данном субстрате, другим, более совершенным для данных абиотических условий.
Первичная сукцессия позволяет проследить формирование сообществ с самого начала. Она может возникнуть на склоне после оползня или обвала, на образовавшейся отмели при отступлении моря и изменении русла рекой, на обнаженных песках пустыни, не говоря уже об антропогенных нарушениях: свежая лесосека, намывная полоса морского побережья, искусственные водохранилища.
В качестве примера первичной сукцессии можно привести зарастание
еловым лесом новых территорий на севере нашей страны. Ельник- это последняя климаксная стадия развития экосистемы в климатических условиях Севера, т. е. уже коренной биоценоз. Вначале же здесь развиваются березняки, ольховники, осинники, под пологом которых растут ели. Постепенно они перерастают березу и вытесняют ее, захватывая пространство (рис.3.2).
Рисунок 3.2- Смена березняка ельником
Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией. Она наблюдается в природе не только в лесах, болотах и озерах, но и на стволах отмирающих деревьев и в пнях, где происходит закономерная смена сапрофитов и сапрофагов, в лужах и прудах и так далее. Сукцессии разномасштабны и иерархичны, так же как и сами экосистемы.
Состояние окончательного равновесия или гомеостаза сообщества называют климаксом . Ю.Одум дал следующее определение: климаксное сообщество – это самоподдерживающееся сообщество, находящееся в равновесии с физическим местообитанием. Еще можно сказать, что климакс – это финальная относительно устойчивая фаза естественного развития биогеоценоза или растительного сообщества, наиболее соответствующая экологическим характеристикам данной местности в определенный период геологического времени.
Экосистема относится к ключевым понятиям экологии. Само слово расшифровывается как "экологическая система". Термин был предложен экологом А. Тенсли в 1935 году. Экосистема объединяет несколько понятий:
- Биоценоз — сообщество живых организмов
- Биотоп — среда обитания этих организмов
- Виды связей организмов в данном ареале обитания
- Обмен веществ, который происходит между этими организмами в данном биотопе.
То есть, по сути, экосистема — это объединение компонентов живой и неживой природы, между которыми происходит обмен энергией. А благодаря этому обмену возможно создание условий, необходимых для поддержания жизни. Основой любой экосистемы на нашей планете является энергия солнечного света.
Для классификации экосистем ученые выбрали один признак — среду обитания. Так удобнее выделять отдельные экосистемы, так как именно ареал обуславливает климатические, биоэнергетические и биологические особенности. Рассмотрим виды экосистем.
Природные экосистемы образуются на земле самостихийно, при участии сил природы. Например, естественные озера, реки, пустыни, горы, леса и т.д.
Агроэкосистемы — это один из видов искусственных экосистем, созданных человеком. Они отличаются слабыми связями между компонентами, меньшим видовым составом организмов, искусственностью взаимообмена, но при этом именно агроэкосистемы наиболее продуктивны. Их человек создает ради получения сельскохозяйственной продукции. Примеры агроэкосистем: пашни, пастбища, сады, огороды, поля, насаженные леса, искусственные пруды...
Лесные экосистемы - это сообщество живых организмов, обитающих на деревьях. На нашей планете треть суши занимают именно леса. Почти половина из них — тропические. Остальные — хвойные, лиственные, смешанные, широколиственные.
В структуре лесной экосистемы выделяют отдельные ярусы. В зависимости от высоты яруса меняется состав живых организмов.
Главными в экосистеме леса являются растения, причем основным является один (реже несколько) видов растения. Все остальные живые организмы — либо потребители, либо разрушители, так или иначе влияющие на обмен веществ и энергией...
Растения и животные являются лишь составной частью какой-либо экосистемы. Так, животные — это важнейший природный ресурс, без которого невозможно существование экосистемы. Они более мобильны, чем растения. И, несмотря на то, что по видовому разнообразию фауна проигрывает флоре, именно животные обеспечивают устойчивость экосистемы, активно участвуя в обмене веществ и энергии.
При этом, все животные образуют генетический фонд планеты, обитая только в тех экологических нишах, где для них созданы все условия для выживания и размножения.
Растения же являются основополагающим фактором для существования любой из экосистем. Именно они чаще всего являются редуцентами — то есть, организмами, перерабатывающими солнечную энергию. А солнце, как уже отмечалось выше — основа существования жизненных форм на Земле.
Если рассматривать представителей флоры и фауны по отдельности, то каждое животное и растение представляет собой микроэкосистему на той или иной стадии существования. Например, ствол дерева по мере его развития — это одна цельная экосистема. Ствол упавшего дерева — это уже другая экосистема. Так же и с животными: эмбрион в стадии размножения можно считать микроэкосистемой...
Водные экосистемы - это системы, приспособленные к жизни в воде. Именно вода определяет уникальность того сообщества живых организмов, которые в ней обитают. Разнообразие видов животных и растений, состояние, устойчивость водной экосистемы зависит от пяти факторов:
- Солености воды
- Процента содержащегося в ней кислорода
- Прозрачности воды в водоеме
- Температуры воды
- Доступности питательных веществ.
Принято разделять все водные экосистемы на два больших класса: пресноводные и морские. Морские занимают более 70% земной поверхности. Это океаны, моря, соленые озера. Пресноводных меньше: большая часть рек, озер, болота, пруды и другие более мелкие водоемы...
Устойчивостью экосистемы называют способность данной системы противостоять изменения внешних факторов и сохранять свою структуру.
В экологии принято выделять два вида устойчивости ЭС:
- Резистентную — это вид устойчивости, при которой экосистема способна сохранять свою структуру и функциональность в неизменном виде, несмотря на изменения внешних условий.
- Упругую
— этот вид устойчивости присущ тем экосистемам, которые могут восстанавливать свою структуру после изменения условий или вовсе после разрушения. Например, когда лес восстанавливается после пожара, говорят именно об упругой устойчивости экосистемы.
Экосистема человека
В человеческой экосистеме доминатным видом будет человек. Такие экосистемы удобнее разделять по сферам:
Экосистема представляет собой устойчивую систему компонентов живого и неживого происхождения, в которой участвуют, как и объекты неживой природы, так и объекты живой природы: растения, животные и человек. Каждый человек, вне зависимости от места рождения и проживания (будь то шумный мегаполис или деревня, остров или большая земля, пр.) является частью экосистемы....
В настоящее время влияние человека на любую экосистему ощущается повсеместно. В своих целях человек либо разрушает, либо улучшает экосистемы нашей планеты.
Так, расточительное отношение к земле, вырубка лесов, осушение болот относят к разрушительному воздействию человека. И наоборот, создание заповедников, восстановление популяций животных способствуют восстановлению экобаланса Земли и является созидательным влиянием человека на экосистемы...
Главное различие таких экосистем состоит в способе их образования.
Естественные, или природные экосистемы создаются при участии сил природы. Человек либо вообще не оказывает на них влияния, либо влияние есть, но незначительное. Самой большой природной экосистемой является наша планета.
Искусственные экосистемы называют еще антропогенными. Они создаются человеком ради получения "выгоды" в виде продуктов питания, чистого воздуха, других продуктов, необходимых для выживания. Примеры: сад, огород, ферма, водохранилище, оранжерея, аквариум. Даже космический корабль можно рассматривать как пример антропогенной экосистемы.
Главные отличия искусственных экосистем от естественных.
Выделяют четыре типа экосистем:
элементарные (микроэкосистемы ) – экосистемы самого нижнего ранга, по размеру сходные с небольшими компонентами среды: ствол гниющего дерева, небольшой водоем, зубная полость человека и т.п.;
локальные (мезоэкосистемы ) (лесной массив, река, пруд и т.д.),
зональные (макроэкосистемы ) или биомы – крупные наземные экосистемы, имеющие очень большое распространение (океан, континенты, материки, природные зоны – тундра, тайга, дождевые тропические леса, саванны и др.). Каждый биом состоит из множества экосистем, связанных между собой. Взаимосвязь всех экосистем нашей планеты создает глобальную гигантскую экосистему, называемую Биосферой (Экосферой).
3. Классификации экосистем:
В зависимости от происхождения экосистемы подразделяются на:
1) природные (естественные) экосистемы ‑ биологический круговорот, в которых, протекает без прямого участия человека. Подразделяются на: наземные (лесные массивы, степи, пустыни) и водные: пресноводные и морские (болота, озера, пруды, реки, моря).
2) антропогенные (искусственные) экосистемы – экосистемы, созданные человеком для извлечения выгоды, которые способны существовать только при его поддержке (агроэкосистемы ‑ искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека; техноэкосистемы ‑ искусственные экосистемы, возникающие в результате промышленной деятельности человека; урбаноэкосистемы (лат. городской) ‑ экосистемы, возникающие в результате создания поселений человека).
3) социоприродные – естественные системы, измененные человеком (парк, водохранилище).
Существуют и переходные между природными и антропогенными типы экосистем (экосистемы естественных пастбищ, используемых человеком для выпаса сельскохозяйственных животных).
По источнику энергии, который обеспечивает их жизнедеятельность, экосистемы подразделяют на следующие типы:
1) автотрофные экосистемы ‑ это экосистемы, которые сами обеспечивают себя энергией, получаемой от Солнца, за счет собственных фото- или хемотрофных организмов. К этому типу относится большинство природных экосистем и некоторые антропогенные.
2) гетеротрофные экосистемы ‑ это такие экосистемы, которые получают энергию, используя готовые органические соединения, синтезированные организмами, не являющимися компонентами данных экосистем, или использующих энергию созданных человеком энергетических установок. Это могут быть как природные (напр., экосистемы океанических глубин, использующие падающие сверху органические остатки), так и антропогенные (напр., города с их линиями электропередач).
4. Структура экосистемы. Под структурой экосистемы понимают четко выраженные закономерности в соотношениях и связях его частей. Структура экосистемы многопланова.
Различают видовую , пространственную , экологическую , трофическую и пограничную структуры.
Видовая структура экосистемы – это разнообразие видов, взаимосвязь и соотношение их численности. Различные сообщества, входящие в состав экосистемы, состоят из разного числа видов – видового разнообразия . Это важнейшая качественная и количественная характеристика устойчивости экосистемы. Основа биологического разнообразия в живой природе.Видовое разнообразие связано с разнообразием условий среды обитания. В таежном лесу,например, на площади в 100 м 2 , как правило, произрастают растения около 30 различных видов, а на лугу вдоль реки – в два раза больше.В зависимости от разнообразия видов различают богатые (тропические леса, долины рек, коралловые рифы) и бедные (пустыни, северные тундры, загрязненные водоемы) экосистемы . Главными лимитирующими факторами являются температура, влажность и недостаток пищи. В свою очередь, видовое разнообразие служит основой экологического разнообразия - разнообразия экосистем. Совокупность генетического, видового и экологического разнообразия составляет биологическое разнообразие планеты – главное условие устойчивости все жизни .
Пространственная структура экосистемы .
Популяции разных видов в экосистеме распределены определенным образом и образуют пространственную структуру .
Различают вертикальную и горизонтальную структуры экосистемы.
Основу вертикальной структуры (ярусность) формирует растительность.
Обитая совместно, растения одинаковой высоты создают своего рода этажи – ярусы элементы вертикальной структуры фитоценоза. Выделяют ярусность надземную и подземную . Пример надземной – в лесу, высокие деревья составляют первый (верхний) ярус, второй ярус формируется из молодых особей деревьев верхнего яруса и из взрослых деревьев, меньших по высоте (вместе образуют ярус А – древостой). Третий ярус состоит из кустарников (ярус В – подлесок), четвертый – из высоких трав (ярус С – травяной). Самый нижний ярус, куда попадает совсем мало света, составляют мхи и низкорослые травы (ярус D – мохово-лишайниковый). Ярусность наблюдается также в травянистых сообществах (лугах, степях, саваннах).
Подземная ярусность связана с разной глубиной проникновения в почву корневых систем растений: у одних корни уходят глубоко в почву, достигают уровня грунтовых вод, другие имеют поверхностную корневую систему, улавливающую воду и элементы питания из верхнего почвенного слоя. Животные тоже приспособлены к жизни в том или ином растительном ярусе (некоторые вообще не покидают свой ярус). Следовательно, ярус можно представить как структурную единицу биоценоза, которая отличается от других его частей определенными экологическими условиями, набором растений, животных, микроорганизмов.
Горизонтальная структура (мозаичность, пятнистость) экосистемы образуется в результате неоднородности микрорельефа, свойств почвы, средообразующей деятельности растений и животных (например: в результате деятельности человека – выборочная рубка, кострища и др. или животных – выбросы почвы при копке нор, последующее ее зарастание, образование муравейников, вытаптывание и стравливание травостоя копытными и т.д., вывалов древостоя во время ураганов и т.д.)
Благодаря вертикальной и горизонтальной структуре обитающие в экосистеме организмы более эффективно используют минеральные вещества почвы, влагу, световой поток.
Экологическая структура экосистемы складывается из различных экологических групп организмов, которые могут иметь различный видовой состав, но занимать сходные экологические ниши. Каждая из экологических групп выполняет в сообществе определенные функции: продуцировать органическое вещество, используя источники солнечной и химической энергии, потреблять его, преобразовывать отмершую органику в неорганические вещества, тем самым вновь возвращать его в круговорот веществ.
Важным признаком структурной характеристики экосистемы является наличие границ обитания различных сообществ. Они, как правило, условны. Как результат возникает достаточно обширная пограничная (краевая) зона, отличающаяся особыми условиями. Растения и животные, характерные для каждого из соприкасающихся сообществ, проникают на сопредельные территории, создавая при этом специфическую «опушку», пограничную полосу – экотон . Так возникает пограничный или краевой эффект – увеличение разнообразия и плотности организмов на окраинах (опушках) соседствующих сообществ и в переходных поясах между ними.
Сообщество - это совокупность определенных живых организмов, например, растительное сообщество степи.
Экосистема (биоценоз) - это совокупность живых организмов и среды их обитания, характеризующаяся круговоротом веществ и потоком энергии (пруд, луг, лес).
Биогеоценоз - это экосистема, находящаяся в определенном участке суши и неразрывно связанная с этим конкретным участком. (Временные, искусственные и водные экосистемы не считаются биогеоценозами.)
Процессы в экосистемах
Круговорот веществ в экосистеме происходит за счет пищевых цепей: продуценты забирают из неживой природы неорганические вещества и делают из них органические; в конце пищевой цепи редуценты делают наоборот.
Поток энергии: большинство экосистем получают энергию от солнца . Растения в процессе фотосинтеза запасают ее в органических веществах. Эта энергия используется для жизнедеятельности всех остальных организмов экосистемы. Проходя по пищевым цепям, эта энергия постепенно расходуется (правило 10%), в конце концов вся солнечная энергия, поглощенная продуцентами, превращается в тепло.
Саморегуляция - главное свойство экосистем: за счет биотических связей количество всех видов поддерживается на постоянном уровне. Саморегуляция позволяет экосистемам выдерживать неблагоприятные воздействия. Например, лес может сохраниться (восстановиться) после нескольких лет засухи, бурного размножения майских жуков и/или зайцев.
Устойчивость экосистемы. Чем больше в экосистеме видов, тем больше там пищевых цепей, и тем более устойчивым (сбалансированным) является круговорот веществ и сама экосистема. Если количество видов (биологическое разнообразие) уменьшается, то экосистема становится неустойчивой и теряет способность к саморегуляции .
Смена экосистемы (сукцессия). Экосистема, в которой производится больше органических веществ, чем потребляется, неустойчива. Она зарастает , это нормальный процесс саморазвития экосистемы (живые организмы сами меняют свою среду обитания). Например, лесной пруд превращается в болото, степь - в лесостепь, березняк - в дубраву и т.п. К смене экосистемы могут приводить и внешние воздействия, например, пожар или вырубка леса. Всё это были примеры вторичной сукцессии, первичная происходит на безжизненном участке.
1. Выберите три варианта. Устойчивость экосистемы обеспечивается
1) разнообразием видов и цепей питания
2) замкнутым круговоротом веществ
3) высокой численностью отдельных видов
4) колебанием численности видов
5) саморегуляцией
6) короткими цепями питания
Ответ
2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие признаки говорят об устойчивости биогеоценоза?
1) видовое разнообразие
2) рельеф
3) климат
4) замкнутость круговорота
5) разветвлённые пищевые цепи
6) количество источников энергии
Ответ
3. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Устойчивость экосистемы влажного экваториального леса определяется
1) большим видовым разнообразием
2) отсутствием редуцентов
3) большой численностью хищников
4) разветвлёнными пищевыми сетями
5) колебанием численности популяций
Ответ
4. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие характеристики обеспечивают устойчивость природной экосистемы?
1) высокая численность особей функциональных групп организмов
2) сбалансированность круговорота веществ
3) короткие пищевые цепи
4) саморегуляция
5) уменьшение энергии в пищевой цепи
6) внесение минеральных удобрений
Ответ
1. Установите последовательность процессов, протекающих при зарастании скал
1) голые скалы
2) зарастание мхами
3) заселение лишайником
4) образование тонкого слоя почвы
5) формирование травянистого сообщества
Ответ
2. Установите последовательность процессов, происходящих при смене биогеоценозов (сукцессии)
1) заселение кустарниками
2) заселение лишайниками голых скал
3) формирование устойчивого сообщества
4) прорастание семян травянистых растений
5) заселение территории мхами
Ответ
3. Установите последовательность процессов сукцессии. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) образование почвы в результате эрозии материнской породы и отмирания лишайников
2) формирование разветвленной сети питания
3) прорастание семян травянистых растений
4) заселение территории мхами
Ответ
4. Установите последовательность появления и развития экосистем на голых скалах. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) накипные лишайники и бактерии
2) травянисто-кустарниковое сообщество
3) лесное сообщество
4) травянистые цветковые растения
5) мхи и кустистые лишайники
Ответ
1. Установите последовательность этапов восстановления елового леса после пожара. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) появление кустарников и лиственных деревьев
2) зарастание пожарища светолюбивыми травянистыми растениями
3) развитие молодых елей под пологом лиственных деревьев
4) формирование мелколиственного леса
5) образование верхнего яруса взрослыми елями
Ответ
2. Установите последовательность процессов вторичной сукцессии после вырубки елового леса, повреждённого жуком-типографом. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) рост кустарников с берёзовым и осиновым подростом
2) формирование елового леса
3) развитие лиственного леса с еловым подростом
4) зарастание вырубки многолетними светолюбивыми травами
5) образование смешанного леса
Ответ
3. Установите последовательность смены экосистем в ходе вторичной сукцессии. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) болото
2) лиственный лес
3) смешанный лес
4) озеро
5) хвойный лес
6) луг
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Благодаря саморегуляции в экосистеме
1) ни один вид полностью не уничтожается другим видом
2) постоянно сокращается численность популяций
3) происходит круговорот веществ
4) организмы размножаются
Ответ
Выберите три варианта. Каковы существенные признаки экосистемы?
1) высокая численность видов консументов III порядка
2) наличие круговорота веществ и потока энергии
3) сезонные изменения температуры и влажности
4) неравномерное распределение особей одного вида
5) наличие производителей, потребителей и разрушителей
6) взаимосвязь абиотических и биотических компонентов
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Биогеоценозы характеризуются
1) сложными пищевыми цепями
2) простыми пищевыми цепями
3) отсутствием видового разнообразия
4) наличием естественного отбора
5) зависимостью от деятельности человека
6) устойчивым состоянием
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Основной причиной неустойчивости экосистем является
1) колебание температуры среды
2) недостаток пищевых ресурсов
3) несбалансированность круговорота веществ
4) повышенная численность некоторых видов
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Биогеоценоз пресного водоема реки характеризуется
1) наличием производителей органического вещества – автотрофов
2) отсутствием разрушителей органики – редуцентов
3) наличием цветковых растений на мелководье
4) отсутствием хищных рыб
5) постоянной численностью населяющих его популяций животных
6) замкнутым круговоротом веществ
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В экосистеме широколиственного леса – дубраве
1) короткие пищевые цепи
2) устойчивость обеспечивается разнообразием организмов
3) начальное звено цепи питания представлено растениями
4) популяционный состав животных не изменяется во времени
5) источник первичной энергии – солнечный свет
6) в почве отсутствуют редуценты
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Циркуляция кислорода между различными неорганическими объектами природы и сообществами живых организмов называется
1) популяционными волнами
2) саморегуляцией
3) газообменом
4) круговоротом веществ
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Примером биоценоза является совокупность
1) деревьев и кустарников в парке
2) растений, выращиваемых в ботаническом саду
3) птиц и млекопитающих, обитающих в еловом лесу
4) организмов, обитающих на болоте
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Один из факторов, поддерживающих равновесие в биосфере
1) разнообразие видов и взаимоотношений между ними
2) приспособленность к среде обитания
3) сезонные изменения в природе
4) естественный отбор
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Саморегуляция в естественных экосистемах проявляется в том, что
1) популяции потребителей первого порядка полностью уничтожаются потребителями третьего порядка
2) потребители третьего порядка выполняют санитарную роль и регулируют численность потребителей первого порядка
3) массовое размножение потребителей первого порядка приводит к массовой гибели производителей
4) численность производителей сокращается в результате действия абиотических факторов внешней среды
5) численность потребителей первого порядка зависит от численности производителей
6) численность потребителей первого регулируют потребители второго порядка
Ответ
Ниже приведен перечень терминов. Все они, кроме двух, используются для описания экологических закономерностей. Найдите два термина, «выпадающих» из общего ряда, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) партеногенез
2) симбиоз
3) сукцессия
4) ароморфоз
5) консумент
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Примерами естественной смены экосистем в процессе развития сообщества являются
1) заболачивание пойменных лугов после строительства гидросооружений
2) образование сельхозугодий на месте с вспаханного участка степи
3) зарастание скал лишайниками
4) зарастание пруда и образование болота
5) образование гари на месте леса в результате пожара от непотушенной сигареты
6) смена березняка на ельник
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Круговорот веществ в экосистеме обеспечивает
1) её устойчивость
2) многократное использование организмами одних и тех же химических элементов
3) сезонные и суточные изменения в природе
4) накопление торфа
5) непрерывность жизни
6) видообразование
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Первичная сукцессия характеризуется:
1) начинается после вырубки леса
2) формируется биогеоценоз на песчанном карьере
3) начинается на богатых почвах
4) почва формируется долгое время
5) поселяются накипные лишайники на камнях
6) вырубка превращается в лес
Ответ
Установите соответствие между примерами и типами сукцессий: 1) первичная, 2) вторичная. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) протекает быстро
Б) восстановление леса после пожара
В) протекает медленно
Г) развивается после нарушения биоценоза
Д) освоение территорий, на которых ранее не существовало живых существ
Ответ
© Д.В.Поздняков, 2009-2019
