Понятие экосистемы, ее структура и компоненты.

Экологическая система (экосистема) –совокупность живых организмов и среды их обитания, взаимосвязанных круговоротом веществ, потоком энергии, и обменом информации.

СТРУКТУРА экосистем:

В любой экосистеме можно выделить компоненты и подсистемы, в зависимости от целей исследования, например:

• биотические компоненты (живые организмы),
• абиотические компоненты (неживая или косная природа),

· а также

 

• факторы среды
• солнечная радиация,
• влажность,
• температура,
• атмосферное давление,
• антропогенные факторы и другие.

 

Компоненты экосистемы: (1-3 –абиотические компоненты; 4-5 – биотические компоненты)

1. Неорганические вещества (С, N, СO₂, H₂O и т. д.), включающиеся в круговороты.
2. Органические соединения (белки, углеводы, липиды, гуминовые вещества и т. д.).
3. Климатический режим (температура и др. физические факторы).
4. Автотрофы (продуценты) – организмы (зеленые растения, водоросли, фотосинтезирующие и хемосинтезирующие бактерии), которые способны создавать органику из простых неорганических веществ.
5. Гетеротрофы – организмы, которые не способны создавать органику, а только получают ее с пищей.

Ø Фаготрофы поедают другие организмы или частицы органического вещества (гл. обр. животные).

Ø Сапротрофы (гл. обр. бактерии и грибы) разрушают сложные органические соединения, поглощают некоторые продукты разложения и высвобождают неорганические питательные вещества, пригодные для использования продуцентами, а также органические вещества, способные служить источниками энергии, ингибиторами или стимуляторами для других биотических компонентов экосистемы.

 

Основные свойства экосистем.

· Вне экосистем невозможно существование жизни.

· Компоненты экосистем связаны между собой потоками энергии, круговоротами вещества и обменом информации.

· Способны к самовоспроизводству.

· Способны поддерживать устойчивое динамическое равновесие и постоянство внутренней среды в изменяющихся условиях среды– гомеостаз.

· Устойчивы к внешним воздействиям (до определенных пределов).

· Для экосистем свойственно биоразнообразие – разнообразие живого вещества (генов, видов и биосистем).

· Экосистемы являются открытыми системами, т.к. всегда взаимодействуют с внешней средой:

· Получает солнечную радиацию

· Вода приходит и уходит с осадками, стоком и просачиванием

· Ветер привносит и выносит материал и пр.

 

Связи в экосистемах.

• В экосистемах формируются сложные цепи и сети причинно-следственных связей, основанные на механизме обратной связи, которые часто образуют замкнутые кольца – контуры обратной связи.
• При этом сигнал «на выходе» поступает обратно «на вход».
• На контурах обратной связи основывается управление в экосистемах.

Обратные связи бывают

• Положительные – основа развития и неустойчивости экосистем
• Отрицательные – основа устойчивости (гомеостаза) экосистем.
1. Классический пример – взаимоотношения в системе «хищник-жертва».

 

Процессы продукции и разложения в биосфере.

· Глобальная экосистема получила название биосферы.

· Биосфера – самая большая экосистема.

• Биосфера – все живые организмы земли и оболочка Земли, в пределах которой существует жизнь.

· Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу, поверхность суши и верхние слои литосферы

 

Фотосинтез

СО₂ + H₂O + энергия солнечного света ® C₆H₁₂O₆ + O₂

· Энергия концентрируется и запасается

· Процесс нуждается в энергии света

· Продукт – молекула гексозы (глюкоза, фруктоза), которая затем используется

o для синтеза тканей организма

o и как источник энергии.

· Образующийся кислород является побочным продуктом

· Энергия света в процессе фотосинтезаиспользуется для синтеза органических соединений из углекислого газа (СО₂) и воды.

· Фотосинтез осуществляется фотоавтотрофными организмами – растениями, водорослями, определенными бактериями.

· Жизненно необходимый для высших организмов атмосферный кислородтакже поступает в атмосферу преимущественно благодаря фотосинтезу.

 

Хлорофилл

Использование энергии фотона для химической рекации – сложный процесс, в котором участвует хлорофилл – зеленый пигмент, содержащий ионы Мg⁺

Автотрофы

· Автотрофы («самопитающие») – организмы, образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ – диоксида углерода и воды – посредством процессов фотосинтеза и хемосинтеза.

· Фотосинтез осуществляют фотоавтотрофы – все зеленые растения, водоросли и фотосинтезирующие микроорганизмы.

· Хемосинтез наблюдается у некоторых хемоавтотрофных бактерий, которые используют в качестве источника энергии окисление водорода, серы, сероводорода, аммиака, железа.

o Хемоавтотрофы в природных экосистемах играют относительно небольшую роль (за исключением нитрифицирующих бактерий).

o Автотрофы составляют основную массу всех живых существ и полностью отвечают за образование всего нового органического вещества в любой экосистеме.

Гетеротрофы

Гетеротрофы («питающиеся другими») – организмы, потребляющие готовое органическое вещество других организмов и продуктов их жизнедеятельности.

 

Разложение в биосфере

1. Аэробное дыхание

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ à 6 H₂О + 6 CO₂
+ энергия для функционирования организма

2. Анаэробное дыхание

3. Брожение