Таблица биосфера биоценоз вид

Что такое экосистема и из чего она состоит

Экосистема является одним из самых главных понятий в экологии как науке. Экосистема — биологическая конструкция, составленная из совокупности живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), включает систему связей, которая осуществляет обмен веществ, а также энергии между живыми существами. 

Для экосистемы «пруд» характерными особенностями могут быть6

• донные отложения специфического состава;
• физические параметры (процент прозрачности воды, а также сезонные показатели температуры воды);
• химический состав пруда (концентрация в воде растворенных газов, ионный состав);
• специфические показатели биологической продуктивности;
• определенные условия конкретного водоема;
• а также трофический статус данного водоема.

Посмотрите на картинку экосистемы пруд:

Другим примером экосистемы может являться лиственный лес на территории средней полосы Российской Федерации со специфическим составом подстилки леса, характерной только для данного вида леса почвой, стабильным растительным сообществом, а также со строгими показателями определенного микроклимата (в этот показатель включаются процент влажности, колебания температуры, процент освещенности), с соответственным для данной среды комплексом живых организмов.

Одним из важных аспектов, который позволяет определять виды, а также границы определенных экосистем является трофическая структура сообщества, соответствие производителей биоматериала с потребителями этого биоматериала и разрушителями биоматериала. Также одним из важных показателей является коэффициент продуктивности, обмена веществ, а также энергии.

Рассмотрим концепцию экосистемы.

Из этого выходит, что не каждая биологическая система может быть названа экосистемой (например, экосистемой не являются трухлявый пень и аквариум). Эти системы — пень и аквариум — не характеризуются достаточной степенью самодостаточности, саморегуляции. В случае прекращения регулирования условий и поддержки характеристик на едином уровне, эти системы достаточно скоро разрушатся.

В прямом виде потоки солнечной энергии проявляются в фотосинтезе, а в косвенном виде разложением органических веществ. Исключением является только экосистемы, которые находятся на глубине (так называемые «черные» и «белые» курильщики). Для них основным источником энергии является внутреннее земное тепло, а также энергия от химических реакций.

В экосистеме у каждого живого организма есть свое место и своя роль

Однако важно помнить, что экосистемы легко могут разрушиться из-за каких-нибудь чрезвычайных происшествий (например, наводнения, пожары, извержения вулканов, ураганы). Человек своей деятельностью также мешает развитию систем и иногда может их даже разрушить

Негативные последствия агроценоза

Человечеству важно поддерживать баланс агро- и природных экосистем. Люди создают агроэкосистемы для увеличения количества продуктов питания и используют их для пищевой промышленности

Однако создание искусственных агроэкосистем требуют дополнительных территорий, поэтому люди часто , распашивают землю и тем самым уничтожают уже существующие природные экосистемы. Это нарушает баланс диких и культурных видов животных и растений.

Вторую негативную роль играют пестициды, которые часто используют для борьбы с вредителями на агроэкосистемах. Эти химические препараты через воду, воздух и насекомых-вредителей попадают в природные экосистемы и загрязняют их. Кроме этого, избыточное употребление удобрений для агроэкосистем вызывает и грунтовых вод.

Проработав эти темы, Вы должны уметь:

1. Дать определения: «экология», «экологический фактор», «фотопериодизм», «экологическая ниша», «среда обитания», «популяция», «биоценоз», «экосистема», «продуцент», «консумент», «редуцент», «сукцессия», «агроценоз».
2. Приводить примеры фотопериодических реакций растений и, по возможности, животных.
3. Объяснить разницу между местообитанием популяции и ее нишей. Привести примеры на каждое из этих понятий.
4. Прокомментировать закон Шелфорда и уметь строить график зависимости организмов от абиотических факторов среды.
5. Описать пример успешного биологического метода борьбы с вредителями.
6. Объяснить причины демографического взрыва и возможные последствия, а также значение снижения рождаемости, которое, как правило, следует за снижением смертности.
7. Построить схему пищевой цепи; правильно указать трафический уровень каждого компонента данной экосистемы.
8. Построить схему простого круговорота следующих элементов: кислорода, азота, углерода.
9. Описать события, происходящие при зарастании озера; после вырубки леса.
10. Указать различия между агроценозом и биоценозом.
11. Рассказать о значении и структуре биосферы.
12. Объяснить, каким образом сельское хозяйство, использование ископаемого топлива и производство пластмасс способствуют загрязнению среды и предложить меры для предотвращения этого.

Иванова Т.В., Калинова Г.С., Мягкова А.Н. «Общая биология». Москва, «Просвещение», 2000

• Тема 18. «Среда обитания. Экологические факторы.» глава 1; стр. 10-58
• Тема 19. «Популяции. Типы взаимоотношений организмов.» глава 2 §8-14; стр. 60-99; глава 5 § 30-33
• Тема 20. «Экосистемы.» глава 2 §15-22; стр. 106-137
• Тема 21. «Биосфера. Круговороты веществ.» глава 6 §34-42; стр. 217-290

Экосистемы — это одно из ключевых понятий экологии, которое представляет собой систему, включающую в себя несколько компонентов: сообщество животных, растений и микроорганизмов, характерную среду обитания, целую систему взаимосвязей, благодаря которым осуществляется взаимообмен веществами и энергиями.

В науке существует несколько классификаций экосистем. Одна из них разделяет все известные экосистемы на два больших класса: естественные, созданные природой, и искусственные — те, что создал человек. Рассмотрим каждый из этих классов подробнее.

Структура биоценоза

Видовая структура характеризует разнообразие и численность представителей разных групп в конкретном биологическом единстве. Различают богатые и бедные биоценозы. В любом из них есть доминанты, формирующие его внешний облик. Доминантные виды, без которых невозможно существование остальных организмов, называются эдификаторами. С их сокращением меняется сам биоценоз.

Пространственная структура

Пространственная структура характеризуется распределением растений. Ярусами называют вертикальную структуру сообщества, каждый из них обладает неповторимыми характеристиками. Древесный ярус представлен высокими деревьями. Их листва хорошо пропускает солнечные лучи, которые ловит второй ярус деревьев, подпологовый. В условиях затенения образуется ярус подлеска, представителями которого являются кустарники и низкорослые деревца. Ярус подроста представлен молодыми деревьями, которые в перспективе могут вырасти до первого яруса. Лесные травы и многолетние растения формируют травяно-кустарничковый ярус. Почву покрывает собой мохово-лишайниковй ярус. Пространственная структура растений влияет на видовой состав животных.

Экологическая структура

Экологическая структура выражена определенным соотношением экологических групп организмов, которые выполняют в биоценозе определенные функции. Количество всех живых существ зависит от неорганической среды.

Трофическая структура

Трофическая структура характеризуется пищевым взаимоотношением различных видов. Автотрофные организмы питаются органическими веществами, которые сами и создают. Гетеротрофы используют в качестве источника энергии готовые органические соединения животного и растительного происхождения.

Структура биоценоза

Структура биоценоза в пределах экосистемы может подразделяться на следующие виды.

1. Видовая структура:

• Фитоценоз;
• Зооценоз;
• Микроценоз.

Видовое разнообразие является одним из основных показателей структуры биоценоза.

2. Пространственная структура. Видовые популяции в составе экосистем (или экосистем) располагаются как по плоскости (горизонтально), так и по вертикали. Благодаря этому система всегда занимает трехмерный пространство.

Например, лесные фитоценозы вертикально структурированные по ярусности:

• Первый ярус — грунтовая, лиственная подстилка, лишайники, водоросли.
• Второй ярус — низкорослые травы, мхи.
• Третий ярус — высокорослые травы.
• Четвертый ярус — кусты.
• Пятый ярус — среднерослые деревья.
• Шестой ярус — высокорослые деревья.

Горизонтальная структура обусловлена ​​мозаичностью и связана с неравномерным распределением популяций по плоскости.

Пространственная структура обусловливает возникновение топических связей между организмами, — это борьба за место поселения и хранилища.

С другой стороны, топические связи положительно влияют на формирование более полночленных биоценозов (например, кроны деревьев перехватывают большую часть солнечной энергии, формируя при этом температурный и водный режим для других растений биоценоза).

3. Трофическая структура. Трофическая структура предусматривает распределение организмов на продуцентов, консументов и редуцентов, которые в конкретных экосистемах формируются за счет популяций многих видов.

Значение агроценоза

Агроценоз – экосистема созданная руками человека с целью получения сельскохозяйственных культур, животных и грибов. Агроценоз также называется агроэкосистемой. Примерами агроценоза являются:

• яблоневые и другие сады;
• поля кукурузы и подсолнечника;
• пастбища коров и овец;
• виноградники;
• огороды.

Человек по причине удовлетворения своих потребностей и увеличения населения в последнее время вынужден изменять и разрушать природные экосистемы. В целях рационализации и увеличения объемов урожая сельскохозяйственных культур людьми создаются агроэкосистемы. В наше время 10% всей доступной суши занимают земли под выращивание сельскохозяйственных культур, а 20% — пастбища.

Разнообразие организмов и их экология в биосфере

В биосфере можно найти множество разнообразных видов: растений, животных, грибов и микроорганизмов. Они обладают разными формами, размерами, цветами и способами жизни. Некоторые организмы являются видами-ключами, то есть особо важными для функционирования экосистемы. К таким видам относятся например, пчелы, которые осуществляют опыление растений, или хищники, которые контролируют популяции других организмов.

Каждый организм в биосфере занимает свою экологическую нишу, то есть определенное место и роль в экосистеме. Некоторые организмы являются плотоносцами, то есть синтезируют пищу из неорганических веществ, например растения при фотосинтезе. Другие организмы являются плотоядными и питаются другими организмами. Есть также организмы, которые разлагают органические вещества и играют роль в переработке и утилизации органических отходов.

Организмы в биосфере взаимодействуют между собой, образуя сложные экологические связи и зависимости. Некоторые организмы вступают в биологические отношения, такие как хищник-жертва, паразит-хозяин или симбиоз

Эти взаимодействия могут быть как прямыми, так и косвенными и имеют важное значение для поддержания биоразнообразия и экосистемной устойчивости

Исследование разнообразия организмов и их экологии в биосфере является важной задачей для биологов и экологов. Понимание этих процессов позволяет нам лучше понять и управлять биосферой, а также разрабатывать стратегии сохранения и устойчивого использования её ресурсов

Сравнение

Сравнивая между собой рассматриваемые системы, следует прежде всего обратить внимание на их видовой состав. Для биогеоценоза в этом отношении характерно большее разнообразие

В агроценозе же преобладают одна или несколько культур, выбранных человеком для выращивания (например, посаженный на участке картофель), и, соответственно, количество видов животных и низших организмов (бактерий, грибов) тоже является ограниченным.

В связи с этим цепи питания в искусственно созданных системах короче и проще. Однако на территории, где находится множество растений одного вида, создаются все условия для жизнедеятельности зловредных организмов, способных сосуществовать именно с такими культурами. Не испытывая биологической конкуренции, они могут усиленно размножаться и уничтожать посевы или вызывать болезни у растений. В итоге вся система нередко оказывается под угрозой гибели. Биогеоценоз в этом отношении гораздо устойчивей.

Отличие биогеоценоза от агроценоза состоит также в том, каким образом в каждом случае осуществляется круговорот веществ. В естественном природном сообществе он является замкнутым. Все произведенное растениями (а также их останки) потребляется представителями многочисленных пищевых звеньев и возвращается в почву, обогащая ее. В то же время агроценоз создается именно с целью получения урожая. Соответственно, на моменте уборочных работ, сопровождаемых значительным выносом биомассы, круговорот веществ в такой системе нарушается, поэтому в данном случае он называется незамкнутым. Для сохранения баланса в землю вносят удобрения.

Важным является также то, что структура биогеоценоза формируется при осуществлении естественного отбора, устраняющего слабые виды организмов. В агроценозе же участвуют культуры, тщательно подобранные человеком с учетом степени их продуктивности. Иными словами, в образованиях такого типа по большей мере действует искусственный отбор. При этом человек не только сам определяет, что будет расти на земельной площади, но и обеспечивает поступление в агроценоз дополнительной энергии. Например, производится подогрев теплиц, создается искусственное освещение. Между тем экосистемы, существующие без вмешательства человека, получают энергию в основном от Солнца.

В чем разница между биогеоценозом и агроценозом? В том, что последний приносит человеку реальную выгоду, поскольку служит источником необходимой продукции. Биогеоценоз, в свою очередь, не всегда полезен с практической точки зрения. Однако он является устойчивым саморегулирующимся образованием. Агроценоз же благополучно существует более или менее длительный срок только при условии контроля со стороны людей. Для поддержания такой системы требуется применение всевозможных агротехнических приемов.

Виды

Виды являются основными единицами организаций биологического многообразия. Виды имеют свои уникальные морфологические, физиологические и биохимические характеристики. Виды имеют очень большую вариацию внутри своей популяции, но сохраняют свою неповторимость и отличия от других видов.

Классификация видов основывается на их сходстве и различии. Виды могут быть классифицированы по множеству критериев, таких как генетическое сходство, морфологические признаки, экологические адаптации и поведение.

Все виды на планете Земля очень разнообразны и играют важную роль в поддержании экосистем. Изучение видов позволяет узнать больше о биологическом многообразии, их взаимосвязи и роли в биосфере.

Структура природной экосистемы

В любой экосистеме выделяют пищевые цепи, пищевую сеть и трофические уровни. Пищевая цепь — это последовательное перенесение энергии. Пищевой сетью называются все цепи, соединенные между собой. Трофические уровни — это те места, которые занимают организмы в цепях питания. Продуценты относятся к самому первому уровню, ко второму относят консументов первого порядка, к третьему — второго порядка и так далее.

Сапрофитная цепь или по-другому детритная, начинается с отмерших остатков и заканчивается каким-либо видом животного. Существует всеядная пищевая цепь. Пастбищная выедания) в любом случае начинается с фотосинтезирующих организмов.

Это все то, что касается биогеоценоза. А чем агроэкосистемы отличаются от природных экосистем?

Трофические связи

Для любого природного сообщества характерно наличие цепей питания. Агроценоз не является исключением. Его трофические сети разветвлены очень слабо. Это связано с обедненным видовым разнообразием.

В биогеоценозе происходит непрерывный круговорот веществ и энергии. К примеру, растительная продукция потребляется другими организмами, после чего возвращается в естественную систему в измененном виде. Это может быть вода, углекислый газ или минеральные элементы.

В цепях агроценоза этого не происходит. Получая урожай, человек просто изымает его из оборота. Трофические связи при этом разрываются. Для возмещения таких потерь необходимо систематически вносить удобрения.

Примеры растений и других организмов

1. Состав биоценоза лиственного леса.

• Растительные организмы. Им свойственна ярусность. Верхний, древесный, «этаж» составляют дубы, липы. Им нужно больше всего света для осуществления процессов фотосинтеза. Во втором ярусе более низкорослые клены, яблони, груши. В третьем располагаются кустарники: лещина, калина, бересклет. Четвертый ярус — травы. Их состав меняется в течение сезона: ранней весной появляются светолюбивые эфемеры — медуницы, хохлатки, ветреницы. Летом, когда листва на деревья густая и плотная, их сменяют теневыносливые растения. Такая же «этажность» свойственна и корням всех этих растений.
• Животные организмы. В наземных ярусах — позвоночные — амфибии, рептилии, птицы, млекопитающие грызуны (полевка, мышь), зайцеобразные, копытные (олень, лось), хищники (лисы, волки). В травах и кустарниках — пауки. В кронах — гусеницы (шелкопряд, пяденица, листовертка) и взрослые жуки (листоеды, хрущи). В почве много бактерий, водорослей, простейших, червей (круглые и кольчатые), насекомых и их личинок. В верхних слоях почвы — кроты.

2. Состав биоценоза луга (общая характеристика).

• Растительные организмы. Доминируют многолетние злаковые травы (костер безостый, луговая тимофеевка, пырей), также растут бобовые и осоки, разнотравье. Есть ярусность: 1) всходы (кроме злаковых, еще клевер и другие); 2) злаковые и другие крупные травы.
• Животные организмы. В верхнем ярусе — насекомые (бабочки, жуки, пчелы, кузнечики и многие другие), мелкие птицы (перепел, чибис, бекас, трясогузка), млекопитающие (доминируют мышевидные грызуны, насекомоядные — полевки, мыши), мелкие хищники (лисица, ласка, хорек). В почве кроты, насекомые, их личинки, бактерии, черви. В наземном встречаются ужи, лягушки, ящерицы.

Функции биогеоценоза

Существует две функции биогеоценоза:

• аккумуляция и перераспределение энергии;
• круговорот веществ в природе.

Круговорот веществ в природе — повторяющиеся взаимосвязанные химические, физические, а также биологические процессы перемещения и превращения веществ в природе.

Энергия, которую вырабатывают организмы, позже становится теплом, утрачиваясь для экосистемы. Движении веществ, в отличие от энергии, совершается при помощи саморегулирующихся процессов при участии составляющих разных экологических систем. Для живых организмов необходимо потребление всего 40 из 95 элементов, которые находятся в природе. Самыми важными элементами, которые нужны всем живым существам в больших количествах, являются:

• кислород;
• водород;
• углерод;
• азот.

Откуда появляются нужные вещества в размере, который нужен для существования всем живым организмам? К примеру, азот поглощается из атмосферы при помощи азотфиксирующих бактерий, потом он возвращается иными бактериями в атмосферу. Кислород, который используется разными живыми организмами для дыхания, появляется в атмосфере при помощи фотосинтеза. Растениями усваивается углекислый газ, который также является компонентом круговорота веществ в природе. Во всех важных природных процессах принимают участие водород и углерод.

Пример 2

В природе все взаимосвязано. Приведем в пример вулканическую активность. В процессе извержения вулканов в атмосферу в огромных количествах поступают разные газы, а также их соединения, в том числе и азот. Это называется круговоротом газообразных веществ в природе.

В работе эволюционных процессов в экосистемах и биогеоценозах с каждым циклом растет количество биологических компонентов, которые участвуют в круговороте. Большую роль в последнее время в данных процессах играет человеческий фактор. Собственная человеческая деятельность усиливает круговорот веществ, а также поток энергии в рамках биогеоценоза. Человек влияет разрушительно на биосферу, которая сложилась в настоящий момент.

Примечание 2

Раньше, когда на планете только появилась жизнь, в атмосфере Земли находилось большое количество углерода, кислорода практически не существовало. Из-за этого первые живые организмы являлись анаэробами. Позже организмы накопили кислород, уменьшили процент углерода в атмосфере. В настоящий момент увеличивается процент углекислого газа в атмосфере. Увеличению процента помогает человеческая деятельность. Например, использование горючих ископаемых, а также сокращение площади лесов и джунглей.

В процессе описания круговорота веществ в природе не всегда, но выделяются нисходящая и восходящая части. В процессе круговорота веществ энергия, которая содержится в органических веществах, постепенно теряется в процессе перехода из одного состояния в иное. Это называют нисходящей частью. Когда органические вещества не могут выполнять роль источника энергии, они становятся материалом для других клеток. Это называется восходящая часть.

Структура биогеоценоза

Из рисунка можно понять, что живые организмы находятся в окружении абиотической среды, оказывающей на них прямое или косвенное влияние.

Факторами этой среды являются:

• климатические (атмосфера);
• эдафические (почва, грунт);
• гидрографические (вода);
• орографические (рельеф).

Граница биогеоценоза, как правило, проходит по границе фитоценоза (растительного сообщества) и не имеет чётко выраженных контуров.

Переход от одного растительного сообщества к другому происходит постепенно по мере изменений природных условий. Классический пример биогеоценоза – лиственный лес или озеро.

Ученые рассматривают несколько структур:

Видовая

Она предполагает разнообразие живых организмов, их состав и количество. Сокращение одного вида носит угрозу существованию биогеоценоза.

Пространственная

Популяции распространяются по ярусам, в зависимости от своих потребностей. Чаще всего ярусность определяется растениями. Животные способствуют распространению семян и пыльцы.

Трофическая

Животные в составе одного биогеоценоза служат пищей друг для друга. Сложные пищевые связи образуют пищевые сети.

Поскольку биогеоценозы складываются сотни лет подряд, ученые периодически вводят новые компоненты в их структуру.

Биоценоз леса (дубравы)

Дубрава существует на протяжении сотен лет, устойчива и заселена разнообразными видами организмов. Лес охватывает определенную масштабную территорию со стабильными абиотическими факторами. 

Между видами существует устойчивая тесная связь, относительно сложившийся цикл саморегуляции. В состав дубравы входят все три необходимые экологические группы.

Налажено использование органических веществ и энергии, стабилизировалась саморегуляция. Механизм саморегуляции, являющийся главным компонентом в таком биоценозе, означает совместное обитание различных видов организмов с разными способами питания. 

Численность каждого вида поддерживается, не происходит полного уничтожения. Организмы приспособлены ко всем факторам внешней среды.

Отличие природных экосистем от агроценоза

Главные отличия агроценоза от натуральных экосистем состоит в:

• искусственно созданные культуры не могут конкурировать в борьбе с дикими видами и ;
• агроэкосистемы не приспособлены к самовосстановлению, и полностью зависят от человека и без него быстро ослабевают и умирают;
• большое количество и одного вида в агроэкосистеме способствуют масштабному развитию вирусов, бактерий и вредных насекомых;
• в природе существует намного больше разнообразия видов, в отличие от разводимых человеком культур.

Искусственно созданные агрохозяйственные участки должны находиться под полным контролем человека. Недостатком агроценоза становится частые увеличения популяций вредителей и грибков, которые не только вредят урожаю, но также могут ухудшить состояние окружающей среды. Численность популяции культуры в агроценозе увеличивается только при помощи использования:

• борьбы с сорняками и вредителями;
• орошения засушливых земель;
• высушивания переувлажненной земли;
• замены сортов культур;
• удобрения органическими и минеральными веществами.

В процессе создания агроэкосистемы человек выстроил полностью искусственные этапы развития . Большой популярностью пользуется мелиорация почв – обширный комплекс мероприятий направленных на улучшение природных условий с целью получить максимально высокий уровень урожая. Только правильный научный подход, контроль состояния почвы, уровня влаги и минеральных удобрений способны повысить продуктивность агроценоза в сравнении с естественной экосистемой.