Харчування - основний спосіб руху речовин і енергії.
Організми в екосистемі пов'язані спільністю енергії і поживних речовин, які необхідні для підтримки життя. Головним джерелом енергії для переважної більшості живих організмів на Землі є Сонце. Фотосинтезуючі організми (зелені рослини, ціанобактерії, деякі бактерії) безпосередньо використовують енергію сонячного світла. При цьому з вуглекислого газу і води утворюються складні органічні речовини, в яких частина сонячної енергії накопичується у формі хімічної енергії. Органічні речовини є джерелом енергії не тільки для самої рослини, але і для інших організмів екосистеми. Вивільнення укладеної в їжі енергії відбувається в процесі дихання. Продукти дихання - вуглекислий газ, вода і неорганічні речовини - можуть знову використовуватися зеленими рослинами. У підсумку речовини в даній екосистемі здійснюють нескінченний круговорот. При цьому енергія, укладена в їжі, не робить кругообіг, а поступово перетворюється в теплову енергію і йде з екосистеми. Тому необхідною умовою існування екосистеми є постійний приплив енергії ззовні (рис. 14.5).
Мал. 14.5. Сулммарний потік енергії (темні стрілки) і кругообіг речовин (світлі стрілки) в екосистемі.
Таким чином, основу екосистеми складають автотрофні організми -продуценти (виробники, творці), які в процесі фотосинтезу створюють багату енергією їжу - первинне органічна речовина. У наземних екосистемах найбільш важлива роль належить вищим рослинам, які, утворюючи органічні речовини, дають початок усім трофічних зв'язків в екосистемі, служать субстратом для багатьох тварин, грибів і мікроорганізмів, активно впливають на мікроклімат біотопу. У водних екосистемах головними виробниками первинного органічної речовини є водорості.
Готові органічні речовини використовують для отримання та накопичення енергії гетеротрофи, або консументи (споживачі). До гетеротрофи відносяться рослиноїдні тварини (консументи I Порядку), м'ясоїдні, що живуть за рахунок рослиноїдних форм (консументи II порядку), які споживають інших м'ясоїдних (консументи Ш порядку) і т. Д.
Особливу групу консументів складають редуценти (руйнівники, або] деструктори), які розкладають органічні залишки продуцентів і консументів до простих неорганічних сполук, які зат-му використовуються продуцентами. До редуцентам відносяться головним чином мікрорганізми - бактерії і гриби. У наземних екосистемах особливо важливе значення мають грунтові редуценти, залучають до загального кругообіг органічні речовини відмерлих рослин (вони споживають до 90% первинної продукції лісу). Таким чином, кожен живий організм у складі екосистеми займає певну екологічну нішу (місце) в складній системі екологічних взаємовідносин з іншими організмами і абіотичних умов середовища.
15) Продуктивність екологічної системи - це швидкість, з яким продуценти засвоюють променисту енергію сонця в процесі фотосинтезу, утворюючи органічну речовину. Розрізняють різні рівні продукування, на яких створюється первинна і вторинна продукція. Органічна маса, створювана продуцентами в одиницю часу, називається первинною продукцією, а приріст за одиницю часу маси консументів - вторинною продукцією. Всі живі компоненти екосистеми - продуценти, консументи, редуценти складають загальну біомасу (жива вага). Біомасу зазвичай висловлюють через сухий або жива вага, але можна висловлювати і в енергетичних одиницях - калоріях, джоулях. Валова продукція - це та продукція, яку створюють рослини в процесі фотосинтезу. Чиста продукція - це та частина енергії, яка залишилася після витрат на дихання.
16) Екосистема - цілісна самовідтворювана система. Спільнота живих організмів і абиотическая середовище впливають один на одного, обидві частини біогеоценозу необхідні для підтримки життя. Абіотичні фактори регулюють існування і життєдіяльність популяцій. У той же час ці чинники перебувають під постійним впливом самих живих організмів. Стійкість. Сформовані в ході еволюції біогеоценози перебувають у рівновазі з середовищем і виявляють стійкість. Стійкість - це властивість спільноти і екосистеми витримувати зміни, створювані зовнішніми впливами. Наприклад, якщо кількість опадів знизилося на 50% в порівнянні з середньою кількістю за багато років, а кількість органічної речовини, створеного продуцентами, впало лише на 25%, чисельність травоїдних консументов - тільки на 10%, то можна сказати: ця екосистема стійка.
Здатність організмів переносити несприятливі умови і високий потенціал розмноження забезпечують збереження популяцій в екосистемі, що гарантує її стійкість.
Саморегуляція. Підтримка певної чисельності популяцій грунтується на взаємодії організмів у ланках хижак - жертва, паразит - господар на всіх рівнях харчових ланцюгів. Якщо з яких-небудь причин один з членів харчових ланцюгів зникає, то види, харчувалися в основному зниклим видом, починають у більшій кількості поїдати ту їжу, яка раніше була для них другорядною. Внаслідок такої заміни їжі чисельність видів-споживачів зберігається.
Масове розмноження виду в біогеоценозі регулюється прямими і зворотними зв'язками, що у харчових ланцюгах. Нерідко завдяки хорошим погодним умовам створюється високий урожай рослин, якими харчується певна популяція травоїдних тварин, наприклад зайців. У зв'язку з хорошим харчуванням чисельність популяції зростає. Травоїдні самі можуть бути їжею для хижаків, наприклад вовків. Чим більш численною жертви, тим більше забезпечений їжею хижак і тим інтенсивніше він розмножується. Отже, чим більше в нинішньому році жертв, тим більше на наступний рік буде хижаків. Зростання кількості хижаків призводить до зниження чисельності жертв. Зниження чисельності жертв веде до того, що розмноження хижака сповільнюється і кількість хижака і жертви повертається до нормального - вихідного співвідношенню
17) Послідовна зміна біоценозів, котрі виникає на одній і тій же території під впливом природних факторів або впливу людини, називається сукцессіейГомеостаз і сукцесія екологічної системи.
Природні екосистеми існують протягом тривалого часу - десятків і навіть сотень років, тобто мають стабільністю в часі і просторі. Для підтримки стабільності екосистеми необхідна збалансованість потоків речовини і енергії, процесів обміну речовин між організмами та навколишнім середовищем. Але жодна екосистема не буває абсолютно стабільною: наприклад, регулярно збільшується чисельність популяцій одних видів тварин і рослин, але зменшується чисельність інших. Подібні процеси мають певну періодичність, але в цілому не виводять систему з рівноваги. Стан рухомо-стабільної рівноваги екосистеми носить назву гомеостазу ( "гомео" - той же, "стазис" - стан). Екосистема може стійко функціонувати тільки в межах тієї області порушення зворотних зв'язків, коли її елементи ще можуть компенсувати відхилення, визначаються позитивним зворотним зв'язком (Рис. 10).
Область стійкості екосистеми називається гомеостатичним плато (див. Рис). Для пояснення, що таке зворотний зв'язок в екології розглянемо умовну просту екосистему, що складається з двох графічних рівнів "олень - вовк". У цій системі хижаки поїдають жертв. Якщо чисельність жертви зростає, то хижак, який харчується тільки цією жертвою, теж збільшує свою чисельність (об'єм популяції). У цьому проявляється позитивний зворотний зв'язок, яка прагне вивести систему з рівноваги. Але оскільки вовк їсть оленів, то він, природно, знижує чисельність популяції оленів. У цьому проявляється негативна зворотна я зв'язок, яка прагне знову вивести систему з рівноваги. Якщо ж чисельність вовка чомусь через будь-яких стресових причин різко зростає, то він, відповідно, знизить і чисельність оленя, і в кінці кінців сам буде поставлений перед умовою обмеження власної чисельності (через нестачу їжі), але стабільність системи в цілому не порушиться. Таким чином, область, в межах якої механізми зворотного зв'язку здатні, не дивлячись на стресові впливи, зберегти стійкість системи, хоча і в зміненому вигляді, називаютго меостатіческім плато.
Розрізняють первинну сукцесію - процес розвитку і зміни екосистем на незаселених раніше ділянках. Класичний приклад - поступове обростання голою скелі з розвитком в кінцевому підсумку на ній лісу. Або поступова зміна озерної екосистеми лісом. Вторинна сукцесія - відновлення екосистеми колись існувала на даній території. Сукцесія зазвичай завершується стадією, коли всі види екосистеми, розмножуючись, зберігають відносно постійну чисельність і подальшої зміни її складу не відбувається. Таке рівноважний стан називають клімаксом, а екосистему - клімаксовие. Загальні закономірності сукцессіонного процесу. Для будь-якої сукцесії, особливо первинної, характерні наступні загальні закономірності перебігу процесу. 1. На початкових стадіях видове різноманіття незначно, продуктивність і біомаса малі, але в міру розвитку сукцесії ці показники зростають. 2. З розвитком сукцессіонного ряду збільшуються взаємозв'язку між організмами. Особливо зростає кількість і роль симбіотичних відносин. Повніше освоюється місце існування, ускладнюються ланцюги та мережі живлення. 3. Зменшується кількість вільних екологічних ніш, і в клімаксних співтоваристві (від грец. «Клімакс» - сходи) вони або відсутні, або знаходяться в мінімумі. У зв'язку з цим у міру розвитку сукцесій зменшується вірогідність спалахів чисельності окремих видів. 4. Інтенсифікуються процеси кругообігу речовин, потік енергії і дихання екосистем. 5. Швидкість сукцессіонного процесу в більшій мірі залежить від тривалості життя організмів, що грають основну роль у складанні та функціонуванні екосистем. В цьому відношенні найбільш тривалі сукцесії в лісових екосистемах. Коротше вони в екосистемах, де автотрофне ланка представлено трав'янистими рослинами, і ще швидше протікають у водних екосистемах. 6. Незмінюваність завершальних (клімаксних) стадій сукцесій відносна. Динамічні процеси при цьому не припиняються, а лише сповільнюються. Тривають динамічні процеси, що обумовлюються змінами довкілля, зміною поколінь організмів і іншими явищами. Щодо велику питому вагу займають динамічні процеси циклічного (флуктуаційного) плану. 7. У зрілої стадії клімаксного спільноти біомаса зазвичай досягає максимальних, або близьких до максимальних значень, при цьому продуктивність окремих спільнот на стадії клімаксу неоднозначна. У кожній екосистемі два основних компоненті: биота (організми) і абиот (неживі - хімічні та фізичні - фактори навколишнього середовища).
Клімаксное Спільнота - клімаксних СООБЩЕСТВО, в екології - стабільне співтовариство, виникає на завершення зміни фітоценозу (рослинного співтовариства). В ході зміни фітоценозу ряд рослин і супутніх їм тварин поступово захоплюють деяку місцевість, причому нові види витісняють багато колишніх, вже були там. Коли цей процес завершується, що утворилося в результаті співтовариство досягає стабільності, оскільки установілосьравновесіе з місцевими умовами середовища.
Клімакс у екології та геоботаніці - заключне, відносно стійкий стан змінюють один одного екосистем, що виникає в результаті змін, або сукцесій, і в значній мірі відповідне екологічних умов певної місцевості. Клімакс залежить від кліматіческіхфакторов, від місцевих особливостей грунтів і від впливів людини на природу. [1]
Теоретично климаксное співтовариство може підтримувати себе невизначено довго, все внутрішні його компоненти врівноважені між собою, і воно знаходиться в рівновазі з фізичним середовищем [2].
У концепції клімаксу довга історія. Один з перших дослідників сукцессии Фредерік Клементс [4] був прихильником теорії моноклімакса і стверджував, що в будь-якій кліматичній зоні існує лише один істинний клімакс. До його виникнення ведуть усі сукцесії.
В кінцевому рахунку, багато екологів (в тому числі Тенсли) цю теорію відкинули, і була запропонована теорія поліклімакса. Відповідно до неї клімакс в даній ділянці може визначатися одним або декількома факторами: кліматом, ґрунтовими умовами, топографією, пожежами і т. Д. Тому в одній кліматичній зоні цілком може існувати цілий ряд специфічних типів клімаксу. 18) Геосфери (від грец. Γῆ - Земля і σφαῖρα - куля) - географічні концентричні оболонки (суцільні або переривчасті), з яких складається планета Земля.
Виділяються наступні геосфери: атмосфера, гідросфера, літосфера, земна кора, мантія і ядро Землі. Ядро Землі ділиться на зовнішнє ядро (рідке) і центральне - суб'ядро (тверде).
Геосфери умовно діляться на базові або головні (літосфера, атмосфера і гідросфера і інші), а також щодо автономно розвиваються вторинні геосфери: педосфера, антропосферою (Родоман Б. Б. 1979), соціосфера (Єфремов Ю. К. 1961) і ноосфера (Вернадський В. І.). Область існування організмів, що включає нижню частину атмосфери, всю гідросферу і верхню частину земної кори, називається біосферою. Кріосфера характеризується негативною або нульовою температурою, при яких вода, що міститься в пароподібному, вільному або хімічно і фізично пов'язаному з іншими компонентами вигляді, може існувати в твердій фазі (лід, сніг, іній та інші).
Статус геосфери їм надається лише виходячи з значення в житті людини на Землі, порівнянного з роллю первинних геосфер.
Кожна з перерахованих вище геосфер вивчається окремою наукою або набором окремих наук, які вивчають кожну сферу на різних системних рівнях.
Перші пропозиції щодо збереження єдності знання про Землю та створення узагальнюючої його науки прозвучали у вигляді синтетичної концепції геосфер Е. Зюсс і в ідеї А. Геттнера. У Росії прихильником єдиної і загальної географії був В. В. Докучаєв.
За сукупністю природних умов і процесів, що протікають в області зіткнення і взаємодії геосфер, виділяють спеціфіческіеоболочкі (наприклад, географічну оболонку). Географічна оболонка була визначена П. І. Броуновим в 1910 році, але потім по-різному визначалася і обмежувалася А. А. Григор ', І. П. Герасимовим, І. М. Забєлін, С.В, Калесник, М. М. Ермолаєвим , А. І. Рябчикова і іншими вченими.
У межах географічної оболонки стикаються і складно взаємодіють сили різного походження (зокрема - сонячна енергія, енергія внутрішніх шарів Землі, сила тяжіння, руху повітряних, водних і літогенних потоків).