Что такое биотический компонент
Экосистема (биогеоценоз), ее компоненты
Содержание:
Содержание:
Экосистема (биогеоценоз), ее компоненты: продуценты, консументы, редуценты и их роль
Экосистема (или биогеоценоз) – это открытая, саморегулирующаяся и самовоспроизводящаяся биологическая система, состоящая из взаимодействующих между собой организмов живой природы (биоценоз) и окружающей их неживой среды (биотоп). Озеро, степь, лес, болото – типичные примеры природных экосистем.
ЭКОСИСТЕМА = БИОЦЕНОЗ + БИОТОП
Термин «экосистема» был предложен ботаником А. Тенсли в 1935 году. Он считал, что любая совокупность живых организмов, как органического компонента, и неживой природы, как неорганического компонента, формирует экосистему. Для А. Тенсли органика и неорганика в экосистеме равноценные части, которые нельзя исключать.
Классификация экосистем
По происхождению все экосистемы делят на природные (естественные), антропогенные (искусственные) и социоприродные (смешанные).
По источнику получаемой энергии экосистемы делятся на автотрофные и гетеротрофные.
В экосистеме выделяют два основных компонента:
Биотический компонент подразделяется на автотрофный и гетеротрофный:
— автотрофный – это организмы, называемые продуцентами, которые сами производят органическое вещество из простых неорганических веществ с использованием энергии солнечного света (фотоавтотрофы) или энергии, выделяющейся при химических реакциях (хемоавтотрофы). К группе автотрофных организмов принадлежат все зеленые растения и некоторые представители бактерий, способные фотосинтезировать. Простыми неорганическими веществами для фотоавтотрофов служат углекислый газ и вода. В процессе жизнедеятельности они образуют на свету органические вещества – углеводы или сахара. Кислород выделяется как побочный продукт:
Хемоавтотрофы используют энергию химических связей. Типичными представителями являются нитрифицирующие бактерии, способные окислять аммиак сначала до азотистой, а затем до азотной кислоты:
Выделившаяся при этих реакциях химическая энергия (Q) используется бактериями для образования органических веществ в процессе восстановления углекислого газа до углеводов.
— гетеротрофный – это организмы, получающие энергию из процессов окисления органического вещества. Сами они не могут производить органические соединения, поэтому получают их в готовом виде. К гетеротрофам принадлежат консументы и редуценты.
Консументы – это гетеротрофные организмы, потребляющие готовое органическое вещество, созданное продуцентами, и использующие его как источник энергии и питательного материала. Все животные, некоторые микроорганизмы и паразитические растения являются консументами. Консументы делятся на фаготрофов, питающихся животными и растительными организмами, и сапротрофов, питающихся мертвыми остатками.
Классификация консументов:
Редуценты, или деструкторы – это микроорганизмы (бактерии, грибы), которые разлагают все растительные и животные остатки до простых неорганических соединений.
К абиотическим факторам относятся влияния неживой природы: свет, температура, влажность.
Видовая и пространственная структуры экосистемы
При рассмотрении любых экосистем в горизонтальном и вертикальном направлении, можно отметить неоднородность расположения в них живых организмов.
Видовая структура экосистемы – это многообразие видов, их взаимодействие и соотношение численности. Различные сообщества, состоящие из разных видов, образуют видовое разнообразие экосистемы. Например, в степи на площади 100 м 2 произрастают растения, принадлежащие к 100 разным видам.
Видовая структура экосистемы определяется также и соотношением численности особей разных видов в экосистеме. Например, в одном лесу могут обитать около 10 видов птиц по 100 особей каждого вида. В другом лесу то же количество видов включает неоднородное соотношение особей каждого вида: особи одних видов по численности могут превосходить другие виды, и наоборот. Виды, в популяции которых содержится наибольшее количество особей, называются доминантами. Например, в степях доминантами являются ковыль и типчак, так как именно представители этих видов преобладают в экосистеме по численности. Доминанты определяют структуру экосистемы и, как правило, не имеют врагов, что дает им заметное преимущество к процветанию.
Эдификатор — основной образователь среды. Обычно доминирующий вид является и эдификатором. Например, сосна в сосновом бору считается как доминантом, так и эдификатором. Во-первых, по биомассе сосна значительно превосходит остальные организмы данной экосистемы, а во-вторых, она создает условия для существования “соседей”, затеняя нижние ярусы, окисляя почву.
Пространственная структура экосистемы – это расположение популяций разных видов в экосистеме. Пространственная структура экосистемы бывает вертикальной и горизонтальной. Растительность определяет главным образом вертикальную структуру экосистемы. Совокупность растений одинаковой высоты формирует ярусы. Выделяют около пяти ярусов, образованных разными жизненными формами растений: древесный (верхний и нижний), кустарниковый, кустарниково-травяной, мхово-лишайниковый. Высокие деревья (сосна, ель, дуб, береза) составляют верхний (первый) ярус. Далее располагаются деревья пониже (рябина, осина, черемуха, яблоня), образующие второй ярус. Затем идут кустарники (шиповник, жимолость, крушина, ежевика), формирующие третий ярус. Мхи, низкорослые травы и лишайники создают самый нижний ярус.
Ярусное расположение растительности определяется, прежде всего, их неодинаковой потребностью в солнечном свете: верхний ярус занимают светолюбивые растения, под пологом которых прячутся теневыносливые.
Животные также могут занимать тот или иной растительный ярус, практически не покидая его.
Ярусность бывает не только надземная, но и подземная. Почвенную ярусность определяет характер залегания корневой системы различных растений. Корни наиболее высоких деревьев проникают на большую глубину, чем корни кустарников, ближе к поверхности располагаются корни мелких травянистых растений, а непосредственно на ней — мхи. При этом, в поверхностных слоях почвы корней значительно больше, чем в глубинных.
Горизонтальная структура экосистемы (мозаичность) – это неравномерное распределение популяций отдельных видов по площади. Мозаичность возникает вследствие неоднородности рельефа почвы, а также может быть результатом деятельности человека (например, кострища, выборочная рубка). Животные тоже оказывают влияние на горизонтальную структуру экосистемы (вытаптывание копытными травостоя, образование муравейников).
Вертикальная и горизонтальная структуры экосистемы позволяют организмам наиболее эффективно использовать световой поток, минеральные вещества почвы и влагу.
Трофические уровни. Цепи и сети питания, их звенья
Трофический (пищевой) уровень — комплекс организмов с одинаковым типом питания, занимающих определенное положение в пищевой цепи.
Классификация трофических уровней:
Особи одного вида могут занимать несколько трофических уровней в зависимости от источников пищи (например, белый медведь, потребляя ягоды, считается консументом I порядка, но, поедая грызуна, становится консументом II порядка).
Заключенная в одних организмах энергия потребляется другими организмами в процессе круговорота веществ. Перенос энергии и пищи от ее источника — автотрофов (продуцентов) через ряд организмов происходит по пищевой цепи, путем поедания одних организмов другими. Пищевая цепь — это ряд видов или их групп, каждое предыдущее звено в котором служит пищей для следующего. Число звеньев в ней может быть различным, но обычно их бывает 3 — 5.
Пищевые цепи подразделяются на:
Пастбищные пищевые цепи – это цепи выедания. Основным источником пищи здесь являются зеленые растения (продуценты).
Детритные пищевые цепи – это цепи разложения, где в качестве главного источника пищи используются отмершие останки. Органические останки, или детрит, формируют начало детритных пищевых цепей.
Значение пищевой цепи:
Пищевые цепи не изолированы друг от друга. Они взаимодействуют между собой, формируя пищевые сети. Пищевая сеть – это условное образное обозначение трофических взаимоотношений продуцентов, консументов и редуцентов в сообществе. Оценивая схемы пищевых цепей, можно отметить, что каждый организм питается только каким-то определенным организмом. На самом деле, это не всегда так. Как правило, живые организмы могут использовать в качестве источника пищи организмы из разных популяций. Даже организмы из смежных пищевых цепей могут выступать для них компонентом питания. Таким образом, возможно переплетение пищевых цепей с образованием пищевых сетей.
Правила экологической пирамиды
На каждом последующем уровне продукция примерно в 10 раз меньше предыдущего. Это правило экологических пирамид в 1927 году объявил зоолог Чарлз Элтон для отображения экологической структуры. Структурой для построения экологических пирамид служат пищевые цепи. Чарлз Элтон разработал графическую модель в форме пирамиды, основание которой занимают продуценты. Объем каждого верхнего этажа по сравнению с предыдущим уменьшается. Над уровнем продуцентов залегает уровень консументов I порядка. Выше находятся консументы остальных порядков.
Позже эколог Р. Линдеман в 1942 году вывел правило 10%: на каждый следующий более высокий трофический уровень переходит около 10% энергии предыдущего уровня. 90% энергии при переносе ее от звена к звену рассеивается в виде тепла. Поэтому, в связи с колоссальной потерей энергии, количество трофических уровней ограничено и не превышает четырех-пяти звеньев. Чем дальше от начала располагаются звенья цепи, тем меньше энергии достается следующим трофическим уровням.
Энергия (C) тратится на разнообразные процессы жизнедеятельности организмов. Часть идет на построение клеток, а именно на прирост (P). Часть расходуется на прохождение энергетического обмена (R) и на процесс дыхания (i). Некоторая часть энергии выводится из организма в качестве неусвояемых продуктов жизнедеятельности (F). Следовательно, общее количество энергии будет складываться из отдельных составляющих:
Очевидно, что не все слагаемые будут переходить на следующий трофический уровень. Например, энергия, затраченная на дыхание, уходит из экосистемы. Таким образом, каждый последующий уровень всегда будет получать меньше энергии, чем первоначально содержится в предыдущем.
Правило 10% (принцип Линдемана) – основной закон пирамиды энергии.
Типы экологических пирамид:
Экологическая пирамида может быть перевернута основанием вверх, то есть предыдущие уровни могут иметь меньшую плотность и биомассу, чем последующие. Основным фактором для этого служит высокая скорость воспроизводства популяции жертвы. Например, множество насекомых, обитающих на одном дереве.
Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания)
Схемы цепей питания позволяют нам получить полную информацию о кормовой структуре биогеоценоза. В отличие от обычного бессвязного перечисления видов той или иной экосистемы, схемы передачи веществ и энергии дают возможность проследить взаимоотношения между видами разных популяций, построенных на принципе «пища-потребитель».
Поскольку вещество и энергия постоянно перемещаются, важно также знать направление этого потока.
Типичная трофическая цепь записывается линейно. В зависимости от типа пищевой цепи, определяют организм, расположенный в начале. Если целью служит запись пастбищной пищевой цепи, то сначала записывают продуцента (любое растение, способное к фотосинтезу). За продуцентом следуют консументы всех возможных порядков. Между организмами, записанными в строку, рисуют стрелки. Направление стрелок позволяет понять, в какую сторону движется энергия и вещество. Например, трава → кузнечик → мышь → куница → орел. Трава, являясь продуцентом, служит пищей для кузнечиков (консументы первого порядка), которые, в свою очередь, становятся пищей для мышей (консументы второго порядка). Мышами питаются куницы (консументы третьего порядка), а куниц поедают орлы (консументы четвертого порядка). Стрелки показывают направление движения веществ и энергии от травы к орлам.
В детритной пищевой цепи место продуцента занимает детрит — мертвое органическое вещество, которое потребляют консументы первого порядка. Например, мертвое животное → муха → лягушка → змея.
Как правило, при выполнении заданий, перечисляется только список видов, обитающих в экосистеме, а пищевые взаимоотношения между ними приходится определять самому. Сделать это просто. Сначала нужно проанализировать способ питания организмов. При наличии в списке продуцента, именно он выделяется в первую очередь. Обычно, продуцентами в пищевых цепях являются зеленые растения.
Далее выбирается гетеротрофный организм, питающийся растительной пищей, или фитофаг. Затем, хищное животное, поедающее фитофагов и т.д.
Если в предложенном списке организмов отсутствует продуцент, тогда выбирается детрит. В остальном система составления пищевых цепей одинакова.
Экосистема и ее факторы
Продуценты, консументы и редуценты
Растения, преобразующие энергию солнечного света в энергию химических связей. Создают органические вещества, потребляемые животными.
Пищевые цепи
Взаимоотношения между организмами разных трофических уровней отражаются в пищевых цепочках (трофических цепях), в которых каждое предыдущее звено служит пищей для последующего звена. Поток энергии и веществ идет однонаправленно: продуценты → консументы → редуценты.
В естественных сообществах пищевые цепи часто переплетаются, в результате чего образуются пищевые сети. Это связано с тем, что один и тот же организм может быть пищей для нескольких разных видов. Например, филины охотятся на полевок, лесных мышей, летучих мышей, некоторых птиц, змей, зайцев.
Экологическая пирамида
Экологическая пирамида представляет собой графическую модель отражения числа особей (пирамида чисел), количества их биомассы (пирамида биомасс), заключенной в них энергии (пирамида энергии) для каждого уровня и указывающая на снижение всех показателей с повышением трофического уровня.
Существует правило 10%, которое вы можете встретить в задачах по экологии. Оно гласит, что на каждый последующий уровень экологической пирамиды переходит лишь 10% энергии (массы), остальное рассеивается в виде тепла.
Представим следующую пищевую цепочку: фитопланктон → зоопланктон → растительноядные рыбы → рыбы-хищники → дельфин. В соответствии с изученным правилом, чтобы дельфин набрал 1кг массы нужно 10 кг рыб хищников, 100 кг растительноядных рыб, 1000 кг зоопланктона и 10000 кг фитопланктона.
Агроценоз
Факторы экосистемы
К биотическим факторам относятся все живые существа и продукты их жизнедеятельности. Например: хищники регулируют численность своих жертв, животные-опылители влияют на цветковые растения и т.д. Это и самые разнообразные формы взаимоотношений между животными (нейтрализм, комменсализм, симбиоз).
В результате деятельности человека произошли глобальные изменения: над Антарктикой появились «озоновые дыры», ускорилось глобальное потепление, которое ведет к таянию ледников и повышению уровня мирового океана.
За миллионы лет эволюции растения и животные вырабатывают приспособления к тем условиям среды, где они обитают. Так у алоэ, растения живущего в засушливом климате, имеются толстые мясистые листья с большим запасом воды на случай засухи. У каждого организма вырабатывается своя адаптация.
Формируются привычные биологические ритмы (биоритмы): организм адаптируется к изменениям освещенности, температуры, магнитного поля и т.д. Эти факторы играют важную роль в таких событиях как сезонные перелеты птиц, осенний листопад.
Если адаптация не вырабатывается, или это происходит слишком медленно по сравнению с другими видами, то данный вид подвергается биологическому регрессу: количество особей и ареал их обитания уменьшаются и со временем вид исчезает. Иногда деятельность человека играет решающий фактор в исчезновении видов.
Закон оптимума
За пределами зоны оптимума начинается зона угнетения (пессимума). Если значение фактора лежит в зоне пессимума, то организм испытывает угнетение, однако процесс жизнедеятельности может продолжаться. Таким образом, зона пессимума лежит в пределах выносливости организма. За пределами выносливости организма происходит его гибель.
Фактор, по своему значению находящийся на пределе выносливости организма, или выходящий за такое значение, называется ограничивающим (лимитирующим). Существует закон ограничивающего фактора (закон минимума Либиха), гласящий, что для организма наиболее значим фактор, который более всего отклоняется от своего оптимального значения.
Метафорически представить этот закон можно с помощью «бочки Либиха». Смысл данной метафоры в том, что вода при заполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску, таким образом, длина остальных досок уже не играет роли. Так и наличие выраженного ограничивающего фактора сводит на нет благоприятность остальных факторов.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Из каких основных компонентов состоят экосистемы?
Есть два основных компонента экосистемы, которые постоянно взаимодействуют друг с другом. Это биотические компоненты (живая природа) и абиотические компоненты (неживая природа).
Биотические компоненты экосистемы
Продуценты
К продуцентам относятся все растения в экосистеме, которые способны покрывать свою потребность в энергии посредством фотосинтеза. Все остальные живые существа зависят от растений для удовлетворения своих энергетических потребностей в пище и кислороде.
Консументы
Консументы включают травоядных, плотоядных и всеядных животных. Травоядные – это живые организмы, питающиеся растениями. Плотоядные едят других животных. Всеядные – это животные, которые могут есть как растительную, так и животную пищу.
Редуценты
Абиотические компоненты экосистемы
Абиотические компоненты – это физические и / или химические факторы среды, которые воздействуют на живые организмы на любом этапе их жизни. Их также называют экологическими факторами среды. Физические и химические факторы характерны для окружающей среды. Свет, воздух, почва, вода, питательные вещества и т. д. образуют абиотические компоненты экосистемы.
Абиотические факторы варьируются от экосистемы к экосистеме. В водной экосистеме абиотические факторы могут включать pH воды, солнечный свет, мутность, глубину, соленость, доступные питательные вещества и растворенный кислород. Точно так же абиотические факторы в наземных типах экосистем могут включать почву, виды почв, температуру, дождь, высоту, ветер, питательные вещества, солнечный свет и т. д.
Круговорот веществ в экосистеме
Солнце является источником энергии для продуцентов. Растения используют эту энергию для синтеза питательных веществ при помощи диоксида углерода и хлорофилла. Энергия солнца через несколько химических реакций превращается в химическую энергию.
Экосистемы имеют сложный набор взаимодействий, которые происходят между биотическими и абиотическими компонентами. Компоненты экосистемы связаны друг с другом потоками энергии и круговоротом питательных веществ. Несмотря на то, что экосистемы не имеют четких границ, эти взаимодействия будут затронуты, даже если один фактор будет изменен или удален. В конечном итоге это может повлиять на всю экосистему.
Экологические факторы, их классификация, биотические элементы среды и их влияние на планету
Что такое биотические элементы среды? Каковы экологические факторы воздействия на живые организмы?
Экологические факторы и их классификация
Населяющие планету организмы могут практически неограниченно размножаться и расселяться. Это также касается тех видов, которые ведут прикрепленный способ жизни: у них есть как минимум одна фаза развития, предполагающая активное перемещение.
Экологические факторы — это внешние обстоятельства, воздействующие на все живые организмы.
Классификация факторов
Все факторы делятся на 3 группы: антропогенные, биотические и абиотические.
Абиотические факторы — это явления и компоненты, относящиеся к неживой природе, которые прямо или опосредованно влияют на отдельные организмы и сообщества этих организмов.
Среди абиотических факторов можно назвать температуру (воды, воздуха, почвы и др), освещенность, давление, состав атмосферы, влажность, состав воды, минеральный состав горных пород.
Факторы биотические — это совокупность форм взаимодействий между отдельными особями живых организмов в конкретной популяции и между отдельными популяциями в сообществе.
Антропогенные или антропические факторы — виды хозяйственной деятельности, осуществляемой людьми, которые оказывают влияние на состояние среды обитания разнообразных живых существ, включая человека, и приводят к ее изменениям.
Антропогенный фактор отделился от группы биотических. Человек как биологический вид существует довольно недавно, но за это время его роль заметно изменилась. В результате человеческой деятельности планета изменила свой облик — достаточно посмотреть на рельеф, поля, каналы и населенные пункты. И с каждым годом влияние, которое люди оказывают на природу, возрастает.
Интенсивность и периодичность изменений
Отдельные экологические факторы отличаются относительно постоянной интенсивностью на протяжении продолжительных исторических периодов развития биосферы.
В качестве примера стоит упомянуть солнечное излучение, силу притяжения Земли, газовый состав атмосферы, солевой состав океанических вод.
Но большинству экологических факторов свойственна изменяющаяся интенсивность.
Температура и влажность постоянно меняются.
Характер экологических изменений также различается. Изменения бывают:
Периодичность влияния определяется временем суток, года, а также нахождением Луны относительно Земли.
Непериодические изменения — это, к примеру, извержение вулкана, падения метеоритов, землетрясения.
Направленность влияния факторов прослеживается на примере того, как изменяется климат Земли. Он связан с перераспределением соотношения площадей, занятых сушей, и Мирового океана.
Биотические элементы среды
Взаимодействие живых организмов на планете Земля происходит и с неживой природой, и с другими живыми организмами. Они распределяются по планете не хаотично, а в соответствии с определенными закономерностями, присущими географической оболочке. По этой причине живые организмы создают пространственные группировки и различные сообщества.
Организмы, включенные в то или иное сообщество, отличаются определенными приспособлениями к конкретным условиям среды обитания. Общность и схожесть требований к условиям среды, то есть, потребности организмов, формируют систему взаимоотношений между организмами, которые составляют биосферу.
Система живых организмов является строго упорядоченной, несмотря на то, что кажется довольно хаотичной. Основа этой системы — получение энергии, используемой для жизнедеятельности.
Базовая структура биотической системы — организмы, которые могут сами образовывать органические вещества из неорганических. Такие организмы называются автотрофами: есть фотосинтетики и хемосинтетики.
Автотрофы — зеленые растения, а также отдельные бактерии.
Группа автотрофов также может называться продуцентами. Благодаря им осуществляется переработка солнечной энергии в энергию химических связей, а органика поступает в биосферу.
Существуют и гетеротрофы: используют органические вещества, которые синтезировали автотрофы, и синтезируют новые соединения. Среди гетеротрофов наблюдается заметная неоднородность. В этой группе есть консументы (к ним относят паразитов, травоядных и хищных животных) и редуценты (бактерии и грибы). Последние отличаются тем, что могут расщеплять сложные органические соединения на более простые. Таким образом они способствуют разложению отмерших останков растений и животных и участвуют в круговороте веществ в природе.
Как биотические элементы влияют на формирование планеты
Совокупность живых организмов или биотические элементы среды непосредственно влияют на формирование нашей планеты. Каждый биотический фактор — по-своему.
Растения и животные меняют газовый состав атмосферы. Благодаря древним растениям, наша планет обзавелась кислородом и озоновым экраном.
В результате жизнедеятельности растений и животных появились следующие осадочные горные породы:
Подытоживая, стоит отметить, что живые организмы формируют климат и рельеф нашей планеты.