Биотическая структура экосистем

Рис.1.1 Продуценты

Все живые организмы существуют в форме популяций.

Популяция - совокупность особей данного вида, в течение длительного времени населяющих определенную область географического пространства, связанных между собой определенными взаимоотношениями и приспособленных к жизни в условиях данного места обитания (биотопа). Воздействуя на биоценоз, человек воздействует не на отдельные организмы (особи), а на всю популяцию в целом.

В каждой экосистеме есть два основных компонента, организмы и факторы окружающей их неживой среды. Всю совокупность организмов (растений, животных, микробов) называют биотой экосистемы.

Биотическая структура экосистем

Несмотря на громадное разнообразие экосистем (от тундры до пустынь), всем им свойственна примерно одинаковая биотическая структура, все они включают одни и те же составляющие. Это продуценты, консументы и редуценты.

Любая экосистема включает несколько трофических (пищевых) уровней.

Продуценты (от лат. produsena - создающий) - это в основном зеленые растения автотрофы (от греч. aiitos - сам; trofo - пища), которые под влиянием солнечной энергии в процессе фотосинтеза с помощью хлорофилла из воды и СО₂ образуют сахара и в качестве побочного продукта выделяют кислород (О₂) Кроме того, к продуцентам относят и хемоавтотрофы - организмы, использующие в качестве питания углерод неорганических соединений и энергию химических превращений одних веществ в другие (азотофиксирующие бактерии).

Консументы - гетеротрофные организмы (от греч. getoros - другой) - потребители органического вещества, созданного автотрофами. К первичным консументам относятся организмы, питающиеся травой, фитофаги (от греч. fiton - растение, fagos - пожирающий) и паразиты зеленых растений. Среди травоядных в наземной среде преобладают насекомые, грызуны и копытные, а в водной - мелкие ракообразные и моллюски. Вторичные консументы питаются травоядными. Состав вторичных консументов разнообразен: здесь хищники, убивающие жертву (зоофаги),трупоеды (некрофаги), паразиты и др.

Мертвые растения и животные остатки (опавшие листья, фекалии, детрит) служат пищей консументам - детритофагам (гриф, земляные черви, муравьи). И наконец, редуценты (деструкторы) - организмы, разлагающие органические веществ до простых неорганических -преимущественно микроорганизмы (бактерии, дрожжи, грибы-сапрофиты). Идет процесс, обратный процессу фотосинтеза - распад органических молекул в клетке с выделением энергии, необходимой для жизнедеятельности (клеточное дыхание).

Детритофаги и редуценты играют в биосфере одну и ту же роль -питаются мертвым органическим веществом. Они, в свою очередь, также являются объектом питания. Таким образом, все в природе связано посредством пищевых цепей (или пищевой сети, т.к. одним и тем же веществом питаются сотни, тысячи организмов).

Существуют также симбиотрофы - организмы, ведущие совместный образ жизни. Классический пример: лишайники, представляющие тесное взаимовыгодное сосуществование грибов и водорослей.

Продуценты, первичные, вторичные консументы, детритофаги и редуценты находятся на равных уровнях этой общей схемы, называемых трофическими (пищевыми) уровням» (обычно 3-4 уровня).

Рис. 1.2. Пирамида биомассы

На каждом трофическом уровне биомасса на 90-99 % меньше, чем на предыдущем. К примеру, если биомасса продуцентов составляет 10 т, то фитофагов около 100 кг, а плотоядных около 10 кг.

Таким образом, очевидно, что без непрерывного образования органического вещества экосистема быстро бы "съела" сама себя и прекратила существование.

Разложение и горение - это процессы, обратные росту, при которых из сложных органических молекул строятся простые неорганические вещества, например, окисление сахара (глюкозы):

С₆Н₁₂О_ъ + 6 0₂ = 6 CO₂↑+ 6 Н₂0

Здесь мы наблюдаем закон сохранения массы, который можно сформулировать так: атомы в химических реакциях никогда не исчезают, не образуются вновь и не превращаются друг в друга, они только перегруппируются с образованием различных молекул и соединений.

Однако химическая реакция - это не только перегруппировка атомов, здесь одновременно происходит поглощение и выделение энергии, т.е. бесконечный круговорот веществ и энергий в природе.