Ein Ökosystem ist ein biologisches System, das aus einer Ansammlung lebender Organismen, ihrem Lebensraum sowie einem System von Verbindungen besteht, die Energie zwischen ihnen austauschen. Derzeit ist dieser Begriff das Grundkonzept der Ökologie.

Struktur

Sie wurden erst vor relativ kurzer Zeit untersucht. Wissenschaftler unterscheiden darin zwei Hauptkomponenten – biotische und abiotische. Die erste ist unterteilt in heterotrophe Organismen (einschließlich Organismen, die durch Oxidation organischer Stoffe Energie gewinnen – Verbraucher und Zersetzer) und Primärenergie für die Photosynthese und Chemosynthese erhalten, d. h. Produzenten).

Die einzige und wichtigste Energiequelle, die für die Existenz des gesamten Ökosystems notwendig ist, sind Produzenten, die die Energie der Sonne, Wärme und chemische Bindungen absorbieren. Daher sind Autotrophen Vertreter des ersten Teils des gesamten Ökosystems. Die zweite, dritte und vierte Ebene werden auf Kosten der Verbraucher gebildet. Sie werden durch Zersetzer verschlossen, die in der Lage sind, unbelebtes organisches Material in eine abiotische Komponente umzuwandeln.

Die Eigenschaften des Ökosystems, über die Sie in diesem Artikel kurz lesen können, implizieren die Möglichkeit einer natürlichen Entwicklung und Erneuerung.

Hauptbestandteile des Ökosystems

Die Struktur und Eigenschaften des Ökosystems sind die Hauptkonzepte, mit denen sich die Ökologie beschäftigt. Es ist üblich, die folgenden Indikatoren hervorzuheben:

Klimabedingungen, Umgebungstemperatur sowie Luftfeuchtigkeit und Lichtverhältnisse;

Organische Stoffe, die die abiotischen und biotischen Komponenten im Stoffkreislauf verbinden;

Anorganische Verbindungen im Energiekreislauf;

Produzenten sind Organismen, die Primärprodukte erzeugen;

Phagotrophe sind Heterotrophe, die sich von anderen Organismen oder großen Partikeln organischer Substanz ernähren;

Saprotrophe sind Heterotrophe, die abgestorbene organische Stoffe zerstören, mineralisieren und in den Kreislauf zurückführen können.

Die Kombination der letzten drei Komponenten bildet die Biomasse des Ökosystems.

Ein Ökosystem, dessen Eigenschaften in der Ökologie untersucht werden, funktioniert dank Organismenblöcken:

1. Saprophagen – ernähren sich von toten organischen Stoffen.
2. Biophagen – fressen andere lebende Organismen.

Nachhaltigkeit des Ökosystems und Biodiversität

Die Eigenschaften eines Ökosystems hängen mit der Vielfalt der darin lebenden Arten zusammen. Je umfangreicher und komplexer die Artenvielfalt ist, desto höher ist die Stabilität des Ökosystems.

Die biologische Vielfalt ist sehr wichtig, da sie die Bildung einer großen Anzahl von Gemeinschaften mit unterschiedlicher Form, Struktur und Funktion ermöglicht und eine echte Chance für ihre Bildung bietet. Je höher die Artenvielfalt, desto mehr Gemeinschaften können leben und desto mehr biogeochemische Reaktionen können stattfinden, während gleichzeitig die komplexe Existenz der Biosphäre sichergestellt wird.

Sind die folgenden Aussagen über die Eigenschaften eines Ökosystems richtig? Dieses Konzept zeichnet sich durch Integrität, Stabilität, Selbstregulierung und Selbstreproduktion aus. Viele wissenschaftliche Experimente und Beobachtungen geben eine positive Antwort auf diese Frage.

Ökosystemproduktivität

Bei der Untersuchung der Produktivität wurden Konzepte wie Biomasse und Bestandsertrag vorgeschlagen. Der zweite Term bestimmt die Masse aller auf einer Wasser- oder Landfläche lebenden Organismen. Biomasse ist aber auch das Gewicht dieser Körper, allerdings in Form von Energie oder trockener organischer Substanz.

Biomasse umfasst ganze Körper (einschließlich abgestorbenes Gewebe bei Tieren und Pflanzen). Biomasse wird erst dann zu Nekromasse, wenn der gesamte Organismus stirbt.

Gemeinschaften sind die Bildung von Biomasse durch Produzenten, ohne die Energie auszuschließen, die pro Flächeneinheit und Zeiteinheit für die Atmung aufgewendet werden kann.

Es gibt Brutto- und Netto-Primärprodukte. Der Unterschied zwischen ihnen besteht in den Atemkosten.

Die Nettoproduktivität einer Gemeinschaft ist die Akkumulationsrate organischer Substanz, die nicht von Heterotrophen und infolgedessen von Zersetzern verbraucht wird. Es ist üblich, pro Jahr oder Vegetationsperiode zu rechnen.

Die Sekundärproduktivität einer Gemeinschaft ist die Rate der Energieakkumulation durch Verbraucher. Je mehr Verbraucher es im Ökosystem gibt, desto größere Energiemengen werden verarbeitet.

Selbstregulierung

Zu den Eigenschaften eines Ökosystems gehört die Selbstregulierung, deren Wirksamkeit durch die Vielfalt der Bewohner und die Nahrungsbeziehungen zwischen ihnen reguliert wird. Wenn die Zahl eines der Hauptkonsumenten abnimmt, weichen die Raubtiere auf andere Arten aus, die für sie bisher von untergeordneter Bedeutung waren.

Lange Ketten können sich kreuzen und so die Möglichkeit schaffen, die Nahrungsbeziehungen je nach Beutezahl oder Pflanzenertrag zu diversifizieren. In den günstigsten Zeiten kann die Artenzahl wiederhergestellt werden – somit werden die Beziehungen in der Biogenozänose normalisiert.

Unvernünftige Eingriffe des Menschen in das Ökosystem können negative Folgen haben. Zwölf Kaninchenpaare, die nach Australien gebracht wurden, vermehrten sich im Laufe von vierzig Jahren auf mehrere hundert Millionen Individuen. Dies geschah aufgrund der unzureichenden Anzahl von Raubtieren, die sich von ihnen ernährten. Dadurch zerstören die Pelztiere die gesamte Vegetation auf dem Festland.

Biosphäre

Die Biosphäre ist ein Ökosystem höchsten Ranges, das alle Ökosysteme in einem vereint und die Möglichkeit für Leben auf dem Planeten Erde bietet.

Wie das globale Ökosystem von der Ökologiewissenschaft untersucht wird. Es ist wichtig zu wissen, wie die Prozesse funktionieren, die das Leben aller Organismen insgesamt beeinflussen.

Die Biosphäre umfasst folgende Komponenten:

- Hydrosphäre- Dies ist die Wasserhülle der Erde. Es ist mobil und dringt überall ein. Wasser ist eine einzigartige Verbindung, die für jeden Organismus eine der Lebensgrundlagen darstellt.

- Atmosphäre- das leichteste Luftflugzeug an der Grenze zum Weltraum. Dadurch findet ein Energieaustausch mit dem Außenraum statt;

- Lithosphäre- die feste Hülle der Erde, bestehend aus magmatischen und sedimentären Gesteinen.

- Pädosphäre- die obere Schicht der Lithosphäre, einschließlich des Bodens und des Prozesses der Bodenbildung. Sie grenzt an alle vorherigen Schalen und schließt alle Energie- und Stoffkreisläufe in der Biosphäre.

Die Biosphäre ist kein geschlossenes System, da sie fast vollständig durch Sonnenenergie versorgt wird.

Künstliche Ökosysteme

Künstliche Ökosysteme sind Systeme, die durch menschliches Handeln entstehen. Dazu gehören Agrozönosen und natürliche Wirtschaftssysteme.

Die Zusammensetzung und die Grundeigenschaften eines vom Menschen geschaffenen Ökosystems unterscheiden sich kaum vom realen. Es gibt auch Produzenten, Konsumenten und Zersetzer. Es gibt jedoch Unterschiede in der Umverteilung der Stoff- und Energieströme.

Künstliche Ökosysteme unterscheiden sich von natürlichen in folgenden Parametern:

1. Eine viel geringere Artenzahl und ein klares Vorherrschen einer oder mehrerer von ihnen.
2. Relativ geringe Stabilität und starke Abhängigkeit von allen Energiearten (einschließlich Menschen).
3. Kurze Nahrungsketten aufgrund geringer Artenvielfalt.
4. Ein offener Stoffkreislauf aufgrund der Entnahme von Gemeinschaftsprodukten oder Nutzpflanzen durch den Menschen. Gleichzeitig beziehen natürliche Ökosysteme möglichst viel davon in den Kreislauf ein.

Die Eigenschaften eines in einer künstlichen Umgebung geschaffenen Ökosystems sind denen einer natürlichen Umgebung unterlegen. Wenn Sie den Energiefluss nicht aufrechterhalten, werden die natürlichen Prozesse nach einer gewissen Zeit wiederhergestellt.

Waldökosystem

Die Zusammensetzung und Eigenschaften eines Waldökosystems unterscheiden sich von anderen Ökosystemen. In dieser Umgebung fallen viel mehr Niederschläge als über dem Feld, der größte Teil davon erreicht jedoch nie die Bodenoberfläche und verdunstet direkt aus den Blättern.

Das Ökosystem Laubwald besteht aus mehreren hundert Pflanzenarten und mehreren tausend Tierarten.

Im Wald wachsende Pflanzen sind echte Konkurrenten und kämpfen um das Sonnenlicht. Je niedriger die Stufe, desto mehr schattentolerante Arten haben sich dort angesiedelt.

Hauptverbraucher sind Hasen, Nagetiere und Vögel sowie große Pflanzenfresser. Alle im Sommer in den Blättern der Pflanzen enthaltenen Nährstoffe werden im Herbst auf die Zweige und Wurzeln übertragen.

Zu den Hauptkonsumenten zählen auch Raupen und Borkenkäfer. Jede Ernährungsstufe wird durch eine große Artenzahl repräsentiert. Die Rolle pflanzenfressender Insekten ist sehr wichtig. Sie sind Bestäuber und dienen als Nahrungsquelle für die nächste Stufe der Nahrungskette.

Süßwasserökosystem

In der Küstenzone des Stausees werden die günstigsten Bedingungen für das Leben lebender Organismen geschaffen. Hier erwärmt sich das Wasser am besten und enthält den meisten Sauerstoff. Und hier leben zahlreiche Pflanzen, Insekten und Kleintiere.

Das System der Nahrungsbeziehungen im Süßwasser ist sehr komplex. Höhere Pflanzen werden von pflanzenfressenden Fischen, Weichtieren und Insektenlarven gefressen. Letztere wiederum sind Nahrungsquelle für Krebstiere, Fische und Amphibien. Raubfische ernähren sich von kleineren Arten. Auch Säugetiere finden hier Nahrung.

Doch die Reste der organischen Substanz fallen auf den Boden des Stausees. Auf ihnen entwickeln sich Bakterien, die von Protozoen und filternden Weichtieren gefressen werden.

Die Natur ist eine unermüdliche Konjugation
Verben „essen“ und „gefressen werden“.
Wilhelm Inge

Was sind die Hauptbestandteile von Ökosystemen? Was sind Nahrungsketten und Nahrungsnetzwerke? Wie ist die trophische Struktur des Ökosystems?

Unterrichtsvorlesung

HAUPTKOMPONENTEN DES ÖKOSYSTEMS. Ökosysteme sind eine elementare Funktionseinheit der belebten Natur, in der Wechselwirkungen zwischen allen ihren Bestandteilen stattfinden und der Stoff- und Energiekreislauf stattfindet. Die Zusammensetzung des Ökosystems umfasst anorganische Substanzen (Wasser, Kohlendioxid, Stickstoffverbindungen usw.), die in den Kreislauf einbezogen werden, und organische Verbindungen (Proteine, Kohlenhydrate, Fette usw.), die biotische (lebende) und abiotische Verbindungen verbinden ( (nicht lebend oder träge) seine Teile. Jedes Ökosystem zeichnet sich durch eine bestimmte Umgebung (Luft, Wasser, Land) aus, einschließlich eines Klimaregimes und einer Reihe bestimmter Parameter der physikalischen Umgebung (Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw.). Basierend auf der Rolle, die Organismen im Ökosystem spielen, werden sie in drei Gruppen eingeteilt:

• Produzenten- autotrophe Organismen, hauptsächlich grüne Pflanzen, die in der Lage sind, aus anorganischen Substanzen organische Substanzen zu bilden;
• Verbraucher- heterotrophe Organismen, hauptsächlich Tiere, die sich von anderen Organismen oder Partikeln organischer Substanz ernähren;
• Zersetzer- heterotrophe Organismen, hauptsächlich Bakterien und Pilze, die für den Abbau organischer Verbindungen sorgen.

Die Umwelt und lebende Organismen sind durch die Zirkulationsprozesse von Materie und Energie miteinander verbunden.

Produzenten fangen Sonnenlicht ein und wandeln seine Energie in die Energie chemischer Bindungen der von ihnen synthetisierten organischen Verbindungen um. Verbraucher, also Lebensmittelproduzenten, nutzen die beim Abbau dieser chemischen Bindungen freigesetzte Energie zum Aufbau ihres eigenen Körpers. Zersetzer verhalten sich ähnlich, nutzen jedoch entweder tote Körper oder Produkte, die bei den Lebensprozessen von Organismen freigesetzt werden, als Nahrungsquelle. Gleichzeitig zerlegen Zersetzer komplexe organische Moleküle in einfache anorganische Verbindungen – Kohlendioxid, Stickoxide, Wasser, Ammoniumsalze usw. Dadurch geben sie von Pflanzen entfernte Stoffe an die Umwelt zurück und können diese Stoffe wieder aufnehmen von den Produzenten genutzt. Der Zyklus ist abgeschlossen. Es ist zu beachten, dass alle Lebewesen in gewissem Maße Zersetzer sind. Während ihres Stoffwechsels gewinnen sie die benötigte Energie, indem sie organische Verbindungen abbauen und als Endprodukte Kohlendioxid und Wasser freisetzen.

In Ökosystemen sind lebende Komponenten in Ketten angeordnet – Essen oder trophische Ketten, in dem jeder vorherige Link als Nahrung für den nächsten dient. An der Basis der trophischen Kette stehen Produzenten, die aus anorganischer Materie und Lichtenergie lebende Materie erzeugen – Primärbiomasse. Das zweite Glied besteht aus tierischen Phytophagen, die diese primäre Biomasse verbrauchen – es handelt sich dabei um Verbraucher erster Ordnung. Sie dienen wiederum als Nahrung für die Organismen, die die nächste trophische Ebene bilden – Konsumenten zweiter Ordnung. Als nächstes kommen Verbraucher dritter Ordnung usw. Geben wir ein Beispiel für eine einfache Kette:

Hier ist ein Beispiel für eine komplexere Kette:

In natürlichen Ökosystemen sind Nahrungsketten nicht isoliert voneinander, sondern eng miteinander verflochten. Sie bilden Nahrungsnetze Das Prinzip ihrer Entstehung besteht darin, dass jeder Produzent nicht einem, sondern vielen phytophagen Tieren als Nahrung dienen kann, die wiederum von verschiedenen Arten von Verbrauchern zweiter Ordnung usw. gefressen werden können (Abb. 49).

Reis. 49. Nahrungsnetz für Hering

Nahrungsnetze bilden das Gerüst von Ökosystemen, und Störungen in ihnen können unvorhersehbare Folgen haben. Besonders gefährdet sind Ökosysteme mit relativ einfachen Nahrungsketten, also solchen, in denen das Nahrungsangebot für eine bestimmte Art eng ist (z. B. viele arktische Ökosysteme). Der Verlust einer der Verbindungen kann zum Zusammenbruch des gesamten trophischen Netzwerks und zur Verschlechterung des gesamten Ökosystems führen.

TROPHISCHE STRUKTUR DES ÖKOSYSTEMS UND DER ENERGIE. Grüne Pflanzen fangen 1-2 % der auf sie einfallenden Sonnenenergie ein und wandeln sie in Energie chemischer Bindungen um. Verbraucher erster Ordnung nehmen etwa 10 % der gesamten Energie auf, die in den Pflanzen, die sie essen, enthalten ist. Auf jeder weiteren Stufe gehen 10–20 % der Energie der vorherigen verloren. Dieses Muster steht in voller Übereinstimmung mit dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Nach diesem Gesetz geht bei jeder Energieumwandlung ein erheblicher Teil davon in Form von Wärmeenergie verloren, die nicht genutzt werden kann. Daher nimmt die Energie in Nahrungsketten schnell ab, was ihre Länge begrenzt. Dies ist auch mit einer Abnahme der Anzahl und Biomasse (der Menge an lebender Materie, ausgedrückt in Massen- oder Kalorieneinheiten) lebender Organismen auf jeder weiteren Ebene verbunden. Allerdings gibt es von dieser Regel, wie wir weiter unten sehen werden, eine Reihe von Ausnahmen.

Die Stabilität jedes Ökosystems basiert auf einer bestimmten trophischen Struktur, die sich in Form von Zahlen-, Biomasse- und Energiepyramiden ausdrücken lässt. Bei der Konstruktion werden die Werte des entsprechenden Parameters für jede trophische Ebene in Form übereinander gelegter Rechtecke dargestellt.

Die Form der Populationspyramiden (Abb. 50) hängt weitgehend von der Größe der Organismen auf jeder trophischen Ebene, insbesondere der Produzenten, ab. Beispielsweise ist die Anzahl der Bäume in einem Wald viel geringer als die Anzahl der Gräser auf einer Wiese.

Beginnend mit Verbrauchern erster Ordnung wird mehr oder weniger die Regel eingehalten, dass die Größe von Lebewesen mit jeder weiteren trophischen Ebene zunimmt. Allerdings gibt es hier Ausnahmen: Ein Rudel Wölfe kann ein Reh oder einen Elch treiben – eine Beute, die viel größer ist als jeder Wolf einzeln.

Biomassepyramiden spiegeln die tatsächliche Struktur des Ökosystems besser wider. Wenn sich die Größen der Lebewesen auf verschiedenen trophischen Ebenen nicht zu sehr unterscheiden, kann eine Stufenpyramide erhalten werden (siehe Abb. 50). In Ökosystemen mit sehr kleinen Produzenten (Phytoplankton) und großen Verbrauchern wird jedoch die Gesamtmasse der letzteren höher sein und wir erhalten eine umgekehrte Pyramide. Dieses Bild ist typisch für die meisten Meeres- und Süßwasserökosysteme.

Reis. 50. Ökologische Pyramiden

Energiepyramiden liefern das umfassendste Bild der funktionalen Organisation eines Ökosystems. Die Anzahl und Masse der Organismen auf jeder trophischen Ebene hängt von der Nahrungsfülle auf der vorherigen Ebene zu einem bestimmten Zeitpunkt ab. Daher spiegeln Zahlen- und Biomassepyramiden die Statik des Ökosystems wider, d. h. sie charakterisieren die Anzahl der Organismen zum Zeitpunkt der Untersuchung. Die Energiepyramide spiegelt die Geschwindigkeit wider, mit der Nahrung die trophische Kette durchläuft. Jeder Schritt symbolisiert die Energiemenge (berechnet pro Flächen- oder Volumeneinheit), die über einen bestimmten Zeitraum eine bestimmte trophische Ebene durchlaufen hat. Daher wird die Form der Energiepyramide nicht durch Veränderungen in Größe, Bevölkerung und Biomasse beeinflusst. Es hat immer die Form eines Dreiecks mit der Spitze nach oben, was mit dem Energieverlust beim Übergang von einer trophischen Ebene zur anderen verbunden ist (siehe Abb. 50).

Die Untersuchung der trophischen Struktur von Ökosystemen, insbesondere der Gesetze der Energieumwandlung, ist von größter Bedeutung für das Verständnis der Mechanismen, die ihrer Stabilität zugrunde liegen. Ohne dies ist es nicht möglich, die zulässigen Grenzwerte der Umweltbelastung korrekt zu berechnen, ab deren Überschreitung es zu irreparablen Schäden kommt.

Trophische Verbindungen zwischen Organismen bilden die Grundlage eines Ökosystems. In jedem Ökosystem gibt es sicherlich Primärproduzenten organischer Substanz – Produzenten, und Organismen, die diese Substanz konsumieren und verarbeiten – Konsumenten und Zersetzer. Diese Hauptbestandteile des Ökosystems bilden Nahrungsketten und Netzwerke, durch die der Stoff- und Energiefluss verläuft. Nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik kommt es auf jeder trophischen Ebene zu einem erheblichen Energieverlust in Form von Wärme, der die Länge der trophischen Ketten begrenzt. Das Ökosystem funktioniert als ein einziges, sich entwickelndes System mit Selbstregulierung.

• Erklären Sie, warum es möglich ist, gemeinsame Komponenten in jedem Ökosystem zu identifizieren.
• Was ist die Grundlage für das Zusammenspiel von Ökosystemkomponenten?
• Welche Bedeutung hat die Vielfalt seiner Bestandteile für die Nachhaltigkeit eines Ökosystems?

Ökosystem (Biogeozänose)- eine Ansammlung verschiedener Organismen und nicht lebender Bestandteile der Umwelt, die durch Stoff- und Energieflüsse eng miteinander verbunden sind.

Hauptsächlich Gegenstand der Forschung Mit einem Ökosystemansatz in der Ökologie werden Prozesse der Stoff- und Energieumwandlung zwischen Biotop und Biozönose zu Prozessen, also dem entstehenden biogeochemischen Stoffkreislauf im gesamten Ökosystem.

Ökosysteme umfassen biotische Gemeinschaften jeder Größenordnung mit ihrem Lebensraum (z. B. von einer Pfütze bis zum Weltmeer, von einem faulen Baumstumpf bis zu einem riesigen Taiga-Wald).

Dabei werden Ökosystemebenen unterschieden

Ökosystemebenen:

1. Mikroökosysteme(fauler Baumstumpf mit darin lebenden Insekten, Mikroorganismen und Pilzen; Blumentopf);

2. Mesoökosysteme(Teich, See, Steppe usw.);

3. Makroökosysteme(Kontinent, Ozean);

4. globales Ökosystem(Biosphäre der Erde).

Ein Ökosystem ist ein integrales System, das biotische und abiotische Komponenten umfasst. Sie interagieren miteinander. Alle Ökosysteme sind offene Systeme und funktionieren durch den Verbrauch von Sonnenenergie.

Zu den abiotischen Bestandteilen zählen anorganische Stoffe, die in Kreisläufen enthalten sind, organische Verbindungen, die den biotischen und abiotischen Teil verbinden: Luft, Wasser, Substratumgebung.

Die biotischen Komponenten eines Ökosystems haben eine Arten-, Raum- und trophische Struktur.

Die räumliche Struktur des Ökosystems manifestiert sich in Ebenen: Autotrophe Prozesse sind in der oberen Ebene – dem „grünen Gürtel“, wo Sonnenlicht verfügbar ist – am aktivsten. Heterotrophe Prozesse sind in der unteren Schicht am intensivsten. - "brauner Gürtel". Hier reichert sich organisches Material in Böden und Sedimenten an.

Die trophische Struktur des Ökosystems wird durch Produzenten – Produzenten organischer Stoffe und Verbraucher – Verbraucher organischer Stoffe sowie Zersetzer – die organische Verbindungen zu anorganischen zerstören – repräsentiert. Ein Ökosystem kann die Stoffzirkulation nur dann gewährleisten, wenn es die vier dafür notwendigen Komponenten umfasst: Nährstoffreserven, Produzenten, Konsumenten und Zersetzer. Produzenten sind Autotrophe, Konsumenten sind Heterotrophe. Heterotrophe werden in Phagotrophe (die sich von anderen Organismen ernähren) und Saprophyten, Destruktoren (Bakterien und Pilze, die totes Gewebe zersetzen) unterteilt.

In jedem Ökosystem kommt es im Prozess der Stoffzirkulation zu einer Wechselwirkung autotropher und heterotropher Komponenten. Bis zu 90 % der Materie und Energie gehen auf jeder Stufe der trophischen Kette verloren, nur 10 % gelangen an den nächsten Verbraucher (10-Prozent-Regel). Die Geschwindigkeit der Entstehung organischer Stoffe in Ökosystemen – biologischer Produkte – hängt von der Energie der Sonne ab. Die biologische Produktion von Ökosystemen ist die Geschwindigkeit, mit der in ihnen Biomasse entsteht. Die Pflanzenproduktion ist primär, die Tierproduktion ist sekundär. In jeder Biozönose ist die Produktion jeder trophischen Ebene zehnmal geringer als die der vorherigen. Die Biomasse der Pflanzen ist größer als die Biomasse der Pflanzenfresser, die Masse der Raubtiere ist zehnmal geringer als die Masse der Pflanzenfresser (die Regel der Pyramide der biologischen Produktion). In den Ozeanen teilen sich einzellige Algen schneller und produzieren eine hohe Produktion. Ihre Gesamtzahl ändert sich jedoch kaum, da sie von Filtrierern in geringerem Maße gefressen werden. Algen haben kaum Zeit, sich zu vermehren, um zu überleben. Fische, Kopffüßer und große Krebstiere wachsen und vermehren sich langsamer, werden aber von Feinden noch langsamer gefressen, sodass sich ihre Biomasse ansammelt. Wenn man alle Algen und alle Tiere im Meer wiegt, werden letztere überwiegen. Die Pyramide der Biomasse im Ozean steht auf dem Kopf. In terrestrischen Ökosystemen ist die Verbrauchsrate des Pflanzenwachstums geringer und die Pyramide der Biomasse ähnelt der Pyramide der Produktion. Die am wenigsten produktiven Ökosysteme sind heiße und kalte Wüsten und die zentralen Teile der Ozeane. Die durchschnittliche Produktion wird von gemäßigten Wäldern, Wiesen und Steppen bereitgestellt. Die größte Zunahme der Pflanzenmasse findet in tropischen Wäldern und an Korallenriffen im Ozean statt.

1. Ökosystembeziehungen

Ökologische Wechselwirkungen von Populationen und Einzelorganismen in einem Ökosystem sind stofflich-energetischer und informationeller Natur. Dies sind zunächst einmal trophische (Nahrungs-)Wechselwirkungen, die unterschiedliche Formen annehmen: Pflanzenfresser – Phytophagie; Fleischfresser – Zoophagie, das Fressen anderer Tiere durch einige Tiere, einschließlich Raubtieren.

Populationen von Pflanzenfressern, Raubtieren und Allesfressern sind Konsumenten organischer Substanz – Konsumenten, die primär, sekundär oder tertiär sein können. Pflanzen sind Produzenten.

Zu den am besten untersuchten ökologischen Zusammenhängen gehören zwischen Räuber- und Beutepopulationen. Raub- Dies ist eine Möglichkeit, Nahrung zu beschaffen und Tiere zu füttern. Der Wert von Raubtieren für die Beutepopulation ist positiv, weil Raubtiere vernichten vor allem kranke und schwache Individuen. Dies trägt zum Erhalt der Artenvielfalt bei, denn reguliert die Anzahl der Populationen auf niedrigen trophischen Ebenen.

Symbiose (Gegenseitigkeit). Bei fast allen Baumarten gibt es eine Koexistenz mit Mikropilzen. Pilzmyzel umschlingt dünne Wurzelabschnitte und dringt in den Interzellularraum ein. Eine Masse feinster Pilzfäden übernimmt die Funktion von Wurzelhaaren und saugt eine nährende Bodenlösung an.

Wettbewerb - eine andere Art von Beziehung. Die Muster der Konkurrenzbeziehungen werden als Prinzip des Konkurrenzausschlusses bezeichnet: Zwei Arten können auf begrenztem Raum nicht nachhaltig existieren, wenn das Populationswachstum durch eine lebenswichtige Ressource begrenzt wird.

Wenn zusammenlebende Arten nur durch eine Kette anderer Arten verbunden sind und nicht interagieren, indem sie in derselben Gemeinschaft leben, wird ihre Beziehung als neutral bezeichnet. Meisen und Mäuse im selben Wald sind neutrale Arten.

Protokooperation(Commonwealth)

Kommensalismus(man profitiert)

Amensalismus(Eine Art hemmt das Wachstum einer anderen)

1. Energieflüsse in einem Ökosystem

Natürliche Ökosysteme sind offene Systeme : sie müssen Stoffe und Energie aufnehmen und abgeben.

Innerhalb von Ökosystemen findet ein kontinuierlicher Stoff- und Energiekreislauf statt. Die Phasen dieses Zyklus werden von verschiedenen Gruppen von Organismen bereitgestellt, die unterschiedliche Funktionen erfüllen:

1. Produzenten(von lateinisch Producentis – produzieren, erschaffen) Organismen, die aus anorganischen organischen Substanzen bilden. Dabei handelt es sich zunächst einmal um Pflanzen, die durch den Prozess der Photosynthese unter Nutzung der Energie der Sonne aus Wasser und Kohlendioxid Glukose erzeugen.

a) im Ozean und anderen Gewässern sind die Produzenten mikroskopisch kleine Algen

Phytoplankton sowie große Algen.

b) an Land– das sind große höhere Pflanzen (Bäume, Sträucher, Kräuter).

2. Verbraucher(von lat. konsumieren – konsumieren) – Organismen, die von organischer Substanz leben, die von Produzenten geschaffen wurde. Zu den Verbrauchern zählen alle Tiere, die Pflanzen und sich gegenseitig fressen.

a) Konsumenten erster Ordnung – Phytophagen(Pflanzenfresser - Huftiere, Nagetiere, einige Insekten);

B ) Verbraucher zweiter Ordnung– Fleischfresser (insektenfressende Vögel und Säugetiere, Amphibien, Fische);

c) Verbraucher dritter Ordnung– große Raubtiere (Raubfische, Vögel, Säugetiere).

3. Zersetzer(von lateinisch Reducentis – zurückkehren, wiederherstellen) – Organismen, die Energie erhalten, indem sie tote organische Materie zersetzen ( Detritus ), während Zersetzer anorganische Elemente an Futtermittelhersteller abgeben. Hierzu zählen Bakterien und Pilze.

Durch das Zusammenspiel dieser Organismengruppen kommt es im Ökosystem zum Stoff- und Energiekreislauf

Ökologie Zubanova Svetlana Gennadievna

5. Organisation (Struktur) von Ökosystemen

Damit Ökosysteme langfristig und als Ganzes funktionieren können, müssen sie über die Eigenschaften der Energiebindung und -abgabe sowie der Stoffzirkulation verfügen. Das Ökosystem muss außerdem über Mechanismen verfügen, um äußeren Einflüssen standzuhalten.

Es gibt verschiedene Ökosystemmodelle.

1. Blockmodell des Ökosystems. Jedes Ökosystem besteht aus 2 Blöcken: Biozönose und Biotop.

Biogeozänose, laut V. N. Suchachev , enthält Blöcke und Links. Dieses Konzept wird im Allgemeinen auf Landsysteme angewendet. Bei Biogeozänosen ist das Vorhandensein einer Pflanzengesellschaft (Wiese, Steppe, Sumpf) als Hauptverbindung zwingend erforderlich. Es gibt Ökosysteme ohne pflanzliche Verbindung. Zum Beispiel solche, die auf der Grundlage verwesender organischer Überreste und Tierleichen entstehen. Sie benötigen lediglich das Vorhandensein von Zoozönose und Mikrobiozönose.

Jede Biogeozänose ist ein Ökosystem, aber nicht jedes Ökosystem ist eine Biogeozänose.

Biogeozänosen und Ökosysteme unterscheiden sich im Zeitfaktor. Jede Biogeozänose ist potenziell unsterblich, da sie ständig Energie aus der Aktivität pflanzlicher photo- oder chemosynthetischer Organismen erhält. Und auch Ökosysteme ohne pflanzliche Bindung geben am Ende ihrer Existenz bei der Zersetzung des Substrats die gesamte darin enthaltene Energie frei.

2. Artenstruktur von Ökosystemen. Es bezieht sich auf die Anzahl der Arten, die ein Ökosystem bilden, und auf das Verhältnis ihrer Anzahl. Die Artenvielfalt beträgt Hunderte und Zehntausende. Je biotopreicher das Ökosystem ist, desto bedeutender ist es. Tropische Waldökosysteme weisen die größte Artenvielfalt auf. Der Artenreichtum hängt auch vom Alter der Ökosysteme ab. In etablierten Ökosystemen werden normalerweise eine oder zwei bis drei Arten unterschieden, die hinsichtlich der Individuenzahl eindeutig vorherrschen. Arten, deren Individuenzahl eindeutig vorherrscht, sind dominant (vom lateinischen dominans – „dominant“). Auch in Ökosystemen gibt es Arten – Erbauer (vom lateinischen aedifica-tor – „Erbauer“). Dies sind die Arten, die die Umwelt bilden (die Fichte in einem Fichtenwald hat neben ihrer Dominanz auch hohe erbauliche Eigenschaften). Die Artenvielfalt ist eine wichtige Eigenschaft von Ökosystemen. Vielfalt sorgt für eine doppelte Nachhaltigkeit. Die Artenstruktur dient zur Beurteilung der Wachstumsbedingungen anhand von Indikatorpflanzen (Waldzone - Sauerampfer, sie zeigt Feuchtigkeitsverhältnisse an). Ökosysteme werden als Erbauer oder dominante Pflanzen und Indikatorpflanzen bezeichnet.

3. Trophische Struktur von Ökosystemen. Stromkreise. Jedes Ökosystem umfasst mehrere trophische (Nahrungs-)Ebenen. Das erste sind Pflanzen. Das zweite sind Tiere. Letztere sind Mikroorganismen und Pilze.

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7.2. Ökosystem (Biogeozänose), seine Komponenten: Produzenten, Konsumenten, Zersetzer, ihre Rolle. Arten und räumliche Struktur des Ökosystems. Ketten und Stromnetze, ihre Verbindungen. Arten von Nahrungsketten. Erstellung von Diagrammen zur Stoff- und Energieübertragung (Stromkreisläufe). Ökologische Regel

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7.3. Vielfalt der Ökosysteme (Biogeozänosen). Selbstentwicklung und Veränderung von Ökosystemen. Identifizierung der Ursachen für Stabilität und Veränderung von Ökosystemen. Phasen der Ökosystementwicklung. Nachfolge. Veränderungen in Ökosystemen unter dem Einfluss menschlicher Aktivitäten. Agrarökosysteme, Hauptunterschiede zu natürlichen

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7.4. Der Stoffkreislauf und die Energieumwandlung in Ökosystemen, die Rolle von Organismen verschiedener Reiche darin. Biologische Vielfalt, Selbstregulierung und Stoffkreislauf stellen die Grundlage für die nachhaltige Entwicklung von Ökosystemen dar. Der Stoff- und Energiekreislauf in Ökosystemen wird bestimmt durch

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6. Stabilität und Nachhaltigkeit von Ökosystemen Die Begriffe „Stabilität“ und „Nachhaltigkeit“ werden in der Ökologie oft synonym betrachtet und bedeuten die Fähigkeit von Ökosystemen, ihre eigene Struktur und funktionellen Eigenschaften unter dem Einfluss äußerer Faktoren aufrechtzuerhalten.Mehr

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8. Dynamik und Entwicklung von Ökosystemen. Nachfolgeökosysteme, die sich an Veränderungen in der äußeren Umgebung anpassen, befinden sich in einem Zustand der Dynamik. Diese Dynamik kann sowohl für einzelne Teile von Ökosystemen als auch für das System als Ganzes gelten. Dynamik ist mit Anpassungen an das Äußere verbunden

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51. Zerstörung von Ökosystemen. Wüstenbildung Zu den Umweltschäden, die die längste Geschichte haben und die größte Schädigung der Biosphäre verursacht haben, gehört die Zerstörung von Ökosystemen, ihre Wüstenbildung, also der Verlust der Fähigkeit zur Selbstregulation und Selbstheilung.

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54. Territoriale Organisation und Struktur der Produktionskräfte der fernöstlichen Region Die führenden Sektoren der Marktspezialisierung der fernöstlichen Region basieren auf der umfassenden Nutzung ihrer natürlichen Ressourcen. Die Hauptindustrien sind Fischerei,

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1.5 Primitiver Stamm. Funktionelle Struktur. Hierarchische Struktur. Die Struktur der Beziehungen zwischen den Geschlechtern Selbst die primitivsten Völker leben unter Bedingungen einer Kultur, die sich von der ursprünglichen unterscheidet, zeitlich gesehen so alt ist wie unsere und auch einer späteren entspricht.

Obwohl das Ökosystem als elementare Einheit der Biosphäre betrachtet wird, ist das Ökosystem in seiner Struktur ein äußerst komplexer und mehrkomponentiger Mechanismus. Populationen verschiedener Arten bilden in der Biosphäre der Erde immer komplexe Gemeinschaften – Biozönosen. Unter Biozönose versteht man eine Ansammlung von Pflanzen, Tieren, Pilzen und Protozoen, die ein Landgebiet oder ein Gewässer bewohnen und in bestimmten Beziehungen zueinander stehen. Biozönosen werden zusammen mit den von ihnen bewohnten spezifischen Bereichen der Erdoberfläche und der sie umgebenden Atmosphäre als Ökosysteme bezeichnet. Sie können unterschiedliche Größenordnungen haben – von einem Wassertropfen oder einem Ameisenhaufen bis hin zum Ökosystem einer Insel, eines Flusses, eines Kontinents und der gesamten Biosphäre als Ganzes. Somit ist ein Ökosystem ein voneinander abhängiger Komplex aus lebenden und inerten Komponenten, die durch Stoffwechsel und Energie miteinander verbunden sind. Die führende aktive Rolle in den Interaktionsprozessen zwischen Ökosystemkomponenten kommt den Lebewesen zu, d.h. Biozönose. Die Komponenten der Biozönose sind eng miteinander verbunden und interagieren mit der Lithosphäre, der Atmosphäre und der Hydrosphäre. Dadurch entsteht auf der Erdoberfläche ein weiteres Element von Ökosystemen – der Boden (Pedosphäre).

Das Konzept eines Ökosystems ist hierarchisch. Dies bedeutet, dass jedes Ökosystem einer bestimmten Ebene eine Reihe flächenmäßig kleinerer Ökosysteme der vorherigen Ebene umfasst und selbst wiederum integraler Bestandteil eines größeren Ökosystems ist. Als elementares Ökosystem kann man sich einen Hügel oder eine Mulde in einem Sumpf vorstellen, und ein allgemeineres Ökosystem, das viele Alasen und Zwischenräume zwischen den Alasen abdeckt, ist die entsprechende bewaldete Oberfläche einer Terrasse oder Tiefebene. Wenn man diese Reihe nach oben fortsetzt, kann man sich dem Ökosystem der Erde – der Biosphäre – nähern und nach unten gehen – zur Biogeozänose als elementarer biochronologischer (Chora – Raum, gr.) Einheit der Biosphäre. Angesichts der entscheidenden Bedeutung zonaler Faktoren für die Entwicklung der lebenden Materie auf der Erde ist es sinnvoll, sich eine solche territoriale Reihe untergeordneter Ökosysteme vorzustellen:

elementar > lokal > zonal > global.

Alle Ökosystemgruppen sind ein Produkt der gemeinsamen historischen Entwicklung von Arten, die sich in ihrer systematischen Position unterscheiden; Arten passen sich also aneinander an. Die primäre Grundlage für die Bildung von Ökosystemen sind Pflanzen und Bakterien – Produzenten organischer Substanz (der Atmosphäre). Im Laufe der Evolution, bevor ein bestimmter Raum der Biosphäre durch Pflanzen und Mikroorganismen besiedelt wurde, konnte von einer Besiedlung durch Tiere keine Rede sein.

Populationen verschiedener Arten in Ökosystemen beeinflussen sich gegenseitig nach dem Prinzip der Direkt- und Rückkopplung. Im Allgemeinen wird die Existenz eines Ökosystems hauptsächlich durch Kräfte reguliert, die innerhalb des Systems wirken. Die Autonomie und Selbstregulierung eines Ökosystems bestimmt seine besondere Stellung in der Biosphäre als elementare Einheit auf Ökosystemebene.

Die Ökosysteme, die gemeinsam die Biosphäre unseres Planeten bilden, sind durch den Stoffkreislauf und den Energiefluss miteinander verbunden. In diesem Kreislauf fungiert das Leben auf der Erde als führender Bestandteil der Biosphäre. Der Stoffaustausch zwischen verbundenen Ökosystemen kann in gasförmiger, flüssiger und fester Phase sowie in Form lebender Materie (Tierwanderung) erfolgen.

Damit Ökosysteme langfristig und als Ganzes funktionieren können, müssen sie über die Eigenschaften der Energiebindung und -abgabe sowie der Stoffzirkulation verfügen. Das Ökosystem muss außerdem über Mechanismen verfügen, um äußeren Einflüssen standzuhalten.

Es gibt verschiedene Modelle der Ökosystemorganisation.

• 1. Blockmodell des Ökosystems. Jedes Ökosystem besteht aus 2 Blöcken: Biozönose und Biotop. Biogeozänose, nach V.N. Sukachev, enthält Blöcke und Links. Dieses Konzept wird im Allgemeinen auf Landsysteme angewendet. Bei Biogeozänosen ist das Vorhandensein einer Pflanzengesellschaft (Wiese, Steppe, Sumpf) als Hauptverbindung zwingend erforderlich. Es gibt Ökosysteme ohne pflanzliche Verbindung. Zum Beispiel solche, die auf der Grundlage verwesender organischer Überreste und Tierleichen entstehen. Sie benötigen lediglich das Vorhandensein von Zoozönose und Mikrobiozönose.
• 2. Artenstruktur von Ökosystemen. Es bezieht sich auf die Anzahl der Arten, die ein Ökosystem bilden, und auf das Verhältnis ihrer Anzahl. Die Artenvielfalt beträgt Hunderte und Zehntausende. Je biotopreicher das Ökosystem ist, desto bedeutender ist es. Tropische Waldökosysteme weisen die größte Artenvielfalt auf. Der Artenreichtum hängt auch vom Alter der Ökosysteme ab. In etablierten Ökosystemen werden meist eine oder zwei bis drei Arten unterschieden, die hinsichtlich der Individuenzahl deutlich vorherrschen. Arten, deren Individuenzahl eindeutig vorherrscht, sind dominant (vom lateinischen dominans – „dominant“). Auch in Ökosystemen werden Arten unterschieden – Erbauer (vom lateinischen aedifica-tor – „Baumeister“). Dies sind die Arten, die die Umwelt bilden (die Fichte in einem Fichtenwald hat neben ihrer Dominanz auch hohe erbauliche Eigenschaften). Die Artenvielfalt ist eine wichtige Eigenschaft von Ökosystemen. Vielfalt sorgt für eine doppelte Nachhaltigkeit. Die Artenstruktur dient zur Beurteilung der Wachstumsbedingungen anhand von Indikatorpflanzen (Waldzone - Sauerampfer, sie zeigt Feuchtigkeitsverhältnisse an). Ökosysteme werden als Erbauer oder dominante Pflanzen und Indikatorpflanzen bezeichnet.
• 3. Trophische Struktur von Ökosystemen. Stromkreise. Jedes Ökosystem umfasst mehrere trophische (Nahrungs-)Ebenen. Das erste sind Pflanzen. Das zweite sind Tiere. Letztere sind Mikroorganismen und Pilze.

Aus Sicht der trophischen Struktur lässt sich das Ökosystem in zwei Ebenen einteilen:

• 1) Die obere autotrophe Schicht oder der „grüne Gürtel“, einschließlich Pflanzen oder deren Teile, die Chlorophyll enthalten, wo die Fixierung von Lichtenergie, die Verwendung einfacher anorganischer Verbindungen und die Ansammlung komplexer organischer Verbindungen vorherrschen.
• 2) Die untere heterotrophe Schicht oder der „braune Gürtel“ aus Böden und Sedimenten, verrottendem Material, Wurzeln usw., in der die Verwendung, Umwandlung und Zersetzung komplexer Verbindungen vorherrscht.

Es ist wichtig zu verstehen, dass lebende Organismen im „grünen“ und „braunen“ Gürtel unterschiedlich sind. Die obere Ebene wird von Insekten und Vögeln dominiert, die sich von Blättern und beispielsweise Knospen ernähren. In der unteren Ebene überwiegen Mikroorganismen und Bakterien, die organische und anorganische Stoffe zersetzen. In diesem Gürtel wird es auch eine beträchtliche Anzahl großer Tiere geben.

Wenn wir andererseits über die Übertragung von Nährstoffen und Energie sprechen, ist es zweckmäßig, die folgenden Komponenten in der Zusammensetzung des Ökosystems zu unterscheiden:

• 1) In den Kreisläufen enthaltene anorganische Stoffe (C, N, CO2, H2O usw.).
• 2) Organische Verbindungen (Proteine, Kohlenhydrate, Lipide, Huminstoffe usw.), die den biotischen und abiotischen Teil verbinden.
• 3) Luft-, Wasser- und Substratumgebung, einschließlich klimatischer Bedingungen und anderer physikalischer Faktoren.
• 4) Produzenten, autotrophe Organismen, hauptsächlich Grünpflanzen, die aus einfachen anorganischen Substanzen Nahrung herstellen können
• 5) Makrokonsumenten oder Phagotrophen – heterotrophe Organismen, hauptsächlich Tiere, die sich von anderen Organismen oder Partikeln organischer Substanz ernähren.
• 6) Mikroverbraucher, Saprotrophe, Destruktoren oder Osmotrophe – heterotrophe Organismen, hauptsächlich Bakterien und Pilze, die Energie gewinnen, indem sie entweder abgestorbenes Gewebe zersetzen oder gelöste organische Stoffe absorbieren, die spontan freigesetzt oder von Saprotrophen aus Pflanzen und anderen Organismen extrahiert werden. Durch die Aktivität von Saprotrophen werden für Produzenten geeignete anorganische Nährstoffe freigesetzt; Darüber hinaus versorgen Saprotrophe Makrokonsumenten mit Nahrung und scheiden häufig hormonähnliche Substanzen aus, die die Funktion anderer biotischer Komponenten des Ökosystems hemmen oder stimulieren.

Eines der gemeinsamen Merkmale aller Ökosysteme, ob Land-, Süßwasser-, Meeres- oder künstliche Ökosysteme (z. B. landwirtschaftliche), ist das Zusammenspiel autotropher und heterotropher Komponenten. An verschiedenen Kreislaufprozessen beteiligte Organismen sind teilweise räumlich getrennt; Autotrophe Prozesse sind in der oberen Schicht („Grüngürtel“) am aktivsten, wo Sonnenlicht verfügbar ist. Heterotrophe Prozesse finden am intensivsten in der unteren Schicht („Brauner Gürtel“) statt, wo sich organische Stoffe in Böden und Sedimenten ansammeln. Darüber hinaus sind diese Hauptfunktionen von Ökosystemkomponenten teilweise zeitlich getrennt, da zwischen der Produktion organischer Substanz durch autotrophe Organismen und ihrem Verbrauch durch Heterotrophe eine erhebliche zeitliche Lücke bestehen kann. Der Hauptprozess im Blätterdach eines Waldökosystems ist beispielsweise die Photosynthese.

Ökosystem heterotrophe Biogeozänose