Un ecosistema è un sistema biologico costituito da un insieme di organismi viventi, dal loro habitat e da un sistema di connessioni che scambiano energia tra loro. Attualmente, questo termine è il concetto di base dell'ecologia.

Struttura

Sono stati studiati relativamente di recente. Gli scienziati distinguono due componenti principali in esso: biotici e abiotici. Il primo è diviso in eterotrofi (comprende organismi che ottengono energia a seguito dell'ossidazione della materia organica - consumatori e decompositori) e ricevono energia primaria per la fotosintesi e la chemiosintesi, cioè produttori).

L'unica e più importante fonte di energia necessaria per l'esistenza dell'intero ecosistema sono i produttori che assorbono l'energia del sole, del calore e dei legami chimici. Pertanto, gli autotrofi sono rappresentanti del primo dell'intero ecosistema. Il secondo, terzo e quarto livello si formano a spese dei consumatori. Sono chiusi da decompositori capaci di convertire la materia organica non vivente in una componente abiotica.

Le proprietà dell'ecosistema, di cui potrai leggere brevemente in questo articolo, implicano la possibilità di sviluppo e rinnovamento naturale.

Componenti principali dell'ecosistema

La struttura e le proprietà dell'ecosistema sono i concetti principali di cui si occupa l'ecologia. È consuetudine evidenziare i seguenti indicatori:

Regime climatico, temperatura ambiente, nonché condizioni di umidità e illuminazione;

Sostanze organiche che collegano le componenti abiotiche e biotiche nel ciclo delle sostanze;

Composti inorganici inclusi nel ciclo energetico;

I produttori sono organismi che creano prodotti primari;

I fagotrofi sono eterotrofi che si nutrono di altri organismi o di grandi particelle di materia organica;

I saprotrofi sono eterotrofi che possono distruggere la materia organica morta, mineralizzarla e reinserirla nel ciclo.

La combinazione degli ultimi tre componenti costituisce la biomassa dell'ecosistema.

Un ecosistema, le cui proprietà sono studiate in ecologia, funziona grazie a blocchi di organismi:

1. Saprofagi: si nutrono di materia organica morta.
2. Biofagi: mangiano altri organismi viventi.

Sostenibilità dell’ecosistema e biodiversità

Le proprietà di un ecosistema sono legate alla diversità delle specie che lo abitano. Quanto più estesa e complessa è la biodiversità, tanto maggiore è la stabilità dell’ecosistema.

La biodiversità è molto importante perché consente la formazione di un gran numero di comunità, diverse per forma, struttura e funzione, e offre una reale opportunità per la loro formazione. Pertanto, maggiore è la biodiversità, maggiore è il numero di comunità che possono vivere e maggiore è il numero di reazioni biogeochimiche che possono avvenire, garantendo al tempo stesso la complessa esistenza della biosfera.

Le seguenti affermazioni sulle proprietà di un ecosistema sono corrette? Questo concetto è caratterizzato da integrità, stabilità, autoregolamentazione e autoriproduzione. Molti esperimenti e osservazioni scientifici danno una risposta affermativa a questa domanda.

Produttività dell'ecosistema

Nello studio della produttività sono stati proposti concetti come biomassa e rendimento permanente. Il secondo termine determina la massa di tutti gli organismi che vivono su un'unità di superficie d'acqua o di terra. Ma la biomassa è anche il peso di questi corpi, ma in termini di energia o di sostanza organica secca.

La biomassa comprende corpi interi (compresi i tessuti morti di animali e piante). La biomassa diventa necromassa solo quando l'intero organismo muore.

Le comunità sono la formazione di biomassa da parte dei produttori, senza escludere l'energia che può essere spesa per la respirazione per unità di area per unità di tempo.

Ci sono prodotti primari lordi e netti. La differenza tra loro è il costo della respirazione.

La produttività netta di una comunità è il tasso di accumulo della materia organica, che non viene consumata dagli eterotrofi e, di conseguenza, dai decompositori. È consuetudine calcolare per anno o stagione di crescita.

La produttività secondaria di una comunità è il tasso di accumulo di energia da parte dei consumatori. Quanti più consumatori sono presenti nell’ecosistema, tanto maggiori saranno i volumi di energia trasformati.

Autoregolamentazione

Le proprietà di un ecosistema includono l'autoregolazione, la cui efficacia è regolata dalla diversità degli abitanti e dalle relazioni alimentari tra loro. Quando il numero di uno dei consumatori primari diminuisce, i predatori si spostano verso altre specie che in precedenza erano di secondaria importanza per loro.

Lunghe catene possono intersecarsi creando la possibilità di diversificare i rapporti di alimentazione a seconda del numero di prede o della resa delle piante. Nei tempi più favorevoli, il numero di specie può essere ripristinato, quindi i rapporti nella biogenocenosi vengono normalizzati.

Un intervento umano imprudente nell’ecosistema può avere conseguenze negative. Dodici coppie di conigli portate in Australia si moltiplicarono fino a raggiungere diverse centinaia di milioni di individui in quarant'anni. Ciò è accaduto a causa del numero insufficiente di predatori che se ne nutrono. Di conseguenza, gli animali pelosi distruggono tutta la vegetazione della terraferma.

Biosfera

La biosfera è un ecosistema di altissimo livello, che unisce tutti gli ecosistemi in uno solo e fornisce la possibilità di vita sul pianeta Terra.

Come l'ecosistema globale viene studiato dalla scienza dell'ecologia. È importante sapere come funzionano i processi che influenzano la vita di tutti gli organismi nel loro insieme.

La biosfera comprende i seguenti componenti:

- Idrosfera- Questo è il guscio d'acqua della Terra. È mobile e penetra ovunque. L'acqua è un composto unico che è uno dei fondamenti della vita per qualsiasi organismo.

- Atmosfera- l'aereo più leggero al confine con lo spazio. Grazie ad esso l'energia viene scambiata con lo spazio esterno;

- Litosfera- il guscio solido della Terra, costituito da rocce ignee e sedimentarie.

- Pedosfera- lo strato superiore della litosfera, compreso il suolo e il processo di formazione del suolo. Confina con tutti i gusci precedenti e chiude tutti i cicli di energia e materia nella biosfera.

La biosfera non è un sistema chiuso, poiché è quasi interamente alimentata dall'energia solare.

Ecosistemi artificiali

Gli ecosistemi artificiali sono sistemi creati come risultato dell'attività umana. Ciò include le agrocenosi e i sistemi economici naturali.

La composizione e le proprietà fondamentali di un ecosistema creato dall'uomo differiscono poco da quello reale. Ha anche produttori, consumatori e decompositori. Ma ci sono differenze nella ridistribuzione dei flussi di materia e di energia.

Gli ecosistemi artificiali differiscono da quelli naturali nei seguenti parametri:

1. Un numero molto inferiore di specie e una netta predominanza di una o più di esse.
2. Stabilità relativamente bassa e forte dipendenza da tutti i tipi di energia (compresi gli esseri umani).
3. Catene alimentari corte a causa della scarsa diversità delle specie.
4. Un ciclo aperto di sostanze dovuto alla rimozione dei prodotti o delle colture comunitarie da parte dell'uomo. Allo stesso tempo, gli ecosistemi naturali, al contrario, ne includono quanto più possibile nel ciclo.

Le proprietà di un ecosistema creato in un ambiente artificiale sono inferiori a quelle di uno naturale. Se non mantieni i flussi di energia, dopo un certo tempo verranno ripristinati i processi naturali.

ecosistema forestale

La composizione e le proprietà di un ecosistema forestale differiscono da altri ecosistemi. In questo ambiente cadono molte più precipitazioni che sopra il campo, ma la maggior parte non raggiunge mai la superficie del terreno ed evapora direttamente dalle foglie.

L'ecosistema della foresta decidua è costituito da diverse centinaia di specie vegetali e diverse migliaia di specie animali.

Le piante che crescono nella foresta sono veri concorrenti e combattono per la luce solare. Più basso è il livello, più specie tolleranti all'ombra si sono stabilite lì.

I consumatori primari sono lepri, roditori, uccelli e grandi erbivori. Tutti i nutrienti contenuti nelle foglie delle piante in estate vengono trasferiti ai rami e alle radici in autunno.

I consumatori primari includono anche bruchi e scolitidi. Ogni livello nutrizionale è rappresentato da un gran numero di specie. Il ruolo degli insetti erbivori è molto importante. Sono impollinatori e servono come fonte di cibo per il livello successivo della catena alimentare.

Ecosistema d'acqua dolce

Le condizioni più favorevoli per la vita degli organismi viventi si creano nella zona costiera del bacino. È qui che l'acqua si riscalda meglio e contiene più ossigeno. Ed è qui che vivono un gran numero di piante, insetti e piccoli animali.

Il sistema delle relazioni alimentari nell'acqua dolce è molto complesso. Le piante superiori vengono consumate da pesci erbivori, molluschi e larve di insetti. Questi ultimi, a loro volta, sono fonte di cibo per crostacei, pesci e anfibi. I pesci predatori si nutrono di specie più piccole. Anche i mammiferi trovano cibo qui.

Ma i resti della materia organica cadono sul fondo del serbatoio. Su di essi si sviluppano batteri che vengono consumati dai protozoi e dai molluschi filtratori.

La natura è una coniugazione instancabile
verbi “mangiare” e “essere mangiato”.
William Inge

Quali sono le componenti principali degli ecosistemi? Cosa sono le catene alimentari e le reti alimentari? Qual è la struttura trofica dell'ecosistema?

Lezione-lezione

COMPONENTI PRINCIPALI DELL'ECOSISTEMA. Gli ecosistemi sono un'unità funzionale elementare della natura vivente, in cui avvengono le interazioni tra tutti i suoi componenti e avviene la circolazione di sostanze ed energia. La composizione dell'ecosistema comprende sostanze inorganiche (acqua, anidride carbonica, composti azotati, ecc.), Che sono incluse nel ciclo, e composti organici (proteine, carboidrati, grassi, ecc.), Che collegano biotici (viventi) e abiotici ( non vivente o inerte) le sue parti. Ogni ecosistema è caratterizzato da un determinato ambiente (aria, acqua, terra), compreso un regime climatico e un determinato insieme di parametri dell'ambiente fisico (temperatura, umidità, ecc.). In base al ruolo svolto dagli organismi nell’ecosistema, si dividono in tre gruppi:

• produttori- organismi autotrofi, principalmente piante verdi, capaci di creare sostanza organica da sostanza inorganica;
• consumatori- organismi eterotrofi, principalmente animali che si nutrono di altri organismi o particelle di materia organica;
• decompositori- organismi eterotrofi, principalmente batteri e funghi, che garantiscono la decomposizione dei composti organici.

L'ambiente e gli organismi viventi sono interconnessi dai processi di circolazione della materia e dell'energia.

I produttori catturano la luce solare e convertono la sua energia nell'energia dei legami chimici dei composti organici che sintetizzano. I consumatori, i produttori alimentari, utilizzano l'energia rilasciata durante la rottura di questi legami chimici per costruire il proprio corpo. I decompositori si comportano in modo simile, ma utilizzano come fonte di cibo corpi morti o prodotti rilasciati durante i processi vitali degli organismi. Allo stesso tempo, i decompositori decompongono le molecole organiche complesse in semplici composti inorganici: anidride carbonica, ossidi di azoto, acqua, sali di ammonio, ecc. Di conseguenza, restituiscono all'ambiente le sostanze rimosse da esse dalle piante e queste sostanze possono nuovamente essere utilizzati dai produttori. Il ciclo è completato. Va notato che tutti gli esseri viventi sono in una certa misura decompositori. Durante il loro metabolismo, estraggono l'energia di cui hanno bisogno scomponendo i composti organici, rilasciando anidride carbonica e acqua come prodotti finali.

Negli ecosistemi, i componenti viventi sono organizzati in catene: cibo O catene trofiche, in cui ciascun collegamento precedente funge da alimento per il successivo. Alla base della catena trofica ci sono i produttori che, dalla materia inorganica e dall'energia luminosa, creano la materia vivente – biomassa primaria. Il secondo anello è costituito dai fitofagi animali che consumano questa biomassa primaria: si tratta di consumatori di primo ordine. A loro volta servono da cibo per gli organismi che costituiscono il livello trofico successivo: i consumatori di secondo ordine. Poi vengono i consumatori del terzo ordine, ecc. Facciamo un esempio di una catena semplice:

Ecco un esempio di una catena più complessa:

Negli ecosistemi naturali, le catene alimentari non sono isolate l’una dall’altra, ma sono strettamente intrecciate. Si formano catene alimentari, il principio della loro formazione è che ogni produttore può servire da cibo non per uno, ma per molti animali fitofagi, che, a loro volta, possono essere mangiati da diversi tipi di consumatori di secondo ordine, ecc. (Fig. 49).

Riso. 49. Rete alimentare dell'aringa

Le reti alimentari costituiscono la struttura degli ecosistemi e le loro interruzioni possono avere conseguenze imprevedibili. Particolarmente vulnerabili sono gli ecosistemi con catene alimentari relativamente semplici, vale a dire quelli in cui la gamma di prodotti alimentari per una particolare specie è ristretta (ad esempio, molti ecosistemi artici). La perdita di uno dei collegamenti può portare al collasso dell'intera rete trofica e al degrado dell'ecosistema nel suo complesso.

STRUTTURA TROFICA DELL'ECOSISTEMA ED ENERGIA. Le piante verdi catturano l'1-2% dell'energia solare che cade su di loro, convertendola nell'energia dei legami chimici. I consumatori di primo ordine assorbono circa il 10% dell'energia totale contenuta nelle piante che mangiano. Ad ogni livello successivo si perde il 10-20% dell'energia del precedente. Questo modello è in pieno accordo con la seconda legge della termodinamica. Secondo questa legge, durante ogni trasformazione di energia, una parte significativa di essa viene dissipata sotto forma di energia termica inutilizzabile. Pertanto, l’energia diminuisce rapidamente nelle catene alimentari, limitandone la lunghezza. Ciò è anche associato ad una diminuzione ad ogni livello successivo del numero e della biomassa (la quantità di materia vivente espressa in unità di massa o calorie) degli organismi viventi. Tuttavia questa regola, come vedremo in seguito, presenta una serie di eccezioni.

La stabilità di ciascun ecosistema si basa su una determinata struttura trofica, che può essere espressa sotto forma di piramidi di numeri, biomassa ed energia. Durante la loro costruzione, i valori del parametro corrispondente per ciascun livello trofico sono rappresentati sotto forma di rettangoli posti uno sopra l'altro.

La forma delle piramidi delle popolazioni (Fig. 50) dipende in gran parte dalla dimensione degli organismi a ciascun livello trofico, in particolare dai produttori. Ad esempio, il numero di alberi in una foresta è molto inferiore a quello dell’erba in un prato.

A partire dai consumatori del primo ordine, viene più o meno rispettata la regola secondo la quale la dimensione degli esseri viventi aumenta ad ogni successivo livello trofico. Anche se qui ci sono delle eccezioni: un branco di lupi può guidare un cervo o un alce - prede molto più grandi di ogni lupo individualmente.

Le piramidi di biomassa riflettono meglio la struttura reale dell’ecosistema. Se le dimensioni degli esseri viventi a diversi livelli trofici non differiscono troppo, è possibile ottenere una piramide a gradini (vedi Fig. 50). Tuttavia, negli ecosistemi con produttori molto piccoli (fitoplancton) e grandi consumatori, la massa totale di questi ultimi sarà maggiore e otterremo una piramide invertita. Questa immagine è tipica della maggior parte degli ecosistemi marini e d'acqua dolce.

Riso. 50. Piramidi ecologiche

Le piramidi energetiche forniscono il quadro più completo dell'organizzazione funzionale di un ecosistema. Il numero e la massa degli organismi a ciascun livello trofico dipendono dall'abbondanza di cibo al livello precedente in un dato momento. Pertanto, le piramidi di numeri e biomassa riflettono la statica dell'ecosistema, cioè caratterizzano il numero di organismi al momento dello studio. La piramide energetica riflette la velocità con cui il cibo attraversa la catena trofica. Ogni passaggio simboleggia la quantità di energia (calcolata per unità di area o volume) che è passata attraverso un determinato livello trofico in un determinato periodo. Pertanto, la forma della piramide energetica non è influenzata dai cambiamenti nelle dimensioni, nella popolazione e nella biomassa. Ha sempre la forma di un triangolo con l'apice rivolto verso l'alto, che è associato alla perdita di energia durante la transizione da un livello trofico all'altro (vedi Fig. 50).

Lo studio della struttura trofica degli ecosistemi, in particolare delle leggi di conversione dell'energia, è di fondamentale importanza per comprendere i meccanismi che sono alla base della loro stabilità. Senza ciò, è impossibile calcolare correttamente i limiti consentiti di impatto sull'ambiente, oltre i quali causerà danni irreparabili.

Le connessioni trofiche tra gli organismi costituiscono la base di un ecosistema. In ogni ecosistema ci sono certamente produttori primari di materia organica - produttori, e organismi che consumano e trasformano questa sostanza - consumatori e decompositori. Questi componenti principali dell'ecosistema formano catene e reti alimentari attraverso le quali passa il flusso di materia ed energia. Secondo la seconda legge della termodinamica, ad ogni livello trofico si verifica una significativa perdita di energia sotto forma di calore, che limita la lunghezza delle catene trofiche. L’ecosistema funziona come un unico sistema in via di sviluppo dotato di autoregolamentazione.

• Spiegare perché è possibile identificare componenti comuni in qualsiasi ecosistema.
• Cosa costituisce la base per l’interazione dei componenti dell’ecosistema?
• Qual è l’importanza della diversità delle sue componenti per la sostenibilità di un ecosistema?

Ecosistema (biogeocenosi)- un insieme di diversi organismi e componenti non viventi dell'ambiente, strettamente interconnessi da flussi di materia ed energia.

Principale oggetto di ricerca con un approccio ecosistemico in ecologia, i processi di trasformazione della materia e dell'energia tra biotopo e biocenosi diventano processi, cioè il ciclo biogeochimico emergente delle sostanze nell'ecosistema nel suo insieme.

Gli ecosistemi includono comunità biotiche di qualsiasi scala con il loro habitat (ad esempio, da una pozzanghera all'oceano mondiale, da un ceppo marcio a una vasta foresta della taiga).

A questo proposito si distinguono i livelli dell'ecosistema

Livelli di ecosistema:

1. microecosistemi(ceppo marcio con insetti, microrganismi e funghi che vivono al suo interno; vaso di fiori);

2. mesoecosistemi(stagno, lago, steppa, ecc.);

3. macroecosistemi(continente, oceano);

4. ecosistema globale(biosfera della Terra).

Un ecosistema è un sistema integrale che comprende componenti biotiche e abiotiche. Interagiscono tra loro. Tutti gli ecosistemi sono sistemi aperti e funzionano consumando energia solare.

I componenti abiotici includono sostanze inorganiche incluse in cicli, composti organici che collegano le parti biotiche e abiotiche: aria, acqua, ambiente substrato.

Le componenti biotiche di un ecosistema hanno una struttura specifica, spaziale e trofica.

La struttura spaziale dell'ecosistema si manifesta in livelli: i processi autotrofi sono più attivi nel livello superiore - la "cintura verde", dove è disponibile la luce solare. I processi eterotrofi sono più intensi per il livello inferiore. - "cintura marrone". Qui la materia organica si accumula nei suoli e nei sedimenti.

La struttura trofica dell'ecosistema è rappresentata dai produttori - produttori di materia organica e consumatori - consumatori di materia organica, nonché decompositori - che distruggono i composti organici in quelli inorganici. Un ecosistema può garantire la circolazione della materia solo se comprende le quattro componenti necessarie a ciò: riserve di nutrienti, produttori, consumatori e decompositori. I produttori sono autotrofi, i consumatori sono eterotrofi. Gli eterotrofi si dividono in fagotrofi (si nutrono di altri organismi) e saprofiti, distruttori (batteri e funghi che decompongono i tessuti morti).

In qualsiasi ecosistema, l'interazione dei componenti autotrofi ed eterotrofi avviene nel processo di circolazione delle sostanze. Fino al 90% della materia e dell'energia viene persa in ogni fase della catena trofica, solo il 10% passa al consumatore successivo (regola del 10%). Il tasso di creazione della materia organica negli ecosistemi - prodotti biologici - dipende dall'energia del sole. La produzione biologica degli ecosistemi è la velocità con cui viene creata la biomassa in essi. La produzione vegetale è primaria, la produzione animale è secondaria. In ogni biocenosi, la produzione di ciascun livello trofico è 10 volte inferiore a quella precedente. La biomassa delle piante è maggiore della biomassa degli erbivori, la massa dei predatori è 10 volte inferiore alla massa degli erbivori (la regola della piramide della produzione biologica). Negli oceani, le alghe unicellulari si dividono più velocemente e producono una produzione elevata. Ma il loro numero totale cambia poco, perché i filtratori li mangiano a un ritmo inferiore. Le alghe hanno a malapena il tempo di riprodursi per sopravvivere. Pesci, cefalopodi e grandi crostacei crescono e si riproducono più lentamente, ma vengono mangiati dai nemici ancora più lentamente, quindi la loro biomassa si accumula. Se pesassi tutte le alghe e tutti gli animali dell’oceano, questi ultimi prevarrebbero. La piramide della biomassa nell'oceano risulta essere capovolta. Negli ecosistemi terrestri, il tasso di consumo della crescita delle piante è inferiore e la piramide della biomassa assomiglia alla piramide della produzione. Gli ecosistemi meno produttivi sono i deserti caldi e freddi e le parti centrali degli oceani. La produzione media è fornita da foreste temperate, prati e steppe. L’aumento più elevato della massa vegetale si registra nelle foreste tropicali e nelle barriere coralline dell’oceano.

1. Relazioni ecosistemiche

Le interazioni ecologiche delle popolazioni e dei singoli organismi in un ecosistema sono di natura materiale-energetica e informativa. Si tratta innanzitutto di interazioni trofiche (alimentari), che assumono diverse forme: erbivoro - fitofagico; carnivoro – zoofagia, il consumo di altri animali da parte di alcuni animali, inclusa la predazione.

Le popolazioni di erbivori, predatori e onnivori sono consumatori di materia organica - consumatori, che possono essere primari, secondari, terziari. Le piante sono produttrici.

Alcune delle connessioni ecologiche più studiate riguardano le popolazioni di predatori e prede. Predazione- Questo è un modo per procurarsi cibo e nutrire gli animali. Il valore dei predatori per la popolazione delle prede è positivo, perché I predatori sterminano principalmente individui malati e deboli. Ciò contribuisce alla conservazione della diversità delle specie, perché regola il numero di popolazioni a bassi livelli trofici.

Simbiosi (mutualismo). Quasi tutti i tipi di alberi coesistono con i microfunghi. Il micelio fungino intreccia sottili sezioni di radici e penetra nello spazio intercellulare. Una massa dei migliori fili di funghi svolge la funzione di peli radicali, aspirando una soluzione nutritiva del terreno.

Concorrenza - un altro tipo di relazione. I modelli delle relazioni competitive sono chiamati principio di esclusione competitiva: due specie non possono esistere in modo sostenibile in uno spazio limitato se la crescita della popolazione è limitata da una risorsa vitale.

Se le specie che vivono insieme sono collegate solo attraverso una catena di altre specie e non interagiscono vivendo nella stessa comunità, la loro relazione è chiamata neutrale. Cince e topi nella stessa foresta sono specie neutrali.

protocooperazione(Comune)

Commensalismo(uno beneficia)

Amensalismo(una specie inibisce la crescita di un’altra)

1. L’energia fluisce in un ecosistema

Gli ecosistemi naturali sono sistemi aperti : devono ricevere e cedere sostanze ed energia.

All’interno degli ecosistemi vi è una circolazione continua di materia ed energia. Le fasi di questo ciclo sono fornite da vari gruppi di organismi che svolgono diverse funzioni:

1. Produttori(dal latino producentis - produrre, creare) organismi che formano sostanze organiche da sostanze inorganiche. Innanzitutto si tratta di piante che creano glucosio dall'acqua e dall'anidride carbonica attraverso il processo di fotosintesi, utilizzando l'energia del sole.

a) nell'oceano e altri corpi idrici, i produttori sono alghe microscopiche

fitoplancton, così come grandi alghe.

b) a terra– si tratta di grandi piante superiori (alberi, arbusti, erbe aromatiche).

2. Consumatori(dal latino consumare - consumare) - organismi che vivono di materia organica creata dai produttori. I consumatori includono tutti gli animali che mangiano le piante e tra loro.

a) consumatori di primo ordine: fitofagi(erbivori - ungulati, roditori, alcuni insetti);

B ) consumatori di secondo ordine– carnivori (uccelli e mammiferi insettivori, anfibi, pesci);

c) consumatori di terzo ordine– grandi predatori (pesci predatori, uccelli, mammiferi).

3. Decompositori(dal latino reducentis - ritornare, restaurare) - organismi che ricevono energia decomponendo la materia organica morta ( detriti ), mentre i decompositori rilasciano elementi inorganici per nutrire i produttori. Questi includono batteri e funghi.

Come risultato dell'interazione di questi gruppi di organismi, nell'ecosistema avviene la circolazione di materia ed energia

Ecologia Zubanova Svetlana Gennadievna

5. Organizzazione (struttura) degli ecosistemi

Affinché gli ecosistemi funzionino a lungo e come un tutt'uno, devono avere la proprietà di legare e rilasciare energia e di circolare le sostanze. L’ecosistema deve anche disporre di meccanismi per resistere alle influenze esterne.

Esistono diversi modelli di ecosistema.

1. Modello a blocchi dell'ecosistema. Ogni ecosistema è composto da 2 blocchi: biocenosi e biotopo.

Biogeocenosi, secondo V. N. Sukachev , include blocchi e collegamenti. Questo concetto è generalmente applicato ai sistemi terrestri. Nelle biogeocenosi è obbligatoria la presenza di una comunità vegetale (prato, steppa, palude) come collegamento principale. Esistono ecosistemi senza collegamento con le piante. Ad esempio, quelli che si formano sulla base di resti organici in decomposizione e cadaveri di animali. Necessitano solo della presenza di zoocenosi e microbiocenosi.

Ogni biogeocenosi è un ecosistema, ma non tutti gli ecosistemi sono biogeocenosi.

Le biogeocenosi e gli ecosistemi differiscono nel fattore tempo. Qualsiasi biogeocenosi è potenzialmente immortale, poiché riceve costantemente energia dall'attività degli organismi foto o chemiosintetici vegetali. E anche gli ecosistemi senza legame con la pianta, ponendo fine alla loro esistenza, rilasciano tutta l'energia in essa contenuta durante la decomposizione del substrato.

2. Struttura delle specie degli ecosistemi. Si riferisce al numero di specie che formano un ecosistema e al rapporto tra il loro numero. La diversità delle specie ammonta a centinaia e decine di centinaia. Quanto più ricco è il biotopo dell'ecosistema, tanto più significativo è. Gli ecosistemi delle foreste tropicali sono i più ricchi di diversità di specie. La ricchezza delle specie dipende anche dall'età degli ecosistemi. Negli ecosistemi consolidati si distinguono solitamente una o 2-3 specie, chiaramente predominanti nel numero di individui. Le specie che prevalgono chiaramente in numero di individui sono dominanti (dal latino dom-inans - "dominante"). Anche negli ecosistemi ci sono specie - edificatori (dal latino aedifica-tor - "costruttore"). Queste sono le specie che formano l'ambiente (l'abete rosso in un bosco di abeti rossi, insieme alla dominanza, ha elevate proprietà edificatorie). La diversità delle specie è una proprietà importante degli ecosistemi. La diversità garantisce la duplicazione della sua sostenibilità. La struttura delle specie viene utilizzata per valutare le condizioni di crescita sulla base delle piante indicatrici (zona forestale - acetosella, indica le condizioni di umidità). Gli ecosistemi sono chiamati piante edificatori o dominanti e piante indicatrici.

3. Struttura trofica degli ecosistemi. Circuiti di potenza. Ogni ecosistema comprende diversi livelli trofici (alimentari). Il primo sono le piante. Il secondo sono gli animali. Questi ultimi sono microrganismi e funghi.

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7.2. Ecosistema (biogeocenosi), i suoi componenti: produttori, consumatori, decompositori, il loro ruolo. Specie e struttura spaziale dell'ecosistema. Catene e reti di potere, i loro collegamenti. Tipi di catene alimentari. Elaborazione di schemi di trasferimento di sostanze ed energia (circuiti di potenza). Regola ecologica

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7.3. Diversità degli ecosistemi (biogeocenosi). Autosviluppo e cambiamento degli ecosistemi. Individuazione delle cause di stabilità e cambiamento degli ecosistemi. Fasi di sviluppo dell'ecosistema. Successione. Cambiamenti negli ecosistemi sotto l'influenza delle attività umane. Agroecosistemi, principali differenze da quelli naturali

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7.4. La circolazione delle sostanze e la conversione dell'energia negli ecosistemi, il ruolo degli organismi di diversi regni in esso. La diversità biologica, l’autoregolamentazione e la circolazione delle sostanze sono la base per lo sviluppo sostenibile degli ecosistemi. La circolazione delle sostanze e dell’energia negli ecosistemi è determinata da

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6. Stabilità e sostenibilità degli ecosistemi I concetti di “stabilità” e “sostenibilità” in ecologia sono spesso considerati sinonimi e indicano la capacità degli ecosistemi di mantenere la propria struttura e proprietà funzionali sotto l'influenza di fattori esterni.Di più

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8. Dinamica e sviluppo degli ecosistemi. Gli ecosistemi di successione, adattandosi ai cambiamenti dell'ambiente esterno, sono in uno stato di dinamica. Queste dinamiche possono applicarsi sia a singole parti degli ecosistemi che al sistema nel suo insieme. La dinamica è associata agli adattamenti all'esterno

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51. Distruzione degli ecosistemi. Desertificazione Tra i danni ambientali che hanno la storia più lunga e che hanno causato maggiori danni alla biosfera c'è la distruzione degli ecosistemi, la loro desertificazione, cioè la perdita della capacità di autoregolamentarsi e autoguarigione.

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54. Organizzazione territoriale e struttura delle forze produttive della regione dell'Estremo Oriente I principali settori di specializzazione del mercato della regione dell'Estremo Oriente si basano sull'uso diffuso delle sue risorse naturali. Le industrie principali sono la pesca,

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1.5 Tribù primitiva. Struttura funzionale. Struttura gerarchica. La struttura delle relazioni intergender Anche i popoli più primitivi vivono in condizioni di una cultura diversa da quella primaria, temporalmente antica quanto la nostra, e corrispondente anche ad una successiva,

Nonostante il fatto che l'ecosistema sia considerato un'unità elementare della biosfera, nella sua struttura l'ecosistema è un meccanismo estremamente complesso e multicomponente. Popolazioni di specie diverse formano sempre comunità complesse nella biosfera terrestre: le biocenosi. La biocenosi è un insieme di piante, animali, funghi e protozoi che abitano un'area di terra o uno specchio d'acqua e sono in determinate relazioni tra loro. Le biocenosi, insieme alle specifiche aree della superficie terrestre che occupano e dell'atmosfera circostante, sono chiamate ecosistemi. Possono essere di diverse scale: da una goccia d'acqua o un formicaio all'ecosistema di un'isola, un fiume, un continente e l'intera biosfera nel suo insieme. Pertanto, un ecosistema è un complesso interdipendente di componenti viventi e inerti interconnessi dal metabolismo e dall'energia. Il ruolo attivo di primo piano nei processi di interazione tra le componenti dell'ecosistema spetta agli esseri viventi, vale a dire biocenosi. I componenti della biocenosi sono strettamente correlati e interagiscono con la litosfera, l'atmosfera e l'idrosfera. Di conseguenza, sulla superficie della Terra si forma un altro elemento degli ecosistemi: il suolo (pedosfera).

Il concetto di sistema ecologico è gerarchico. Ciò significa che qualsiasi sistema ecologico di un certo livello comprende un numero di ecosistemi del livello precedente, di area più piccola, ed esso stesso, a sua volta, è parte integrante di un ecosistema più ampio. Come ecosistema elementare si può immaginare un dosso o una cavità in una palude, e un ecosistema più generale, che copre molti alassi e spazi inter-alas, è la corrispondente superficie boscosa di un terrazzo o di una pianura. Continuando questa serie verso l'alto, ci si può avvicinare al sistema ecologico della Terra - la biosfera, e spostandosi verso il basso - alla biogeocenosi, come unità biocorologica elementare (chora - spazio, gr.) della biosfera. Considerando l'importanza decisiva dei fattori zonali sullo sviluppo della materia vivente sulla Terra, è ragionevole immaginare una serie territoriale di ecosistemi subordinati:

elementare > locale > zonale > globale.

Tutti i gruppi di ecosistemi sono il prodotto dello sviluppo storico congiunto di specie che differiscono nella posizione sistematica; le specie si adattano così le une alle altre. La base principale per la formazione degli ecosistemi sono piante e batteri, produttori di materia organica (l'atmosfera). Nel corso dell'evoluzione, prima dell'insediamento di un certo spazio della biosfera da parte di piante e microrganismi, non si poteva parlare di insediamento con gli animali.

Le popolazioni di specie diverse negli ecosistemi si influenzano a vicenda secondo il principio del diretto e del feedback. In generale, l'esistenza di un ecosistema è regolata principalmente dalle forze che agiscono all'interno del sistema. L'autonomia e l'autoregolamentazione di un ecosistema determina la sua posizione speciale nella biosfera come unità elementare a livello di ecosistema.

Gli ecosistemi che collettivamente formano la biosfera del nostro pianeta sono interconnessi dal ciclo delle sostanze e dal flusso di energia. In questo ciclo, la vita sulla Terra agisce come una componente principale della biosfera. Lo scambio di sostanze tra ecosistemi collegati può avvenire in fase gassosa, liquida e solida, nonché sotto forma di materia vivente (migrazione animale).

Affinché gli ecosistemi funzionino a lungo e come un tutt'uno, devono avere la proprietà di legare e rilasciare energia e di circolare le sostanze. L’ecosistema deve anche disporre di meccanismi per resistere alle influenze esterne.

Esistono vari modelli di organizzazione dell’ecosistema.

• 1. Modello a blocchi dell'ecosistema. Ogni ecosistema è composto da 2 blocchi: biocenosi e biotopo. Biogeocenosi, secondo V.N. Sukachev, include blocchi e collegamenti. Questo concetto è generalmente applicato ai sistemi terrestri. Nelle biogeocenosi è obbligatoria la presenza di una comunità vegetale (prato, steppa, palude) come collegamento principale. Esistono ecosistemi senza collegamento con le piante. Ad esempio, quelli che si formano sulla base di resti organici in decomposizione e cadaveri di animali. Necessitano solo della presenza di zoocenosi e microbiocenosi.
• 2. Struttura delle specie degli ecosistemi. Si riferisce al numero di specie che formano un ecosistema e al rapporto tra il loro numero. La diversità delle specie ammonta a centinaia e decine di centinaia. Quanto più ricco è il biotopo dell'ecosistema, tanto più significativo è. Gli ecosistemi delle foreste tropicali sono i più ricchi di diversità di specie. La ricchezza delle specie dipende anche dall'età degli ecosistemi. Negli ecosistemi consolidati si distinguono solitamente una o 2 - 3 specie, chiaramente predominanti nel numero di individui. Le specie che prevalgono chiaramente in numero di individui sono dominanti (dal latino dom-inans - "dominante"). Anche negli ecosistemi si distinguono le specie: edificatori (dal latino aedifica-tor - "costruttore"). Queste sono le specie che formano l'ambiente (l'abete rosso in un bosco di abeti rossi, insieme alla dominanza, ha elevate proprietà edificatorie). La diversità delle specie è una proprietà importante degli ecosistemi. La diversità garantisce la duplicazione della sua sostenibilità. La struttura delle specie viene utilizzata per valutare le condizioni di crescita sulla base delle piante indicatrici (zona forestale - acetosella, indica le condizioni di umidità). Gli ecosistemi sono chiamati piante edificatori o dominanti e piante indicatrici.
• 3. Struttura trofica degli ecosistemi. Circuiti di potenza. Ogni ecosistema comprende diversi livelli trofici (alimentari). Il primo sono le piante. Il secondo sono gli animali. Questi ultimi sono microrganismi e funghi.

Dal punto di vista della struttura trofica, l’ecosistema può essere suddiviso in due livelli:

• 1) Lo strato autotrofico superiore, o “cintura verde”, comprendente piante o loro parti contenenti clorofilla, dove predominano la fissazione dell'energia luminosa, l'uso di composti inorganici semplici e l'accumulo di composti organici complessi.
• 2) Lo strato eterotrofo inferiore, o “cintura marrone” di suoli e sedimenti, sostanze in decomposizione, radici, ecc., in cui predomina l'uso, la trasformazione e la decomposizione di composti complessi.

È importante capire che gli organismi viventi nelle cinture “verde” e “marrone” saranno diversi. Il livello superiore sarà dominato da insetti e uccelli che si nutrono di foglie e, ad esempio, di germogli. Nello strato inferiore predomineranno microrganismi e batteri, che decomporranno la materia organica e inorganica. Ci sarà anche un numero significativo di animali di grandi dimensioni in questa cintura.

Se invece parliamo di trasferimento di nutrienti ed energia, è conveniente distinguere le seguenti componenti nella composizione dell'ecosistema:

• 1) Sostanze inorganiche (C, N, CO2, H2O, ecc.) incluse nei cicli.
• 2) Composti organici (proteine, carboidrati, lipidi, sostanze umiche, ecc.) che collegano la parte biotica e quella abiotica.
• 3) Aria, acqua e ambiente del substrato, comprese le condizioni climatiche e altri fattori fisici.
• 4) Produttori, organismi autotrofi, principalmente piante verdi, che possono produrre cibo a partire da sostanze inorganiche semplici
• 5) Macroconsumatori o fagotrofi: organismi eterotrofi, principalmente animali, che si nutrono di altri organismi o particelle di materia organica.
• 6) Microconsumatori, saprotrofi, distruttori o osmotrofi - organismi eterotrofi, principalmente batteri e funghi, che ottengono energia decomponendo i tessuti morti o assorbendo la materia organica disciolta, rilasciata spontaneamente o estratta dai saprofiti da piante e altri organismi. Come risultato dell'attività dei saprofiti, vengono rilasciati nutrienti inorganici adatti ai produttori; inoltre, i saprofiti forniscono cibo ai macroconsumatori e spesso secernono sostanze simili agli ormoni che inibiscono o stimolano il funzionamento di altri componenti biotici dell'ecosistema.

Una delle caratteristiche comuni di tutti gli ecosistemi, siano essi terrestri, d'acqua dolce, marini o artificiali (come quelli agricoli), è l'interazione delle componenti autotrofe ed eterotrofe. Gli organismi che partecipano a vari processi ciclistici sono parzialmente separati nello spazio; i processi autotrofi sono più attivi nello strato superiore (“cintura verde”), dove la luce solare è disponibile. I processi eterotrofi si verificano più intensamente nello strato inferiore (“cintura marrone”), dove la materia organica si accumula nel suolo e nei sedimenti. Inoltre, queste funzioni principali dei componenti dell'ecosistema sono parzialmente separate nel tempo, poiché è possibile un divario temporale significativo tra la produzione di materia organica da parte di organismi autotrofi e il suo consumo da parte di eterotrofi. Ad esempio, il processo principale nella chioma di un ecosistema forestale è la fotosintesi.

Biogeocenosi eterotrofa dell’ecosistema