Экосистема-как открытая система. 11 класс

Экосистема как открытая система

• Биологическая система – открытая система. Что мы понимаем под этим утверждением?

Это та система, для которой характерен постоянный обмен веществ, энергии или информации с окружающей средой. Биологические системы являются устойчивыми лишь при условии непрерывного поступления в нее энергии и вещества из окружающей среды

• Что такое экосистема?

Это совокупность взаимосвязанных между собой живых организмов (растений, животных, грибов, микроорганизмов) и среды их обитания, в которой осуществляется общий обмен веществ и энергии

МИКРОБИОЦЕНОЗ

комплекс растений

(редуценты)

ЗООЦЕНОЗ

комплекс животных

(консументы)

ФИТОЦЕНОЗ

комплекс растений

(продуценты)

антропогенный фактор

БИОЦЕНОЗ

БИОГЕОЦЕНОЗ

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

свет

воздух

ЭКОТОП

температура

рельеф

почва

вода

• Что такое биоценоз?

Биоценоз – это совокупность всех живых организмов, длительное время обитающих на определённой территории и взаимодействующих друг с другом и с окружающей средой

• Что определяет размер и биоразнообразие биоценоза?

Экотоп (биотоп) – это относительно однородный по абиотическим факторам участок суши или водоёма, занятый определённым биоценозом

• Назовите основные компоненты биоценоза

Фитоценоз, зооценоз и микробиоценоз, а так же абиотические и биотические факторы среды

• Какие связи существуют между организмами в биоценозе?

Трофические, топические, фабрические, форические

• Какой вид структуры биоценоза отражает пищевые взаимосвязи организмов и какое значение она имеет?

Трофическая структура отражает пищевые взаимоотношения видов в биоценозе и представлена пищевыми сетями (цепями), по которым происходит передача органического вещества и энергии

• Назовите компоненты трофической структуры биоценоза?

Продуценты, консументы, редуценты

• Чем отличается биоценоз от биогеоценоза (экосистемы)?

Биоценоз – это исторически сложившаяся совокупность популяций разных видов (растений, животных, грибов и микроорганизмов) на определённой территории, а также полный набор условий, необходимый для их существования

Экосистема (биогеоценоз) – это сообщество живых организмов вместе с физической средой их обитания, объединённых обменов вещества и энергии в единый комплекс

Экосистема более широкое понятие, применимое к естественным и искусственным комплексам

Для обозначения элементарной природной экосистемы экологи обычно используют понятие биогеоценоз – его границы устанавливаются по границе входящего в него растительного сообщества (фитоценоза)

Биогеоценоз – это исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земной поверхности (биотопом/экотопом). Для каждого биоценоза характерен свой тип круговорота вещества и энергии

Термин «экосистема» ввёл английский эколог, ботаник Артур Тенсли в 1935 году

Термин «биогеоценоз» ввёл советский геоботаник и лесовед Владимир Николавич Сукачёв в 1940 году

В биогеоценозе Сукачёв В.Н. выделял два блока:

• экотоп – совокупность условий абиотической среды

• биоценоз – совокупность всех живых организмов

Экосистема основная функциональная единица в экологии

Экосистема является открытой системой и характеризуется входными и выходными потоками вещества и энергии

ЭКОСИСТЕМА

Естественная

Искусственная

Сообщество организмов, созданное природой и способное существовать самостоятельно

Сообщества организмов, созданные человеком для своих нужд

Не могут существовать без участия человека, вся их структура, организмы и потоки энергии регулируются и контролируются человеком

Тайга, степь, болото, озеро, река сосновый лес, луг

Сад, парк, аквариум, пруд

Естественная экосистема

Зональная характеристика

Признак растительного сообщества

• тундра
• тропический дождливый лес
• арктическая тундра

• сосновый лес
• сфагновое болото
• тундра моховая

Наземная

Водная

• стоячая вода (озеро, пруд)
• текучие воды (река, ручей)
• морские (лиман, открытый океан)

• степь
• листопадный лес
• саванна

Функциональные блоки в экосистеме

ПРОДУЦЕНТЫ

(производители)

КОНСУМЕНТЫ

РЕДУЦЕНТЫ, или ДЕСТРУКТОРЫ

(потребители)

(разрушители)

• автотрофы
• создают органическое вещество из неорганического
• основа биоценоза
• обеспечивают питательными веществами и энергией
• растения, цианобактерии, хемосинтезирующие бактерии

• гетеротрофы
• питаются готовыми органическими веществами, произведёнными продуцентами
• I порядка – фитофаги – растительноядные животные
• II порядка – зоофаги - хищники
• III порядка – зоофаги – вторичные хищники, более крупные

• гетеротрофы
• разлагают мёртвое органическое вещество (останки организмов и продукты жизнедеятельности живых организмов), минерализуя его
• почвенные бактерии, плесневые грибы, дождевые черви

• Организмы внутри экосистемы выполняют разные функции и обеспечивают круговорот вещества и энергии

Трофические уровни

Это ступени в пищевой цепи, которые определяют положение организмов в потоке энергии

Уровень

Компонент

I

II

Тип питания

Продуценты

Консументы 1 порядка

Автотрофы

III

Роль в экосистеме

Образование органического вещества из неорганического с использованием энергии Солнца или химических связей

IV

Представители

Гетеротрофы

Консументы 2 порядка

Консументы 3 порядка

Гетеротрофы

Фитофаги - потребление органического вещества, произведенного продуцентами

Растения

V

Растительноядные (корова, колорадский жук)

Зоофаги – потребление органического вещества (животная пища)

Цианобактерии

Гетеротрофы

Редуценты (деструкторы, микроконсументы)

Хемотрофные бактерии

Хищники (сова, рысь)

Зоофаги – потребление органического вещества (животная пища)

Гетеротрофы

Хищники (медведь, акула)

Разлагают мёртвые органические остатки продуцентов, консументов и минерализуют их до неорганических соединений (СО₂, Н₂О, минеральных солей). Обеспечивают круговорот веществ, возвращают питательные вещества в почву для последующего их использования продуцентами

Бактерии гниения, дождевые черви, грибы

ДЕТРИТ

КОНСУМЕНТЫ

1 порядка

ПРОДУЦЕНТЫ

РЕДУЦЕНТЫ

КОНСУМЕНТЫ

2 порядка

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА

Любое сообщество можно представить в виде пищевой сети – сложных пищевых, или трофических взаимоотношений

Пищевая сеть обычно состоит из нескольких пищевых цепей

Пищевая цепь – это канал (путь) по которому передаются органическое вещество и энергия

Пищевая цепь

Пищевая цепь – отражает перенос энергии от производителей органических веществ (зеленых растений) к гетеротрофным организмам, неспособным использовать солнечную энергию для синтеза органических веществ

Пищевые (трофические) цепи бывают двух типов:

• Пастбищные (цепи выедания) - начинаются с продуцентов (растений), производителей органического вещества

• Детритные (цепи разложения) - начинаются с органических веществ отмерших растений и животных, продуктов жизнедеятельности животных

Абиотические блоки экосистем

Абиотическая часть экосистемы (экотоп) или биотоп — образована совокупностью всего входящего в нее неживого вещества с его свойствами, т. е. неживое органическое и неорганическое вещество почвы, вода, воздух, энергия, информация

Абиотические факторы в соответствии со структурой биотопа разделяются на климатические, географические, эдафические и гидрологические

• Климатические факторы характеризуют физико-химические свойства атмосферы. К ним относятся: температура, влажность, давление, скорость движения, степень ионизации воздуха, освещенность

Климатические факторы имеют первостепенное значение, т. к. именно от этих факторов, в первую очередь, зависит географическое распространение видов животных и растений на земной поверхности

Газовый состав воздуха, содержание посторонних газов, примесей, пыли и т. п. , вообще говоря, не являются климатическими факторами, но характеризуют состояние атмосферного воздуха

• Географические факторы - географическая широта, продолжительность дня и ночи, рельеф местности

• Эдафические факторы характеризуют физико-химические свойства почвы

К ним относятся: состав, структура и влажность почвы

Эдафические факторы важны для наземных животных и особенно обитателей почвы, а также для всех растений

• Гидрологические факторы характеризуют физико-химические свойства воды

К ним относятся: температура, содержание солей, газов (в первую очередь кислорода и углекислого газа) , микроэлементов, течение, волнение и т. д.

Гидрологические факторы являются определяющими для рыб и других водных организмов

К абиотическим факторам относят также физические поля (гравитационное, магнитное, электромагнитное) , ионизирующее излучение. Абиотические факторы могут быть охарактеризованы количественно и доступны для объективного измерения

Почвы и илы в экосистемах

Почвы и илы в экосистемах — это значимые элементы биосферы, которые влияют на такие процессы, как круговорот веществ и энергии

Почва  представляет собой верхний слой земной поверхности, образованный в результате взаимодействия живых организмов, климата, горных пород и рельефа. Является основой наземных экосистем, обеспечивая растения питательными веществами и водой, а также выступая в качестве среды обитания для множества организмов

Илы  — донные отложения в водоёмах, состоящие из мелких частиц минерального и органического происхождения. Илы играют важную роль в водных экосистемах, участвуя в круговороте веществ и предоставляя среду обитания для донных организмов

Почвы и илы составляют почвенную оболочку Земли и выполняют следующие функции:

• образуют среду обитания для организмов
• участвуют в круговороте веществ
• обеспечивают растения необходимыми питательным веществами, влияя на биологическую продуктивность экосистем