Ekosistem: struktura ekosistema, opredelitev, koncept, vrste in zanimiva dejstva

V ekologiji - znanosti o interakciji živih organizmov med seboj in z okoljem - je koncept ekosistema eden osnovnih. Človek, ki ga je uporabil, je bil britanski botanik in eden prvih okoljskih strokovnjakov na svetu, Arthur Tensley. Izraz »ekosistem« se je pojavil leta 1935. Vendar pa je bilo v domači ekologiji zaželeno, da bi ga nadomestili s pojmi »biogeocenoza« in »biocenoza«, kar ni povsem res.

Članek razkriva pojem ekosistema, strukturo ekosistema in njegovih posameznih komponent.

Bistvo koncepta

Vse skupnosti trenutno živečih organizmov so povezane z materialnimi in energetskimi vezmi, ki so v bližini zaprtih organizmov. Torej, rastline se lahko razvijejo le zaradi stalne oskrbe z vodo, kisikom, ogljikovim dioksidom, mineralnimi solmi. Bistvena aktivnost heterotrofov je mogoča le na račun avtotrofov. Potrebujejo pa tudi vodo in kisik. Vsak določen habitat bi lahko zagotovil, da so anorganske spojine, potrebne za življenje organizmov, ki živijo v njem, le kratek čas, če niso bile obnovljene.

Vračanje hranil v okolje poteka neprekinjeno. Postopek poteka tako v življenju organizmov (dihanje, iztrebljanje, izločanje) kot tudi po njihovi smrti. Z drugimi besedami, njihova skupnost z anorganskim okoljem tvori poseben sistem. V njem se tok atomov zaradi življenjske aktivnosti organizmov praviloma zapre v cikel. V bistvu je to ekosistem. Struktura ekosistema omogoča bolj poglobljeno preučevanje njene strukture in narave obstoječih odnosov.

Opredelitev ekosistema

Oče ekologije ekosistema je ameriški biolog Eugene Odum, ki je znan po svojem pionirskem delu na tem področju. V zvezi s tem bi bilo verjetno logično podati njegovo razlago pojma, ki ga obravnava članek.

Po mnenju Y. Oduma je vsaka enotnost, ki vključuje vse organizme tega območja, v interakciji s fizičnim okoljem na tak način, da je ustvarjen energetski tok z dobro opredeljeno trofično strukturo, raznolikostjo vrst in kroženjem snovi (izmenjava energije in snovi med abiotskimi in biotskimi deli). ) znotraj sistema obstaja ekosistem. Strukturo ekosistema lahko gledamo z drugačnega vidika. Tradicionalno obstajajo tri vrste: trofične, vrste in prostorske.

Razmerje med koncepti ekosistema in biogeocenozo

Doktrino biogeocenoze je leta 1942 razvil sovjetski geobotanist in geograf Vladimir Sukačev. V tujini se praktično ne uporablja. Če se nanašamo na definicije pojmov »ekosistem« in »biogeocenoza«, je jasno, da med njimi ni razlike, v resnici so sinonimi.

Vendar pa v praksi obstaja zelo splošno mnenje, da jih lahko imenujemo enake le z določeno stopnjo pogojevanja. Izraz „biogeocenoza“ usmerja pozornost na povezavo biocenoze s katerim koli določenim delom vodnega okolja ali kopnega. Medtem ko ekosistem pomeni vsako abstraktno mesto. V zvezi s tem je običajno obravnavati biogeocenoze kot njene posebne primere.

O sestavi in ​​strukturi ekosistemov

V vsakem ekosistemu lahko ločimo dve komponenti - abiotsko (nežive) in biotsko (živo). Slednji se deli na heterotrofne in avtotrofne, odvisno od načina pridobivanja energije s strani organizmov. Te komponente tvorijo tako imenovano trofično strukturo.

Edini vir podpore za različne procese v ekosistemu in energiji so proizvajalci, to je organizmi, ki lahko asimilirajo energijo sonca. Predstavljajo prvo trofični nivo. Naknadne se oblikujejo na račun potrošnikov. Trofično strukturo ekosistema zaprejo dekompozatorji, katerih funkcija je prevajanje neživih organske snovi v obliki mineralov, ki jih kasneje lahko izenačijo avtotrofni organizmi. To pomeni, da obstaja isti cikel in stalno vračanje hranil v okolje, o katerem je govoril Yu Odum.

Sestavni deli ekosistemov

Struktura skupnosti ekosistemov ima naslednje komponente:

• podnebni režim, ki določa osvetlitev, vlažnost, temperaturo in druge fizikalne značilnosti okolja;
• anorganske snovi, vključene v obtok (dušik, fosfor, voda itd.);
• organske spojine, ki povezujejo abiotske in biotske dele v procesu kroženja energije in snovi;
• ustvarjalci primarnih proizvodov - proizvajalci;
• fagotrofi (makroekonomije) - uživanje heterotrofov ali velikih delcev organskih snovi iz drugih organizmov;
• razkrojevalci - bakterije in glivice (večinoma), ki uničujejo mrtvo organsko snov z mineralizacijo in jo tako vračajo v obtok.

Tako je biotska struktura ekosistemov sestavljena iz treh trofičnih ravni: proizvajalcev, potrošnikov in dekompozitorjev. Ti tvorijo tako imenovano biomaso (skupno maso živali in rastlinskih organizmov) biogeocenoze. Za Zemljo kot celoto znaša 2423 milijard ton, ljudje pa „dajejo“ okoli 350 milijonov ton, kar je zanemarljivo v primerjavi s skupno težo.

Proizvajalci

Proizvajalci so vedno prva povezava v prehranski verigi. Ta izraz združuje vse organizme, ki imajo sposobnost proizvajanja anorganske snovi organski, t. so avtotrofi. Glavni proizvajalci so zelene rastline. Sintetizirajo organske spojine iz anorganskih v procesu fotosinteze. Poleg tega jim lahko pripišemo več vrst kemotrofnih bakterij. Kemično sintezo lahko izvajajo samo brez energije sončne svetlobe.

Sporočila

Biotska struktura in sestava ekosistema zajemata tudi heterotrofne organizme, ki uživajo gotove organske spojine, ki jih ustvarjajo avtotrofi. Imenujejo se potrošniki. V nasprotju z dekompozatorji nimajo sposobnosti razgradnje organskih snovi v anorganske spojine.

Vse živali in nekatere žužkojede živali (rosika, Vetrna muharica itd.) in parazitske rastline, mikroorganizmi. Konzumi so razdeljeni na več velikosti, vendar so praviloma redki več kot štirje. To je posledica dejstva, da na vsaki stopnji prenosa energije in snovi trofična veriga izgubi do 90%.

Vsi organizmi, ki se neposredno hranijo proizvajalcem, pripadajo potrošnikom prvega reda. Med njimi so parazitske rastline in rastlinojedi. Plenilci, ki se jih hranijo, so potrošniki reda II. V to skupino spadajo paraziti rastlinojedih živali.

Zanimivo je, da je v odličnem prehranjevalne verige iste vrste lahko pripadajo različnim vrstam naročil. Obstaja veliko primerov tega. Zlasti miš. Je potrošnik prvega in drugega reda, saj se hrani z rastlinojedimi žuželkami in rastlinami.

Reduktorji

Izraz »dekompozatorji« ima latinski izvor in se dobesedno prevaja kot »obnoviti, vrniti«. To v celoti odraža njihov pomen v ekološki strukturi ekosistemov. Reducirji ali destruktorji so organizmi, ki uničijo, spremenijo v najpreprostejše organske in anorganske spojine, mrtve ostanke živih. V zemljo vračajo vodo in mineralne soli v dostopni obliki za proizvajalce in tako zaprejo kroženje snovi v naravi. Noben ekosistem ne more brez dekompozatorjev.

Ne manj zanimajo vrste in prostorske strukture ekosistemov. Odražajo raznolikost vrst organizmov in njihovo porazdelitev v prostoru v skladu z individualnimi potrebami in življenjskimi pogoji.

Struktura vrst

Struktura vrst je zbirka vseh vrst, ki sestavljajo ekosistem, njihovo medsebojno povezanost in razmerje med številkami. V nekaterih primerih je primat pri živalih, na primer v biocenozi koralnega grebena, v drugih rastline igrajo vodilno vlogo (poplavni travniki, hrastovi in ​​smrekovi gozdovi, perutninska stepa). Struktura vrst ekosistema odraža njeno sestavo, vključno s številom vrst. To je odvisno predvsem od geografske lokacije kraja. Najbolj znan vzorec je, da je bližje ekvatorju več flore in favne. To velja za vse oblike življenja, od insektov do sesalcev, od lišajev in mahov do cvetočih rastlin.

Tako na hektarju amazonskega deževnega gozda živi skoraj 400 dreves, ki spadajo v več kot 90 vrst, vsaka ima več kot 80 različnih epifitov. Istočasno na podobnem območju smrekovega ali borovega gozda zmernega pasu raste le 8–10 vrst dreves, raznolikost v tajgi pa je omejena na 2–5 vrst.

Horizontalna prostorska struktura ekosistema

Številne vrste ekosistemov v prostoru se lahko porazdelijo na različne načine, vendar vedno v skladu z njihovimi potrebami in potrebami habitata. Ta umestitev živali in rastlin v ekosistem je dobila ime prostorske strukture. Lahko je vodoravna in navpična.

Živi organizmi v prostoru so neenakomerno porazdeljeni. Praviloma tvorijo skupine, ki so prilagodljive lastnosti. Takšne skupine določajo horizontalno strukturo ekosistema. To se kaže v opazovanju, vzorcu. Na primer, kolonije koral, ptice selivke, črede antilop, vresi gusta (na sliki zgoraj) ali lingonberije. Mikrogrupiranje in mikrocenoza pripadata strukturnim (osnovnim) enotam horizontalne strukture rastlinskih skupnosti.

Vertikalna prostorska struktura

Skupne skupine različnih rastlinskih vrst, ki se razlikujejo v položaju asimilacijskih organov (stebla in listi, korenike, čebulice, gomolji itd.), Se imenujejo parangali. Opredeljujejo vertikalno strukturo ekosistema. V tem primeru je najpomembnejši primer gozdni ekosistem. Praviloma so parangali predstavljeni z različnimi življenjskimi oblikami grmičevja, grmovja, dreves, trav in mahov.

Vrste prostorske strukture

Prvi sloj skoraj vedno predstavljajo velika drevesa, v katerih je listje visoko nad tlemi in dobro osvetljeno s soncem. Drugi (podologovy) stopnja niso tako visoke vrste, lahko absorbirajo neuporabljeno svetlobo. Sledi podrast, ki ga predstavljajo ta grmičevja (leska, krhlika, gorski pepel itd.), Kot tudi grmasta drevesna drevesa (gozdna jabolka, hruška itd.), Ki lahko v normalnih razmerah rastejo do višine dreves prvega sloja. Naslednja stopnja je najstnik. To vključuje mlada drevesa, ki se lahko v prihodnosti "raztegnejo" v prvem sloju. Na primer: bor, hrast, smreka, gaber, jelša.

Prisotnost plasti travnatih grmov je značilna za vertikalno obliko strukture (prostorskega) ekosistema. Sestavljen je iz gozdnega grmičevja in zelišč: jagode, oksalije, šmarnice, praproti, borovnice, robide, maline itd. Sledi končni sloj - mahovina-lišajev.

Upoštevajte, da liane, epifiti in tudi parazitske rastline spadajo v skupino ekstra-vegetacije. To je posledica dejstva, da jih je zelo težko pripisati določeni stopnji.

Prostorske meje ekosistema

Praviloma ni mogoče videti jasne meje med ekosistemi v naravi, če je ne predstavljajo različni krajinski dejavniki (reke, gore, hribi, prepadi itd.). Najpogosteje jih združujejo gladki prehodi. Slednji so lahko sami po sebi ločeni ekosistemi. Nastala je na stičišču skupnosti, ki se imenuje ekotoni. Ta izraz so leta 1905 uvedli ameriški botanik in ekolog F. Clements.

Vloga ekotona je ohranjanje biološke raznolikosti ekosistemov, med katerimi je posledica tako imenovanega regionalnega učinka - kombinacije nekaterih okoljskih dejavnikov, ki so del različnih ekosistemov. To povzroča veliko življenjsko okolje in s tem ekološke niše. V zvezi s tem lahko ekoton obstaja kot vrsta iz različnih ekosistemov in tudi zelo specifičnih vrst. Primer takega območja je ustje reke z obalnimi vodnimi rastlinami.

Meje ekosistemov

Na naravo vplivajo različni dejavniki. Na istem mestu se lahko sčasoma razvijejo različni ekosistemi. Časovno obdobje, v katerem pride do spremembe, je lahko dolgo in relativno kratko (1-2 leti). Trajanje obstoja določenega ekosistema je določeno s tako imenovanim nasledstvom, tj. Redno in dosledno spremembo na določenem območju ozemlja nekaterih skupnosti zaradi drugih notranjih dejavnikov razvoja biogeocenoz.