Ekosystem: struktura ekosystemu, definicja, pojęcie, rodzaje i ciekawe fakty

W ekologii - w naukach o interakcji żywych organizmów ze sobą iz otoczeniem - koncepcja ekosystemu jest jedną z podstawowych. Człowiek, który przedstawił go do użycia, był brytyjskim botanikiem i jednym z pierwszych ekologów na świecie, Arthurem Tensleyem. Termin "ekosystem" pojawił się w 1935 r. Jednak w ekologii krajowej preferowano zastąpienie go takimi pojęciami, jak "biogeocenoza" i "biocenoza", co nie jest do końca prawdziwe.

Artykuł ujawnia koncepcję ekosystemu, struktury ekosystemu i jego poszczególnych składników.

Istota koncepcji

Wszystkie społeczności obecnie żyjących organizmów są powiązane z nieorganicznym środowiskiem, łącząc więzy materialne i energetyczne. Tak więc rośliny mogą rozwijać się tylko dzięki stałemu zaopatrzeniu w wodę, tlen, dwutlenek węgla, sole mineralne. Witalna aktywność heterotrofów jest możliwa tylko kosztem autotrofów. Jednak potrzebują również wody i tlenu. Każde szczególne środowisko mogłoby zapewnić związki nieorganiczne niezbędne do życia organizmów zamieszkujących je tylko przez krótki czas, gdyby nie zostały odnowione.

Powrót substancji odżywczych do środowiska następuje w sposób ciągły. Proces ten zachodzi zarówno podczas życia organizmów (oddychanie, wypróżnianie, wydalanie), jak i po ich śmierci. Innymi słowy, ich społeczność ze środowiskiem nieorganicznym tworzy specyficzny system. W nim strumień atomów, z uwagi na żywotną aktywność organizmów, z reguły zamyka się w cyklu. W gruncie rzeczy jest to ekosystem. Struktura ekosystemu pozwala na bardziej dogłębne zbadanie jego struktury i charakteru istniejących relacji.

Definicja ekosystemu

Ojcem ekosystemu ekosystemu jest amerykański biolog Eugene Odum, znany z pionierskich prac w tej dziedzinie. W związku z tym prawdopodobnie logiczne byłoby podanie jego interpretacji tego terminu w artykule.

Według Y. Oduma wszelka jedność, która obejmuje wszystkie organizmy tego obszaru, wchodząca w interakcję ze środowiskiem fizycznym w taki sposób, że powstaje przepływ energii o dobrze zdefiniowanej strukturze troficznej, różnorodności gatunkowej i obiegu substancji (wymiana energii i substancji pomiędzy częściami abiotycznymi i biotycznymi ) w systemie istnieje ekosystem. Strukturę ekosystemu można oglądać z innego punktu widzenia. Tradycyjnie są to trzy gatunki: troficzne, gatunkowe i przestrzenne.

Związek między koncepcjami ekosystemu i biogeocenozy

Doktryna biogeocenozy została opracowana przez sowieckiego geobotanistę i geografa Władimira Sukacheva w 1942 roku. Za granicą praktycznie nie jest używana. Jeśli odnosimy się do definicji terminów "ekosystem" i "biogeocenoza", jasne jest, że nie ma między nimi żadnej różnicy, w rzeczywistości są one synonimami.

Jednak w praktyce istnieje bardzo powszechna opinia, że ​​można je nazwać identycznymi tylko z pewnym stopniem warunkowości. Termin "biogeocenoza" koncentruje się na połączeniu biocenozy z jakimkolwiek szczególnym obszarem środowiska wodnego lub lądu. Podczas gdy ekosystem oznacza dowolną abstrakcyjną stronę. W związku z tym zwyczajowo uważa się biogeocenozy za szczególne przypadki.

O składzie i strukturze ekosystemów

W każdym ekosystemie można wyróżnić dwa elementy - abiotyczny (nieożywiony) i biotyczny (żywy). Ten z kolei dzieli się na heterotroficzny i autotroficzny, w zależności od sposobu pozyskiwania energii przez organizmy. Składniki te tworzą tak zwaną strukturę troficzną.

Jedynym źródłem wsparcia dla różnych procesów w ekosystemie i energii dla niego są producenci, czyli organizmy zdolne do przyswajania energii słonecznej. Reprezentują pierwszy poziom troficzny. Później tworzone są kosztem konsumentów. Troficzną strukturę ekosystemu zamykają dekompozyty, których funkcją jest przełożenie życia na nieożywione materia organiczna w postaci mineralnej, która może być później zasymilowana przez autotroficzne organizmy. Oznacza to, że istnieje ten sam cykl i ciągły powrót składników odżywczych do środowiska, o czym rozmawiał Yu Odum.

Składniki ekosystemów

Struktura społeczności ekosystemów składa się z następujących elementów:

• reżim klimatyczny, który określa oświetlenie, wilgotność, temperaturę i inne właściwości fizyczne środowiska;
• nieorganiczne substancje zawarte w obiegu (azot, fosfor, woda itp.);
• związki organiczne łączące abiotyczne i biotyczne części w procesie obiegu energii i materii;
• twórcy produktów pierwotnych - producenci;
• fagotrofy (makrokoncentracje) - jedzenie heterotrofów lub dużych cząstek substancji organicznych z innych organizmów;
• rozkładniki - bakterie i grzyby (głównie), niszcząc martwą materię organiczną przez mineralizację, przywracając ją do obiegu.

Tak więc biotyczna struktura ekosystemów składa się z trzech poziomów troficznych: producentów, konsumentów i rozkładających się. Tworzą one tak zwaną biomasę (całkowita masa zwierząt i organizmów roślinnych) biogeocenozy. Dla Ziemi jako całości wynosi ona 2423 miliardy ton, a ludzie "dają" około 350 milionów ton, co jest pomijalne w stosunku do całkowitej masy.

Producenci

Producenci są zawsze pierwszym ogniwem w łańcuchu żywnościowym. Termin ten łączy wszystkie organizmy, które mogą produkować substancje nieorganiczne organiczny, t. e. są autotrofami. Głównymi producentami są zielone rośliny. Syntetyzują związki organiczne z nieorganicznych w procesie fotosyntezy. Ponadto można im przypisać kilka rodzajów bakterii chemotroficznych. Mogą wykonywać syntezę chemiczną bez energii światła słonecznego.

Consuments

Struktura biotyczna i skład ekosystemu obejmuje także organizmy heterotroficzne, które pochłaniają gotowe związki organiczne wytworzone przez autotrofy. Nazywani są konsumentami. W odróżnieniu od dekompozytu, nie mają one zdolności rozkładania substancji organicznych na związki nieorganiczne.

Wszystkie zwierzęta, a także niektóre owadożerne zwierzęta (rosiczka, Muchołówka Wenus itp.) i pasożytnicze rośliny, mikroorganizmy. Konsumenci dzielą się na kilka rzędów wielkości, ale z reguły rzadko są więcej niż cztery. Wynika to z faktu, że na każdym etapie transferu energii i materii łańcuch troficzny traci do 90%.

Wszystkie organizmy, które żywią się bezpośrednio do producentów, należą do konsumenta pierwszego rzędu. Należą do nich rośliny pasożytnicze i roślinożerne. Drapieżniki, które żywią się nimi, są konsumentami II rzędu. Do tej grupy należą pasożyty roślinożerców.

Ciekawe, że w doskonałej łańcuchy pokarmowe ten sam typ może należeć do różnych rzędów konsumentów. Istnieje wiele takich przykładów. W szczególności mysz. Jest konsumentem zarówno pierwszego, jak i drugiego rzędu, ponieważ odżywia się zarówno roślinożernymi owadami, jak i roślinami.

Reduktory

Termin "dekompozytorzy" ma pochodzenie łacińskie i dosłownie oznacza "przywróć, powróć". W pełni odzwierciedla to ich znaczenie w ekologicznej strukturze ekosystemów. Redukcje lub destruktory to organizmy, które niszczą, zamieniając się w najprostsze organiczne i nieorganiczne związki, martwe resztki żywych. Zwracają wodę i sole mineralne do gleby w dostępnej formie dla producentów, a tym samym zamykają obieg substancji w przyrodzie. Żaden ekosystem nie może obejść się bez dekompozytorów.

Gatunek i struktura przestrzenna ekosystemów są nie mniej interesujące. Odzwierciedlają różnorodność gatunkową organizmów i ich rozmieszczenie w przestrzeni zgodnie z indywidualnymi potrzebami i warunkami życia.

Struktura gatunkowa

Struktura gatunkowa to zbiór wszystkich gatunków tworzących ekosystem, ich wzajemne relacje między sobą oraz stosunek liczb. W niektórych przypadkach pierwszeństwo mają zwierzęta, na przykład biocenoza rafy koralowej, w innych rośliny odgrywają wiodącą rolę (łąki zalewowe, lasy dębowe i świerkowe, stepy z traw piórowych). Struktura gatunkowa ekosystemu odzwierciedla jego skład, w tym liczbę gatunków. Zależy to głównie od położenia geograficznego miejsca. Najbardziej znany wzór polega na tym, że im bliżej równika, tym więcej flory i fauny. Dotyczy to wszystkich form życia, od owadów po ssaki, od porostów i mchów po rośliny kwitnące.

Tak więc jeden hektar lasu deszczowego Amazonii jest domem dla prawie 400 drzew należących do ponad 90 gatunków, a każdy z nich ma ponad 80 różnych epifitów. Jednocześnie tylko 8-10 gatunków drzew rośnie na podobnym obszarze świerkowego lub sosnowego lasu pasa umiarkowanego, a różnorodność w tajdze ogranicza się do 2-5 gatunków.

Horyzontalna struktura przestrzenna ekosystemu

Liczne gatunki ekosystemów w kosmosie można podzielić na różne sposoby, ale zawsze zgodnie z ich potrzebami i wymaganiami siedliskowymi. To rozmieszczenie zwierząt i roślin w ekosystemie otrzymało nazwę struktury przestrzennej. Może być pozioma i pionowa.

Organizmy żywe w kosmosie są rozmieszczone nierównomiernie. Z reguły tworzą grupy, co jest funkcją adaptacyjną. Takie klastry określają poziomą strukturę ekosystemu. Przejawia się w plamieniu, wzorze. Na przykład kolonie koralowe, ptaki wędrowne, stada antylop, zarośla wrzosu (na zdjęciu powyżej) lub borówki. Mikrogroupowanie i mikrocenoza należą do strukturalnych (elementarnych) jednostek poziomej struktury zbiorowisk roślinnych.

Pionowa struktura przestrzenna

Rosnące grupy różnych gatunków roślin, które różnią się pozycją narządów asymilacyjnych (łodygi i liście, kłącza, cebulki, bulwy itp.) Są nazywane sznurami haczykowymi. Charakteryzują strukturę pionową ekosystemu. Ekosystem leśny jest najbardziej widocznym przykładem w tym przypadku. Z reguły sznury haczykowe są reprezentowane przez różne formy życia krzewów, krzewów, drzew, traw i mchów.

Warstwy struktury przestrzennej

Pierwszy poziom jest prawie zawsze reprezentowany przez duże drzewa, w których liście znajdują się wysoko nad ziemią i są dobrze oświetlone przez słońce. Drugi poziom (podologovy) nie są tak wysokie, mogą wchłonąć nieużywane światło. Dalej znajdują się zarośla reprezentowane przez te krzewy (leszczyny, kruszyny, jarzębina itp.), A także formy krzewiaste (jabłoń leśną, gruszę, itp.), Które w normalnych warunkach mogły wyrosnąć na wysokość drzew pierwszego poziomu. Następny poziom to nastolatek. Dotyczy to młodych drzew, które w przyszłości mogą się "rozciągnąć" na pierwszym poziomie. Na przykład sosna, dąb, świerk, grab, olcha.

Obecność warstwy krzewiastej jest charakterystyczna dla pionowej formy struktury ekosystemu (przestrzennej). Składa się z leśnych krzewów i ziół: truskawek, szczawiu, konwalii, paproci, jagód, jeżyn, malin itp. Następnie następuje ostatnia warstwa - porosty mchów.

Zauważ, że liany, epifity, a także rośliny pasożytnicze należą do grupy roślinności poziemnej. Wynika to z faktu, że bardzo trudno jest przypisać je do konkretnego poziomu.

Przestrzenne granice ekosystemu

Co do zasady nie można dostrzec wyraźnej granicy między ekosystemami w przyrodzie, jeśli nie reprezentują jej różne czynniki krajobrazowe (rzeki, góry, wzgórza, przepaści itp.). Najczęściej łączy je płynne przejście. Te ostatnie mogą w rzeczywistości same być odrębnymi ekosystemami. Powstał na skrzyżowaniu wspólnoty zwanej ekotonami. Termin ten został wprowadzony w 1905 roku przez amerykańskiego botanika i ekologa F. Clementsa.

Rola ekotonu polega na zachowaniu różnorodności biologicznej ekosystemów, między którymi jest tak zwany efekt regionalny - połączenie pewnych czynników środowiskowych właściwych różnym ekosystemom. Powoduje to duże środowisko życia, a tym samym nisz ekologicznych. Pod tym względem ekoton może istnieć z różnych ekosystemów, a także z bardzo specyficznych gatunków. Przykładem takiej strefy jest ujście rzeki z roślinnością przybrzeżno-wodną.

Granice ekosystemu

Na naturę wpływają różne czynniki. W tym samym miejscu, z biegiem czasu, mogą rozwijać się różne ekosystemy. Okres czasu, w którym następuje zmiana, może być długi i stosunkowo krótki (1-2 lata). Czas istnienia danego ekosystemu jest określony przez tzw. Dziedziczenie, tj. Regularną i konsekwentną zmianę w pewnym obszarze terytorium niektórych społeczności przez innych w wyniku wewnętrznych czynników rozwoju biogeocenozy.