Понятие экосистемы и биогеоценоза: структура и свойства биогеоценозов
Что такое биогеоценоз и как он связан с экосистемой?
Для начала разберемся, что такое экосистема.
Понятие экосистемы
Во входящих в состав биоценозов популяциях живых организмов наблюдается связь не только друг с другом, но также с условиями среды, в которой они существуют. Все потому, что окружающая среда поставляет вещества, которые обеспечивают жизнедеятельность живых организмов. Взамен она получает продукты метаболизма. Все это формирует определенную систему, в которую входят сообщество организмов и среда их существования. По этой причине экосистема — это важный элемент жизни в целом.
Ученые назвали такую систему экосистемой. Термин экосистема ввел в использование в 1935 году английский ученый-эколог А. Тенсли. Он считал, что живые организмы нельзя изучать без учета особенностей среды их обитания. Перейдем к определению экосистемы.
Экосистема — это совокупность живых организмов различных видов, взаимодействующих друг с другом и со средой, в которой они обитают.
В результате такого взаимодействия образуется определенная трофическая структура и обеспечивается круговорот веществ внутри самой системы.
Круговорот веществ — процесс обмена веществом между частями экосистемы: живой и неживой.
Понятие биогеоценоза
Биогеоценоз как понятие в 1940 году ввел в науку российский советский ученый-эколог В. Н. Сукачев. Он считал, что биогеоценоз и экосистема — понятия близкие, но не тождественные.
Для начала определимся, что такое биоценоз и биогеоценоз.
Биоценоз — это все объекты живой природы, которые находятся на определенной территории и взаимодействуют друг с другом в условиях общей среды обитания.
Биогеоценоз — это территория, которая отличается достаточно однородными условиями существования: ее населяют взаимосвязанные популяции различных видов, объединенные друг с другом и с физической средой обитания при помощи круговорота веществ и потока энергии.
Биогеоценоз в примерах: лес, луг, степь, поле, пруд, пустыня и др.
Различия биогеоценоза и экосистемы
Чем отличается биогеоценоз от экосистемы?
По мнению Сукачева, биогеоценоз — это более конкретное территориальное образование (или понятие), в отличие от экосистемы.
Экосистема — это совокупность организмов разных видов, которые связаны между собой трофически и необязательно населяют территорию с однородными условиями. В свою очередь, говоря о биогеоценозе, мы говорим об ограниченной территории, которая характеризуется однородностью условий и определенным растительным сообществом — оно называется фитоценоз.
Схема биогеоценоза представлена на рисунке ниже
Структура биогеоценоза
Биогеоценоз — это совокупность и система взаимодействий неживой и живой природы.
По этой причине биогеоценоз в структуре имеет абиотическую и биотическую части.
Абиотическая часть включает следующие компоненты:
Биотическая часть включает разнообразные экологические группы популяций организмов, объединенных друг с другом трофическими и пространственными связями.
Какие компоненты входят в структуру биогеоценозов
Продуценты — основа биотической составляющей. Они синтезируют органические вещества из неорганических. Продуценты — кормовая база для консументов, за которыми скрываются гетеротрофные организмы: травоядные, хищники и паразиты.
Редуценты в структуре биогеоценозов занимают одно из важнейших мест. Они питаются останками других организмов и продуктами их жизнедеятельности, поэтому расщепляют органические вещества до неорганических. Именно редуценты завершают цикл круговорота веществ в природе.
Свойства биогеоценозов
Биогеоценозы являются системами, а любой системе присущи определенные свойства. К числу основных свойств биогеоценозов относят:
Регулирующие факторы в этом случае — внутривидовые и межвидовые связи: хищник — жертва, хозяин — паразит, растение — травоядное).
В процессе своей деятельности человек сознательно или несознательно меняет соотношение компонентов в биогеоценозах. Все это может привести к тому, что изменится не только биогеоценоз, но и вся биосфера.
Что такое экосистема
Урок 10. Экология 5 класс
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Что такое экосистема»
Наша планета предоставляет населяющим её живым существам огромное разнообразие условий обитания, от ледяного холода полярных шапок до иссушающего зноя безводных пустынь, от высокогорных плато с пониженным давлением воздуха до многокилометровых морских глубин, куда не проникают солнечные лучи.
Столь огромное богатство факторов природной среды породило великое множество видов живых организмов, обитающих в разных регионах, географических и климатических условиях. Все они определённым образом взаимодействуют друг с другом, составляя пищевые цепочки.
Каждый живой организм связан с окружающей средой потоками вещества и энергии, проходящими через его тело. Потребляя и выделяя вещество и энергию, живые организмы влияют на среду своего обитания уже тем, что живут.
Результаты жизнедеятельности каждого отдельного существа могут быть невелики и малозаметны. Но все вместе они сливаются в мощную силу, преобразующую земную поверхность.
Изучение окружающей среды как сообщества живых организмов, идеально приспособленного к обитанию в конкретной среде, привело к появлению понятия экосистемы. Термин «экосистема» впервые был предложен в 1935 году английским экологом Артуром Тенсли.
Экосистема — это объединение компонентов живой и неживой природы, между которыми происходит обмен энергией. А благодаря этому обмену возможно создание условий, необходимых для поддержания жизни. Основой любой экосистемы на нашей планете является энергия солнечного света.
Экосистема — основная функциональная единица в экологии, так как в неё входят организмы и неживая среда — компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга, и необходимые условия для поддержания жизни в той её форме, которая существует на Земле.
Примерами экосистем служат пруд, озеро, море, лес, поле, парк, город.
Остановимся более подробно на экосистеме леса.
Леса занимают огромную часть суши нашей планеты — более 4 млрд. гектар суши. Лесные экосистемы — это уникальные сообщества животных и растений, соединённых множеством видов связей для обмена энергией. Главную роль в любой лесной экосистеме играют растения.
Для лесных экосистем характерна ярусность: на верхнем располагаются деревья, средний ярус составляют кустарники, нижний — травы.
Уникальность лесных экосистем можно объяснить тремя факторами:
Во-первых, это практически единственный вид экосистемы, сохранившийся в первозданном и практически неизменённом человеком виде.
Во-вторых, лесные экосистемы являются одними из крупнейших на планете.
В-третьих, они считаются одними из самых продуктивных для человечества.
Эти климатические условия великолепно подходят для произрастания хвойных пород деревьев: сосен, елей, пихт, кедров, лиственниц. Именно они занимают доминирующее положение в данной экосистеме и расположены на верхнем ярусе.
Хвойные леса, объединённые в массивы, называют тайгой. Эта экосистема распространена в северном полушарии, в основном, в России и в Канаде. В южном полушарии хвойные леса не создают таких массивов и встречаются в виде отдельных участков. А в Австралии и Южной Америке хвойные леса произрастают в горах.
Хвойные породы деревьев вместо листьев имеют иглы, которые за счёт своей маленькой площади прекрасно сохраняют тепло и влагу. А смола, укутывающая хвойные деревья, позволяет свободно переносить продолжительные морозы. Фотосинтез в этих деревьях не замирает даже при 0 °C.
В экосистеме хвойных лесов практически не присутствует средний ярус. А нижний заселяют мхи и лишайники. Вместе с деревьями эти виды растительности являются продуцентами — они активно участвуют в фотосинтезе, перерабатывая солнечную энергию. Кроме того, они являются кормом для следующего звена экосистемы — животных.
Вершиной пищевой цепочки в таких лесах являются хищники: рыси, тигры, медведи, волки, лисы. Из травоядных млекопитающих особенно распространены парнокопытные: олени, лоси, изюбры. Много животных с ценным мехом: соболей, куниц, белок, ласок. Это организмы-потребители.
Пищевые цепочки в экосистеме хвойных лесов зачастую короткие. Например, дерево — травоядное животное (белка) — хищник (лиса).
Если человек не вмешивается в экосистему хвойного леса, то здесь происходит процесс саморегуляции: один вид животных никогда не уничтожает полностью особей другого вида, что делает этот вид экосистемы очень устойчивым.
На первый взгляд может показаться, что между разными экосистемами нет связи, например между лугом, лесом и прудом. Но если внимательно посмотреть, можно отметить следующее: поверхностным стоком осадков с соседнего луга в пруд вымываются частички почв, гумус, отмершая растительность; осенью часть опавших листьев из леса ветром переносится в пруд; где она разлагается и является пищей для некоторых водных организмов. В пруду живут личинки насекомых, но взрослые особи покидают водную среду и поселяются на лугу или в лесу.
Существует разделение экосистем на естественные и искусственные. Естественные экосистемы созданы самой природой. Озеро с его обитателями, море, океан, небольшой лес, целая тайга, степь и пустыня — всё это природные экосистемы. А искусственные экосистемы созданы человеком. Например, водохранилище, город, парк.
Существует два основных типа экосистем: водные и наземные. Любые другие экосистемы мира относятся к одной из этих двух категорий.
Каждая экосистема может характеризоваться определёнными границами. Однако само понятие «экосистема» обладает признаком безразмерности, ей не свойственны территориальные ограничения. Обычно экосистемы разграничиваются рельефом или видовым разнообразием.
Разберём характеристики экосистемы.
Учитывая разнообразие живых и неживых компонентов, составляющих любую экосистему, характеристики, которыми описываются её свойства, носят общий характер.
Кроме того, в последнее столетие появился новый фактор, оказывающий влияние на экосистемы всех материков — антропогенный. Экологи всего мира внимательно следят, чтобы антропогенное воздействие не превышало разумных пределов и не приводило к полному уничтожению экосистем в отдельных местностях.
Что такое Экосистема
Экосистема — это система или группа взаимосвязанных элементов, которая образовалась из взаимодействия объединения организмов с окружающей средой. Это сокращённое обозначение от словосочетания «экологическая система».
Экосистема — это любая система или сеть взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, как, например, в бизнесе.
Это слово произошло от сочетания двух греческих слов Οικος (дом/жилище) + Σύστημα (система).
Артур Тенсли (британский ботаник, преподаватель университета и эколог) считается первым, кто использовал это слово в 1930–1935 годах. Он же был одним из первых в мире экологов.
Что именно создаёт экосистему, так это совокупность индивидуальной физико-химической среды (биотопа) с объединением живых организмов (биоценозом). Артур Тенсли представил данную формулировку: биотоп + биоценоз = экосистема.
Экосистема и биогеоценоз
«Экосистема» и «биогеоценоз» — это не синонимы, они лишь близки по значению. Биогеоценоз — экосистема в границах фитоценоза.
Фитоценоз — растительное сообщество, совокупность совместно существующих организмов на одном участке земной поверхности.
Экосистема — это более общая концепция. Любой биогеоценоз — экосистема, но не любая экосистема — биогеоценоз.
Виды экосистем
Состав экосистем зависит от нескольких факторов, таких как геологические условия, климат, влияние человека.
Природные и искусственные
По степени вмешательства человека экосистемы делятся на природные и искусственные.
Естественные (природные) экосистемы
Развиваются под воздействием природы, человек может влиять на них, однако несущественно. Примерами таких систем можно назвать: леса (не засаженные человеком), мангровые заросли, коралловые рифы и т. д.
Антропогенные (искусственные) экосистемы
Формируются человеком в процессе его хозяйственной деятельности (например: сельскохозяйственные посевы, лесопосадки, стройка городов, организация ферм устриц).
Автотрофные и гетеротрофные экосистемы
Естественные и искусственные экосистемы могут быть автотрофные и гетеротрофные. Различие в источнике энергии, который по большей части обеспечивает их жизнедеятельность.
Автотрофные экосистемы
Существуют преимущественно на энергетическом самообеспечении. Они делятся на фотоавтотрофные (использующие солнечную энергию за счёт своих продуцентов-фотоавтотрофов) и хемоавтотрофные (потребляющие химическую энергию за счёт продуцентов-хемоавтотрофов).
Большинство экосистем являются фотоавтотрофными. Например, человек вносит энергию в сельскохозяйственные экосистемы (они тоже являются фотоавтотрофными), которая именуется антропогенной (горючее для тракторов или удобрения и т. п.), но её роль не имеет большого значения по сравнению с применённой экосистемой солнечной энергии.
Развитие естественных хемоавтотрофных экосистем происходит в подземных водах. Человек производит антропогенные хемоавтотрофные экосистемы из микроорганизмов (грибов и бактерий).
Гетеротрофные экосистемы
Потребляют преимущественно химическую энергию, которую приобретают от органических веществ либо от энергетических устройств, произведённых людьми.
Экосистема океанических глубин, куда не доходит солнечный свет, является примером естественной гетеротрофной экосистемы.
Микроорганизмы и животные, которые находятся в ней, живут и питаются “питательным дождём” (остатки организмов и трупы, которые упали на дно, из озарённой солнцем автотрофной океанической экосистемы).
Антропогенные гетеротрофные экосистемы бывают очень разные. Например, промышленные предприятия или города. По линиям электропередач в них поступает энергия, по нефтепроводам и газопроводам, в цистернах, вагонах.
Подобные экосистемы извлекают долю энергии благодаря зелёным растениям, но она несущественна по сравнению с энергией, приобретённой извне.
К таким экосистемам также принадлежат:
Наземные экосистемы и водные
Абсолютно все экосистемы на Земле делятся на наземные экосистемы и водные.
Наземные экосистемы
Наземные экосистемы также именуются биомами. Это главные экосистемы суши: пустыни, степи, леса и т. д. Наиболее значительные отличия между этими экосистемами на различных территориях мира формулируются разнообразными факторами: соотношениями средней температуры, типом почв, среднегодовым количеством осадков.
Взаимодействие этих разнообразных факторов служит причиной к формированию умеренных, тропических и полярных вариантов лесных, пустынных и травянистых экосистем.
Водные экосистемы
Это экосистемы гидросферы. Эти экосистемы отличаются между собой средней температурой воды, количеством растворённых питательных веществ (солёностью воды) и глубиной проникновения солнечных лучей.
Примеры водных экосистем: реки, озёра, коралловые рифы, болота, степные блюдца и др.
Экотон
Это переходящая территория между двумя соприкасающимися экосистемами. Зачастую и большие, и малые экосистемы не имеют точных рубежей.
Таким образом, экотон содержит виды деструкторов, растений и животных из обеих соседних экосистем. Нередко происходит, что в экотоне встречаются виды живых организмов, которые не существуют в соседних экосистемах.
В итоге экотон имеет в своём наличии большее разнообразие организмов, чем в соприкасающихся территориях.
Макроэкосистема, мезоэкосистема, микроэкосистема
Экологические системы также различаются по своему размеру.
Макроэкосистема
Система огромного размера, которая состоит из множества небольших систем. Примерами таких систем будут: океан, пустыня или субтропический лес. Все они населены тысячами видов животных, растений и бактерий, нужных для её исправного функционирования.
Мезоэкосистема
Этот вид экосистем уже не очень большого размера. Примерами таковых будут: система отдельно рассматриваемого пруда или лесного массива, либо же система одной изолированной поляны.
Микроэкосистема
Микроэкосистема — это система малых размеров. Она работает в миниатюре и имитирует функционирование других экосистем большого размера. Примерами таких систем будут: сад в бутылке, аквариум, лужа (она населена множеством микроорганизмов), труп животного и т. д..
Структура экосистемы
Структура экосистемы — это в основном описание организмов и физических особенностей среды, включая количество и распределение питательных веществ в определённой среде обитания.
Также предоставляется информация о диапазоне климатических условий, преобладающих на данной территории.
Все экосистемы состоят из следующих основных компонентов:
Абиотические компоненты
Экологические отношения проявляются в физико-химической среде. Абиотический компонент экосистемы включает основные неорганические элементы и соединения.
Климатические факторы
Включает в себя такие физические факторы, как влажность, воздушные потоки и солнечная радиация. Лучистая энергия солнца является единственным существенным источником энергии для любой экосистемы.
Эдафические (почвенные) факторы
Почвенные факторы включают в себя рельеф, кислотность почвы, минерализацию и т. д.
Биотические компоненты
Биотические компоненты включают в себя все живые организмы, присутствующие в экологической системе.
С точки зрения питания биотические компоненты могут быть разделены на три основные группы:
Автотрофы (продуценты)
Это все зелёные растения, которые используют солнечную энергию и производят еду (органические вещества) из неорганических веществ. Это синезелёные водоросли и некоторые микроорганизмы.
Гетеротрофы (консументы)
Включают тех, которые питаются готовыми органическими веществами, берут пищу от автотрофов: всеядные, травоядные и хищники.
Сапротрофы (редуценты)
Замкнутая экосистема
Это экосистема, в которой не ожидается какой-либо обмен веществ со средой за её пределами.
Опыт с садом в бутылке Дэвида Латимера
Британец Дэвид Латимер провёл великолепный опыт с садом в бутылке. Он посадил его в 1960 году и не поливал с 1972 года, но садик продолжает процветать в своей замкнутой экосистеме.
Посаженные им внутрь выносливые традесканции выросли, заполнив почти 40-литровый контейнер, выжив на всём переработанном: воздухе, питательных веществах и воде.
Дэвид Латимер сказал, что бутыль стоит в 1,5-2 метрах от окна, чтобы растение получало немного солнца. Оно растёт в сторону солнечного света, поэтому его нужно периодически разворачивать, чтобы оно росло равномерно.
Также Дэвид Латимер сказал, что он никогда не подрезал растение, но выглядит так, будто оно выросло до пределов бутылки.
Как работают сады в бутылках
Сады в закрытых бутылках действуют, потому что их герметичное пространство создаёт абсолютно самостоятельную экосистему, в которой растения могут выжить, используя фотосинтез для утилизации питательных веществ.
Единственное, что необходимо из внешней среды — солнечный свет, поскольку он обеспечивает его энергией, необходимой для создания собственной пищи, а значит и продолжения роста.
Свет, который попадает на листья растения, поглощается белками, содержащими хлорофиллы (зелёный пигмент).Часть этой световой энергии хранится в форме аденозинтрифосфата (АТФ), молекулы, которая хранит энергию.
Остальная часть используется для удаления электронов из воды, поглощаемой из почвы через корни растения. Эти электроны затем используются в химических реакциях, которые превращают углекислый газ в углеводы, высвобождая кислород.
Этот процесс фотосинтеза является противоположным клеточному дыханию, которое происходит в других организмах (включая людей), где углеводы, содержащие энергию, реагируют с кислородом для получения углекислого газа, воды и высвобождения химической энергии.
Но экосистема также использует клеточное дыхание для разрушения разлагающегося материала, которое оставляет растение.
В этой части процесса бактерии внутри почвы (сада в бутылке) поглощают отходы кислорода растения и выделяют углекислый газ, который растущее растение может повторно использовать.
И, конечно, ночью, когда нет солнечного света для фотосинтеза, растение также будет использовать клеточное дыхание, чтобы поддерживать себя в живых, разбивая сохранённые питательные вещества.
Поскольку сад в бутылке является закрытой средой, это означает, что его водный цикл также является автономным процессом.
Вода в бутылке поглощается корнями растения, высвобождается в воздух во время транспирации, конденсируется в почвосмеси, где цикл начинается снова.
Биосфера-2
Ещё в конце 1980-х годов был начат проект «Биосфера-2». Учёные задались вопросом, смогут ли они воспроизвести экосистемы Земли.
Для этого они построили среду с закрытой системой 12.000 м² в пустыне Сонора, за пределами города Тусон, штат Аризона.
Подразумевается, что Биосфера-1 — Земля, так команда объяснила цифру «2» в названии проекта.
Идея состояла в том, чтобы проверить, смогут ли они воссоздать экосистемы Земли в закрытой среде, чтобы люди могли выжить в космосе в течение длительного времени.
26 сентября 1991 года 8 человек-добровольцев (4 мужчины и 4 женщины) ради эксперимента были оторваны от мира и закрыты в «Биосфере-2».
Они собирались жить внутри этого сооружения на протяжении двух лет, поддерживая контакт с окружающим миром лишь через компьютер.
Однако в самом начале эксперимента одна из «биосферцев» получила травму, из-за чего ей пришлось сразу же покинуть её новый дом.
Потом, спустя около года, оставшиеся жители-добровольцы «Биосферы-2″стали замечать, что количество кислорода почему-то стало резко падать.
И учёным пришлось закачивать кислород из внешней среды, таким образом, конечно, ни о какой чистоте этого эксперимента уже не могло быть и речи.
Следом у них начались проблемы с выращиванием еды чтобы себя прокормить. Начались проблемы сплочённости: маленькая группа разделилась на два лагеря. Опасаясь за жизнь «биосферцев», учёные были вынуждены прекратить эксперимент.
В марте 1994 года была предпринята вторая попытка заселить людей на «Биосферу-2». Эта группа решила некоторые проблемы, возникшие у первой, однако из-за разногласий внутри команды миссия закончилась спустя шесть месяцев.
На данный момент «Биосфера-2» принадлежит Аризонскому университету, который восстановил там свои исследования в 2011 году.
ЭКОСИСТЕМА
Полезное
Смотреть что такое «ЭКОСИСТЕМА» в других словарях:
экосистема — экосистема … Орфографический словарь-справочник
ЭКОСИСТЕМА — (от греч. oikos жилище местопребывание и система), единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания (атмосфера, почва, водоем и т. п.), в котором живые и косные компоненты связаны между собой обменом вещества и… … Большой Энциклопедический словарь
ЭКОСИСТЕМА — (от греч. oikos жилище, местопребывание и systema сочетание, объединение), экологическая система, совокупность совместно обитающих организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих сисгему… … Биологический энциклопедический словарь
ЭКОСИСТЕМА — (от греческого oikos жилище, местопребывание и система), единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания (атмосфера, почва, водоем и т.п.), в котором они связаны между собой обменом вещества и энергии. Понятие… … Современная энциклопедия
экосистема — биогеоценоз Словарь русских синонимов. экосистема сущ., кол во синонимов: 3 • биогеоценоз (1) • … Словарь синонимов
Экосистема — (от греческого oikos жилище, местопребывание и система), единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания (атмосфера, почва, водоем и т.п.), в котором они связаны между собой обменом вещества и энергии. Понятие… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ЭКОСИСТЕМА — ЭКОСИСТЕМА, основное понятие экологии: сообщество организмов, существующих в физической среде. Исследование экосистем часто опирается на понятие потока энергии. Солнце является источником энергии, которую первичные производители, например,… … Научно-технический энциклопедический словарь
ЭКОСИСТЕМА — ЭКОСИСТЕМА, ы, ж. (спец.). То же, что экологическая система. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
ЭКОСИСТЕМА — [ Словарь иностранных слов русского языка
ЭКОСИСТЕМА — (от греч. oifcos дом, жилище, местопребыванием, systerna целое, соединение) англ. ecosystem; нем. Okosystem. Природный комплекс, образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания, связанными между собой обменом веществ и энергии.… … Энциклопедия социологии