Компоненты биогеоценоза и основные факторы, которые обеспечивают его существование

Если вернуться к предложенной нами упрощенной схемы уровней организации живой материи, то заметно, что совокупность группировок на определенной области пространства и будет составлять экосистему. В таком случае составляющими компонентами экосистемы будут популяции видов, населяющих определенное пространство, которые, в свою очередь, и творят группировки. Вместе с тем, высокий уровень организации живой материи, проявляется прежде всего в энергетических связях комплекса абиотических факторов, в значительной степени может влиять на физико-химические условия среды.

Изучая экосистемы, эколог исследует компоненты и на основе обобщения делает вывод о состоянии экосистемы в целом.

Итак, изучаются структурные свойства популяций и сообществ, которые создают эту экосистему. В экосистемологии различают три составляющие компоненты, во взаимосвязи с абиотическими факторами и творят эту экосистему, - фитоценоз, зооценоз и микробоценоз. Компоненты экосистемы и взаимосвязи между ними приведены на рис. 6.1.

Подпись:

Подпись: Рис.  6.1.  Компоненты экосистемы и взаимодействие между ними (Кучерявый, 2000)

Как видно из схемы, фитоценоз здесь представлен блоком первичных продуцентов, зооценоз - макроконсументамы, микробоценоз - микроконсументамы и деструкторами. Объединены они в экосистему на основе взаимного с природной средой.

Ю. Одум несколько детализирует структуру экосистемы, выделяя в ней следующие компоненты:

неорганическое вещество (С, N. СОН 2 и др.), которая включается в круговороты;

органические соединения (белки, углеводы, липиды, гуминовые вещества и т.п.), которые связывают биотических и абиотических части экосистемы;

климатический режим (температура и другие физические факторы);

продуценты - автотрофные организмы, главным образом зеленые растения, способные создавать корм из простых неорганических соединений;

макроконсументы или фаготрофы (от греч. "fagoz" - тот, что пожирает) - гетеротрофные организмы, главным образом животные, которые поедают другие организмы или частицы органического вещества;

микроконсументы, сапрофиты (от греч. "sapro" - раскладывать), или осмотрофы (от греч. "osto" - проходить через мембрану) - гетеротрофные организмы, преимущественно бактерии и грибы, которые разлагают составляющие соединения мертвой вещества, поглощающие некоторые продукты разложения и высвобождают неорганические питательные вещества, пригодные для использования продуцентами, а также: органические вещества, способные служить источником энергии, ингибиторами или стимуляторами для других биотических компонентов экосистемы.

Первые три группы - неживые абиотические компоненты, остальные же составляет биомассу (живую массу). Характеризуя экосистему по свойствам составляющих компонентов, можно выделить трофическую, пространственную и видовую структуру.

Основные этапы использования веществ и энергии в экосистемах. Потери энергии при переходе с одного трофического уровня на другой

Живые организмы отличаются от других природных тел способом использования энергии. Если неживая вещество рассеивает энергию, то живое вещество биосферы проникнута ею. Именно благодаря энергии живые организмы становятся активными, способными размножаться и осуществлять работу.

Известно, что ни один живой организм не может производить энергию - он получает ее только извне. Первый этап использования и преобразования энергии живыми организмами - это фотосинтез. Именно благодаря процессу фотосинтеза энергия, полученная в виде солнечной радиации, превращается в энергию химических связей, что и создает вещества, необходимые растительным организмам для роста. Следовательно, увеличивается масса организма, и эта биомасса растительных тканей называется первичной продукцией. А организмы, преобразующие солнечную энергию в процессе фотосинтеза, называются продуцентами - фотосинтетиками. По приблизительным расчетам, если энергию солнечного излучения принять за 100%, то только 15% ее достигает поверхности Земли и только 1% связывается в виде органического вещества растительности. Из количества, связанной в процессе выработки энергии, около половины расходуется на жизненные процессы, а 50% полученной энергии, оставшиеся идут на рост биомассы.

Накопленная в результате фотосинтеза биомасса растений (первичная продукция) - это резерв, из которого часть используется как пища организмами-гетеротрофами (консументами И порядке). Первичными консументами являются животные, потребляющие органическое вещество, съедая растения. Так начинается общую цепь питания или пищевой (трофическая) цепь. Хищники потребляют ткани растительноядных животных и более слабых плотоядных. За счет других организмов существуют паразиты, их используют надпаразиты, пищевую цепь заканчивается микроорганизмами - редуцентами, что возвращают органическое вещество в минеральный состояние. Энергетический поток, проходя трофической цепи, постепенно исчерпывается. Усвоена из пищи часть энергии в основном расходуется на дыхание, осуществления работы и поддержания жизнедеятельности, определенная часть идет на рост и размножение. Некоторая доля энергии теряется при отмирании организмов, а также не усваивается из пищи.

На первом трофическом уровне находятся организмы-автотрофы. Организмы-автотрофы способны образовывать органическое вещество своего тела из неорганических веществ - двуокиси углерода и воды - с помощью процессов фотосинтеза и хемосинтеза. Фотосинтез осуществляют фотоавтотрофы - все зеленые растения и микроорганизмы. Хемосинтез наблюдается в некоторых хемоавтотрофные бактерий, использующих в качестве источника энергии окисления водорода, серы, сероводорода, аммиака, железа. Хемоавтотрофы в природных экосистемах играют относительно незначительную роль, за исключением важнейших нитрифицирующих бактерий.

Автотрофы вполне отвечают за образование всей новой органического вещества в любой экосистеме, то есть производителями продукции - продуцентами экосистем. На втором трофические уровни находятся организмы - гетеротрофы. Они потребляют готовую органическое вещество других организмов и продуктов их жизнедеятельности. Это все животные, грибы и большая часть бактерий. В некоторых групп бактерий, так же, как и у большинства растений-паразитов и насекомоядных растений, сочетаются автотрофные и гетеротрофные функции. В отличие от автотрофов-продуцентов, гетеротрофы выступают как потребители и деструкторы (разрушители) органических веществ. В зависимости от источников питания и участия в деструкции, они также делятся на несколько категорий: консументов, детритофаги и Реду-центов.

Слово "консумент" означает "потребитель" (видлатин. "СопзЬ" - потреблять, съедать). К консументов относятся растительноядные животные (фитофаги), которые питаются живыми растениями, плотоядные животные (зоофаги), поедающие других животных. Это разнообразные хищники (хищные насекомые, насекомоядные и хищные птицы, хищные рептилии и звери), нападающие не только на фитофагов, но и на других хищников (хищники второго, третьего порядков).

Консументы не способны строить свое тело, используя неорганическое вещество. В качестве источника энергии для различных форм жизнедеятельности им необходимо органическое вещество, которое гетеротрофы получают в составе пищи. Потребители первичной продукции, консументы, образуют несколько (обычно не более 3-4) трофических уровней. Непосредственными потребителями первичной продукции является консументы И порядке. Это растительноядные животные (фитофаги). Интересно, как они адаптировались к питанию различными видами растительного корма. В связи с тем, что растения обычно прикреплены к субстрату, а ткани их часто очень прочные, во многих фитофагов эволюционно сформировался тип ротового аппарата, грызет, и различные приспособления к измельчения и перетирания пищи. Некоторые животные приспособлены к питанию соком растений или нектаром цветов. У животных, питаются таким образом, рот напоминает трубочку, с помощью которой всасывается жидкая пища. Консументы частично используют пищу для обеспечения жизненных процессов, а частично строят на ее основе собственное тело. Животные с плотоядным типом питания (зоофаги) относятся к консументов II порядка. Этот уровень объединяет всех хищников, питающихся растительноядными животными. Зоофаги также адаптировались к потребляемой пищи. их ротовой аппарат часто приспособлен к хватания и удержания живой добычи. У животных, имеют плотные защитные покровы, развиваются приспособления для разрушения добычи. Так вороны и чайки иногда, схватив твердую добычу (моллюски, крабы и т. П.), Взлетают и с высоты бросают ее на землю. Живые организмы, поедающие плотоядных животных, называются кон-сументамы ПИ порядке. Организмы, питающиеся мертвым органическим веществом, остатками растений или животных, называются детритофаги или сапрофаги. Это разнообразные гнилостные бактерии, грибы, черви, личинки насекомых, жуки - копрофаги и другие животные, все они выполняют функцию очистки экосистем. Детритофаги участвуют в образовании почвы, торфа, донных отложений водоемов.

Редуценты, к которым относятся бактерии и низшие грибы, завершают деструктивную работу консументов и сапрофагов, доводя разложение органики до ее полной минерализации. Частично минерализация органических веществ происходит во всех живых организмов. Так, в процессе дыхания выделяется С02, из организма выводятся вода, минеральные соли, аммиак и т.д. Но настоящими редуцентами, которые завершают цикл разрушения органических веществ, считаются только такие организмы, выделяющие во внешнюю среду только неорганические вещества, готовы к привлечению в новый цикл. Так, бактерии, денитрификуються, восстанавливают азот до элементарного состояния, бактерии, сульфатредукуються, - серу до сероводорода. Конечные продукты разложения органических веществ - диоксид углерода, вода, аммиак, минеральные соли. В анаэробных условиях разложения идет дальше - к водорода; образуются также углеводороды. В наземной среде основной ход процесса деструкции органических веществ происходит в почве. Активная деятельность организмов-разрушителей приводит к тому, что годовой опад органических веществ полностью разлагается в тропических дождевых лесах в течение 1-2 лет, в лиственных лесах умеренной зоны - за 2-4 года, в хвойных лесах - за 4-5 лет, а в тундре процесс разложения может длиться десятки лет.

Все названные группы организмов в любой экосистеме тесно взаимодействуют между собой, согласовывая потоки вещества и энергии, их совместное функционирование не только поддерживает структуру и целостность биоценоза, но и оказывает существенное влияние на среду обитания. Распределение биоценоза на трофические уровни представляет собой лишь общую схему. Действительные формы взаимоотношений сложнее. Например, существует много видов со смешанным питанием. Такие виды могут одновременно принадлежать к различным трофических уровней.

Ученые подтверждают, что трофическая структура экосистем сложилась на очень ранних стадиях существования жизни на Земле. В ископаемых остатках четко просматривается разделение животных на растительноядных и хищных с соответствующей специализацией костей и зубов. В пищевых сетях живые организмы одного трофического уровня объединены горизонтальными связями, то есть наличием общих объектов питания. Естественно, здесь возникает пищевая конкуренция. Однако сильная пищевая конкуренция между различными видами в составе группировки невыгодна для биоценоза в целом.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >