Conceptul de ciclu biologic al substanțelor. Activitatea de viață a ecosistemului și ciclul substanțelor din acesta sunt posibile numai în condițiile unui flux constant de energie. Principala sursă de energie de pe Pământ este radiația solară. Energia soarelui este tradusă de organismele fotosintetice în energia legăturilor chimice ale compușilor organici. Transferul de energie în lanțurile alimentare se supune a doua lege a termodinamicii: transformarea unei forme de energie în alta este o pierdere de ceva energie. Astfel, redistribuirea acestuia se supune o regularitate strictă: energia primită și producătorii ecosistemului digerabili, împrăștiate sau împreună cu biomasa lor consuments transferate ireversibil prima, a doua, etc. ordinele și apoi la descompunere cu o scădere a fluxului de energie la fiecare nivel trofic. În acest sens, ciclul energetic nu se întâmplă.
Spre deosebire de energie, care este folosită doar o singură dată într-un ecosistem, substanțele sunt folosite de multe ori, deoarece consumul și transformarea lor au loc într-un cerc. Acest ciclu este realizat de organismele vii ale ecosistemului (producători, consumatori, descompuși) și se numește ciclul biologic al substanțelor. Ciclul subbiologic este fluxul elementelor chimice din sol și atmosferă în organisme vii, transformarea elementelor care intră în compuși complexi noi și revenirea lor în sol și atmosferă în procesul activității vitale.
Teren de mediu și sistemul de ocean și cravată redistribuie energia solară, carbon, atmosfera, umiditate, oxigen, hidrogen, fosfor, azot, sulf, calciu și alte elemente. Activitatea vitală a organismelor vegetale (producători) și interacțiunile lor cu animalele (de către consumatori), microorganisme (descompunători) și mecanismul nonliving furnizat de stocare a energiei solare și redistribuirea curge spre pământ.
Ciclul de substanțe nu este niciodată complet închis. Unele substanțe organice și anorganice sunt transportate în afara ecosistemului și, în același timp, rezervele lor pot fi refăcute din cauza intrărilor din exterior. În unele cazuri, gradul de reproducere periodică a anumitor cicluri ale ciclului de substanțe este de 90-98%. Incompletitatea ciclurilor în scalele de timp geologic duce la acumularea de elemente în diferite sfere naturale ale Pământului. Astfel se acumulează minerale precum cărbune, petrol, gaz, calcar etc.
Productivitatea biocenozelor. Energia radiantă a soarelui, asimilată de plantele autotrofice verzi, se transformă în energia chimică
legăturile substanței sintetizate. Rata de fixare a energiei solare determină producerea de biocenoză. Principalul indicator al producției este biomasa organismelor (plante și animale) care alcătuiesc biocenoza.
Biomasa - exprimate în unități de masă sau cantitatea de energie a organismelor vii de materie per unitate de suprafață sau de volum (de exemplu, g / m 2 g / m 3 kg / ha t / km 2, și altele.). Folosiți o masă de substanță umedă sau, mai des, o substanță uscată. Există biomasă vegetală - fitomass, animal - zoomas, bacteriomass, biomasă din orice grupuri specifice sau organisme de specii individuale.
Produse. Produsele biologice sunt biomasa produsă prin biocenoză pe unitatea de suprafață pe unitate de timp. Se exprimă în cantități egale cu biomasa, dar cu timpul pentru care a fost creat (de exemplu, kg / ha pe lună).
Există două tipuri de produse - primare și secundare.
Biomasa produsă de organismele autotrofice (plante verzi) pe unitate de suprafață pe unitate de timp se numește producție primară. Mărimea sa determină productivitatea tuturor legăturilor dintre organismele heterotrofice ale ecosistemului.
Producția totală de fotosinteză se numește producție brută primară. Aceasta este toata energia chimica sub forma de materie organica produsa. În același timp, o parte din energie poate merge la menținerea vieții (respirația) a producătorilor de produse - plante. Dacă retragem acea parte a energiei pe care plantele o cheltuie pe respirație, atunci obținem producție primară pură. Poate fi ușor luată în considerare. Este suficient să se colecteze, să se usuce și să se cântărească masa plantelor, de exemplu, atunci când se recoltează. În biocenoze naturale, respirația reduce productivitatea cu mai mult de jumătate. Pe măsură ce planta îmbătrânește, proporția de energie consumată prin respirație crește.
În ciuda faptului că plantele absoarbe în mod activ soarele, eficiența acestor mici fabrici verzi este mică. De exemplu, toate produsele din domeniul pâinii în materie uscată sunt de 8-10 t / ha. În pădurile cu frunze largi, producția este chiar mai mică - 4-5 t / ha.
Ecologii au încercat mult timp să evalueze producția primară a ecosistemelor lumii. Pe de o parte, a fost necesar să se cunoască cifrele fiabile privind productivitatea acoperirii verzi a planetei și, pe de altă parte, să se prevadă creșterea producției ca urmare a aplicării tehnologiilor îmbunătățite
cultivarea și îmbunătățirea materialului de plantare. Populația crește, iar suprafața terenurilor fertile nu crește. Prin urmare, o creștere a eficienței prietenilor noștri verde este cea mai presantă problemă în rezolvarea primelor probleme ale vieții umane.
Tabelul 2.1 prezintă una dintre opțiunile de calcul al producției primare a diferitelor ecosisteme ale planetei. Se poate observa că ecosistemul oceanic oferă jumătate din productivitatea planetei, pădurea - a treia parte și terenul arabil - aproximativ o zecime.
2.1. Producția primară de globuri terestre diferite
Produsele secundare sunt biomasa creată de toți consumatorii de biocenoză pe unitatea de timp. Atunci când numărul de calcul al acesteia separat pentru fiecare nivel trofic, pentru că atunci când se deplasează de la un nivel de energie la altul trofice crește ca urmare a primirii unui nivel anterior. Productivitatea totală a comunității ecologice nu poate fi calculată ca suma aritmetică simplă a producției primare și secundare, deoarece creșterea secundară a producției nu este întotdeauna paralel cu creșterea primar, dar din cauza distrugerii unora dintre părțile sale. Există, ca atare, o scutire, scăderea produselor secundare din cantitatea totală de producție primară. Prin urmare, evaluarea productivității biocenozelor produce întotdeauna prin producția primară. Dacă vom evalua raportul dintre produsele primare și secundare, prima va fi de mai multe ori mai mare decât a doua. În general, productivitatea secundară variază de la 1 la 10%.
Viața în ecosistem este susținută de trecerea ireversibilă continuă a energiei transmise de la un nivel trofic la altul; În acest caz, energia este convertită de la o formă la alta. Substanțele din atmosferă, spre deosebire de energie, sunt folosite de multe ori și fac un ciclu biologic. Viteza transformării energiei soarelui în energia legăturilor chimice determină producerea de biocenoză, care este exprimată în biomasa organismelor. Biomasa producătorilor reprezintă produse primare, biomasa consumatorilor este secundară. Producția secundară în biocenoză este mult mai mică decât cea primară din cauza pierderilor de energie atunci când este transferată de la un nivel trofic la altul.
27 bilet. Pășuni și lanțuri detritale. Structura și funcțiile.
Lanțurile alimentare pot fi împărțite în două tipuri. Lanțul de pășuni pornește de la o plantă verde și merge mai departe la pășunatul animalelor erbivore și apoi la pradă. Exemple de lanțuri de pășuni sunt prezentate în ilustrațiile de la punctul 4.2. lanț detritică provine din materia organică moartă (detritus) la microorganisme, descompunători și animale mâncând resturile moarte (detritophages), apoi - prădătorilor hrănesc cu aceste animale și microbi. Această figură arată un exemplu de lanț alimentar detrital din tropice; un lanț, pornind de la care se încadrează frunzele de mangrove - arbori și arbuști care cresc pe inundate periodic de maree de coastele mării și în estuare. Frunzele lor se prăbușesc în ape sălbatice, înverzite cu pomi de mangrove și curg de-a lungul vastului golf. În apă, pe frunzele căzute dezvolta ciuperci, bacterii și protozoare, care, împreună cu frunzele consumate de numeroase organisme: pești, scoici, crabi, crustacee, larve de insecte și - nematodelor rotunzi. Aceste animale mănâncă pești mici (de exemplu, minnow), iar la rândul lor, sunt mâncați de pești mari și păsări de păsărică păsătoare.
28 bilet. ECOSISTEMICă. Conceptul de bază și principala unitate taxonomică din ecologie este ecosistemul. Acest termen a fost introdus în știință în 1935 de către botanistul-ecologist englez englez A. Tensley. În cadrul ecosistemului se înțelege orice comunitate de ființe vii și habitatele lor, unite într-un singur întreg funcțional. Proprietățile principale ale ecosistemelor:
1) să promoveze realizarea ciclului de substanțe în natură;
2) pentru a contracara influențele externe;
3) produce produse biologice.
Emit, de obicei, ecosistem de rang diferit: Microecosistem (băltoacă de animale moarte, lemn putrezire), mezoekosistemy (pădure, iaz, râu, bazinelor hidrografice), makroekosistemy (Ocean continent) și ecosistemul global - biosfera ca întreg.
Astfel, ecosistemele mai mari includ ecosisteme mai mici.
J. Odum distinge trei grupuri de ecosisteme naturale: terestre (biomes), apă dulce și marine. Clasificarea se bazează pe anumite
semne - pentru vegetația terestră, pentru apa dulce - proprietățile fizice ale apei.
Orice ecosistem, adaptându-se la schimbările din mediul extern, se află într-o stare de dinamică. Această dinamică se poate referi atât la legături separate de ecosisteme (organisme ale populațiilor, grupuri trofice), cât și la întregul sistem. În același timp, dinamica poate fi asociată cu adaptarea factorilor externi în raport cu ecosistemul, precum și cu factorii creați în cadrul ecosistemului însuși. Cel mai simplu tip de dinamică este zilnic. Este asociat cu schimbări în fotosinteză, transpirație, comportamentul animalelor care locuiesc în ecosistem etc. Aceleași exemple, precum și schimbări mai complexe apar atunci când se schimbă anotimpurile. Ecosistemele nu rămân neschimbate în seriile pe termen lung. Folosind exemplul unei pajiști sau a unei păduri, se poate observa că în diferitele ani aceste ecosisteme au propriile lor particularități, adică într-un an există o creștere a numărului de specii, în alți ani de alte specii. Rezultă că fiecare specie este individuală în funcție de cerințele sale pentru mediu, iar modificările sale pentru unele specii sunt favorabile, în timp ce pe altele acestea au un efect deprimant. Această periodicitate este observată și în ceea ce privește periodicitatea intensității reproducerii. Aceste schimbări pot fi repetate și au un caracter progresiv unidirecțional și pot determina dezvoltarea ecosistemului într-o anumită direcție. Repetarea dinamică periodică se numește schimbări sau fluctuații ciclice, iar dinamica direcționată - progresivă sau dezvoltare a ecosistemelor. care se caracterizează prin introducerea de noi specii sau prin înlocuirea unor specii de către alții.