Экосистема (греч. oikos — жилище) — единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой
их обитания, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему.
Вы можете встретить синоним понятия экосистема — биогеоценоз (греч. bios — жизнь + geo — земля + koinos — общий). Следует разделять
биогеоценоз и биоценоз. В понятие биоценоз не входит компонент окружающей среды, биоценоз — совокупность исключительно живых организмов со
связями между ними.
Совокупность биогеоценозов образует живую оболочку Земли — биосферу.
Продуценты, консументы и редуценты
Организмы, населяющие биогеоценоз, по своим функциям разделены на:
- Продуцентов
- Консументы
- Редуценты
Растения, преобразующие энергию солнечного света в энергию химических связей. Создают органические
вещества, потребляемые животными.
Животные — потребители готового органического вещества. Встречаются консументы I порядка — растительноядные
организмы, консументы II, III и т.д. порядка — хищники.
Это сапротрофы (греч. sapros — гнилой + trophos — питание) — грибы и бактерии, а также некоторые
растения, которые разлагают останки мертвых организмов. Редуценты обеспечивают круговорот веществ, они
преобразуют накопленные организмами органические вещества в неорганические.
Продуценты, консументы и редуценты образуют в экосистеме так называемые трофические уровни (греч. trophos — питание), которые
тесно взаимосвязаны между собой переносом питательных веществ и энергии — процессом, который необходим для круговорота веществ,
рождения новой жизни.
Пищевые цепи
Взаимоотношения между организмами разных трофических уровней отражаются в пищевых цепочках (трофических цепях), в которых каждое
предыдущее звено служит пищей для последующего звена. Поток энергии и веществ идет однонаправленно: продуценты → консументы → редуценты.
Трофические цепи бывают двух типов:
- Пастбищные — начинаются с продуцентов (растений), производителей органического вещества
- Детритные (лат. detritus — истертый) — начинаются с органических веществ отмерших растений и животных
В естественных сообществах пищевые цепи часто переплетаются, в результате чего образуются пищевые сети. Это связано с тем,
что один и тот же организм может быть пищей для нескольких разных видов. Например, филины охотятся на полевок, лесных мышей, летучих
мышей, некоторых птиц, змей, зайцев.
Экосистемы обладают важным свойством — устойчивостью, которая противостоит колебаниям внешних факторов
среды и помогает сохранить экосистему и ее отдельные компоненты. Устойчивость экосистемы обусловлена:
- Большим разнообразием обитающих видов
- Длинными пищевыми цепочками
- Разветвленностью пищевых цепочек, образующих пищевую сеть
- Наличием форм взаимоотношений между организмами (симбиоз)
Экологическая пирамида
Экологическая пирамида представляет собой графическую модель отражения числа особей (пирамида чисел), количества их биомассы
(пирамида биомасс), заключенной в них энергии (пирамида энергии) для каждого уровня и указывающая на снижение всех показателей
с повышением трофического уровня.
Существует правило 10%, которое вы можете встретить в задачах по экологии. Оно гласит, что на каждый последующий уровень экологической
пирамиды переходит лишь 10% энергии (массы), остальное рассеивается в виде тепла.
Представим следующую пищевую цепочку: фитопланктон → зоопланктон → растительноядные рыбы → рыбы-хищники → дельфин. В соответствии с
изученным правилом, чтобы дельфин набрал 1кг массы нужно 10 кг рыб хищников, 100 кг растительноядных рыб, 1000 кг зоопланктона и
10000 кг фитопланктона.
Агроценоз
Агроценоз — искусственно созданный биоценоз. Между агроценозом и биоценозом существует ряд важных отличий. Агроценоз
характеризуется:
- Преобладает искусственный отбор — выживают особи с полезными для человека признаками и свойствами
- Источник энергии — солнце (открытая система)
- Круговорот веществ — незамкнутый, так как часть веществ и энергии изымается человеком (сбор урожая)
- Видовой состав — скудный, преобладают 1-2 вида (поле пшеницы, ржи)
- Устойчивость экосистемы — снижена, так как пищевые цепочки короткие, пищевые сети неразветвленные
- Биомассы на единицу площади — мало
Биоценоз характеризуется:
- Преобладает естественный отбор — выживают наиболее приспособленные особи
- Источник энергии — солнце (открытая система)
- Круговорот веществ — замкнутый
- Видовой состав — разнообразный, тысячи видов
- Устойчивость экосистемы — высокая, так как пищевые цепочки длинные, разветвленные
- Биомассы на единицу площади — много
Факторы экосистемы
Любой организм в экосистеме находится под влиянием определенных факторов, называемых экологическими факторами.
Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.
- Абиотические (греч. α — отрицание + βίος — жизнь)
- Биотические (греч. βίος — жизнь)
- Антропогенные (греч. anthropos — человек)
К абиотическим факторам относятся факторы неживой природы. Существуют физические — климат, рельеф, химические —
состав воды, почвы, воздуха. В понятие климата можно включить такие важные факторы как освещенность,
температура, влажность.
К биотическим факторам относятся все живые существа и продукты их жизнедеятельности. Например: хищники регулируют
численность своих жертв, животные-опылители влияют на цветковые растения и т.д. Это и самые разнообразные формы
взаимоотношений между животными (нейтрализм, комменсализм, симбиоз).
К антропогенным факторам относится влияние человека на окружающую среду в процессе хозяйственной и другой деятельности.
Человек «разумный» (Homo «sapiens») вырубает леса, осушает болота, распахивает земли — уничтожает дом для сотен видов животных.
В результате деятельности человека произошли глобальные изменения: над Антарктикой появились «озоновые дыры», ускорилось
глобальное потепление, которое ведет к таянию ледников и повышению уровня мирового океана.
За миллионы лет эволюции растения и животные вырабатывают приспособления к тем условиям среды, где они обитают. Так у алоэ,
растения живущего в засушливом климате, имеются толстые мясистые листья с большим запасом воды на случай засухи. У каждого
организма вырабатывается своя адаптация.
Формируются привычные биологические ритмы (биоритмы): организм адаптируется к изменениям освещенности, температуры, магнитного
поля и т.д. Эти факторы играют важную роль в таких событиях как сезонные перелеты птиц, осенний листопад.
Если адаптация не вырабатывается, или это происходит слишком медленно по сравнению с другими видами, то данный вид подвергается
биологическому регрессу: количество особей и ареал их обитания уменьшаются и со временем вид исчезает. Иногда деятельность
человека играет решающую роль в исчезновении видов.
Закон оптимума
Если фактор оказывает на жизнедеятельность организма благоприятное влияние (отлично подходит для животного/растения), то
про фактор говорят — оптимальный, значение фактора в зоне оптимума. Зона оптимума — диапазон действия фактора, наиболее благоприятный
для жизнедеятельности.
За пределами зоны оптимума начинается зона угнетения (пессимума). Если значение фактора лежит в зоне пессимума,
то организм испытывает угнетение, однако процесс жизнедеятельности может продолжаться. Таким образом, зона пессимума лежит в пределах
выносливости организма. За пределами выносливости организма происходит его гибель.
Фактор, по своему значению находящийся на пределе выносливости организма, или выходящий за такое значение, называется ограничивающим
(лимитирующим). Существует закон ограничивающего фактора (закон минимума Либиха), гласящий, что для организма наиболее значим фактор,
который более всего отклоняется от своего оптимального значения.
Метафорически представить этот закон можно с помощью «бочки Либиха». Смысл данной метафоры в том, что вода при заполнении бочки начинает
переливаться через наименьшую доску, таким образом, длина остальных досок уже не играет роли. Так и наличие выраженного ограничивающего фактора
сводит на нет благоприятность остальных факторов.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Понятие биоценоза, биогеоценоза, экосистемы
Живые организмы находятся между собой и абиотическими условиями среды обитания в определённых отношениях, образуя тем самым так называемые экологические системы.
Биоценоз — совокупность популяций разных видов, обитающих на определённой территории. Растительный компонент биоценоза называется фитоценозом, животный — зооценозом, микробный — микробоценозом.
Ведущим компонентом в биоценозе является фитоценоз. Он определяет, каким будет зооценоз и микробоценоз.
Биотоп — определённая территория со свойственными ей абиотическими факторами среды обитания (климат, почва).
Биогеоценоз — совокупность биоценоза и биотопа.
Экосистема — система живых организмов и окружающих их неорганических тел, связанных между собой потоком энергии и круговоротом веществ.
Термин экосистема был предложен английским учёным А. Тенсли (1935), а термин биогеоценоз — российским учёным В. Н. Сукачевым (1942). «Экосистема» и «биогеоценоз» — понятия близкие, но не синонимы. Биогеоценоз — это экосистема в границах фитоценоза. Экосистема — понятие более общее. Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Единая экосистема нашей планеты называется биосферой. Биосфера — экосистема высшего порядка.
Структура и функционирование экосистем
Различают видовую, пространственную и экологическую структуры биоценоза.
Видовая структура — число видов, образующих данный биоценоз, и соотношение их численности или массы. То есть видовая структура биоценоза определяется видовым разнообразием и количественным соотношением числа видов или их массы между собой.
Пространственная структура — распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и по горизонтали). Пространственная структура образуется, прежде всего, растительной частью биоценоза. Различают ярусность (вертикальная структура биоценоза) и мозаичность (структура биоценоза по горизонтали).
Экологическая структура — соотношение организмов разных экологических групп. Биоценозы со сходной экологической структурой могут иметь разный видовой состав. Это связано с тем, что одни и те же экологические ниши могут быть заняты сходными по экологии, но далеко не родственными видами. Такие виды называются замещающими, или викарирующими.
Любая популяция занимает определённое местообитание и определённую экологическую нишу. Местообитание — это территория, занимаемая популяцией, с комплексом присущих ей экологических факторов. Экологическая ниша — место популяции в природе, включающее не только положение вида в пространстве, но и функциональную роль его в сообществе (например, трофический статус) и его положение относительно абиотических условий существования (температуры, влажности и т. п.). Местообитание — это как бы «адрес» организма, а экологическая ниша — это его «профессия».
Функциональные группы организмов в экосистеме
Группа | Характеристика | Организмы |
Продуценты | Автотрофные организмы, способные производить органические вещества из неорганических, используя фотосинтез или хемосинтез | Растения и автотрофные бактерии |
Консументы | Гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов | Животные, гетеротрофные растения, некоторые микроорганизмы |
Редуценты | Гетеротрофные организмы, питающиеся органическими остатками и разлагающие их до минеральных веществ | Сапротрофные бактерии и грибы |
Пищевые цепи и сети. Питаясь друг другом, живые организмы образуют цепи питания.
Цепь питания — последовательность организмов, по которой передаётся энергия, заключённая в пище, от её первоначального источника. Каждое звено цепи называется трофическим уровнем.
В пищевой цепи редко бывает больше 4–5 трофических уровней.
Трофические уровни в цепи питания
Уровень | Группа организмов | Организмы |
Первый | Продуценты | Автотрофные организмы, преимущественно зелёные растения |
Второй | Консументы первого порядка | Растительноядные животные |
Третий | Консументы второго порядка | Первичные хищники, питающиеся растительноядными животными |
Четвёртый | Консументы третьего порядка | Вторичные хищники, питающиеся плотоядными животными |
… | … | … |
Последний | Редуценты | Сапротрофные бактерии и грибы, осуществляющие минерализацию — превращение органических остатков в неорганические вещества |
Типы пищевых цепей
Тип | Характеристика | Примеры |
Цепи выедания (или пастбищные) | Пищевые цепи, начинающиеся с живых фотосинтезирующих организмов | Фитопланктон → зоопланктон → рыбы микрофаги → рыбы макрофаги → птицы ихтиофаги |
Цепи разложения (или детритные) | Пищевые цепи, начинающиеся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных | Детрит → детритофаги → хищники микрофаги → хищники макрофаги |
Таким образом, поток энергии, проходящий через экосистему, разбивается как бы на два основных направления. Энергия к консументам поступает через живые ткани растений или через запасы мертвого органического вещества. Цепи выедания преобладают в водных экосистемах, цепи разложения — в экосистемах суши.
В сообществах пищевые цепи сложным образом переплетаются и образуют пищевые сети. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько видов, каждый из которых, в свою очередь, может служить пищей нескольким видам. С одной стороны, каждый трофический уровень представлен многими популяциями разных видов, с другой стороны, многие популяции принадлежат сразу к нескольким трофическим уровням. В результате благодаря сложности пищевых связей выпадение какого-то одного вида часто не нарушает равновесия в экосистеме.
Поток энергии и круговорот веществ в экосистеме. В экосистеме органические вещества синтезируются автотрофами из неорганических веществ. Затем они потребляются гетеротрофами. Выделенные в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов (как автотрофов, так и гетеротрофов) органические вещества подвергаются минерализации, то есть превращению в неорганические вещества. Эти неорганические вещества могут быть вновь использованы автотрофами для синтеза органических веществ. Так осуществляется биологический круговорот веществ.
В то же время энергия не может циркулировать в пределах экосистемы. Поток энергии (передача энергии), заключенной в пище, в экосистеме осуществляется однонаправлено от автотрофов к гетеротрофам.
При передаче энергии с одного трофического уровня на другой большая часть энергии рассеивается в виде тепла (в соответствии со вторым законом термодинамики) и только около 10 % от первоначального количества передаётся по пищевой цепи.
В результате пищевые цепи можно представить в виде экологических пирамид. Различают три основных типа экологических пирамид.
Пирамида чисел (а) показывает, что если бы мальчик питался в течение одного года только телятиной, то для этого ему потребовалось бы 4,5 телёнка, а для пропитания телят необходимо засеять поле в 4 га люцерной, что составит 2 х 107 растений. В пирамиде биомасс (б) число особей заменено их биомассой. В пирамиде энергии (в) учтена солнечная энергия. Люцерна использует 0,24 % солнечной энергии. Для накопления продукции телятами в течение года используется 8 % энергии, аккумулированной люцерной. На развитие и рост ребёнка в течение года используется 0,7 % энергии, аккумулированной телятами. В результате чуть более одной миллионной доли солнечной энергии, падающей на поле в 4 га, используется для пропитания ребёнка в течение одного года.
Пирамида чисел (пирамида Элтона) отражает уменьшение численности организмов от продуцентов к консументам.
Пирамида биомасс показывает изменение биомасс на каждом следующем трофическом уровне: для наземных экосистем пирамида биомасс сужается кверху, для экосистемы океана имеет перевёрнутый характер, что связано с быстрым потреблением фитопланктона консументами.
Пирамида энергии (продукции) имеет универсальный характер и отражает уменьшение количества энергии, содержащейся в продукции, создаваемой на каждом следующем трофическом уровне.
Биологическая продуктивность экосистем
Прирост биомассы в экосистеме, созданной за единицу времени, называется биологической продукцией (продуктивностью). Различают первичную и вторичную продукцию сообщества.
Первичная продукция — биомасса, созданная за единицу времени продуцентами. Она делится на валовую и чистую. Валовая первичная продукция (общая ассимиляция) — это общая биомасса, созданная растениями в ходе фотосинтеза. Часть её расходуется на поддержание жизнедеятельности растений — траты на дыхание (40–70%). Оставшаяся часть составляет чистую первичную продукцию (чистая ассимиляция), которая в дальнейшем используется консументами и редуцентами или накапливается в экосистеме.
Вторичная продукция — биомасса, созданная за единицу времени консументами. Она различна для каждого следующего трофического уровня.
Масса организмов определённой группы (продуцентов, консументов, редуцентов) или сообщества в целом называется биомассой. Самой высокой биомассой и продуктивностью обладают тропические дождевые леса, самой низкой — пустыни и тундры.
Если в экосистеме скорость прироста растений (образования первичной продукции) выше темпов переработки её консументами и редуцентами, то это ведёт к увеличению биомассы продуцентов. Если при этом присутствует недостаточная утилизация продуктов опада в цепях разложения, то происходит накопление мёртвого органического вещества. Это ведёт к заторфовыванию болот, образованию мощной лесной подстилки и т. п. В стабильных экосистемах биомасса остаётся постоянной, так как практически вся продукция расходуется в цепях питания.
Динамика экосистем
Изменения в сообществах могут быть циклическими и поступательными.
Циклические изменения — периодические изменения в биоценозе (суточные, сезонные, многолетние), при которых биоценоз возвращается к исходному состоянию.
Поступательные изменения — изменения в биоценозе, в конечном счёте приводящие к смене этого сообщества другим. Сукцессия — последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза (экосистемы) другим(-ой) в результате влияния природных факторов (как внешних, так и внутренних) или воздействия человека. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в сукцессии, называется сукцессионный ряд, или серия. Каждая предыдущая стадия (сообщество) формирует условия для развития последующего сообщества. К сукцессиям относятся опустынивание степей, зарастание озёр и образование болот и др. (табл.)
Типы сукцессий
Тип | Характеристика | Примеры |
В зависимости от участия человека | ||
Природные | Происходят под действием естественных причин, не связанных с деятельностью человека | Появление пруда в результате деятельности бобров; восстановление биоценоза после пожара, вызванного естественными причинами |
Антропогенные | Обусловлены деятельностью человека | Эвтрофикация (зарастание) водоёма в результате попадания в него азотных и фосфорных удобрений с сельскохозяйственных полей; восстановление биоценоза после пожара, вызванного человеком |
В зависимости от первоначального состояния субстрата, на котором развивается сукцессия | ||
Первичные | Развиваются на субстрате, не занятом живыми организмами | Развиваются на скалах, обрывах, застывшей лаве, сыпучих песках, отмелях, в новых водоёмах |
Вторичные | Происходят на месте уже существующих биоценозов после их нарушения | В результате вырубки леса, пожара, распашки, осушения, орошения земель |
В зависимости от причин, вызвавших сукцессию | ||
Аутогенные (самопорождающиеся) | Возникают вследствие внутренних причин (изменения среды под действием сообщества) | Регулярно-периодическое выгорание калифорнийской и австралийской чапарали в результате формирования огнеопасной среды |
Аллогенные (порожденные извне) | Вызваны внешними причинами | Опустынивание степей в результате изменения климата (уменьшения количества осадков) |
В своём развитии экосистема стремится к устойчивому состоянию. Сукцессионные изменения происходят до тех пор, пока не сформируется стабильная экосистема, производящая максимальную биомассу на единицу энергетического потока. Сообщество, находящееся в равновесии с окружающей средой, называется климаксным.
Природные экосистемы
В зависимости от природных и климатических условий можно выделить три группы и ряд типов природных экосистем (биомов). В основе классификации для наземных экосистем лежит тип естественной (исходной) растительности, для водных экосистем — гидрологические и физические особенности.
Наземные экосистемы:
1. Тундра: арктическая и альпийская.
2. Бореальные хвойные леса.
3. Листопадный лес умеренной зоны.
4. Степь умеренной зоны.
5. Тропические злаковники и саванна.
6. Чапараль (районы с дождливой зимой и засушливым летом).
7. Пустыня: травянистая и кустарниковая.
8. Полувечнозелёный тропический лес (районы с выраженными влажным и сухим сезонами).
9. Вечнозелёный тропический дождевой лес.
Пресноводные экосистемы:
1. Лентические (стоячие воды): озера, пруды, водохранилища и др.
2. Лотические (текучие воды): реки, ручьи, родники и др.
3. Заболоченные угодья: болота, болотистые леса, марши (приморские луга).
Морские экосистемы:
1. Открытый океан (пелагическая экосистема).
2. Воды континентального шельфа (прибрежные воды).
3. Районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством).
4. Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, лиманы, солёные марши и др.).
5. Глубоководные рифтовые зоны.
Помимо основных типов природных экосистем (биомов) различают переходные типы — экотоны. Например, лесотундра, смешанные леса умеренной зоны, лесостепь, полупустыни и др.
Антропогенные экосистемы
Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы, агроценозы) — искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека (пашни, сенокосы, пастбища). Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокой чистой продукции автотрофов (урожая). В них, так же как в естественных сообществах, имеются продуценты (культурные растения и сорняки), консументы (насекомые, птицы, мыши и т. д.) и редуценты (сапротрофные грибы и бактерии). Обязательным звеном пищевых цепей в агроэкосистемах является человек.
Отличия агроценозов от естественных биоценозов:
• незначительное видовое разнообразие (агроценоз состоит из небольшого числа видов, имеющих высокую численность);
• короткие цепи питания;
• неполный круговорот веществ (часть питательных элементов выносится с урожаем);
• источником энергии является не только Солнце, но и деятельность человека (мелиорация, орошение, применение удобрений);
• искусственный отбор (действие естественного отбора ослаблено, отбор осуществляет человек);
• отсутствие саморегуляции (регуляцию осуществляет человек) и др.
Таким образом, агроценозы являются неустойчивыми системами и способны существовать только при поддержке человека.
Урбосистемы (урбанистические системы) — искусственные системы (экосистемы), возникающие в результате развития городов и представляющие собой средоточие населения, жилых зданий, промышленных, бытовых, культурных объектов и т. д.
Разнообразие экосистем. Сукцессия
Раздел ЕГЭ: 7.3. Разнообразие экосистем (биогеоценозов). Саморазвитие и смена экосистем. Устойчивость и динамика экосистем. Биологическое разнообразие, саморегуляция и круговорот веществ — основа устойчивого развития экосистем. Причины устойчивости и смены экосистем. Изменения в экосистемах под влиянием деятельности человека. Агроэкосистемы, основные отличия от природных экосистем
Разнообразие экосистем (биогеоценозов):
- по географическому положению – океанские, сухопутные, речные, горные экосистемы;
- по размеру – крупные, средние, малые экосистемы;
- по источнику энергии – обычные (продуценты – зеленые растения), нестандартные (продуценты – хемотрофные бактерии, обитающие у подводных вулканов);
- по происхождению и многим другим факторам.
Сообщества организмов, которые существуют на начальных этапах, имеют небольшое видовое разнообразие, высокую продуктивность, слаборазветвленную пищевую сеть, резкие колебания численности популяций. Поэтому они заменяются стойкими сообществами. Этот процесс продолжается, пока не сформируется биогеоценоз.
Причины устойчивости экосистем:
- Видовое разнообразие (чем больше видовое разнообразие, тем шире пищевые взаимоотношения между организмами, тем разветвленнее пищевые сети)
- Круговорот веществ (естественное циклическое движение химических элементов от одного компонента биосферы к другому, поддерживаемое потоком солнечной радиации; основным средством этого круговорота служат пищевые связи живых организмов)
- Саморегуляция (процесс ограничения численности особей каждого вида, а не уничтожения их друг другом)
Смена биогеоценоза (сукцессия) — направленная и непрерывная последовательность появления и исчезновения популяций разных видов в данном биотопе. Менее устойчивый биогеоценоз заменяется более устойчивым. Устойчивость биогеоценоза определяется полнотой круговорота веществ, густотой трофической сети, видовым многообразием. Первичная сукцессия наблюдается в том случае, если развитие сообщества идет на вновь образовавшихся, ранее никем не заселенных местах (застывших потоках лавы, песчаных дюнах). Вторичная сукцессия происходит в том случае, если на какой-либо местности ранее существовала растительность, но по каким-то причинам (пожар) она была уничтожена, и затем постепенно восстановилась естественным путем (заброшенное поле, образование болота на месте лесного озера).
Причины сукцессии:
- Неполнота круговорота веществ. Вследствие этого в биогеоценозе накапливается масса непереработанных консументами и редуцентами остатков организмов и продуктов их жизнедеятельности, что создает условия для вселения новых видов.
- Увеличение видового разнообразия. Это способствует замещению одних видов другими.
Закономерности сукцессий:
- Осуществляются в одном направлении.
- Происходит увеличение видового разнообразия, разветвляется пищевая сеть, потребляется все большая часть первичной продукции.
- Процесс продолжается до тех пор, пока биогеоценоз не достигнет значительного видового разнообразия.
- Способствуют формированию зрелых биогеоценозов.
Агроэкосистема — это экологическая система, объединяющая участок территории (географический ландшафт), занятый хозяйством, производящим сельскохозяйственную продукцию.
Искусственные биоценозы, созданные людьми, занимающимися сельским хозяйством, называются агроценозами. Они включают те же компоненты среды, что и естественные биогеоценозы, обладают большой продуктивностью, но не обладают способностью к саморегуляции и устойчивости, т.к. зависят от внимания к ним человека.
Агроценоз — сообщество, которое создано с целью получения сельскохозяйственной продукции, поддерживается человеком, обладает высокой урожайностью одного или нескольких видов растений или животных. Агроценоз — менее целостная и устойчивая система, так как:
- состоит из небольшого числа видов, имеющих высокую численность;
- цепи питания короткие и простые;
- круговорот веществ неполный;
- защитные механизмы культурных растений слабее, чем у дикорастущих.
Сравнительная характеристика биогеоценоза и агроценоза
Это конспект для 10-11 классов по теме «Разнообразие экосистем. Сукцессия». Выберите дальнейшее действие:
- Вернуться к Списку конспектов по Биологии.
- Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по биологии
Экологическая сукцессия — направленная, довольно медленная, но необратимая смена биоценозов на определенной территории. На ход сукцессии могут оказывать влияние как факторы естественной природы, так и воздействие человека. Результат сукцессий — преобразование неустойчивых экосистем в устойчивые.
Где можно наблюдать сукцессии в их действии? Например, на песчаном берегу моря или реки, на заброшенных недавно полях. Если поле не обрабатывать всего один год, на нем пойдут в рост однолетние растения, а за ними березы, ели, сосны, осины, чьи семена принесут ветер или птицы. В первые годы эти изменения происходят быстро, на глазах. Потом система стабилизируется и скорость сукцессии падает.
Рассмотрим последовательность сукцессии
подробно, взяв в пример растительное сообщество.
1. На первом этапе начинается активный рост светолюбивых трав.
2. На следующем этапе появляются всходы березы. Они быстро формируют густую поросль, ощутимо затеняющую почву. Береза столь активный светолюбивый конкурент прочим растениям, что, например, всходы ели в соседстве с ней будут отставать в развитии. За это лидерство береза получила прозвище «пионер леса» — она первой разрастается на заброшенных или пострадавших землях и прекрасно приспосабливается. Сравните: двух-трехлетняя береза достигает высоты 120 сантиметров, а ее ровесница-елочка всего десяти!
3. Через десяток лет березы создают устойчивое насаждение, достигая высоты 12 метров. Под их пологом наконец подрастают ели. Изменение условий освещения (кроны берез высоко) способствует тому, что ели идут в рост. На ранних этапах они прирастали на 1–3 сантиметра за год, а через 10–15 лет растут со скоростью 40–60 сантиметров.
4. Активно изменяется и нижний ярус, заполненный травами и кустарничками. Если на первых этапах сукцессии, когда березы и ели еще не затенили почву, там росли светолюбивые виды, то с годами они исчезают и появляются виды теневыносливые.
5. Примерно через полвека ели вырастают вровень с березами — формируется полноценный смешанный елово-березовый древостой.
6. Но и это еще не конец. Он постепенно, небыстро, сменяется еловым лесом — так происходит сукцессия. Процесс замены березняка на ельник может длиться сотню лет — из-за этого сукцессию и называют вековой сменой.
Как происходит сукцессия в животном сообществе?
1. Первыми территорию заселяют насекомые: бабочки березовые пяденицы, майские хрущи и проч.
2. Следующими во множестве появляются птицы: пеночки, зяблики, славки.
3. За ними приходит черед мелких млекопитающих: ежей, кротов, землероек.
4. Наконец, после формирования смешанного елово-березового леса, территорию осваивают зайцы, белки, лесные полевки и мыши. Прилетают питающиеся гусеницами иволги.
Сукцессия
Устойчивые экосистемы способны к саморегуляции, однако не всегда они остаются неизменными.
Вместо лесов в естественных условиях образуются болота, вместо болот ― луга. Это происходит потому, что жизнедеятельность организмов способна постепенно изменять их среду обитания (микроклимат, почву, водный режим и т. д.). Этот процесс может идти быстро или медленно. Также смена биогеоценоза может быть вызвана стихийными бедствиями (пожар, наводнение) и деятельностью человека (осушение почв, земляные работы).
Сукцессия (от лат. succesi ― преемственность, наследование) ― последовательная закономерная смена одного биологического сообщества другим на определённом участке среды во времени в результате влияния природных факторов (в том числе внутренних сил) или воздействия человека.
Выделяют первичные и вторичные сукцессии.
При первичной сукцессии происходит формирование биогеоценоза на первично свободном субстрате. Обычно это свободные горные породы или застывшая вулканическая лава. В таких условиях могут жить очень немногие организмы.
-
Самыми первыми и непривередливыми становятся лишайники ― пионеры сукцессии. Затем появляются мхи. Они изменяют грунт, выделяя кислоту, которая разрушает и разрыхляет камни. Отмирающие мхи и лишайники под действием бактерий ― редуцентов разлагаются, а их остатки перемешиваются с рыхлым каменистым субстратом (песком). Так образуется первая почва, на которой уже могут расти другие растения.
-
Через какое-то время на этой почве начинают появляться травянистые растения, а затем кустарники и деревья. Этот процесс обычно занимает длительное время (сотни лет).
Вторичная сукцессия происходит при повреждении уже существующих сообществ вследствие деятельности антропогенных (вырубка леса, пожары) и стихийных факторов. Она длится в течение десятков лет и часто приводит к восстановлению исходного сообщества.
-
Она начинается с того, что на освобожденном участке почвы появляются однолетние травянистые растения. Это ― типичные сорняки: одуванчик, осот, мать-и-мачеха и другие. Их преимущество в том, что они быстро разрастаются и производят семена, приспособленные к распространению на далекие расстояния с помощью ветра или животных.
-
Однако уже через два-три года их вытесняют конкуренты ― многолетние травы, а затем ― кустарники и деревья, прежде всего осина. Эти породы затеняют землю, а их обширные корневые системы забирают из почвы всю влагу, так что проросткам видов, первыми попавших на поле, становится трудно расти.
-
Однако сукцессия на этом не останавливается; за осиной появляется сосна; а последними ― медленно растущие теневыносливые породы, например ель или дуб.
Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией.
В любой сукцессионной серии темпы происходящих изменений постепенно замедляются и заканчиваются формированием устойчивой стадии ― климаксового сообщества.
Версия для печати и копирования в MS Word
1
Установите последовательность процессов, приводящих к смене экосистем.
1) изменение среды обитания, уменьшение в ней ресурсов, необходимых для жизни данного вида
2) заселение среды обитания особями других видов
3) сокращение численности особей данного вида вследствие изменения ими среды обитания
4) поглощение из окружающей среды организмами одного вида определенных веществ
Ответ:
2
Установите последовательность процессов, вызывающих смену экосистем.
1) заселение территории мхами и кустистыми лишайниками
2) появление кустарников и полукустарников
3) формирование травяного сообщества
4) появление накипных лишайников на скальных породах
5) формирование лесного сообщества
Ответ:
3
Установите последовательность смены экосистем.
1) Озеро
2) Болото
3) Лес
4) Луг
Ответ:
4
Установите, в какой последовательности в пищевой цепи должны располагаться перечисленные организмы.
1) Насекомые
2) Растения
3) Хищные птицы
4) Насекомоядные птицы
Ответ:
5
Установите последовательность действий при закладке опыта, доказывающего необходимость света для фотосинтеза.
1) Через трое суток вынем растение из шкафа и поставим его под электрическую лампочку или на яркий свет.
2) Обесцвеченный лист промоем водой, расправим и обольём слабым раствором йода.
3) Поместим примулу (или пеларгонию) на 2−3 дня в тёмный шкаф для оттока органических веществ из листьев. Часть листа прикроем с двух сторон полоской из чёрной бумаги.
4) Через 8−10 часов лист срежем, снимем чёрную полоску и опустим его в горячий спирт для обесцвечивания.
5) Освещенная часть листа окрасится в синий цвет, а закрытая чёрной полоской останется без изменений. Это свидетельствует об образовании крахмала в освещенной части листа.
Ответ:
6
Установите последовательность процессов, происходящих при сукцессии.
1) заселение кустарниками
2) заселение лишайниками голых скал
3) формирование устойчивого сообщества
4) прорастание семян травянистых растений
5) заселение территории мхами
Ответ:
7
Установите правильную последовательность звеньев в пищевой цепи, используя все названные объекты.
1) инфузория-туфелька
2) сенная палочка
3) чайка
4) рыба
5) моллюск
6) ил
Ответ:
8
Установите последовательность эволюционных процессов, происходивших на Земле, в хронологическом порядке. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) выход организмов на сушу
2) возникновение фотосинтеза
3) формирование озонового экрана
4) образование коацерватов в воде
5) появление клеточных форм жизни
Ответ:
9
Расставьте в правильной последовательности организмы в соответствии с их местом в цепи питания заливного луга.
1) уж
2) лягушка
3) клевер
4) ястреб
5) гусеница
Ответ:
10
Установите правильную возможную последовательность восстановления ельника, уничтоженного пожаром.
1) кустарники
2) березняк
3) травы
4) семена трав
5) ельник
Ответ:
11
Установите последовательность появления организмов при формировании биоценоза на первично свободной территории. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.
1) лишайники
2) травы
3) мхи
4) кустарники
5) деревья
Ответ:
12
Расположите в правильном порядке организмы в цепи питания. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.
1) паук
2) сова
3) цветущее растение
4) муха
5) жаба
Ответ:
13
Расположите в правильном порядке организмы в пищевой цепи. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.
1) зёрна пшеницы
2) рыжая лисица
3) клоп вредная черепашка
4) степной орёл
5) обыкновенный перепел
Ответ:
14
Расположите в правильном порядке организмы в цепи питания, начиная с организма, поглощающего солнечный свет. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.
1) липа
2) ястреб перепелятник
3) жук пахучий красотел
4) обыкновенный скворец
5) гусеница непарного шелкопряда
Ответ:
15
Расположите в правильном порядке организмы в пищевой цепи. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.
1) зёрна пшеницы
2) рыжая лисица
3) клоп вредная черепашка
4) беркут
5) обыкновенный перепел
Ответ:
16
Установите последовательность расположения организмов в цепи питания. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) чайка
2) окунь
3) мальки рыб
4) водоросль
5) хищная птица
Ответ:
17
Установите последовательность расположения организмов в цепи питания. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) лягушка
2) уж
3) бабочка
4) растения луга
Ответ:
18
Установите последовательность стадий развития печёночного сосальщика, начиная с выделения яиц окончательным хозяином во внешнюю среду. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) образование цисты
2) внедрение личинки в тело малого прудовика
3) размножение личинки
4) выход личинки из яиц в воде
5) прикрепление хвостатой личинки к водным предметам
6) выход личинки из тела малого прудовика
Ответ:
19
Установите последовательность процессов, происходящих при освоении новых территорий живыми организмами. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) появление листоватых и кустистых лишайников
2) формирование климаксного сообщества
3) появление накипных лишайников на участках, лишённых почвы
4) появление нетребовательных к качеству почвы травянистых растений
5) формирование слоя почвы в результате деятельности лишайников
Ответ:
20
Установите последовательность процессов вторичной сукцессии после вырубки елового леса, повреждённого жуком-типографом. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) рост кустарников с берёзовым и осиновым подростом
2) замещение смешанного леса еловым
3) развитие лиственного леса с еловым подростом
4) зарастание вырубки многолетними светолюбивыми травами
5) длительное существование смешанного леса
Ответ:
21
Установите последовательность процессов, происходящих при формировании условного рефлекса у собаки.
Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) подача еды собаке
2) выделение слюны в ответ на зажигание лампочки без еды
3) включение лампочки непосредственно перед кормлением собаки
4) выделение слюны в ответ на запах еды у собаки
5) повторение процедуры несколько раз
Ответ:
22
Установите последовательность смены растительных сообществ в процессе первичной сукцессии. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) кустарники и редкие деревья
2) накипные лишайники
3) кустистые и листоватые лишайники
4) травянистое сообщество
5) смешанный лес
Ответ:
23
Установите последовательность организмов в пищевой цепи. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) карась
2) дафнии
3) щука
4) микроскопические водоросли
5) взрослая выдра
Ответ:
24
Установите последовательность элементов в пищевой цепи. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) многоножка
2) листовой опад
3) ястреб-тетеревятник
4) дождевой червь
5) дрозд
Ответ:
Завершить тестирование, свериться с ответами, увидеть решения.