Биотические компоненты экосистемы

ПродуцентыКонсументыРедуценты

ФотоавтотрофыХемоавтотрофыФаготрофыСапротрофы

Рис. 2. Биотические компоненты экосистемы

 

Первая группа организмов – продуценты или автотрофные организмы (греческие auto – сам, trophe –пища) - создают органическое вещество из простых неорганических веществ с использованием энергии света (фотоавтотрофы) или энергии химических связей (хемотрофы).

Фотоавтотрофы используют в качестве источника энергии солнечный свет, а в качестве питательного материала – неорганические вещества, в основном углекислый газ и воду. К этой группе организмов относятся все зеленые растения и некоторые бактерии. В процессе жизнедеятельности они синтезируют на свету органические вещества – углеводы или сахара:

СО₂ + Н₂О = (СН₂О)n + О₂

Хемотрофы используют энергию, выделяющуюся при химических реакциях. К этой группе принадлежат, например, нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммиак до азотистой и затем азотной кислоты:

2NH₃ + 3O₂ = 2HNO₂ + 2H2O + Q₁

2HNO₂ + O₂ = 2HNO₃ + Q₂

Химическая энергия, выделившаяся при этих реакциях, используется бактериями для восстановления углекислого газа до углеводов.

Вторая группа организмов – консументы (латинское consume – потребитель) первого, второго, третьего порядков или гетеротрофные организмы (греческие heteros – другой, trophe – пища) - потребляют готовое органическое вещество, но не доводят его до разложения до простых минеральных составляющих (животные, часть микроорганизмов, паразитические растения). Эти организмы используют органические вещества, которые создали продуценты, в качестве источника и питательного материала и энергии. Они делятся на фаготрофов (греческое phagos – пожирающий) и сапротрофов (греческое sapros – гнилой).

Фаготрофы питаются непосредственно растительными или животными организмами. К ним относятся в основном крупные животные – макроконсументы. Сапротрофы используют для питания органические вещества мертвых остатков.

Третья группа организмов – редуценты (латинское reducens – возвращающий) или деструкторы - превращают органическое вещество в простые неорганические соединения. К редуцентам относятся главным образом микроскопические организмы (бактерии, грибы и др.) - микроконсументы.

Экосистемы, кажущиеся свободными от внешнего мира, в конечном счете, зависят от определенного внешнего фактора - солнечного света или очень редко от получения энергии за счет химических превращений. Солнечная энергия, воспринятая когда-то растениями, продолжает свой круговорот по всей экосистеме в виде органической материи. В конце цепи стоит редуцент, питающийся как растениями, так и животными. Он снова расщепляет пищу на первоначальные составные части - воду, углекислый газ и минеральные соли. В итоге в этот очень сложный круговорот включается и человек. Если факторы, обеспечивающие жизнедеятельность экологической системы, оказываются нарушенными, то произойдет заметное отклонение от установившегося равновесия, что может привести к катастрофе всей экосистемы.

Таким образом, устойчивость экосистем и их совокупности, то есть биосферы, зависит от следующих факторов.

n Биосфера использует внешние источники - солнечную энергию и энергию разогрева земных недр - для поддержания жизнедеятельности окружающей среды. Постоянное использование определенного количества энергии и ее рассеивание в виде тепла создали тепловой баланс в биосфере. Нарушение его может привести к смерти живых существ, которые могут существовать только в определенном тепловом диапазоне.

n Биосфера как совокупность экосистем использует вещества (преимущественно легкие биогенные элементы - водород, углерод, азот, фосфор, калий, кислород) в основном в форме круговоротов. Биогеохимические циклы элементов отработаны эволюционно и не приводят к накоплению вредных веществ. Поэтому большинство предприятий по производству пищевых продуктов можно организовать без сброса загрязняющих веществ в окружающую среду.

n В биосфере существует огромное многообразие видов и биологических сообществ. Конкурентные и хищнические отношения между ними способствуют установлению равновесия и спасают от угрозы со стороны внутренних факторов. У многих видов развиты защитные реакции от болезней, механизм которых изучен не до конца. Генофонд дикой природы - бесценный дар, возможности которого использованы в малой степени.

n Практически все закономерности, характерные для живого, имеют адаптивное значение. Биосистемы вынуждены приспосабливаться к непрерывно изменяющимся условиям жизни. Если темп изменений условий жизни превышает адаптивные возможности систем, то они погибают.

n Саморегуляция, или поддержание численности популяции, зависят от совокупности абиотических и биотических факторов.

 

Экологические факторы.

Итак, мы определили, что экология это наука о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой. А теперь настало время дать понятие, что такое окружающая среда.

Окружающая среда – это совокупность всех экологических факторов, прямо или косвенно влияющих на организмы.

Но здесь возникло новое понятие – экологический фактор.

Экологический фактор – любое условие, воздействующее на состояние, развитие, возможности выживания и развития организмов. Экологические факторы можно классифицировать по следующим направлениям:

1. По отношению к жизни:

- абиотические - совокупность физико-химических условий среды (газовый состав воздуха, химизм воды и почвы, давление, влажность, плотность среды, радиационные условия и т.д.)

- биотические - взаимоотношения данного организма с другими организмами (потребление, конкуренция, паразитизм и т.д.)

по происхождению:

природные - не связанные с человеком;

- антропогенные (антропические) - воздействия, оказываемые человеком (промышленность, сельское хозяйство, транспорт, рекреация (отдых), промысел и т.д.)

по критерию исчерпаемости:

- условия - абиотические факторы, которые ни один организм не может сделать недоступным для других (температура, соленость воды и т.д.)

ресурсы - факторы, количественно уменьшающиеся в процессе жизни организма (становятся недоступными для других организмов) - пища, биогенные элементы и т.д.

В отношении действия факторов на организмы справедлив закон толерантности Шелфорда: для каждого вида существуют минимальные и максимальные значения фактора среды (зона толерантности), за пределами которых он не может существовать. Обычно зависимость “благополучие организма (численность, рост, размножение) - фактор имеет вид параболы (рис. 3). Это один из примеров нелинейности поведения экосистем.

 

Жизнедеятельность

Пессиум Оптимум Пессиум

 

Оптималь-

ные

условия

жизни

 

Угнете- Угнете-

ние жизни ние жизни

Min Max

Экологический фактор

 

Рис. 3. Зависимость жизнедеятельности от интенсивности экологического фактора