Экосистема и биогеоценоз

Алиханов Джавид 11-Б

Экосистема и биогеоценоз

 

Экосистема (1935г) (от греч. oikos - жилище, местопребывание и systema - сочетание, объединение) - совокупность всех популяций разных биологических видов, проживающих на общей территории вместе с окружающей их неживой средой.

 

Биогеоценоз (1942г) - участок территории однородный по экологическим условиям и занятый одним биоценозом

• Открытая (есть входящий и исходящий потоки энергии)

 

• Автономная. Если ее изолировать и обеспечить приток энергии, то она сможет существовать практически неограниченное время.

 

• Проявляет способность к саморегуляции и самоподдержанию, т.е. у нее есть буфферность.

 

• Обладает гомеостазом – относительной устойчивостью во времени и пространстве.

 

• Размытость границ, как по вертикали, так и по горизонтали.

 

• Может существовать без какого-либо компонента. Например, в болотных экосистемах нет почвы, в подземных (пещеры) нет притока световой энергии.

Экотон – граница между экосистемами (биогеоценозами). Экотон всегда отличается более высоким видовым разнообразием и плотностью популяций по отношению к центральной части биогеоценоза. Например, опушка леса всегда более насыщена видами древесной, травянистой и кустарниковой растительности, по отношению к участкам, расположенным в глубине лесного массива.

 

По размерам

 

• Макро экосистемы. Например, море, океан, континент…
• Мезо экосистемы. Например, участок леса, поле, луг, река, озеро.… Такие экосистемы обычно называют биогеоценозами.
• Микро экосистемы (опушка, поляна, лужа…).

По происхождению:

• Естественные – образованные спонтанно (тундра, степь, лес…).
• Искусственные – образованы в результате человеческой деятельности

 

Компоненты экосистемы

 

Биоценоз – биотичекая составляющая

Биотоп – абиотическая составляющая

Ландшафт

 

Биом

 

Макроэкосистемы суши и моря

 

 

БГЦ

 

БГЦ комплекс

 

Биогеографическая подобласть

 

Биогеографичекая область

 

Биосфера

• Ландшафт - общий вид местности.
• Биом (англ. biome) - совокупность различных групп организмов и среды их обитания в определенных природных зонах и поясах, напр., в умеренном поясе степь, тайга, в аридном поясе пустыня.
• Биогеографическая область – крупное по площади флористико-фаунистическое подразделение земного шара, выделяемое главным образом по общности историко-эволюционного развития фауны и флоры, которые, как правило, в пределах области более или менее однородны.

Выделяют 6 областей: Австралийская, Неоарктическую, Неотропическая, Эфиопская, Палеарктическая, Восточная

Экологической сукцессией  называется последовательная смена биоценозов в рамках одного биотопа.

 

Закон сукцессионого замещения: природные биотические сообщества последовательно формируют закономерный ряд экосистем, ведущий к наиболее устойчивому в данных условиях состоянию (климаксу)

 

Климакс (климаксное сообщество) - завершающая стабильная стадия развития экосистемы

 

Основные стадии сукцессий

 

Первопоселенцы (пионерные  виды) →серии сукцессий → климаксовое  сообщество

• Первичные сукцессии. Сукцессии на территориях, впервые осваиваемых организмами.
• Вторичные сукцессии. Сообщество развивается на месте, где ранее существовала хорошо развитая экосистема

 

Виды экологических сукцессий

 

1. По характеру биотопа

 

2. По заключительной  стадии

 

•  Прогрессивные - существовавшее на данном месте коренное биотическое сообщество, которое по каким либо причинам было удалено (вырубка) полностью восстанавливается

 

• Регрессивные – не завершаются конечным климаксом, коренная экосистема полностью исчезает (напр. опустынивание)

3. По причинам, вызывающим  сукцессию 

 

•  Экзогенные сукцессии – связаны с действием внешних факторов

 

• Климатические
• Почвенные.
• Геологические
• Антропогенные.

 

•  Эндогенные сукцессии – связаны с внутренними процессами экосистемы

 

Примеры экологических  сукцессий

 

Ельник черничник (возраст 100-120 лет)

 

 

Рубка

 

Вырубка злаковая

 

Вырубка с порослью  и всходами лиственных пород

 

Молодой лиственный лес  со всходами хвойных пород

 

Спелый лиственный лес  с подростом хвойных

 

Хвойный лес

Олиготрофный водоем

 

Внесение в воду фосфатов  и нитратов органического происхождения

 

Эвтрофный водоем

 

Бурное развитие водорослей

 

Болото

 

Луг

 

Лес

 

Пример сукцессии в  водной экосистеме

Гомеостаз – способность экосистемы сохранять состояние подвижного равновесия, не смотря на внешнее воздействие.

 

1

 

2

 

Состояние экосистемы

 

Интенсивность воздействия

 

3

 

4

 

5

 

Влияние внешних воздействий  на гомеостаз экосистем. 1-3 гомеостатические  плато; 4, 5 – гомеостатические скачки

 

Вернадский В.И. (1926). Биосфера - поверхностная оболочка Земли, созданная и преобразуемая деятельностью живых организмов.

 

Жан БатистЛамарк (1744-1783г) – термин биосфера 

 

Строение биосферы

 

Атмосфера до высоты 25 км (озоновый слой)

 

Гидросфера на всю толщу (11 км)

 

Литосфера до глубины 5 км (температурный барьер +105ºС)

Озоновый слой

 

Океан

 

11

 

Высота над уровнем  моря , км

 

Суша

 

25

 

0

 

5

 

Температурный барьер +105ºС

 

Расположение биосферы  в гидросфере, литосфере и в  атмосфере

 

• Наличие вещества в трех агрегатных состояниях – жидком, твердом и газообразном.
• Наличие большого количества воды в свободной форме.
• Наличие большого количества энергии, как солнечного, так и земного происхождения.

 

Основные компоненты биосферы

 

• Живое вещество – вся сумма живых организмов, находящихся на планете в данный исторический период.
• Биогенное вещество – органическое или органо-минеральное вещество, созданное организмами далекого прошлого и представленное в виде каменного угля, горючих сланцев, горючих газов, торфа, сапропеля, нефти
• Биокосное вещество – неорганические вещества, преобразованные деятельностью организмов (вода, воздух, железная и марганцевая руды).

Показатель

 

Суша

 

Океан

 

Площадь

 

149 х 10⁹ км² (29%)

 

361 х 10⁹ км² (71%)

 

Биомасса

 

2420 х 10⁹ т (99,87%)

 

3,2 х 10⁹ т (0,13%)

 

Растения

 

99,2%

 

6,3%

 

Животные

 

0,8%

 

93,7%

 

Распределение живого  вещества по планете

 

•  Захват и запасание солнечной энергии в процессе фотосинтеза
• Создание органического вещества и его перенос по планете
• Концентрация химических элементов
• Отложение органического вещества на длительный период (известняки, мел, каменный уголь, нефть, и.т.д.)

• Окислительно-восстановительная активность (анаэробные и аэробные организмы)
• Создание почвы и ее плодородного слоя
• Санитарно-очистительная функция (разложение мертвых органических остатков)

 

Химические элементы

 

Содержание химического  элемента в атмосфере. литосфере  и гидросфере, %

 

Содержание химического  элемента в телах организмов, %

 

Растения

 

Животные

 

Углерод

 

0,18

 

3,00

 

18,00

 

Азот

 

0,03

 

0,28

 

3,00

 

Кислород

 

50,02

 

79,00

 

65,00

 

Водород

 

0,95

 

10,00

 

10,00

 

Концентрация химических  элементов организмами

• Низкая продуктивность – 0,1…0,5 г/м² в сутки характерна для зоны пустынь и для арктического пояса
• Средний уровень продуктивности – 0,5 … 3 г/м² в сутки характерен для тундры, лугов, полей и некоторых лесов умеренной зоны
• Высокий уровень продуктивности – более 3 г/м² в сутки характерен для экосистем тропических лесов, для пашни, морских мелководий.

Биогеохимический цикл - циркуляционное движение неорганических веществ и химических элементов между биоценозом и биотопом.

Составные части БГХЦ

 

Геологический круговорот  веществ – это многократно повторяющийся процесс совместного, взаимосвязанного превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее цикличный характер

Биологический круговорот  веществ:

• аккумуляция элементов в живых организмах;
• минерализация в результате разложения мертвых организмов.

Необходимы организмам  в больших количествах: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, калий, магний, кальций, сера 

 

Микроэлементы

 

Необходимы в ничтожных  количествах. Это большинство элементов  периодической системы.

 

Скорость оборота - это та часть общего количества данного вещества в данном компоненте экосистемы, которая освобождается или поглощается за определенное время

 

Основные понятия

 

Оборот - отношение пропускания к содержанию

 

Время оборота - это время, необходимое для полной смены всего количества этого вещества в данном компоненте экосистемы

• круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или гидросфере;
• осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.

 

Резервный фонд

 

Обменный фонд

 

Цикл углерода