Биомасса искусственной среды ниже урожая естественной среды
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.
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.
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.
Предназначен для учащихся 11 класса, для контроля знаний по разделу" Экосистема".
| Вложение | Размер |
|---|---|
| test_ekosistema.doc | 100 КБ |
Предварительный просмотр:
А 1. Закономерности возникновения приспособлений к среде обитания изучает наука
А 2. Все компоненты природной среды, влияющие на состояние организмов, популяций, сообществ, называют
1) абиотическими факторами
2) биотическими факторами
3) экологическими факторами
4) движущими силами эволюции
А 3. Интенсивность действия фактора среды, в пределах которых процессы жизнедеятельности организмов протекают наиболее интенсивно – фактор
А 4. Совокупность живых организмов (животных, растений, грибов и микроорганизмов), населяющих определенную территорию называют
1) видовое разнообразие
А 5. Гетеротрофные организмы в экосистеме называют
А 6. Количество особей данного вида на единице площади или в единице объема (например, для планктона)
2) видовое разнообразие
3) плотность популяции
4) все перечисленное
А 7. Организмы, использующие для биосинтеза органических веществ энергию света или энергию химических связей неорганических соединений, называются
А 8. Разнообразие пищевых взаимоотношений между организмами в экосистемах, включающее потребителей и весь спектр их источников питания
3) трофическая цепь
А 9. Географическое изображение соотношения между продуцентами, консументами и редуцентами, выраженное в единицах массы
1) пирамида численности
2) экологическая пирамида
3) пирамида энергии
4) пирамида массы
А 10. Самая низкая биомасса растений и продуктивность
А 11. Способность к восстановлению и поддержанию определенной численности в популяции называется
1) плотностью популяции
2) продуктивностью популяции
3) саморегуляцией популяции
4) восстановлением популяции
А 12. Сигналом к сезонным изменениям является
3) количество пищи
4) взаимоотношения между организмами
А 13. В агроценозе пшеницу относят к продуцентам
1) окисляют органические вещества
2) потребляют готовые органические вещества
3) синтезируют органические вещества
4) разлагают органические вещества
А 14. На зиму у растений откладываются запасные вещества
2) жиры
3) углеводы
4) все перечисленные вещества
А 15. Группа организмов, ограниченная в своем распространении и встречается в каком-либо одном месте (географической области)
1) возникающий вид
2) развивающий вид
3) исчезающий вид
4) эндемический вид
А 16. Основной причиной неустойчивости экосистемы является
1) неблагоприятные условия среды
2) недостаток пищевых ресурсов
3) несбалансированный круговорот веществ
4) большое количество видов
А 17. Изменение видового состава биоценоза, сопровождающегося повышением устойчивости сообщества, называется
А 18.Факторы среды, взаимодействующие в биогеоценозе
1) антропогенные и абиотические
2) антропогенные и биотические
3) абиотические и биотические
4) нет верного ответа
А 19.Регулярное наблюдение и контроль над состоянием окружающей среды; определение изменений, вызванных антропогенным воздействием, называется
1) экологической борьбой
2) экологическими последствиями
3) экологической ситуацией
4) экологическим мониторингом
А 20. Территории, исключенные из хозяйственной деятельности с целью сохранения природных комплексов, имеющих особую экологическую, историческую, эстетическую ценность, а также используемые для отдыха и в культурных целях
3) ботанический сад
4) национальный парк
В заданиях В 1 – В 2 выберите три верных ответа из шести. Запишите выбранные буквы в алфавитном порядке.
В 1. К антропогенным экологическим факторам относят
А) внесение органических удобрений в почву
Б) уменьшение освещенности в водоемах с увеличением глубины
В) выпадение осадков
Г) прекращение вулканической деятельности
Д) прореживание саженцев сосны
Е) обмеление рек в результате вырубки лесов
(Запишите соответствующие буквы в алфавитном порядке).
В 2. В естественной экосистеме
А) разнообразный видовой состав
Б) обитает небольшое число видов
В) незамкнутый круговорот веществ
Г) замкнутый круговорот веществ
Д) разветвленные цепи питания
Е) среди консументов преобладают хищники
(Запишите соответствующие буквы в алфавитном порядке)
В 3 Установить соответствие между компонентами среды и экосистемами
А) Круговорот веществ незамкнутый
Б) Круговорот веществ замкнутый
В) Цепи питания короткие
Г) Цепи питания длинные
Д) Преобладание монокультур
При выполнении заданий части С, необходимо дать развернутый ответ.
С 1. Клевер произрастает на лугу, опыляется шмелями. Какие биологические факторы могут привести к сокращению численности популяции клевера?
С 2. В чем причина массовых миграций животных?
А 2. Совокупность физических и химических факторов неживой природы, воздействующих на организм в среде его обитания - фактор
А 3. Ограничивающий фактор в биоценозе
А 4. Группа популяций разных видов, населяющих определенную территорию, образуют
А 5. Продуценты в экосистеме дубравы
1) поглощают готовые органические вещества
2) образуют органические вещества
3) разлагают органические вещества
4) выполняют все перечисленные функции
А 6.Самая высокая продуктивность
1) смешанные леса
2) лиственные леса
4) тропические леса
А 7. Усваивают углекислый газ, вовлекая его в круговорот веществ
А 8. Ряд взаимосвязанных видов, из которых каждый предыдущий служит пищей последующему
3) пищевой уровень
4) пирамида численности
А 9.Закономерность, согласно которой количество энергии, накапливаемой на каждом более высоком трофическом уровне, прогрессивно уменьшается
1) правило экологической пирамиды
2) закон гомологических рядов
3) ограничивающий фактор
4) оптимальный фактор
А 10. В биогеоценозе дубравы биомасса консументов первого порядка определяется биомассой
4) консументов 3-го порядка
А 11. Наиболее подвержены изменениям компоненты биоценоза
4) нет правильного ответа
А 12. Способность организмов реагировать на чередование в течение суток периодов света и темноты определенной продолжительности
2) биологические ритмы
3) биологические часы
4) биотические факторы
А 13. Группа организмов, ограниченная в своем распространении и встречается в каком-либо одном месте (географической области)
1) возникающий вид
2) развивающий вид
3) исчезающий вид
4) эндемический вид
А 14.Приспособление животных к перенесению зимнего времени года
2) зимняя спячка
3) остановка физиологических процессов
А 15. Исторически сложившаяся совокупность растительных организмов, произрастающая на данной территории
А 16 Факторы среды, взаимодействующие в биогеоценозе
1) антропогенные и абиотические
2) антропогенные и биотические
3) абиотические и биотические
4) антропогенные, биотические, абиотические
А 17. Известно, что большое число видов в экосистеме способствует ее устойчивости
1) особи разных видов не связаны между собой
2) большое число видов ослабляют конкуренцию
3) особи разных видов используют разную пищу
4) в пищевых цепях один вид может быть заменен другим видом
А 18. В биогеоценозе в отличие от агроценоза
1) круговорот не замкнутый
2) цепи питания короткие
3) поглощенные растениями элементы из почвы, со временем в нее возвращаются
4) поглощенные растениями элементы из почвы, не все в нее снова возвращаются
А 19. Какой способ уничтожения вредителей сельского и лесного хозяйства принадлежит к группе биологических методов борьбы?
1) привлечение плотоядных животных
2) привлечение животных – редуцентов
3) внесение органических удобрений
4) уничтожение сорняков пропалыванием
А 20. Уникальные или типичные, ценные в научном, культурно-познавательном или эстетическом отношении природные объекты (рощи, озера, старинные парки, живописные скалы и т.д.)
3) национальный парк
4) памятник природы
В заданиях В1 – В2 выберите три верных ответа из шести. Запишите выбранные буквы в алфавитном порядке.
В 1. Местом для первичной сукцессии могут служить
А) лесная вырубка
Б) обнаженная горная порода
В) песчаные дюны
Г) заброшенные сельскохозяйственные угодия
Д) выгоревшие участки
Е) бывшее ложе ледника
(Запишите соответствующие буквы в алфавитном порядке).
В 2 Консументом леса является волк
А) Потребляет солнечную энергию
Б) регулирует численность мышевидных грызунов
В) выполняет роль редуцента
Д) накапливает в теле хитин
Е) поедает растительноядных животных
(Запишите соответствующие буквы в алфавитном порядке)
В 3. Укажите соответствие парами животных и типом их взаимоотношений
А) острица – человек
Г) гидра - дафния
Д) бычий цепень – копытное животное
1) хищник – жертва
2) паразит - хозяин
При выполнении заданий части С, необходимо дать развернутый ответ.
С 1.Когда нужно выращивать редис для получения корнеплода и семян?
С 2.В 1859 году на одной из ферм Австралии выпустили 12 пар кроликов. Через 40 лет численность их достигла нескольких сот миллионов особей. Кролики стали бедствием Австралии. Чем можно объяснить массовое размножение кроликов? Как снизили их численность?
С 1. Клевер произрастает на лугу, опыляется шмелями. Какие биологические факторы могут привести к сокращению численности популяции клевера?
1. Уменьшение численности шмелей.
2.Увеличение численности травоядных животных.
3. усиленное размножение растений-конкурентов.
С 2. В чем причина массовых миграций животных?
1. Недостаток или отсутствие кормовой базы
2. Инстинкт миграции в период размножение.
3. Интенсивное размножение (увеличение) численности вида.
4. Природные катаклизмы (наводнение и др.)
С 1.Как нужно выращивать редис для получения корнеплода и семян?
1. Редис – растение короткого дня.
2. Для получения корнеплодов выращивать весной и осенью при более коротком дне.
3 Для получения семян выращивать летом, при длинном дне редис зацветает.
С 2.В 1859 году на одной из ферм Австралии выпустили 12 пар кроликов. Через 40 лет численность их достигла нескольких сот миллионов особей. Кролики стали бедствием Австралии. Чем можно объяснить массовое размножение кроликов? Как снизили их численность?
1.Интенсивное размножение кроликов объясняется: малым количеством хищников и обилием пищевых ресурсов.Численность может быть снижена биологическим методом (использование например, вирусов).
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Тест по теме "Человек" в формате ЕГЭ
Для подготовки к ЕГЭ, я применяю тесты в формате контрольно-измерительных материалов по отдельным темам.
Тест по разделу "Экосистемы" 11 класс
Тест составлен из заданий Открытого банка заданий ФИПИ. 2 варианта по 20 заданий. Из них 17 - часть А, 3 - часть В.
Тесты составлены в формате ЕГЭ 2015. Состоят из двух вариантов . Могут быть использованы как контрольная рабоа по теме:" Основы генетики и селекции".
Тест по теме "Личность. Социализация индивида" в формате ЕГЭ с ответами , 10 класс
Тест представляет собой подборку вопросов по теме "Личность. Социализация индивида" разной степени сложности для самостоятельной подготовки учащихся 10-11 класса к ЕГЭ.
Тест по теме "Общество. Сферы общественной жизни" в формате ЕГЭ, с ответами, 10 класс
Тематический тест для подготовки учащихся 10-11 классов к ЕГЭ по обществознанию , подборка заданий разной степени сложности по теме "Общество".
Тест по теме "Сообщество, экосистема, биогеоценоз" 9 класс
Удобный тест для проверки знаний учащихся по пройденной теме "Сообщество, экосистема, биогеоценоз", содержит осоновные понятия, рассчитан на 10 минут.
Тест по теме «Биосфера – глобальная экосистема. Биосфера и человек».
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
УЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА: БИОЛОГИЯ
Тема: Искусственные экосистемы
Ознакомьтесь с лекционным материалом по теме.
Ответьте на вопросы теста:
Вопрос 1. Как называют искусственные экосистемы?
Вопрос 2. Отметьте, что относится к искусственным экосистемам?
· Сады, парки, огороды
Вопрос 3. Отличаются ли пищевые цепочки в искусственных и естественных экосистемах?
· Грызуны и хищники
· Бактерии и грибы
· Насекомые и птицы
· Сорняки и культурные растения
· Грибы и бактерии
· Культурные растения и сорняки
· Хищники и насекомые
Вопрос 7. Важное отличие природного биоценоза от искусственного.
Вопрос 8. Источник энергии для естественного биоценоза — это .
Вопрос 9. Важная задача всех экосистем города.
· Не вредить здоровью людей
· Украшать жизнь человека
Вопрос 10. Какой % населения Земли живет в городах?
В биосфере помимо естественных биогеоценозов и экосистем существуют сообщества, искусственно созданные хозяйственной деятельностью человека, — антропогенные экосистемы.
Естественные экосистемы отличаются значительным видовым разнообразием, существуют длительное время, они способны к саморегуляции, обладают большой стабильностью, устойчивостью. Созданная в них биомасса и питательные вещества остаются и используются в пределах биоценозов, обогащая их ресурсы.
Искусственные экосистемы – агроценозы (поля пшеницы, картофеля, огороды, фермы с прилегающими пастбищами, рыбоводные пруды и др.) составляют небольшую часть поверхности суши, но дают около 90% пищевой энергии.
Развитие сельского хозяйства с древних времен сопровождалось полным уничтожением растительного покрова на значительных площадях для того, чтобы освободить место для небольшого количества отобранных человеком видов, наиболее пригодных для питания.
Однако первоначально деятельность человека в сельскохозяйственном обществе вписывалась в биохимический круговорот и не изменяла притока энергии в биосфере. В современном сельскохозяйственном производстве резко возросло использование синтезированной энергии при механической обработке земли, использовании удобрений и пестицидов. Это нарушает общий энергетический баланс биосферы, что может привести к непредсказуемым последствиям.
Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем
(по Миллеру, 1993)
Природная экосистема
(болото, луг, лес)
Антропогенная экосистема
(поле, завод, дом)
Получает, преобразует, накапливает солнечную энергию
Продуцирует кислород
и потребляет диоксид углерода
Потребляет кислород и продуцирует диоксид углерода при сгорании ископаемого
топлива
Формирует плодородную почву
Истощает или представляет угрозу для плодородных почв
Накапливает, очищает и постепенно расходует воду
Расходует много воды, загрязняет ее
Создает местообитания различных видов дикой природы
Разрушает местообитания многих видов дикой природы
Бесплатно фильтрует
и обеззараживает загрязнители
и отходы
Производит загрязнители и отходы, которые должны обеззараживаться за счет населения
Обладает способностью
самосохранения
и самовосстановления
Требует больших затрат для постоянного поддержания и восстановления
5.2 Искусственные экосистемы
5.2.1 Агроэкосистемы
Агроэкосистема (от греч. agros — поле) — биотическое сообщество, созданное и регулярно поддерживаемое человеком с целью получения сельскохозяйственной продукции. Обычно включает совокупность организмов, обитающих на землях сельхозпользования.
К агроэкосистемам относят поля, сады, огороды, виноградники, крупные животноводческие комплексы с прилегающими искусственными пастбищами.
Характерная особенность агроэкосистем — малая экологическая надежность, но высокая урожайность одного (нескольких) видов или сортов культивируемых растений или животных. Главное их отличие от естественных экосистем — упрощенная структура и обедненный видовой состав.
Агроэкосистемы отличаются от естественных экосистем рядом особенностей:
1.Разнообразие живых организмов в них резко снижено для получения максимально высокой продукции.
На ржаном или пшеничном поле кроме злаковой монокультуры можно встретить разве что несколько видов сорняков. На естественном лугу биологическое разнообразие значительно выше , но биологическая продуктивность во много раз уступает засеянному полю.
· Искусственная регуляция численности вредителей — по большей части необходимое условие поддержания агроэкосистем. Поэтому в сельскохозяйственной практике применяют мощные средства подавления численности нежелательных видов: ядохимикаты, гербициды и т.д. Экологические последствия этих действий приводят, однако, к ряду нежелательных эффектов, кроме тех, для которых они применяются.
Сравнительная характеристика природных экосистем и агроэкосистем
Природные экосистемы
Агроэкосистемы
Первичные естественные элементарные единицы биосферы, сформировавшиеся в ходе эволюции
Вторичные трансформированные человеком искусственные элементарные единицы биосферы
Сложные системы со значительным количеством видов животных и растений, в которых господствуют популяции нескольких видов. Им свойственно устойчивое динамическое равновесие, достигаемое саморегуляцией
Упрощенные системы с господством популяций одного вида растения или животного. Они устойчивы и характеризуются непостоянством структуры своей биомассы
Продуктивность определяется приспособительными особенностями организмов, участвующих в круговороте веществ
Продуктивность определяется уровнем хозяйственной деятельности и зависит от экон омических и технических возможностей
Урожай собирают для удовлетворения потребностей человека и на корм скоту. Живое вещество некоторое время накапливается, не расходуясь. Наиболее высокая продуктивность развивается лишь на короткое время
5.2.2.Индустриально-городские экосистемы
Совсем по-другому обстоит дело в экосистемах к которым относятся индустриально-городские системы — здесь энергия топлива полностью заменяет солнечную энергию. По сравнению с потоком энергии в природных экосистемах — здесь ее расход на два-три порядка выше.
В связи со сказанным выше, следует отметить, что искусственные экосистемы не могут существовать без природных систем, в то время как природные экосистемы могут существовать без антропогенных..
Урбанистические системы
Среда, окружающая человека в этих условиях, — это совокупность абиотической и социальных сред, совместно и непоредственно оказывающих влияние на людей и их хозяйство. Одновременно, по Н. Ф. Реймерсу (1990), ее можно делить на собственно природную среду и преобразованную человеком природную среду (антропогенные ландшафты вплоть до искусственного окружения людей — здания, асфальт дорог, искусственное освещение и т. д., т. е. до искусственной среды).
В целом же среда городская и населенных пунктов городского типа — это часть техносферы, т. е. биосферы, коренным образом преобразованной человеком в технические и техногенные объекты.
Помимо наземной части ландшафта в орбиту хозяйственной деятельности человека попадает и его литогенная основа, т. е. поверхностная часть литосферы, которую принято называть геологической средой (Е. М. Сергеев, 1979).
Геологическая среда — это горные породы, подземные воды, на которые оказывает воздействие хозяйственная деятельность человека (рис. 10.2).
На городских территориях, в урбоэкосистемах, можно выделить группу систем, отражающую всю сложность взаимодействия зданий и сооружений с окружающей средой, которые называют природно-техническими системами (Трофимов, Епишин, 1985) (рис. 10.2). Они теснейшим образом связаны с антропогенными ландшафтами, с их геологическим строением и рельефом.
Таким образом, урбосистемы — это средоточие населения, жилых и промышленных зданий и сооружений. Существование урбосистем зависит от энергии горючих ископаемых и атомноэнергетического сырья, искусственно регулируется и поддерживается человеком.
Среда урбосистем, как ее географическая, так и геологическая части, наиболее сильно изменена и по сути дела стала искусственной, здесь возникают проблемы утилизации и реутилизации вовлекаемых в оборот природных ресурсов, загрязнения и очистки окружающей среды, здесь происходит все большая изоляция хозяйственно-производственных циклов от природного обмена веществ (биогеохимических оборотов) и потока энергии в природных экосистемах. И, наконец, именно здесь наибольшая плотность населения и искусственная среда, которые угрожают не только здоровью человека, но и выживанию всего человечества. Здоровье человека — индикатор качества этой среды.
Что такое искусственные экосистемы
Искусственные экосистемы – это экосистемы, созданные и контролируемые людьми. Как правило, такие экосистемы соответствуют большинству критериев природных экосистем, но при этом не обладают механизмом саморегулирования. Главным отличием искусственных экосистем от естественных является то, что у последних более высокое генетическое разнообразие, сложные пищевые цепи и значительный круговорот питательных веществ. Так же искусственные экосистемы в большинстве своем пагубно воздействуют на экологию (пример: крупные города).
Экосистема, сотворенная человеком, очень хрупка и нуждается в постоянном уходе. Хорошим примером будет сад. За ним надо ухаживать, поливать цветы, пропалывать сорняки, уничтожать вредителей и поддерживать хрупкое равновесие. Если же такой сад оставить без должного присмотра, то вскоре он погибнет из-за отсутствия сложной взаимосвязи между компонентами.
Еще в качестве примера можно взять домашний аквариум. Обычно в нем не обитает боле 2-3 видов рыб, и зачастую отсутствуют живые растения. Такая экосистема нуждается в искусственном способе очищения и насыщения воды, т.к. в ней отсутствуют организмы способные выполнять эти действия.
Признаки искусственной экосистемы
Первым отличительным признаком искусственных экосистем является гетеротрофный тип питания (употребление готовой пищи). В качестве примера возьмем все тот же сад – одну из самых распространенных искусственных экосистем. В данном случае большую роль играют удобрения и обработка растений от паразитов. При этом такие экосистемы вырабатывают некоторые ядовитые вещества, что делает ее нестабильной и зависимой от человеческого вмешательства.
Вторым признаком служит незамкнутый цикл обмена веществ. Люди выращивают растения, оберегают их от природных катаклизмов и нападок паразитов, а затем собирают урожай, оставляя пищевую цепь разрушенной. Из-за отсутствия системы самовосстановления такая экосистема не сможет дальше функционировать и вскоре погибнет. Конечно, спустя некоторое количество времени там может образоваться новая, уже природная экосистема, но из-за вредных химикатов отравляющих почву ей потребуется куда больше времени на образование.
Видовая малочисленность так же является признаком искусственной экосистемы, т.к. оберегая растения люди уничтожают сорняки и паразитов, которые в свою очередь являются частью природных экосистем. Такое вмешательство приносит определенную выгоду человеку, но одновременно с этим делает экосистему максимально неустойчивой.
Характеристики искусственной экосистемы
Отличить искусственную экосистему от природной довольно просто, особенно если знать ее основные характеристики.
- Искусственные экосистемы в основном являются гетеротрофами, т.е. потребляют готовую пищу. Это в свою очередь негативно влияет на окружающую среду, ведь такие экосистемы лишь потребляют ресурсы, не давая ничего взамен.
- Как уже было сказано, искусственные экосистемы негативно влияют на экологию и окружающую среду в целом. Они истощают почву, загрязняют воздух, потребляют большое количество кислорода и воды.
- Как правило, искусственные экосистемы потребляет больше кислорода, чем могут произвести. Выделяя в атмосферу большое количество парниковых газов, они негативно влияют на экологию и климат.
- Имеют ограниченное количество видов.
- Довольно неустойчивы, т.к. полностью зависят от вмешательства и контроля человека. Такие экосистемы не могут выжить в таких условиях, в которых природные экосистемы будут процветать и развиваться.
- Не могут иметь стабильную замкнутую цепь обмена веществ из-за малого видового разнообразия и общей неустойчивости системы.
- Используют больше воды, чем естественные экосистемы и провоцируют загрязнение различных водоемов.
Виды искусственных экосистем
К наземным искусственным экосистемам можно отнести огороды, поля, фермы и сады. Такие экосистемы чаще всего используются для получения продуктов питания. Они потребляют большое количество воды, отравляют почву химикатами и разрушают естественные цепи обмена веществ.
Водные искусственные экосистемы – это аквариумы, водохранилища, водные фермы и искусственные водоемы. Эти экосистемы, как правило, используются для получения и хранения чистой воды, разведения рыбы. Они чуть более экологичны, чем наземные экосистемы, но все так же загрязняют воду (использование хлора для обеззараживания воды), потребляют много кислорода и разрушают естественные цепи питания.
Как создается искусственная экосистема
Стеклянный купол, под которым проживали колонисты, был не герметичен, что и спровоцировало утечку кислорода. Начали гибнуть многие растения и животные, насекомые наоборот начали активнее размножаться и нападать на посевы колонистов. Еды перестало хватать для обеспечения людей ежедневной нормой, что повлияло на работоспособность колонистов.
Проект официально завершился 26 сентября 1993 года из-за критической утечки кислорода. Несмотря на неудачу, проект смог продвинуть дальнейшее создание искусственных экосистем на много лет вперед
Примеры искусственных экосистем
Круговорот веществ в искусственной экосистеме.
Искусственные экосистемы могут быть как замкнутые, так и незамкнутые. В качестве примера незамкнутой искусственной экосистемы возьмем аквариум. Видовое разнообразие скудно (обычно это 1-2 вида), требуется постоянное вмешательство в виде кормления, очищения воды и насыщения кислородом. Соответственно круговорот веществ незамкнут и нестабилен, а значить такая экосистема не выживет без вмешательств человека.
С замкнутыми искусственными экосистемами ситуация немного другая. К примеру. запечатанному террариуму с мхом не требуется вода и пища из вне т.к. круговорот веществ замкнут. Но, тем не менее, ему требуются свет и тепло, которые в свою очередь обеспечивает человек, устанавливая лампу и обогреватель. Такая искусственная экосистема более устойчива, но все также требует вмешательств человека.
Продуценты искусственной экосистемы.
Чтобы поддерживать круговорот веществ в экосистеме, требуется наличие запаса неорганических веществ в усвояемой форме. Так же необходимы три функционально различные группы организмов: продуценты, консументы и редуценты.
Продуценты – это организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений и по типу питания относящиеся к автотрофам.
Консументы – это гетеротрофные организмы, питающиеся органическими веществами продуцентов и преобразовывающие их в новые формы.
Редуценты – это гетеротрофные организмы, питающиеся мертвыми органическими веществами и переводящие его в неорганические соединения.
Эта классификация не точна на сто процентов, т.к. консументы и продуценты могут частично выступать в роли редуцентов и выделять в окружающую среду минеральные вещества.
Стоит упомянуть и то, что не всегда присутствие консументов обязательно потому, что круговорот веществ, при определенных обстоятельствах, может осуществляться только за счет деятельности продуцентов и редуцентов. Такие экосистемы редки и являются исключением из правил. Они могут встречаться в тех местах, где ведут свою деятельность сообщества, сформированные только из микроорганизмов.
Видовое разнообразие искусственных экосистем.
Видовое разнообразие искусственных экосистем мало и неразнообразно в сравнении с естественными экосистемами. Связанно это с тем, что большинство искусственных экосистем являются монокультурами (огороды, поля, сады) и для того, чтобы они приносили пользу человек использует различные ядохимикаты тем самым уменьшая и без того скудное разнообразие.
Видовое разнообразие влияет и на устойчивость экосистемы. Именно поэтому искусственные экосистемы очень неустойчивы и не способны к самовосстановлению и саморегуляции.
Читайте также: