Экосистема. Структура экосистемы

1. ЭКОСИСТЕМА

2. Экосистема

• (от др.-греч. οἶκος — жилище, местопребывание
и σύστημα — система) — биологическая система
(биогеоценоз), состоящая из сообщества живых
организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп),
системы связей, осуществляющей обмен веществом и
энергией между ними.
• Термин предложен А. Тенсли в 1935г.
• В 1944 г. предложен термин биогеоценоз В.Н.
Сукачевым.

3. Что такое экосистема?

• Экосистема природный комплекс, образованный живыми
организмами и средой их обитания, связанными между
собой обменом веществ и энергии;
• Характеристики экосистемы
– Структура (трофические связи);
– Состав видовой и половозрастной;
– Обмен веществ и энергии;
– Продуктивность (распределение энергии по трофическим
уровням).

4. Структура экосистемы

• Продуценты (растения, фотобактерии и
хемобактерии).
• Консументы – организмы потребляющие готовые
органические вещества (живые).
– Консументы первого порядка (травоядные)
– Консументы второго порядка (плотоядные).
• Редуценты - // - (мертвые) бактерии, грибы, падальщики

5. Консументы первого порядка

• На суше
– Насекомые: чешуекрылые, жуки
– Птицы
– Копытные, грызуны,
• В океане это зоопланктон.

6. Основные продуценты

• Новозаселяемые участки (пепелища, оттаянные участки,
лава) – лишайники;
• Тундра – мох
• Тайга – хвойник;
• Широколиственные леса – лиственные деревья;
• Степь – трава;
• В водоемы – фитопланктон;
• Пещеры – хемоавтотрофы.
• Болота северные верховые – мох;
• Болота низовые – трава.

7.

8.

9. Пищевые цепочки саванн

10.

11.

12. Структура экосистемы по В.Н. Сукачеву 1964

Комплекс экологических факторов (Экотоп).
Атмосфера (Климатоп)
Почва (Эдафотоп).
Ландшафт (Биотоп ).
Живые организмы (Биоценоз).

13. Свойства экосистем

• Устойчивость – поддержание постоянства среды (гомеостаза).
тем выше, чем разнообразнее пищевые цепочки в ней.
• Самовоспроизводимость и целостность –наличие полного цикла
круговорота веществ с помощью продуцентов, консументов и
редуцентов;
• Саморегуляция способность компенсировать ежегодные колебания
абиотических факторов

14. Устойчивость выражается

• Выделяют два типа гомеостаза:
– резистентный — способность экосистем не менять структуру и
функции при негативном внешнем воздействии (принцип Ле Шателье —
Брауна);
– упругий — способность экосистемы восстанавливать структуру и
функции при утрате части компонентов экосистемы.
• У экосистем существует множество состояний, в которых она
находится в динамическом равновесии; в случае выведения из него
внешними силами, экосистема совершенно необязательно вернётся в
изначальное состояние, зачастую её привлечёт ближайшее равновесное
состояние.

15. Классификация экосистем

По строению (видовой состав, климат), тайга, липняк;
По размерам (лужа и океан);
По происхождению (естественные и искусственные);
По источникам питания (детритные или пастбищные)

16. Типы экосистем

• Наземные экосистемы (биомы)
– Тундра, Тайга, Широколиственные леса, Степи, саванны, Пустыни;
• Пресноводные экосистемы
– Лотические (реки, ручьи и т.д.);
– Лентические (озера, пруды, водохранилища);
– Заболоченные угодья (болота, болотистые леса);
• Морские экосистемы
– Открытый океан, Прибрежные воды шельфа, Районы апвеллинга
(места поднятия глубинных вод), эстуарии (устья рек),
глубоководные рифовые зоны.

17. Источники энергии

Пастбищные
Детритные
• Продуцентами являются
фотоавтотрофы
(продуцентами могут быть
синезеленые водоросли,
растительные жгутиконосцы и
многоклеточные растения.
• Хемоавтотрофы
(глубоководные курильщики,
сероводородные источники).
• Органика попадает из вне.
• Первое звено – это
редуценты.
• Возможно несколько звеньев
консументов второго порядка.
• Формируются в пещерах и на
дне океанов

18. Экосистемы по размерам

• Микроэкосистемы (экосистема образованная на уровне
лишайника, пня, дерева, тушки животного);
• Мезоэкосистемы (болото, сосновые лес, луг);
• Макроэкосистемы (океан, пустныня, море).

19. Экосистемы

• Различают по происхождению: естественные и
искусственные.
• Они различаются по ряду параметров, таких как:
– Видовой состав;
– Круговорот веществ;
– Направление отбора;
– Способность к саморегуляции, самоподдержанию и
сменяемости;
– Продуктивность;

20. Виды экосистем

• Естественный биоценоз формируется в по законам природы и
опирается на совокупность биотических и абиотических факторов.
Сообщество видов динамично и может претерпевать как
количественные, так и качественные преобразования со временем.
Емкость и продуктивность биоценоза, является следствием практически
реализуемому объему первичной продукции. Пример: лес, тундра, болото,
степь, саванна, рифы.
• Агроценоз формируется человеком и полностью зависит от него.
Объем продукции зависит от применяемых человеком методов
культивации и удобрения. Данный тип систем производит большее
количество биомассы. Агроценоз не устойчив и в отсутствии человека
быстро деградирует. Пример: посевное поле, сад, огород, виноградник.
Агроценоз поля воссоздается человеком каждый год заново.

21. ЧЕРТЫ РАЗЛИЧИЯ

ЕСТВЕСТВЕННЫЙ БИОЦЕНОЗ
АГРОЦЕНОЗ
Сложился естественным образом;
Разнообразный видовой состав;
Сбалансированная численность видов
Длинные пищевые цепи,
Замкнутый круговорот веществ
Преобразование почвы осуществляется
естественным путем
• Является устойчивой экосистемой
• Органические вещества остаются
внутри экосистемы
• Внутри биоценоза факторы эволюции
действуют активно
• Искусственный подбор выращиваемых
культур;
• Видовой состав малочисленный;
• Численность одного или нескольких
видов преобладает над остальными;
• Пищевые цепи короткие;
• Естественный круговорот веществ
отсутствует;
• Обработка почвы ведется человеком;
• Является неустойчивой системой;
• Органические вещества удаляются
человеком;
• Действие факторов эволюции
искусственно ослаблено человеком.

22.  Черты сходства агроценоза и природного биогеоценоза

Черты сходства агроценоза и
природного биогеоценоза
1. Являются открытыми системами - поглощают солнечную
энергию.
2. Действуют факторы эволюции (искусственный или
естественный отбор, борьба за существование, наследственная
изменчивость)
3. Состоят из продуцентов, консументов, редуцентов.
4. В обеих системах действует правило экологической пирамиды.
5. В основе сообщества лежат продуценты (автотрофные
организмы), непосредственно использующие энергию Солнца для
синтеза органических веществ - первое звено в цепи питания.
6. В биогеоценозах любого типа существуют цепи питания.

23. Агроэкосистема

• Заслуживает внимание такое определение агроценоза –
специальный вид экосистемы, на котором
произрастают культурные растения, обитают другие
виды растений и животных и происходит сложная цепь
физических, химических трансформаций энергии и
вещества (Р. А. Полуэктов, 2000)

24. Виды экосистем

Пионерная (незрелая)
Молодая
Неустойчивая
Простые пищевые цепочки
R-стратегия преобладает
Климаксная (зрелая)
Сформированная
Устойчивая
Сложные пищевые цепочки
К-стратегия преобладает

25. Сукцессия – смена сообществ

Первичная
Вторичная (восстановительная)
• Естественная
• Катастрофа или
• Смена сообщества
антропогенный фактор
происходит постепенно; • Смена происходит резко
• Причина: Победа в
• Пожар, селевый поток,
конкурентной борьбе
сильные
разливы
рек.
более приспособленных
• Условие: тотальная
видов.
гибель большинства
• Условие: развитие
популяций.
плодородия почв.

26. Разнообразные классификации сукцессии

• по масштабу времени (быстрые, средние, медленные, очень
медленные),
• по обратимости (обратимые и необратимые),
• по степени постоянства процесса (постоянные и непостоянные),
• по происхождению (первичные и вторичные),
• по тенденциям изменения продуктивности (прогрессивные и
регрессивные),
• по тенденции изменения видового богатства (прогрессивные и
регрессивные),
• по антропогенности (антропогенные и природные)

27. Первичная сукцессия

28.

Первичная сукцессия

29. Первичная сукцессия

30. Первичная сукцессия

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37.

38. Пример, первичный сукцессии

• Для горных участков Аляски выделяют следующие
типичные стадии первичной сукцессии с характерными
растениями-доминантами:
• Лишайники разрушают породу и обогащают её азотом.
• Мхи и ряд трав.
• Кустарниковые сообщества с преобладанием ивы.
• Кустарниковые сообщества с преобладанием ольхи.
• Ельник, затем доминирование тсуги.

39. Биомасса и продукция

• Биологическая продукция – органическое вещество, создаваемое в
экосистемах в единицу времени.
• Масса тел живых организмов называется – биомассой.
• Биологическая продукция – это скорость создания в них
биомассы.

40. Правило 10 процентов

• Подсчитано, что на каждом этапе передачи вещества и
энергии по пищевой цепи теряется примерно 90%, и
только около одной десятой доли переходит к
очередному потребителю.
• Остальная энергия тратится на поддержание процессов
жизнедеятельности и рассеивается в виде тепла.
• Таким образом, хищник (консумент второго порядка)
усваивает только один процент от энергии накопленной
растениями.

41. Продукция

• Продукция растений называется первичной. Продукция
животных и других консументов называется
вторичной. Ее суммарное количество всегда меньше
первичной продукции.
• Если оценить продукцию в последовательных
трофических уровнях, получим убывающий ряд числе,
каждое из которых примерно в 10 раз меньше
предыдущего. Это правило пирамиды биологической
продукции.

42. Пирамида биологической продукции

43. Пирамида биомасс

Соотношение биомасс в разных типах экосистем может
отличаться.
В
случае
большой
продуктивности
фитоценотического уровня первая ступень может быть очень
обширной. В случае формирования трудноперевариваемой
биомассы (хвойные растения) также энергия будет сохранятся в
виде первичной продукции.
В случает большой прожорливости травоядных анимальных и
фильтраторов их биомасс может превосходить биомассу
фитоценоза. Биомасса на следующих уровнях также
накапливается. Такое явление характерно для морской
экосистемы. Пирамида биомасс, таким образом, получается
перевернутая.

44. Типы экосистем

Морская
Наземная

45. Экологическая пирамида

• Сочетает в себе пирамиды
– Биомасс
– Продукции (энергии)
– Чисел

46. Экологическая пирамида