Задания 18-19, 26. Экосистемы

Что такое экосистема?

Экосистема — совокупность живых организмов, среды их обитания, системы связей, осуществляющей обмен веществ и энергии между ними.

Биоценоз (сообщество) — совокупность живых организмов, обитающих на одной территории и вступающих в определенные взаимоотношения друг с другом.

Приятного изучения статьи! Если хочешь подготовиться на 80+, то обязательно посмотри вот эти способы подготовки (жми, чтобы перейти на сайт и узнать подробнее) ❤️

Агроценоз и биоценоз

Агроценоз — искусственное сообщество, созданное человеком для получения сельскохозяйственной продукции. Агроэкосистема — искусственная экосистема, включающая агроценоз.

Сады, поля, огороды, пруды, плантации, виноградники, палисадники, аллеи, парки, пастбища и тому подобное. Свойства агроценоза:

• Незамкнутый круговорот веществ — человек постоянно вмешивается в него, забирая себе часть продукции экосистемы.
• Слабая саморегуляция — опять же из-за вмешательства человека.
• Высокая численность одного вида (монокультура) — например, поле из пшеницы.
• Невысокое видовое разнообразие
• Короткие цепи питания
• Искусственный отбор — сохраняются особи с нужными человеку признаками

Естественные экосистемы

Леса, прерии, озёра, океаны, дубравы, сосновые боры, ручьи, водопады, болота и тому подобное. Свойства естественных экосистем:

• Замкнутый круговорот веществ;
• Полная саморегуляция;
• Разнообразие видов;
• Разветвлённые цепи питания;
• Естественный отбор — сохраняются особи, приспособленные к выживанию в конкретных условиях.

***

Сукцессии

Сукцессия — это появление или смена экосистем. Есть первичная и вторичная сукцессии.

Первичная сукцессия

При первичной сукцессии экосистема появляется на данной территории впервые. На этой территории не было ни растений, ни животных, ни почвы. Ключевой фактор первичной сукцессии — отсутствие почвы. Обычно к таким территориям относят скалистые породы, пляж, застывшую лаву, пустыни. При первичной сукцессии происходят следующие процессы (на примере формирования хвойного леса):

1. Появление накипных, а затем остальных видов лишайников
2. Образование гумуса — почвы
3. Заселение территории мхами
4. Прорастание семян травянистых растений
5. Заселение кустарниками
6. Появление древесных покрытосеменных форм
7. Появление голосеменных форм
8. Формирование смешанного леса
9. Доминирование голосеменных (!!!)
10. Формирование устойчивого сообщества (ельник, сосновый бор, кедровый лес)

Обратите внимание на то, что голосеменные в устойчивом сообществе доминируют. Студенты часто ошибаются, указывая, что финальным этапом первичной сукцессии является формирование смешанного леса.

Вторичная сукцессия

При вторичной сукцессии происходит смена существующей экосистемы под действием различных факторов. Среди факторов могут быть антропогенные (вырубка леса), биотические (заболачивание озера), абиотические (пожар).

Процессы, происходящие при вторичной сукцессии, идентичны процессам, которые были описаны выше. Всё зависит от степени разрушения экосистемы. Например, после вырубки леса будут расти травянистые растения и кустарники (то есть вторичная сукцессия начнётся с 4-5 пунктов), а при пожаре вторичная сукцессия начнётся с 3-4 пункта.

***

Трофические связи (цепи питания)

Цепь питания — последовательность организмов, по которой передаётся энергия, заключённая в пище, от её первоначального источника. Каждое звено цепи называется трофическим уровнем.

Благодаря трофическим связям осуществляется круговорот веществ и энергии в экосистеме. Работает это примерно так: растение синтезирует органические вещества, потом оно поедается травоядным кроликом, потом кролик поедается волком, потом волк поедается медведем, медведь умирает и гниёт из-за деятельности бактерий гниения. Остатки медведя — минералы — всасываются растениями. Цикл повторяется.

***

Всего есть 3 функциональные группы в экосистемах:

Продуценты

Продуценты — это производители. Продуцентами всегда являются автотрофы. Они чаще всего стоят в начале цепи, так как производят энергию из солнца или неорганических веществ. То есть к продуцентам относят фотосинтезирующие организмы (растения, цианобактерии) и хемосинтезирующие организмы (серобактерии, железобактерии, водородные и нитрифицирующие бактерии).

Консументы

Консументы — это потребители. Существует некая иерархия между консументами:

• Консументы первого порядка — фитофаги (растительноядные). Они едят продуцентов.
• Консументы второго порядка — те, кто ест консументов первого порядка.
• Консументы третьего порядка — те, кто ест консументов второго порядка. И так далее…

Консументами являются животные, а также паразитические растения и грибы. Также к консументам можно отнести симбиотические виды грибов и бактерий.

Редуценты

Редуценты разлагают органические вещества. Редуцентами являются сапрофиты (грибы, бактерии гниения). Они минерализируют органические вещества, давая возможность растениям получить минеральные вещества. Редуценты не занимают определенный трофический уровень в цепи питания, они разрушают мертвую органику от организмов любого уровня.

Существует два типа цепей питания:

Пастбищная цепь (цепь выедания)

Первым звеном в цепи является продуцент, обычно растение. Это растение поедается растительноядным животным, которое впоследствии станет пищей для хищника.

• Продуцент → Консумент I порядка → Консумент II порядка → Консумент III порядка → …

Обычно в такой цепи не более 5-6 трофических уровней.

Пример такой цепи: Ромашка → Кузнечик → Ящерица → Ястреб → Белый гриб

Детритная цепь (цепь разложения)

Первым звеном в цепи является мертвое органическое вещество — детрит (листовой опад, навоз). Далее оно поедается детритофагами (мухи, личинки насекомых, черви), служащими, в свою очередь, пищей для хищников. То есть продуцентов в детритной цепи нет.

• Детрит → Детритофаг (консумент I порядка) → Консумент II порядка → …

В такой цепи тоже не более 5-6 трофических уровней.

Пример такой цепи: Листовой опад → Дождевой червь → Крот → Бактерии

***

Закон Линдемана: В переходе с одного трофического уровня на следующий теряется 90% энергии. Это связано с тем, что часть энергии тратится на обеспечение жизнедеятельности, движение, пластический обмен. Другая часть энергии тратится на излучение тепла.

***

Экологические факторы

В экосистеме присутствуют определённые факторы, которые напрямую влияют на неё. Данные факторы делят на три большие группы: абиотические, антропогенные, биотические.

Антропогенный фактор

К данным факторам относится деятельность человека, которая влияет на экосистему. То естьстроительство городов, возведение плотин, загрязнение среды (выхлопы), добыча полезных ископаемых.

В результате деятельности человека, связанной с большим производством, выделяется очень много парниковых газов (углекислый газ, метан), которые вызывают глобальное потепление, таяние ледников и подъем уровня воды. Некоторые газы (фреоны) повреждают озоновый слой, вызывая формирование озоновых дыр. Они опасны тем, что пропускают ультрафиолетовое излучение, вызывающее мутации, рак кожи, катаракту и т. д. Оксиды серы и азота, выделяемые при сжигании топлива, приводят к появлению кислотных дождей.

Чтобы уменьшить антропогенный фактор, необходимо отказаться от неэкологичных видов топлива, использовать альтернативную энергию.

Абиотический фактор

Данные факторы включают в себя явления неживой природы. Климат, температура, давление, состав атмосферы, рельеф, метеориты, вулканы — всё это абиотические факторы, которые сильно влияют на экосистему.

Биотический фактор

К биотическому фактору экосистемы относят любые взаимодействия живых существ в данной системе. Даже отсутствие взаимодействия относят к биотическому фактору. В общем, если вы видите живых существ в задании на экологические факторы — это биотический фактор.

Другой вопрос — а какой это вид биотического фактора? Это зависит от типа взаимоотношений организмов в экосистеме.

Варианты взаимодействия организмов в экосистеме

1) Нейтрализм (0/0)

При нейтрализме влияние одного организма на другой отсутствует. Им «всё равно» друг на друга. Примеры: белка и лось в лесу.

2) Симбиоз (+/+)

Симбиоз — это взаимовыгодное отношение организмов, когда они получают взаимную выгоду. Различают два вида симбиоза: протокооперацию и мутуализм.

• Протокооперация — взаимовыгодное необязательное сосуществование. Пример: рак-отшельник и актиния.
• Мутуализм — взаимовыгодное, обязательное хотя бы для одного организма из пары сосуществование. Примеры: человек и бактерии кишечной микрофлоры, гриб и водоросль в лишайнике, клубеньковые бактерии и бобовые, крупный рогатый скот и целлюлозоразрушающие бактерии их микрофлоры, копытные и воловьи птицы, распространение пыльцы некоторых растений одним видом насекомых, термиты и жгутиковые простейшие, грибница и корень дерева.

3) Комменсализм (+/0)

При комменсализме отношения между организмами выгодны для одного, но второму пользы или вреда эти отношения не приносят. Иначе говоря, одному — хорошо, другому — всё равно. Например, к комменсализму относятся квартиранство и нахлебничество.

• Квартиранство — когда один вид использует жилище второго, не принося ему вреда или пользы. Примеры: плоды репейника и шерсть собаки, гнездовые птицы и мелкие насекомые, живущие в их гнездах (предполагается, что птицы не едят этих насекомых), растения-эпифиты на стволе дерева (эпифиты — растения, которые лишь обвивают ствол дерева своим стеблем, вреда дереву не приносят), жаба или ящерица в норе сурка.
• Нахлебничество — когда один вид потребляет пищу второго, не принося ему вреда или пользы. Примеры: падальщики доедают за хищниками, акула и рыба-прилипала, песец и белый медведь.

4) Хищничество (+/-)

При хищничестве один организм убивает и использует второго в качестве пищи. Примеры: заяц и волк, планктон и кишечнополостные, леопард и косуля.

5) Паразитизм (+/-)

При паразитизме организм, который паразитирует, называется паразитом, а организм, на котором паразитируют — хозяином. Паразит не заинтересован в быстрой смерти хозяина. Часто паразит использует хозяина в качестве среды обитания, размножения и источника питания.

Примеры паразитов: повилика, петров крест, аскарида, широкий лентец, цепни, любые болезнетворные бактерии, спорынья.

6) Аменсализм (0/-)

Аменсализм — тип взаимоотношений, когда один организм ненамеренно ухудшает условия существования другого организма. Например, из-за широкой густой кроны высоких деревьев (елей, например) многие светолюбивые травы не получают достаточно света.

7) Конкуренция (-/-)

Конкуренция — отношения, которые возникают между конкурирующими за ресурсы организмами. В связи с этим выделяют два вида конкурентных отношений:

• Внутривидовая конкуренция — самая ожесточенная. Возникает за территорию, партнера, пищу.
• Межвидовая конкуренция — возникает между двумя видами со сходными экологическими потребностями за территорию и пищу.

***

Поздравляю с успешным освоением новой темы!

Статьи — круто, но для сотки этого недостаточно. Жми сюда, чтобы узнать о самых эффективных курсах подготовки к ЕГЭ по биологии 🫶