Ökosüsteemide troofiline struktuur.
Allikas: koolitusjuhend “Saar” (natuke on 3. loengus).
Vastus:
Autotroofne toitumine(autonoomne toitumine) – elutust loodusest pärit orgaaniliste ainete (süsinikdioksiid ja vesi) süntees fotosünteesi (fotoautotroofsed organismid) ja kemosünteesi (kemoautotroofid) kaudu.
TO fotoautotroofid hõlmab kõiki rohelisi taimi ja mõningaid baktereid (autotroofide näited: sammal, puud, fütoplankton). Elu käigus sünteesivad nad valguses orgaanilisi aineid – süsivesikuid ehk suhkruid (CH 2 O) n. Peamine roll orgaaniliste ainete sünteesis on taimeorganismidel, kes vastutavad täielikult uue orgaanilise aine moodustumise eest mis tahes ökosüsteemis. Igal aastal tekitavad fotosünteesivad organismid Maal umbes 150 miljardit tonni orgaanilist ainet, mis akumuleerib päikeseenergiat.
Kemoautotroofid(elavad pinnases ja aluspinnases) kasutavad vesiniku, väävli, vesiniksulfiidi, ammoniaagi jne oksüdatsiooni keemiliste reaktsioonide käigus vabanevat energiat ning sünteesivad neile vajalikke orgaanilisi aineid. Sellesse rühma kuuluvad nitrifitseerivad bakterid, mis oksüdeerivad ammoniaagi lämmastik- ja seejärel lämmastikhappeks.
Heterotroofne toitumine(teistest toitumine) – valmis orgaanilise aine tarbimine. Heterotroofide hulka kuuluvad kõik loomad, seened ja enamus bakterid. Heterotroofid toimivad orgaaniliste ainete tarbijate ja hävitajatena (hävitajana). Sõltuvalt toiduallikatest ja osalemisest orgaanilise aine hävitamises jagunevad nad tarbijateks, detritivoorideks (saprotroofid) ja lagundajateks.
Tarbijad– elusorganismide orgaanilise aine tarbijad. Tarbijad on väga erinevad organismid: bakteritest elevantideni. Nende hulka kuuluvad algloomad, ussid, kalad, molluskid, lülijalgsed, linnud, imetajad, sealhulgas inimesed. Tarbijad jagunevad toiduallikate erinevuste järgi mitmesse alarühma.
Tarbijate tegevus aitab kaasa orgaaniliste ainete muundumisele ja liikumisele ökosüsteemides, nende osalisele mineraliseerumisele, aga ka tootjate poolt kogunenud energia hajutamisele.
Tarbijate hulka kuuluvad sümbiotroofid(bakterid ja seened), mis toituvad taimede juurte eritistest. Sümbiotroofidel on ökosüsteemide toimimises oluline roll. Taimejuuri takerduvad seeneniidid aitavad vett ja mineraalaineid omastada. Sümbiotroofsed bakterid neelavad atmosfäärist lämmastikku ja muudavad selle taimedele kättesaadavateks ühenditeks (ammoniaak, nitraadid). Seda lämmastikku nimetatakse bioloogiliseks. Sümbiotroofide hulka kuuluvad bakterid, üherakulised organismid, mis elavad inimeste ja fütofaagide soolestikus, mis aitavad neil toitu seedida.
Detritiivoorid (saprotroofid)– surnud orgaanilisest ainest toituvad organismid – taimede ja loomade jäänused (detritus). Need on erinevad putrefaktiivsed bakterid, seened, ussid, sajajalgsed, kärbsevastsed, vähid, krabid, šaakalid ja muud loomad – nad kõik täidavad ökosüsteeme puhastavat funktsiooni. Detritivorid on ka tarbijad.
Mõned organismid kasutavad toiduks nii taimi kui loomi ja isegi jääkaineid eurüüfaagid (kõigesööjad)– karu, rebane, siga, rott, kana, vares, prussakas jne.
Lagundajad- bakterid ja madalamad seened - lõpetavad detritivooride hävitava töö, viivad orgaanilise aine lagunemise anorgaanilisteks ühenditeks (mineraal) - süsinikdioksiid, vesi jne. Nad tagastavad mineraalained ökosüsteemi, tagastavad ained ringlusse, muutes neid tootjatele kättesaadavateks vormideks (autotroofid). Lagundajate roll ainete ringis on äärmiselt suur. Ilma lagundajateta koguneks biosfääri orgaaniliste jääkainete kuhjad; tootjatele vajalike mineraalsete ainete varud kuivaksid ja elu meile teadaoleval kujul lakkas.
Igas ökosüsteemis täidavad kõik detritivoorid ja lagundajad sama funktsiooni - nad toituvad surnud orgaanilisest ainest, lagundavad selle ja muudavad selle lõpuks anorgaanilisteks aineteks, mis on söödatootjate lähteaineks. Detritivoorid ja lagundajad liigitatakse toitumise tüübi järgi spetsiaalsesse organismide rühma - saprofaagid(toituvad surnud orgaanilisest ainest).
Kõik need organismide rühmad mis tahes ökosüsteemis suhtlevad üksteisega tihedalt, koordineerides aine- ja energiavoogusid. Nende ühine toimimine mitte ainult ei säilita ökosüsteemi struktuuri ja terviklikkust, vaid mõjutab oluliselt ka süsteemi abiootilisi komponente, aidates kaasa selle puhastamisele.
Elusorganismid on tihedalt seotud mitte ainult üksteisega, vaid ka elutu loodusega. See seos väljendub aine ja energia kaudu.
Ainevahetus, nagu teate, on üks peamisi elu ilminguid. Tänapäeva mõistes on organismid avatud bioloogilised süsteemid, kuna nad on keskkonnaga ühenduses pideva aine- ja energiavoo kaudu, mis läbib nende keha. Elusolendite materiaalne sõltuvus keskkonnast teadvustati juba aastal Vana-Kreeka. Filosoof Herakleitos väljendas seda nähtust piltlikult järgmiste sõnadega: "Meie kehad voolavad nagu ojad ja aine uueneb neis pidevalt nagu vesi ojas." Mõõta saab organismi aine-energia seost keskkonnaga.
Toidu, vee ja hapniku vool elusorganismidesse on ainevood keskkonnast. Toit sisaldab rakkude ja elundite tööks vajalikku energiat. Taimed neelavad otseselt päikesevalguse energiat, salvestavad selle orgaaniliste ühendite keemilistesse sidemetesse ja seejärel jaotatakse see biotsenoosides toidusuhete kaudu ümber.
Aine- ja energiavood läbi elusorganismide ainevahetusprotsessides on äärmiselt suured. Inimene näiteks tarbib elu jooksul kümneid tonne sööki ja jooki ning kopsude kaudu palju miljoneid liitreid õhku. Paljud organismid suhtlevad oma keskkonnaga veelgi intensiivsemalt. Iga grammi oma massi loomiseks kulutavad taimed 200–800 või enam grammi vett, mille nad eraldavad pinnasest ja aurustavad atmosfääri. Ained, mis on vajalikud fotosüntees taimed saavad mullast, veest ja õhust.
Sellise intensiivsusega ainevoogude anorgaanilisest loodusest eluskehadesse oleks eluks vajalike ühendite - biogeensete elementide - varud Maal ammu ammendatud. Elu aga ei peatu, sest toitaineid naaseb pidevalt organisme ümbritsevasse keskkonda. See esineb biotsenoosides, kus liikidevaheliste toitumissuhete tulemusena hävivad taimede poolt sünteesitud orgaanilised ained lõpuks uuesti ühenditeks, mida taimed saavad uuesti kasutada. Nii tekibki ainete bioloogiline tsükkel.
Seega on biotsenoos osa veelgi keerulisemast süsteemist, mis hõlmab lisaks elusorganismidele ka nende elutut, eluks vajalikku ainet ja energiat sisaldavat keskkonda. Biotsenoos ei saa eksisteerida ilma materjali- ja energiaühenduseta keskkonnaga. Selle tulemusena esindab biotsenoos sellega teatud ühtsust.
Igasugust organismide ja anorgaaniliste komponentide kogumit, milles aineringet saab säilitada, nimetatakse ökoloogiliseks süsteemiks või ökosüsteem.
Looduslikud ökosüsteemid võivad olla erineva mahu ja ulatusega: väike lomp oma elanikega, tiik, ookean, heinamaa, metsatukk, taiga, stepp – kõik need on näited erineva ulatusega ökosüsteemidest. Iga ökosüsteem sisaldab elavat osa – biotsenoosi ja selle füüsilist keskkonda. Väiksemad ökosüsteemid on osa järjest suurematest kuni kogu Maa ökosüsteemini. Aine üldine bioloogiline tsükkel meie planeedil koosneb ka palju rohkemate privaatsete tsüklite koosmõjust.
Ökosüsteem suudab tagada aineringluse vaid siis, kui see sisaldab nelja selleks vajalikku komponenti: toitainete varud, tootjad, tarbijad ja lagundajad (joonis 67).
Tootjad - need on rohelised taimed, mis loovad päikeseenergia voogude abil biogeensetest elementidest ehk bioloogilistest saadustest orgaanilist ainet.
Tarbijad - selle orgaanilise aine tarbijad, töötledes seda uuteks vormideks. Loomad käituvad tavaliselt tarbijatena. On esmajärjekorras tarbijaid – taimtoidulisi liike ja teist järku – lihasööjaid loomi.
Lagundajad - organismid, mis hävitavad orgaanilised ühendid täielikult mineraalseteks. Lagundajate rolli biotsenoosides täidavad peamiselt seened ja bakterid, aga ka muud väikesed organismid, kes töötlevad taimede ja loomade surnud jäänuseid (joon. 68).
Elu Maal on kestnud umbes 4 miljardit aastat, katkestusteta just seetõttu, et see toimub aine bioloogiliste tsüklite süsteemis. Selle aluseks on taimede fotosüntees ja toiduühendused organismide vahel biotsenoosides.
Aine bioloogiline ringkäik nõuab aga pidevat energiakulu.
Erinevalt eluskehades korduvalt osalevatest keemilistest elementidest ei saa organismid lõputult kasutada rohelistes taimedes peetavat päikesevalguse energiat.
Termodünaamika esimese seaduse kohaselt ei kao energia jäljetult, see säilib meid ümbritsevas maailmas, vaid läheb üle ühest vormist teise. Termodünaamika teise seaduse kohaselt kaasneb igasuguse energia muundamisega selle osa üleminek olekusse, kus seda ei saa enam tööks kasutada. Elusolendite rakkudes muundub keemilisi reaktsioone pakkuv energia iga reaktsiooni käigus osaliselt soojuseks ja soojus hajub keha poolt ümbritsevasse ruumi. Rakkude ja elundite keeruka tööga kaasneb seega energiakadu kehast. Iga ainete ringlemise tsükkel, olenevalt biotsenoosi liikmete aktiivsusest, nõuab üha uusi ja uusi energiavarusid.
Seega toimub elu meie planeedil pideva ainete tsüklina, mida toetab päikeseenergia voog. Elu on organiseeritud mitte ainult biotsenoosideks, vaid ka ökosüsteemideks, milles on tihe seos looduse elusate ja elutute komponentide vahel.
Ökosüsteemide mitmekesisus Maal on seotud nii elusorganismide mitmekesisusega kui ka füüsilise ja geograafilise keskkonna tingimustega. Tundra-, metsa-, stepi-, kõrbe- või troopilistel kooslustel on oma bioloogiliste tsüklite tunnused ja seosed keskkonnaga. Ka veeökosüsteemid on äärmiselt mitmekesised. Ökosüsteemid erinevad bioloogiliste tsüklite kiiruse ja nendes tsüklites osalevate ainete koguhulga poolest.
Ökosüsteemide jätkusuutlikkuse aluspõhimõte – energiavooga toetatud ainering – tagab sisuliselt elu lõputu olemasolu Maal.
Sellest põhimõttest lähtudes saab korraldada jätkusuutlikke tehisökosüsteeme ja tootmistehnoloogiaid, mis säästavad vett või muid ressursse. Organismide koordineeritud tegevuse rikkumine biotsenoosides toob tavaliselt kaasa tõsiseid muutusi ökosüsteemide aineringetes. See peamine põhjus sellised keskkonnakatastroofid nagu mullaviljakuse langus, taimede saagikuse, loomade kasvu ja produktiivsuse vähenemine ning looduskeskkonna järkjärguline hävimine.
Näited ja lisateave
1. Metsades kasutavad kõik taimtoidulised organismid (esmajärjetarbijad) keskmiselt umbes 10-12% taimede aastasest juurdekasvust. Ülejäänu töötlevad lagundajad pärast lehestiku ja puidu suremist. Stepiökosüsteemides suureneb oluliselt tarbijate roll. Taimtoidulised võivad süüa kuni 70% kogu maapealsest taimede massist, kahjustamata oluliselt nende uuenemise kiirust. Märkimisväärne osa söödud ainest naaseb väljaheidete kujul ökosüsteemi, mida mikroorganismid ja väikeloomad aktiivselt lagundavad. Seega kiirendab tarbijate aktiivsus oluliselt ainete ringlust steppides. Surnud taimede allapanu kuhjumine ökosüsteemidesse on näitaja bioloogilise ringluse tempo aeglustumisest.
2. Maa ökosüsteemides täidab pinnas eelkõige biotsenoosi eluks vajalike ressursside hoidja ja tagavara rolli. Ökosüsteemid, millel pole mulda – veekeskkonnad, kivised, madalikud ja puistangud – on väga ebastabiilsed. Ainete ringlus neis katkeb kergesti ja seda on raske taastada.
Muldades on kõige väärtuslikum osa huumus - kompleksaine, mis moodustub surnud orgaanilisest ainest arvukate organismide tegevuse tulemusena. Huumus tagab taimede pikaajalise ja usaldusväärse toitumise, kuna see laguneb väga aeglaselt ja järk-järgult, vabastades toitaineid. Suure huumusevaruga muldadele on iseloomulik kõrge viljakus ja ökosüsteemid on vastupidavad.
3. Ebastabiilsed ökosüsteemid, milles aineringe ei ole tasakaalus, on kergesti jälgitavad tiikide või järvede kinnikasvamise näitel. Sellistes veehoidlates, eriti kui väetisi uhutakse ära ümbritsevatelt põldudelt, areneb kiiresti nii rannikutaimestik kui ka mitmesugused vetikad. Taimedel pole aega veeelanike poolt töödelda ja suredes moodustavad põhjas turbakihid. Järv muutub madalaks ja lakkab tasapisi olemast, muutudes esmalt sooks ja seejärel niiskeks heinamaaks. Kui veehoidla on väike, võivad sellised muutused tekkida üsna kiiresti, mitme aasta jooksul.
4. Ka mered on hiiglaslikud keerulised ökosüsteemid. Vaatamata oma tohutule sügavusele on nad asustatud eluga kuni põhjani. Meredes toimub pidev veemasside ringlus, tekivad hoovused, ranniku lähedal toimuvad mõõnad ja voolud. Päikesevalgus tungib ainult vee pinnakihtidesse alla 200 m, vetikate fotosüntees on võimatu. Seetõttu elavad sügavuses ainult heterotroofsed organismid - loomad ja bakterid. Seega on tootjate tegevus ning lagundajate ja tarbijate põhiosa ruumiliselt tugevalt eraldatud. Surnud orgaaniline aine vajub lõpuks põhja, kuid vabanenud mineraalelemendid naasevad ülemistesse kihtidesse alles tugeva ülesvooluga kohtades. Ookeanide keskosas piirab vetikate paljunemist järsult toitainete puudus ning ookeani “tootlikkus” on neis piirkondades sama madal kui kõige kuivemates kõrbetes.
Küsimused.
1. Loetlege võimalikult täielikult metsaökosüsteemi lagundajate koostis.
2. Kuidas avaldub ainete ring akvaariumis? Kui kinnine ta on? Kuidas muuta see jätkusuutlikumaks?
3. Stepikaitsealal taimtoidulistest imetajatest täielikult tarastatud alal oli rohusaak 5,2 c/ha ja karjamaal - 5,9. Miks on tarbijate elimineerimine väiksem?
kas taimsed saadused?
4. Miks maakera muldkatte viljakus langeb, kui inimeste poolt põllukultuuride kujul põllult eemaldatud ained ikka varem või hiljem töödeldud kujul mulda tagasi jõuavad? keskkond?
Harjutus.
Võrrelge rohemassi ja surnud taimejääkide (metsades allapanu, steppides kaltsud) varude rohelist massi suurenemist erinevates ökosüsteemides. Tehke kindlaks, millistes ökosüsteemides on ainete ringkäik intensiivsem.
Aruteluteemad.
1. Suitsetajate läheduses tööstusettevõtted metsadesse hakkas kogunema allapanu. Miks see juhtub ja milliseid ennustusi saab selle metsa tuleviku kohta teha?
2. Kas on võimalik eksisteerida ökosüsteeme, milles elavat osa esindavad ainult kaks rühma – tootjad ja lagundajad?
3. Möödunud ajastutel tekkisid paljudes Maa piirkondades suured söevarud. Mida saab öelda nende ökosüsteemide põhijoonte kohta, milles see juhtus?
4. Keerulistes troopiliste vihmametsade ökosüsteemides on pinnas väga toitainetevaene. Kuidas seda seletada? Miks troopilised metsad ei taastata endisel kujul, kui need kokku tuua?
5. Milline peaks olema kosmoseaparaadi ökosüsteem pikaajaliste missioonide jaoks?
Tšernova N. M., Ökoloogia alused: õpik. päeva 10 (11) klass. üldharidus õpik institutsioonid/ N. M. Tšernova, V. M. Galušin, V. M. Konstantinov; Ed. N. M. Tšernova. - 6. väljaanne, stereotüüp. - M.: Bustard, 2002. - 304 lk.
Tunni sisu tunnimärkmed toetavad raamtunni esitluskiirendusmeetodid interaktiivseid tehnoloogiaid Harjuta ülesanded ja harjutused enesetesti töötoad, koolitused, juhtumid, ülesanded kodutööd arutelu küsimused retoorilised küsimused õpilastelt Illustratsioonid heli, videoklipid ja multimeedium fotod, pildid, graafika, tabelid, diagrammid, huumor, anekdoodid, naljad, koomiksid, tähendamissõnad, ütlused, ristsõnad, tsitaadid Lisandmoodulid kokkuvõtteid artiklid nipid uudishimulikele hällid õpikud põhi- ja lisaterminite sõnastik muu Õpikute ja tundide täiustaminevigade parandamine õpikusõpiku fragmendi uuendamine, innovatsioonielemendid tunnis, vananenud teadmiste asendamine uutega Ainult õpetajatele täiuslikud õppetunnid aasta kalenderplaan; Integreeritud õppetunnidTarbijad on heterotroofsed organismid (enamasti loomad), kes tarbivad orgaanilist ainet teistelt organismidelt – taimedelt (rohutoidulised – fütofaagid) ja loomadelt (kiskjad – zoofaagid).[...]
Tarbijad (tarbivad - tarbivad) või heterotroofsed organismid (heteros - muu, troof - toit) viivad läbi orgaaniliste ainete lagunemise protsessi. Need organismid kasutavad orgaanilist ainet toitematerjalina ja energiaallikana. Heterotroofsed organismid jagunevad fagotroofideks (phaqos – õgimine) ja saprotroobideks (sapros – mäda).[...]
Tarbijad kasutavad nisu osaliselt eluprotsesside toetamiseks ("hingamiskulud"), osaliselt ehitavad selle baasil oma keha, viies sellega läbi tootjate sünteesitud orgaanilise aine muundamise esimese, fundamentaalse etapi. Sekundaarseks tootmiseks nimetatakse biomassi tekke ja akumulatsiooni protsessi tarbijate tasandil.[...]
Tarbijad on heterotroofsed loomad, kes tarbivad valmis orgaanilisi aineid. Esmajärjekorras tarbijad saavad kasutada taimede (herbivooride) orgaanilist ainet. Loomset toitu kasutavad heterotroofid jagunevad II, III jne järgu tarbijateks (kiskjad). Kõik need kasutavad tootjate poolt orgaanilistesse ainetesse salvestatud keemiliste sidemete energiat.[...]
TARBIJAD - organismid, kes tarbivad valmis orgaanilisi aineid, kuid ei lagunda neid aineid lihtsateks mineraalseteks komponentideks (vrd lagundajad). K. kogumik moodustab troofilisi ahelaid (tasemeid), milles eristuvad esimest järku K. (rohutoidulised) ja teise, kolmanda ja järgnevate järgu K. (kiskjad).[...]
Tarbijad on organismid, mille hulka kuuluvad kõik loomad, kes tarbivad fotosünteetiliste või kemosünteetiliste liikide poolt loodud valmis orgaanilisi aineid – tootjad. Erinevalt destruktoritest ei vii nad orgaanilisi aineid täielikule lagunemisele lihtsateks mineraalseteks komponentideks.[...]
Puuduvad tarbijad, kes elavad isolatsioonis: nad kõik on teistest tarbijatest mõjutatud. Kõige ilmsem näide on konkurents; paljud tarbijad seisavad silmitsi ekspluateeriva konkurentsiga piiratud toiduressursside pärast, kui tarbijatihedus on suur ja toidukogused väikesed; sel juhul, kui tarbijate tihedus suureneb, väheneb iga inimese toidutarbimise määr. Kuid isegi kui toiduvarud ei ole piiratud, võib toidutarbimise määr indiviidi kohta väheneda tarbijatiheduse suurenedes mitmete vastastikmõjude tõttu, mida üldiselt nimetatakse vastastikusteks sekkumisteks. Näiteks suhtlevad paljud tarbijad käitumuslikul alusel populatsiooni teiste isikutega; Nii jääb toidu tarbimiseks vähem aega ja toidu tarbimise määr üldiselt väheneb.[...]
Kui tarbija söötmispaigalt kiiresti lahkub, jääb see periood lühikeseks (/r + 5kr. joonisel 9.21.5). Kuid samal ajal saab ta vastavalt vähe energiat (Ecr). Energiatootmise määra (kogu perioodiks £¿ + 5) annab segmendi OB kalde [s.o. e. £Kr./(+ 5Kr.)]. Samas, kui tarbija jääb pikaks ajaks kohapeale (5DL), siis saab ta palju rohkem energiat (£DL); kuid üldiselt muutub tootmiskiirus (segmendi Ob kalle) vähe. Energiatootmise kiiruse maksimeerimiseks perioodil ¿/ + 5 on vaja saavutada tarbimiskõveraga punkti O ühendava segmendi kalde maksimaalne väärtus. See saavutatakse lihtsalt kõvera puutuja tõmbamisega (joon OP joonisel 9.21, B). Punktist O on võimatu tõmmata sirgjoont veelgi järsemalt ja nii, et see kõverat lõikuks ning seetõttu on puutuja abil saadav ooteaeg optimaalne (50Pm).[...]
Tarbijate reaktsioonidel toidulaikudele on sageli mitte ainult ruumiline, vaid ka ajaline komponent. Sellistel puhkudel meenutab peategelaste käitumine „peituse ja otsimise mängu”.[...]
P - tootjad C, - esmased tarbijad. D. Mulla lülijalgsed – Engelianni (1968) järgi.[...]
Kõik ökosüsteemi eluskomponendid – tootjad, tarbijad ja lagundajad – moodustavad kogu koosluse kui terviku või selle üksikute osade, teatud organismirühmade kogu biomassi ("elusmassi"). Biomassi väljendatakse tavaliselt märg- ja kuivmassina, kuid seda saab väljendada ka energiaühikutes - kalorites, džaulides jne, mis võimaldab tuvastada seost sissetuleva energia hulga ja näiteks keskmise vahel. biomass.[...]
Lehmaliha sööv inimene on kolmanda troofilise taseme teisene tarbija ja taimi süües on ta teisel troofilisel tasemel esmane tarbija. Iga inimene vajab keha füsioloogiliseks toimimiseks aastas umbes 1 miljon kcal toiduga saadavat energiat. Inimkond toodab umbes 810 5 kcal (elanikkonnaga üle 6 miljardi inimese), kuid see energia jaotub äärmiselt ebaühtlaselt. Näiteks linnas ulatub energiatarbimine inimese kohta 80 miljoni kcal-ni aastas, s.o. Igat liiki tegevusteks (transport, majapidamine, tööstus) kulutab inimene 80 korda rohkem energiat, kui tema kehale vaja on.[...]
Samas ei saa eeldada, et toidu kättesaadavuse suurenedes piiramatult suureneks tarbijate sündimus, kasvutempo ja ellujäämisprotsent. Tarbijad jõuavad küllastusseisundisse ja toidutarbimise määr jõuab järk-järgult konstantsele tasemele, mille juures see ei sõltu saadaoleva toidu kogusest (joonis 8.7); Järelikult saavutab ka tarbija saadav kasu püsiva taseme. Seega on toidukogusel, mida antud tarbijate populatsioon on võimeline sööma, piir, piir kahjulikud mõjud tema saagi populatsioonist ja piirist, milleni tarbija populatsioon võib kasvada.[...]
Ökosüsteemis käivad toidu- ja energiaühendused selles suunas: tootjad -> tarbijad -> lagundajad.[...]
Iga biotsenoos sisaldab järgmisi funktsionaalseid komponente: tootjad, I-III järgu tarbijad, samuti lagundajad, mis moodustavad erinevat tüüpi toiduahelaid (karjamaa ja detriit). Selline ökosüsteemi struktuur tagab energia ülekande lülist (troofiline tase) lülile. Reaalsetes tingimustes võib toiduahelatel olla erinev arv lülisid, lisaks võivad troofilised ahelad ristuda, moodustades toiduvõrgustikke. Peaaegu kõik loomaliigid, välja arvatud need, kes on toidule väga spetsialiseerunud, kasutavad mitte ainult ühte toiduallikat, vaid mitut. Kui üks biotsenoosi liige kogukonnast välja langeb, ei häirita kogu süsteemi tööd, kuna kasutatakse muid toiduallikaid. Mida suurem on biotsenoosi liigiline mitmekesisus, seda stabiilsem see on. Näiteks taime-jänese-rebase toiduahelas on ainult kolm lüli. Kuid rebane ei toitu mitte ainult jänestest, vaid ka närilistest ja lindudest. Jänesel on ka alternatiivsed toidutüübid - rohelised taimeosad, kuivad varred (“hein”), puude ja põõsaste oksad jne.[...]
Kolmandik biosfääri aineringes osalevatest organismirühmadest on tarbijad – organismid, kes toituvad elusast või surnud orgaanilisest ainest. Tarbijate ja lagundajate erinevus, kes toituvad ka orgaanilisest ainest, seisneb selles, et nad kasutavad oma elutegevuseks vaid osa toidu orgaanilises aines sisalduvast energiast (keskmiselt umbes 90%) ning mitte kogu toidu orgaaniline aine muudetakse anorgaanilisteks ühenditeks [...].
Karjamaametsade toiduahelate puhul, kus puud on tootjad ja putukad esmatarbijad, on esmatarbijate tase arvuliselt rikkam tootjatasandi isendite poolest. Seega saab arvude püramiide ümber pöörata. Näiteks joonisel fig. Joonisel 9.7 on kujutatud parasvöötme steppide ja metsade ökosüsteemide arvupüramiide.[...]
Bioloogilised ressursid on kõik biosfääri elukeskkonda kujundavad komponendid: tootjad, tarbijad ja lagundajad koos neis sisalduva geneetilise materjaliga (Reimers, 1990). Need on inimestele materiaalsete ja vaimsete hüvede allikad. Nende hulka kuuluvad kaubanduslikud objektid, kultuurtaimed, koduloomad, maalilised maastikud, mikroorganismid, st taimeressursid, loomaressursid jne. Geneetilised ressursid on eriti olulised.[...]
Lisaks muutuvad modelleerimise tulemused teistsuguseks, kui võtta arvesse, et tarbijapopulatsioone mõjutavad toiduressursid ja need ei sõltu tarbijate mõjust (¡3,/X), 3(/ = 0: so. Seda tüüpi toiduvõrgus ei sõltu stabiilsus kas keerukusest või suureneb koos sellega (DeAngelis, 1975). Praktikas on ainsaks organismirühmaks, mis seda tingimust tavaliselt rahuldab, detritiivoorid.[...]
Inimene on osa biosfääri biootilisest komponendist, kus ta on toiduahelate kaudu ühendatud tootjatega, on esimest ja teist (vahel kolmandat) järku tarbija, heterotroof, kasutab valmis orgaanilist ainet ja toitaineid, kuulub ainete ringkäiku biosfääris ja järgib aine füüsikalise ja keemilise ühtsuse seadust B .JA. Vernadski – elusaine on füüsikalis-keemiliselt ühtne.[...]
Ülaltoodud näide näitab, kuidas sama ressurssi (vaarikataime) saavad kasutada väga erinevad tarbijad; See näitab ka seda, kui paljud pealtnäha mitteseotud tarbijad saavad sellest hoolimata ühise ressursi kaudu suhelda (vt 7. peatükk).[...]
Troofiline tase on toiduahela iga lüli asukoht. Esimene troofiline tase on tootjad, kõik ülejäänud on tarbijad.[...]
Kõigi nende tsoonide biootilised kooslused, välja arvatud eufootilised, jagunevad põhja- ja pelaagilisteks kooslusteks. Neis on esmatarbijateks zooplankton, mis on ökoloogiliselt asendunud koorikloomadega. Valdav enamus suurtest loomadest on röövloomad. Merd iseloomustab väga oluline loomade rühm, mida nimetatakse istuvateks (kinnitatud). Neid ei leidu mageveesüsteemides. Paljud neist meenutavad taimi ja sellest ka nende nimed, näiteks krinoidid. Mutualism ja kommensalism on siin laialdaselt arenenud. Kõik põhjaloomad oma elutsükkel läbivad pelaagilise staadiumi vastsete kujul.[...]
Aga siiski, kahtlemata rohkem üldreegel on üksikisiku toidutarbimise määra vähenemine koos tarbijate rahvastikutiheduse suurenemisega. On tõenäoline, et sellel langusel on negatiivne mõju üksikisikute viljakusele, kasvule ja suremusele ning tiheduse suurenemisel negatiivne mõju suureneb. Seega teostatakse tarbijapopulatsioonis tihedusest sõltuvat kontrolli ja järelikult stabiliseerib vastastikune sekkumine röövloomade populatsiooni dünaamikat ning kiskja ja saakloomade vastastikku mõjutavate populatsioonide dünaamikat.[...]
Taimede poolt ajaühikus tekkivat orgaanilist massi nimetatakse koosluse esmaseks toodanguks ning loomade või muude tarbijate toodangut sekundaarseks. Ilmselgelt ei saa sekundaarne tootmine olla esmatoodangust suurem ega isegi sellega võrdne. Tooteid väljendatakse kvantitatiivselt taimede märg- või kuivmassis või energiaühikutes – samaväärne arv džaule.[...]
Energia kandub organismist organismi, luues toidu- ehk troofilise ahela: autotroofidest, tootjatest (loojatest) heterotroofideni, tarbijateni (sööjateni) ja nii edasi 4-6 korda ühelt troofiliselt tasemelt teisele.[...]
Agrotsenoosis, nagu igas biotsenoosis, arenevad toiduahelad. Nende ahelate kohustuslik lüli on inimene ja siin tegutseb ta esimese järgu tarbijana ning toiduahel katkeb tema juures. Agrotsenoosid on väga ebastabiilsed ja eksisteerivad ilma inimese sekkumiseta 1 aastast (teravili, köögiviljad) kuni 20-25 aastani (puuviljad ja marjad).[...]
KOGUKOND on omavahel seotud indiviidide, omavahel seotud liikide kogum teatud ruumi piires.[...]
Järjestatud eelistus on ülekaalus, kui toiduaineid saab klassifitseerida ühe näitaja alusel. Segatoit on eelistatav erinevatel põhjustel.[...]
Biotsenoos ("bios" - elu, "cenosis" - kogukond, Karl Moebius, 1877) on kogu koos elavate ja üksteisega seotud liikide kompleks. Biotsenoosid, nagu ka populatsioonid, on ELU organisatoorsed organisatoorsed tasemed.[...]
Röövloomad, kes toituvad rohusööjatest, ja "superkiskjad", kes toituvad nii samadest rohusööjatest kui ka väiksematest kiskjatest, moodustavad 2. ja 3. järgu tarbijate taseme. Osa tootjate loodud orgaanilisest ainest ei jõua toiduna tarbijate tasemele, vaid seda töötlevad koos kõigi tasandite orgaaniliste jääkidega organismid, mis toituvad surnud orgaanilistest jääkidest, hävitajatest ning lõpuks hävitavad seened ja mikroorganismid, mida nimetatakse lagundajateks. Paljud autorid aga ühendavad need kaks organismirühma kahe nime all üheks. Erinevate tasandite vaheliste sidesüsteemide toimimise analüüs, rollid üksikud liigid ja liigirühmad aine ja energia töötlemisel troofilistes võrgustikes ning need on alati palju keerulisemad kui üldistatud “püramiidskeem”, moodustavad keskkonnauuringute põhisisu.[...]
Pole raske märgata, et mida lühem on elanikkonna toiduahel, seda suurem on tema elutegevuseks saadaoleva energia hulk. Seetõttu vähendab üleminek toiduahela igale järgmisele väljundile järsult (kuni 10 korda) tarbijate arvu, kes saavad end toita [...].
Toidu kasulikku mõju üksikutele kiskjatele pole raske ette kujutada. Söödud toidukoguse suurenemine toob üldiselt kaasa kasvu-, arengu- ja paljunemiskiiruse tõusu ning suremuse vähenemise. Siiski on mitmeid olukordi, kus seos toidutarbimise määra ja kiskja poolt saadava kasu vahel osutub keerulisemaks, kui esmapilgul tundub.[...]
Maismaa ökosüsteemides domineerivad õistaimed tavaliselt mitte ainult nende troofilise taseme, vaid ka kogu koosluse üle, kuna nad pakuvad peavarju enamikule koosluses leiduvatest organismidest ja lisaks avaldavad nad abiootilist keskkonda mitmel viisil. Tarbijad võivad mängida ka reguleerivat rolli kogu kogukonnas. Seal, kus taimed on väikesed, on loomadel üsna suur mõju füüsilisele keskkonnale.[...]
Kõik loomad vajavad esmalt teatud kogust toitu lihtsalt ellujäämiseks (joonis 8.6) ja kui seda läve ei ületata, ei ole loom võimeline kasvama ja paljunema ega saa seega järglasi. Teisisõnu, toidu madal tarbimine ei anna tarbijale lihtsalt liiga vähe kasu, vaid mõjutab pigem kiirust, millega ta näljasurma läheneb [...].
Nad loovad biomassi, mis sisaldab keemiliste sidemete potentsiaalset energiat. Seetõttu nimetatakse neid tootjateks - tootjateks. Energia kogunemise kiirust koonuse tasemel nimetatakse sekundaarseks tootlikkuseks.[...]
Taime lähedusest leiti emissioonikeskusest 16 km kaugusel mutikoloonia, mitte lähemal kui 7–8 km kaugusel püüti tibahiired ja 3–4 km kauguselt tulid. Pealegi ei ela loomad taimest nendel kaugustel alaliselt, vaid külastavad neid ainult ajutiselt. See tähendab, et biogeocenoos koos inimtekkelise koormuse suurenemisega lihtsustub eelkõige tarbijate vähenemise või järsu vähenemise tõttu (vt joonis 4) ning süsiniku (ja muude elementide) ringlus muutub kaheosaliseks: tootjad ja retseptorid. .[...]
Ökosüsteem on organismide ja anorgaaniliste komponentide kogum, milles saab säilitada aineringlust. Iga ökosüsteem sisaldab elavat osa – biotsenoosi ja selle füüsilist keskkonda. Väiksemad ökosüsteemid on osa järjest suurematest kuni Maa üldise ökosüsteemi – biosfäärini välja. Ökosüsteem suudab tagada aine ringluse vaid siis, kui on olemas neli komponenti: toitainete varud, tootjad, tarbijad ja lagundajad.[...]
Üks arhea ja proterosoikumi paleontoloogiliste andmete puudumise põhjus on väliste või sisemiste skelettide puudumine, mida saaks fossiilidena säilitada. Üheks eelduseks selles osas, mis on evolutsiooni ökoloogilisele käsitlusele kõige lähedasem, on see, et fotosünteesi teel orgaanilise aine tootmise tase, mida esindavad peamiselt fütoplankton, vee ülemistes kihtides hõljuvad mikroskoopilised vetikad, on pikka aega olnud kõrgem. piisav või isegi ülemäärane, et toetada mitmesuguste tarbijate elu, kes toitusid elavatest või surnud vetikatest ja arenesid välja vee filtreerimise või muda kogumise mehhanismide parandamiseks. Märkimisväärne osa tänapäevastest mereorganismidest on säilitanud oma toitumise filtreeritud pisikestest orgaanilistest osakestest (käsnad, paljud molluskid, koorikloomad, vastsekoored ja paljud teised) või põhjast kogutud mudast. Seda tüüpi biosfäär, mille ökosüsteemid koosnesid ilmselt vaid kolmest tasandist – tootjad, tarbijad ja lagundajad, mikroorganismid, mis lõpuks orgaanilist ainet lagundavad, eksisteeris Maal üsna pikka aega.[...]
Lisaks röövloomade küllastumise võimaliku tähtsuse illustreerimisele toob saagikuse näide esile veel ühe interaktsioonide ajaskaalaga seotud probleemi. Seemnetarbijad ei saa rikkalikult saagist maksimaalset kasumit (või maksimaalset kahju tekitada) teenida, kuna nende genereerimisaeg on liiga pikk. Hüpoteetiline seemnetarbija, kes võib ühe hooaja jooksul toota mitu põlvkonda, suudab rikkaliku toiduga oma populatsiooni eksponentsiaalselt suurendada ja saagi hävitada. -Üldiselt kipuvad suhteliselt lühikese generatsiooniajaga tarbijad oma saagi arvukuse kõikumisi kordama, samas kui suhteliselt pika põlvkonnaga tarbijad vajavad saaklooma arvukuse suurenemisele reageerimiseks ja arvukuse taastamiseks pärast langust pikemat perioodi. .
Nimetatakse igasugust organismide ja anorgaaniliste komponentide kogumit, milles võib toimuda ainete ringlus ökosüsteem. Ainete ringluse säilitamiseks süsteemis on vaja omastataval kujul ja kolme funktsionaalselt erinevat anorgaaniliste molekulide varu keskkonnarühmad organismid: tootjad, tarbijad ja lagundajad.
Tarbijad (Ladina keelest Consume – tarbima) on heterotroofsed organismid (kõik elusolendid, kes vajavad orgaanilist päritolu toitu), kes tarbivad tootjate või teiste tarbijate orgaanilist ainet ja muudavad selle uuteks vormideks.
Sõltuvalt toiduallikast jagatakse tarbijad kolme põhiklassi:
- fütofaagid(rohutoidulised) on 1. järjekorra tarbijad toituvad ainult elustaimedest. Näiteks linnud söövad seemneid, pungi ja lehti.
- - kiskjad(kiskjad) - 2. järjekorra tarbijad mis toituvad ainult taimtoidulistest (fütofaagidest), samuti 3. järjekorra tarbijad toituvad ainult lihasööjatest.
- - eurüüfaagid(kõigesööjad), kes saavad süüa nii taimset kui loomset toitu. Näiteks sead, rotid, rebased, prussakad ja inimesed.
Mõiste “tarbija (esimene, teine ja nii edasi) tellimus” võimaldab täpsemalt näidata organismi kohta toiduahelas. Lagundajad (näiteks seened, lagunemisbakterid) on samuti heterotroofid, mida eristab tarbijatest võime lagundada täielikult anorgaanilisteks aineteks (süsinikdioksiid, ammoniaak, uurea, vesiniksulfiid); , lõpetades ainete ringi looduses, luues substraadi tootjate tegevuseks.
Üks organism võib olla erinevates troofilistes ahelates erinevat järku tarbija, näiteks hiirt sööv öökull on samaaegselt teist ja kolmandat järku tarbija ning hiir esimese ja teise järgu tarbija, kuna hiir toitub. nii taimedel kui ka taimtoidulistel putukatel.
Nelja omavahel ühendatud ploki olemasolu: tootja - esimese järjekorra tarbija - teise järjekorra tarbija - lagundaja on alati jälgitav. Just seda funktsionaalset ahelat peetakse silmas, kui räägitakse ökosüsteemi troofilistest või toiduahelatest.
Tarbijate ökoloogiline roll seisneb tootjate kogutud biomassi töötlemises ja uue, täiendava biomassi loomises. Tootjate arvelt suurendavad nad oma biomassi, kulutades loomulikult osa energiast oma elutegevuse tagamiseks, eelkõige aga ühel või teisel kujul keskkonda paiskades (joonis 36 - 3). Tegelikult jaotavad nad ainet ja energiat ajas ja ruumis ümber.
Tarbijad mitte ainult ei kasuta eelkäijate biomassi enda suurendamiseks, vaid sageli lihtsalt hävitavad selle, muutes lagundajate elu lihtsamaks.
Tarbijate üldine tähtsus ainete ringis omapärane ja mitmetähenduslik. Need ei ole otseses ringlusprotsessis vajalikud: rohelistest taimedest ja mulla mikroorganismidest koosnevad kunstlikud suletud mudelsüsteemid võivad niiskuse ja mineraalsoolade juuresolekul eksisteerida lõputult. pikka aega fotosünteesi, taimejääkide hävimise ja vabanevate elementide kaasamise tõttu uude tsüklisse. Kuid see on võimalik ainult stabiilsetes laboritingimustes. Looduskeskkonnas suureneb selliste lihtsate süsteemide surma tõenäosus paljudel põhjustel. Tsükli stabiilsuse “garantiideks” on eelkõige tarbijad.
Heterotroofid lagundavad oma ainevahetuse käigus toidus saadavaid orgaanilisi aineid ja ehitavad selle alusel üles oma keha aineid. Peamiselt autotroofide poolt toodetud ainete muundumine tarbijaorganismides toob kaasa kasvu elusaine mitmekesisus. Mitmekesisus on vajalik tingimus iga küberneetilise süsteemi stabiilsuseks väliste ja sisemiste häirete taustal (Ashby põhimõte Elussüsteemid - organismist biosfäärini tervikuna - toimivad vastavalt küberneetilisele tagasiside printsiibile). Järgnevas tekstis puutume rohkem kui korra kokku bioloogilise mitmekesisuse (bioloogilise mitmekesisuse) erinevate vormide tähtsusega ökosüsteemide jätkusuutlikuks toimimiseks.
Loomi, kes moodustavad suurema osa tarbimisorganismidest, eristavad liikuvus ja võime ruumis aktiivselt liikuda. Sel viisil nad tõhusalt osaleda elusaine rändes, selle hajumine planeedi pinnal, mis ühelt poolt stimuleerib elu ruumilist jaotumist ja teisest küljest toimib omamoodi "garantiimehhanismina" elu hävimise korral mis tahes kohas. ühel või teisel põhjusel.
Sellise „ruumilise garantii“ näiteks on saarel toimunud tuntud katastroof. Krakatoa: 1883. aasta vulkaanipurse hävitas saare elu täielikult, kuid vaid 50 aastaga oli see taastunud ja registreeriti umbes 1200 liiki. Asustamine toimus peamiselt purskest puutumata jäänud Jaava, Sumatra ja naabersaarte tõttu, kust taimed ja loomad asustasid erineval viisil tuha ja külmunud laavavoogudega kaetud saart. Samal ajal ilmusid vulkaanilisele tuffile ja tuhale esimestena (3 aasta pärast) tsüanobakterite kiled. Jätkusuutlike kogukondade loomise protsess saarel jätkub; metsatsenoosid on alles varajased staadiumid järjestikused ja nende struktuur on oluliselt lihtsustatud.
Märgime, et elusorganismide jagunemine tootjateks, tarbijateks ja lagundajateks on bioloogilise mitmekesisuse esimene tase.
Lõpuks on tarbijate, eelkõige loomade roll äärmiselt oluline aine ja energia intensiivsuse regulaatorid mööda troofilisi ahelaid. Biomassi aktiivse autoreguleerimise võime ja selle muutumise kiirus üksikute liikide ökosüsteemide ja populatsioonide tasemel realiseeritakse lõpuks orgaanilise aine tekke ja hävitamise kiiruste järgimise säilitamises globaalsetes ringlussüsteemides. Sellises reguleerimissüsteemis ei osale mitte ainult tarbijad, vaid viimased (eriti loomad) eristuvad kõige aktiivsema ja kiireima reaktsiooniga külgnevate troofiliste tasemete biomassi tasakaalu häiretele.
Teema nr 4 BIOTSENOOS
Biotsenoosi mõiste
Biotsenoosi troofiline struktuur
Biotsenoosi ruumiline struktuur
Biotsenoosi mõiste
Looduses on erinevate liikide populatsioonid integreeritud kõrgema astme makrosüsteemidesse - nn kooslustesse ehk biotsenoosidesse.
Biotsenoos (kreeka sõnast bios – elu, koinos – üldine) on organiseeritud rühm omavahel seotud taimede, loomade, seente ja mikroorganismide populatsioone, kes elavad koos samades keskkonnatingimustes.
Biotsenoosi mõiste pakkus 1877. aastal välja saksa zooloog K. Mobius. Moebius jõudis austripanka uurides järeldusele, et igaüks neist esindab elusolendite kogukonda, mille kõik liikmed on omavahel tihedalt seotud. Biotsenoos on loodusliku valiku tulemus. Selle ellujäämine, stabiilne eksisteerimine ajas ja ruumis sõltub moodustavate populatsioonide interaktsiooni olemusest ja on võimalik ainult siis, kui Päike on väljastpoolt kiirgusenergiaga kohustuslik.
Igal biotsenoosil on kindel struktuur, liigiline koosseis ja territoorium; seda iseloomustab teatud toiduühenduste organiseeritus ja teatud tüüpi ainevahetus
Kuid ükski biotsenoos ei saa areneda iseseisvalt, väljaspool ja keskkonnast sõltumatult. Selle tulemusena tekivad looduses teatud kompleksid, elusate ja elutute komponentide kogumid. Nende üksikute osade keerulisi koostoimeid toetatakse mitmekülgse vastastikuse kohanemisvõime alusel.
Enam-vähem homogeensete tingimustega ruumi, kus elab üks või teine organismide kooslus (biotsenoos), nimetatakse biotoobiks.
Teisisõnu, biotoop on eksistentsi koht, elupaik, biotsenoos. Seetõttu võib biotsenoosi pidada ajalooliselt väljakujunenud organismide kompleksiks, mis on iseloomulik konkreetsele biotoobile.
Igasugune biotsenoos moodustab dialektilise ühtsuse biotoobiga, veelgi kõrgema astme bioloogilise makrosüsteemiga - biogeocenoosiga. Mõiste "biogeocenoos" pakkus 1940. aastal välja V. N. Sukachev. See on peaaegu identne välismaal laialdaselt kasutatava terminiga "ökosüsteem", mille pakkus välja 1935. aastal A. Tansley. Arvatakse, et mõiste "biogeocenoos" peegeldab palju suuremal määral uuritava makrosüsteemi struktuurseid omadusi, samas kui mõiste "ökosüsteem" hõlmab peamiselt selle funktsionaalset olemust. Tegelikult pole neil terminitel vahet. Kahtlemata ühendas V. N. Sukachev mõiste "biogeotsönoos" selles mitte ainult makrosüsteemi struktuurse, vaid ka funktsionaalse tähtsuse. V. N. Sukachevi sõnul. biogeocenoos- See homogeensete loodusnähtuste kogum teadaoleval maapinnal- atmosfäär, kivimid, hüdroloogilised tingimused, taimestik, loomastik, mikroorganismid ja pinnas. Seda komplekti eristavad selle komponentide spetsiifilised vastasmõjud, nende eriline struktuur ning teatud tüüpi ainete ja energia vahetus omavahel ja teiste loodusnähtustega.
Biogeocenoosid võivad olla väga erineva suurusega. Lisaks iseloomustab neid suur keerukus – vahel on raske kõiki elemente, kõiki linke arvesse võtta. Need on näiteks sellised looduslikud rühmad nagu mets, järv, heinamaa jne. Suhteliselt lihtsa ja selge biogeotsenoosi näide on väike veehoidla või tiik. Selle elutute komponentide hulka kuuluvad vesi, selles lahustunud ained (hapnik, süsinikdioksiid, soolad, orgaanilised ühendid) ja pinnas - reservuaari põhi, mis sisaldab ka palju erinevaid aineid. Veehoidla eluskomponendid jagunevad esmatootjateks - tootjateks (rohelised taimed), tarbijateks - tarbijateks (esmane - taimtoidulised, sekundaarsed - lihasööjad jne) ja hävitajateks - hävitajateks (mikroorganismid), kes lagundavad orgaanilisi ühendeid anorgaanilisteks. Iga biogeocenoos, olenemata selle suurusest ja keerukusest, koosneb nendest peamistest lülidest: tootjatest, tarbijatest, hävitajatest ja elutu looduse komponentidest, aga ka paljudest muudest seostest. Nende vahel tekivad kõige erinevama järjekorra ühendused - paralleelsed ja lõikuvad, põimunud ja põimunud jne.
Üldiselt kujutab biogeocenoos endast sisemist vastuolulist dialektilist ühtsust pidevas liikumises ja muutumises. "Biogeotsenoos ei ole biotsenoosi ja keskkonna summa," märgib N. V. Dylis, "vaid terviklik ja kvalitatiivselt isoleeritud looduse nähtus, mis toimib ja areneb vastavalt oma seadustele, mille aluseks on selle komponentide ainevahetus."
Biogeotsenoosi eluskomponendid ehk tasakaalustatud loom-taimkooslused (biotsenoosid) on organismide kõrgeim eksisteerimisvorm. Neid iseloomustab suhteliselt stabiilne loomastiku ja taimestiku koosseis ning neil on tüüpiline elusorganismide kogum, mis säilitab oma põhiomadused ajas ja ruumis. Biogeotsenooside stabiilsust toetab iseregulatsioon, s.t kõik süsteemi elemendid eksisteerivad koos, mitte kunagi üksteist täielikult hävitades, vaid ainult piirates iga liigi isendite arvu teatud piirini. Seetõttu on ajalooliselt kujunenud sellised suhted looma-, taime- ja mikroorganismiliikide vahel, mis tagavad arengu ja säilitavad nende paljunemise teatud tasemel. Neist ühe ülepopulatsioon võib tekkida millegipärast massilise taastootmise puhanguna ja siis on liikidevaheline senine suhe ajutiselt häiritud.
Biotsenoosi uurimise lihtsustamiseks võib selle tinglikult jagada eraldi komponentideks: fütocenoos - taimestik, zootsenoos - loomastik, mikrobiotsenoos - mikroorganismid. Kuid selline killustatus viib kunstliku ja tegelikult ebaõige eraldumiseni ühest looduslikust rühmade kompleksist, mis ei saa iseseisvalt eksisteerida. Üheski elupaigas ei saa olla dünaamilist süsteemi, mis koosneks ainult taimedest või ainult loomadest. Biotsenoosi, fütotsenoosi ja zootsenoosi tuleb käsitleda kui erinevat tüüpi ja staadiumi bioloogilisi ühikuid. See vaade peegeldab objektiivselt tänapäeva ökoloogia tegelikku olukorda.
Teaduse ja tehnika progressi tingimustes muudab inimtegevus looduslikke biogeotsenoose (metsad, stepid). Need asendatakse kultuurtaimede külvamise ja istutamisega. Nii tekivad erilised sekundaarsed agrobiogeotsenoosid ehk agrotsenoosid, mille hulk Maal aina suureneb. Agrotsenoosid ei ole ainult põllumajanduslikud põllud, vaid ka kaitsevööndid, karjamaad, kunstlikult uuendatud metsad raiestatud aladel ja tulekahjudes, tiigid ja veehoidlad, kanalid ja kuivendatud sood. Agrobiotsenoosidele on oma struktuuris iseloomulik väike liikide arv, kuid nende suur arvukus. Kuigi looduslike ja tehislike biotsenooside struktuuris ja energias on palju spetsiifilisi jooni, pole nende vahel teravaid erinevusi. Loodusliku biogeocenoosi korral määratakse erinevate liikide isendite kvantitatiivne suhe vastastikku, kuna selles toimivad seda suhet reguleerivad mehhanismid. Selle tulemusena luuakse sellistes biogeotsenoosides stabiilne olek, säilitades selle koostisosade kõige soodsamad kvantitatiivsed proportsioonid. Kunstlikes agrotsenoosides seal selliseid mehhanisme pole, inimene on võtnud täielikult enda kanda liikidevaheliste suhete reguleerimise. Suurt tähelepanu pööratakse agrotsenooside struktuuri ja dünaamika uurimisele, kuna lähitulevikus primaarseid looduslikke biogeotsenoose praktiliselt ei jää.
Biotsenoosi troofiline struktuur
Biotsenooside põhiülesanne - ainete ringluse säilitamine biosfääris - põhineb liikide toitumissuhetel. Selle põhjal läbivad autotroofsete organismide sünteesitud orgaanilised ained mitmeid keemilisi muundumisi ja naasevad lõpuks anorgaaniliste jäätmete kujul keskkonda, olles taas tsüklis osalenud. Seetõttu, arvestades erinevaid kooslusi moodustavate liikide mitmekesisust, hõlmab iga biotsenoos tingimata kõigi kolme põhilise ökoloogilise organismirühma esindajaid - tootjad, tarbijad ja lagundajad . Biotsenooside troofilise struktuuri täielikkus on biotsenoloogia aksioom.
Organismirühmad ja nende seosed biotsenoosides
Nende osalemise põhjal biotsenooside ainete biogeenses tsüklis eristatakse kolme organismirühma:
1) Tootjad(tootjad) - autotroofsed organismid, mis loovad anorgaanilistest orgaanilisi aineid. Kõigi biotsenooside peamised tootjad on rohelised taimed. Tootjate tegevus määrab orgaaniliste ainete esialgse kogunemise biotsenoosis;
TarbijadItellida.
See troofiline tase koosneb esmatootmise otsestest tarbijatest. Kõige tüüpilisematel juhtudel, kui viimase loovad fotoautotroofid, on need taimtoidulised (fütofaag). Seda taset esindavad liigid ja ökoloogilised vormid on väga mitmekesised ning kohanenud toituma erinevat tüüpi taimse toiduga. Kuna taimed on tavaliselt substraadi küljes kinni ja nende kuded on sageli väga tugevad, on paljudel fütofaagidel välja kujunenud närivad suuosad ning mitmesugused kohandused toidu jahvatamiseks ja jahvatamiseks. Need on närimis- ja lihvimistüüpi hambasüsteemid erinevatel taimtoidulistel imetajatel, lindude lihaseline kõht, mis väljendub eriti hästi viljasööjatel jne. n Nende struktuuride kombinatsioon määrab ära tahke toidu jahvatamise. Närivad suuosad on iseloomulikud paljudele putukatele ja teistele.
Mõned loomad on kohanenud toituma taimemahlast või õienektarist. See toit on rikas kõrge kalorsusega, kergesti seeditavate ainete poolest. Sel viisil toituvate liikide suuaparaat on konstrueeritud toru kujul, mille kaudu imendub vedel toit.
Kohanemisi taimedest toitumiseks leitakse ka füsioloogilisel tasandil. Need on eriti väljendunud loomadel, kes toituvad taimede vegetatiivsete osade töötlemata kudedest, mis sisaldavad suures koguses kiudaineid. Enamiku loomade kehas tsellulüütilisi ensüüme ei toodeta ning kiudainete lagundamist viivad läbi sümbiootilised bakterid (ja mõned sooletrakti algloomad).
Tarbijad kasutavad toitu osaliselt eluprotsesside toetamiseks ("hingamiskulud"), osaliselt ehitavad selle alusel oma keha, viies sellega läbi tootjate poolt sünteesitud orgaanilise aine muundamise esimese, fundamentaalse etapi. Biomassi loomise ja kogumise protsessi tarbijate tasandil tähistatakse kui , sekundaarsed tooted.
TarbijadIItellida.
See tase ühendab loomad lihasööja toitumisviisiga (zoofaag). Tavaliselt arvestatakse sellesse rühma kõiki kiskjaid, kuna nende eripärad praktiliselt ei sõltu sellest, kas saagiks on fütofaag või kiskja. Kuid rangelt võttes tuleks teise järgu tarbijateks pidada ainult kiskjaid, kes toituvad taimtoidulistest ja esindavad seega toiduahelates orgaanilise aine muundamise teist etappi. Keemilised ained, millest loomorganismi kuded on üles ehitatud, on üsna homogeensed, seetõttu ei ole muundumine ühelt tarbijatasandilt teisele üleminekul nii fundamentaalne kui taimekudede muutumine loomadeks.
Hoolikama lähenemise korral tuleks teist järku tarbijate tase jagada alamtasanditeks vastavalt aine ja energia liikumise suunale. Näiteks troofilises ahelas "teravili - rohutirtsud - konnad - maod - kotkad" moodustavad konnad, maod ja kotkad teist järku tarbijate järjestikused alamtasandid.
Zoofaage iseloomustab nende spetsiifiline kohanemine nende toitumisharjumustega. Näiteks on nende suuõõne sageli kohandatud elussaaki haarama ja hoidma. Tiheda kaitsekattega loomade söötmisel töötatakse välja kohanemised nende hävitamiseks.
Füsioloogilisel tasandil väljenduvad zoofaagide kohandused eelkõige loomse toidu seedimiseks "häälestatud" ensüümide toime spetsiifilisuses.
TarbijadIIItellida.
Troofilised ühendused on biotsenoosides kõige olulisemad. Nende organismide seoste põhjal igas biotsenoosis eristatakse nn toiduahelaid, mis tekivad taimsete ja loomsete organismide keerukate toidusuhete tulemusena. Toiduahelad ühendavad otseselt või kaudselt suure rühma organisme üheks kompleksiks, mis on omavahel seotud suhtega: toit – tarbija. Toiduahel koosneb tavaliselt mitmest lülist. Järgneva lüli organismid söövad ära eelmise lüli organismid ning seega toimub energia ja aine ahelülekanne, mis on looduses toimuva aineringe aluseks. Iga üleminekuga lingilt lülile kaob suur osa (kuni 80 - 90%) potentsiaalsest energiast, mis hajub soojuse kujul. Sel põhjusel on toiduahela lülide (tüüpide) arv piiratud ega ületa tavaliselt 4-5.
Toiduahela skemaatiline diagramm on näidatud joonisel fig. 2.
Siin moodustavad toiduahela aluse liigid - tootjad - autotroofsed organismid, peamiselt rohelised taimed, mis sünteesivad orgaanilist ainet (ehitavad oma keha veest, anorgaanilistest sooladest ja süsinikdioksiidist, assimileerides päikesekiirguse energiat), samuti väävli, vesiniku ja teiste bakteritena, mis kasutavad orgaanilisi aineid sünteesiks ainete kemikaalide oksüdatsioonienergiat. Toiduahela järgmised lülid on hõivatud tarbijaliigid - heterotroofsed organismid, mis tarbivad orgaanilisi aineid. Peamised tarbijad on taimtoidulised loomad, kes toituvad rohust, seemnetest, viljadest, taimede maa-alustest osadest – juurtest, mugulatest, sibulatest ja isegi puidust (mõned putukad). Teisesed tarbijad hõlmavad lihasööjaid. Kiskjad omakorda jagunevad kahte rühma: need, kes toituvad massilisest väikesaagist, ja aktiivsed kiskjad, kes ründavad sageli kiskjast endast suuremat saaki. Samas on nii taimtoidulistel kui ka lihasööjatel segatoitumine. Näiteks isegi imetajate ja lindude rohkuse juures söövad märdid ja sooblid ka puuvilju, seemneid ja piiniaseemneid ning taimtoidulised tarbivad teatud koguses loomset toitu, saades nii endale vajalikke loomset päritolu asendamatuid aminohappeid. Alates tootjatasandist on energia kasutamiseks kaks uut võimalust. Esiteks kasutavad seda taimtoidulised (fütofaagid), kes söövad otseselt elavat taimekudet; teiseks tarbivad nad saprofaage juba surnud koe kujul (näiteks metsa allapanu lagunemisel). Organismid, mida nimetatakse saprofaagideks, peamiselt seened ja bakterid, saavad vajaliku energia surnud orgaanilist ainet lagundades. Vastavalt sellele on olemas kahte tüüpi toiduahelaid: tarbimisahelad ja lagunemisahelad, joonis fig. 3.
Tuleb rõhutada, et lagunemisahelad pole vähem tähtsad kui karjatamisahelad. Maal algavad need ahelad surnud orgaanilisest ainest (lehed, koor, oksad), vees - surnud vetikad, väljaheited ja muud orgaanilised jäätmed. Orgaanilised jäägid võivad täielikult ära tarbida bakterid, seened ja väikeloomad – saprofaagid; See vabastab gaasi ja soojust.
Igal biotsenoosil on tavaliselt mitu toiduahelat, mis enamasti on omavahel keeruliselt põimunud.
Ökoloogiline püramiid
Kõik toiduahela moodustavad liigid eksisteerivad roheliste taimede loodud orgaanilisel ainel. Sel juhul on toitumisprotsessis energia kasutamise ja muundamise tõhususega seotud oluline muster. Selle olemus on järgmine.
Ainult umbes 0,1% Päikeselt saadud energiast on seotud fotosünteesi protsessiga. Kuid tänu sellele energiale saab aastas 1 m2 kohta sünteesida mitu tuhat grammi kuiva orgaanilist ainet. Rohkem kui pool fotosünteesiga seotud energiast kulub kohe ära taimede endi hingamisprotsessis. Teist osa transpordivad mitmed organismid toiduahelate kaudu. Kuid kui loomad söövad taimi, kulub suurem osa toidus sisalduvast energiast erinevatele elutähtsatele protsessidele, muutudes soojuseks ja hajudes. Ainult 5 - 20% toiduenergiast läheb looma keha vastvalminud ainesse. Toiduahela aluseks oleva taimse aine hulk on alati mitu korda suurem kui taimtoiduliste loomade kogumass, samuti väheneb iga järgneva toiduahela lüli mass. Seda väga olulist mustrit nimetatakse ökoloogilise püramiidi reegel. Ökoloogiline püramiid, mis on toiduahel: teravili - rohutirtsud - konnad - maod - kotkas, on näidatud joonisel fig. 6.
Püramiidi kõrgus vastab toiduahela pikkusele.
Biomassi üleminek madalamalt troofiliselt tasemelt kõrgemale on seotud aine- ja energiakadudega. Keskmiselt arvatakse, et ainult umbes 10% biomassist ja sellega seotud energiast liigub igalt tasandilt järgmisele. Seetõttu väheneb kogu biomass, tootmine ja energia ning sageli ka isendite arv, kui nad tõusevad läbi troofiliste tasemete. Selle mustri sõnastas Ch Elton (Ch. Elton, 1927) reegli kujul ökoloogilised püramiidid
(joonis 4) ja toimib toiduahela pikkuse peamise piirajana. 
Biomass Ja biotsenoosi tootlikkus
Kõikide taimsete ja loomsete organismide rühmade elusaine hulka nimetatakse biomassiks. Biomassi tootmise kiirust iseloomustab biotsenoosi tootlikkus. Eristatakse esmast tootlikkust - fotosünteesi käigus ajaühikus moodustuvat taimset biomassi ja sekundaarset produktiivsust - esmasaadusi tarbivate loomade (tarbijate) toodetud biomassi. Sekundaarsed produktid tekivad heterotroofsete organismide poolt autotroofide salvestatud energia kasutamise tulemusena.
Tootlikkust väljendatakse tavaliselt massiühikutes aasta kohta, väljendatuna kuivainena pindala- või mahuühiku kohta, mis erineb erinevate taimekoosluste lõikes oluliselt. Näiteks 1 hektar männimetsa annab 6,5 tonni biomassi aastas ja suhkruroo istandus 34-78 tonni Üldjuhul metsade esmane tootlikkus maakera on teiste koosseisudega võrreldes suurim. Biotsenoos on ajalooliselt väljakujunenud organismide kompleks ja on osa üldisemast looduslikust kompleksist – ökosüsteemist.
Biotsenooside ruumiline struktuur.
Biotsenoosi määratlus kui interakteeruvate liikide süsteem, mis viib läbi biogeense ringluse tsüklit, näeb ette selle biosüsteemide taseme minimaalse ruumilise mahu. Seega on ebaõige rääkida "kännu biotsenoosist", "kännuaugu biotsenoosist" jne, kuna selle taseme organismide kompleks ei anna võimalust täielikuks ringlustsükliks. Kuid see lähenemine ei piira biotsenoosi mõiste "ülemist läve": ainete täielik ringlus võib toimuda erineva ulatusega ruumilistes piirides. R. Hesse (1925) andis praktiliselt esimese süsteemi biosfääri jagamiseks elu alluvateks tsoonideks. Suurima üksusena tuvastas ta biotsüklid: maa, merekogud ja liivased veed. Need jagunevad biokoorid- biotsükli suured ruumilised alad, mis hõlmavad rida homogeenseid maastikusüsteeme (kõrb, tundra jne). Hiljem asendati see termin peaaegu täielikult terminiga, mille võttis kasutusele L.S. Bergi (1913, 1931) kontseptsioon "maastiku tsoon". Mõlemad jaotused vastavad biotsenoosi formaalsetele kriteeriumidele, kuid neid ei peeta sellisteks. Biotsenoosi ruumilised piirid vastavad mõistele biotoop- biokoori (maastikuvööndi) jaotus, mida iseloomustab üht tüüpi taimkate (fütotsenoos). Sellega seoses ilmneb kõige selgem lähenemine sõnastuses, mille tutvustas V.N. Sukachevi “biogeocenoosi” kontseptsioon: “Biogeocenoos on ökosüsteem fütotsenoosi piirides” (E.M. Lavrenko, N.V. Dylis, 1968, lk 159). Enamikul juhtudel on biotsenoosi (ökosüsteemi) idee seotud just selle ruumilise skaalaga.
Biotsenoosi liikide populatsioonid paiknevad looduslikult mitte ainult piirkonnas, vaid ka vertikaalselt vastavalt iga liigi bioloogilistele omadustele. Tänu sellele hõivab ökosüsteem alati teatud kolmemõõtmelise ruumi; Vastavalt sellele on liikidevahelistel suhetel mitte ainult funktsionaalne, vaid ka ruumiline orientatsioon.
Veeökosüsteemides määravad suuremahulise vertikaalse struktuuri eelkõige välistingimused. Pelaagilises vööndis on määravateks teguriteks valgustuse gradient, temperatuur, toitainete kontsentratsioon jne. Suurel sügavusel toimib põhjabiotsenoosides hüdrostaatilise rõhu tegur, lisandub muldade heterogeensus ja põhjaveekihtide hüdrodünaamika sellele. Vertikaalse struktuuri tunnused väljenduvad liigilise koosseisu spetsiifilisuses, domineerivate liikide muutustes, biomassis ja tootmisnäitajates. Nii on Vaikse ookeani loodeosas selgelt näha hüdromedusaliikide domineerimise vertikaalne muutus: pinnakihis (50-300 m) Aglantha digiteerima, kihis 500-1000 m - Crossota brunea, ja veelgi sügavamal - Bottynema bruceu. Mageveekogudes perekonna sääsevastsete populatsioonid Chaoborus, ja pealiskaudsele - lahke sikh. Fotosünteetilised vetikad piirduvad ülemiste, paremini valgustatud horisontidega, mis moodustavad vertikaalseid aine- ja energiavooge, ühendades eufootilise tsooni kooslusi süvamere biotsenoosidega, mille elu põhineb allohtoonsel (väljastpoolt toodud) orgaanilisel ainel (A.S. Konstantinov, 1986).
Maismaa ökosüsteemides on peamine vertikaalstruktuuri loov tegur bioloogilist laadi ja on seotud taimekoosluste jagunemisega kõrguse järgi. Eriti selgelt väljendub see metsafütotsenoosides, mille vertikaalne struktuur väljendub vormis Tasandumine.Ülemist tasandit esindavad puuliigid, millele järgnevad põõsaste, kääbuspõõsaste, rohttaimede ja samblakatte astmed. IN erinevat tüüpi Metsades väljendub see skeem erinevalt. Nii eristatakse laialehistes metsades mitmeid puukihte, mis koosnevad erineva puukõrgusega liikidest, samuti alusmetsakiht (põõsad ja madalakasvulised puud); rohttaimestik võib moodustada ka 2-3 tasandit. Noorte puude kasv moodustab rühmad, mille kõrgus muutub kasvades. Taimede maa-alused osad moodustavad omakorda mitu tasandit.
Biogeotsenoloogia vaatenurgast on kiht keerukas materjali- ja energiasüsteem, mille alusel eristatakse mitmeid elementaarseid vertikaalseid komponente (N.V. Dylis et al., 1964).
Astmelisus väljendub ka rohtsetes fütotsenoosides, mis määrab loomade ja mikroorganismide leviku vertikaalse diferentseerumise koosluse maapealses osas. Juba varem on märgitud, et maismaaökosüsteemide vertikaalne struktuur on tihedalt seotud nende funktsionaalse aktiivsusega: karjamaaahelad on koondunud peamiselt biotsenooside maapealsesse ossa, lagunemisahelad aga nende maa-alusesse ossa.
