Domov → Astronomové sledují Spotřebitelé, jejich role ve fungování ekosystému. Biologie na lyceu Mohou rostliny fungovat jako konzumenti?

Spotřebitelé, jejich role ve fungování ekosystému. Biologie na lyceu Mohou rostliny fungovat jako konzumenti?

Konzumenty jsou heterotrofní organismy (převážně živočichové), které konzumují organickou hmotu z jiných organismů – rostlin (býložravci – fytofágové) a živočichů (masožravci – zoofágové).[...]

Konzumenti (konzumují – konzumují), případně heterotrofní organismy (heteros – ostatní, trofe – potraviny), provádějí proces rozkladu organických látek. Tyto organismy využívají organickou hmotu jako nutriční materiál a zdroj energie. Heterotrofní organismy se dělí na fagotrofy (phaqos - požírající) a saprotrofy (sapros - shnilé).[...]

Spotřebitelé částečně využívají pšenici k podpoře životních procesů („náklady na dýchání“) a částečně si na jejím základě staví vlastní tělo, čímž provádějí první, zásadní fázi přeměny organické hmoty syntetizované producenty. Proces tvorby a akumulace biomasy na úrovni spotřebitelů se označuje jako druhotná výroba.[...]

Konzumenty jsou heterotrofní zvířata, která konzumují hotové organické látky. Spotřebitelé prvního řádu mohou používat organickou hmotu z rostlin (býložravci). Heterotrofové, kteří využívají živočišnou potravu, se dělí na konzumenty řádu II, III atd. (masožravci). Všechny využívají energii chemických vazeb uloženou výrobci v organických látkách.[...]

SPOTŘEBITELÉ - organismy, které konzumují hotové organické látky, ale nerozkládají tyto látky na jednoduché minerální složky (srov. rozkladače). Úhrn K. tvoří trofické řetězce (úrovně), ve kterých se rozlišují K. prvního řádu (býložravci) a K. druhého, třetího a následujících řádů (predátoři).[...]

Konzumenty jsou organismy, které zahrnují všechny živočichy, kteří konzumují hotové organické látky vytvořené fotosyntetickými nebo chemosyntetickými druhy - producenty. Na rozdíl od destruktorů nedovedou organické látky k úplnému rozkladu na jednoduché minerální složky. [...]

Neexistují žádní spotřebitelé, kteří žijí izolovaně: všichni jsou ovlivněni jinými spotřebiteli. Nejviditelnějším příkladem je konkurence; mnoho spotřebitelů čelí vykořisťovatelské soutěži o omezené zdroje potravin, když je hustota spotřebitelů vysoká a množství potravin je nízké; v tomto případě s rostoucí hustotou konzumentů klesá míra konzumace potravin každým jednotlivcem. I v případě, že zásoby potravin nejsou omezeny, může míra spotřeby potravin na jednotlivce klesat s rostoucí hustotou konzumentů v důsledku řady interakcí, které se obecně nazývají vzájemné interference. Například mnoho spotřebitelů interaguje s jinými jednotlivci v populaci na základě chování; Zbývá tak méně času na konzumaci potravin a rychlost konzumace potravin obecně klesá.[...]

Pokud spotřebitel rychle opustí krmnou plochu, bude tato doba krátká (/r + 5cr. na obr. 9.21.5). Zároveň však bude přijímat odpovídajícím způsobem málo energie (Ecr). Míra výroby energie (za celé období £¿ + 5) bude dána sklonem segmentu OB [tj. e. £Kr./(+ 5Kr.)]. Zároveň platí, že pokud spotřebitel zůstane ve spotu dlouhou dobu (5DL), pak obdrží mnohem více energie (£DL); ale obecně se rychlost produkce (sklon segmentu Ob) změní jen málo. Pro maximalizaci rychlosti výroby energie za období ¿/ + 5 je nutné dosáhnout maximální hodnoty sklonu úseku spojujícího bod O s křivkou spotřeby. Toho se dosáhne jednoduše nakreslením tečny ke křivce (přímka OP na obr. 9.21, B). Z bodu O nelze nakreslit přímku ještě strmější a tak, aby protínala křivku, a proto je doba prodlevy získaná pomocí tečny optimální (50Pm).[...]

Reakce spotřebitelů na potravinové spoty mají často nejen prostorovou, ale i časovou složku, chování hlavních postav v takových případech připomíná „hru na schovávanou.“[...]

P - výrobci C, - primární spotřebitelé. D. Půdní členovci - podle Engelianna (1968).[...]

Všechny živé složky ekosystému – producenti, konzumenti a rozkladači – tvoří celkovou biomasu („živou hmotnost“) společenstva jako celku nebo jeho jednotlivých částí, určitých skupin organismů. Biomasa se obvykle vyjadřuje jako vlhká a suchá hmotnost, ale může být také vyjádřena v energetických jednotkách - kaloriích, joulech atd., což umožňuje identifikovat vztah mezi množstvím přiváděné energie a například průměrnou biomasou. [...]

Osoba, která jí kravské maso, je sekundárním konzumentem na třetí trofické úrovni a konzumující rostliny je primárním spotřebitelem na druhé trofické úrovni. Každý člověk potřebuje pro fyziologické fungování těla asi 1 milion kcal energie přijaté potravou ročně. Lidstvo produkuje asi 810 5 kcal (při populaci přes 6 miliard lidí), ale tato energie je distribuována extrémně nerovnoměrně. Například ve městě spotřeba energie na osobu dosahuje 80 milionů kcal za rok, tzn. Na všechny druhy činností (doprava, domácnost, průmysl) člověk vydá 80x více energie, než je pro jeho tělo nutné.[...]

Nelze přitom očekávat, že porodnost, růst a míra přežití konzumentů se bude donekonečna zvyšovat se zvyšující se dostupností potravin. Spotřebitelé se dostávají do stavu sytosti a rychlost konzumace potravin se postupně dostává na konstantní úroveň, kdy nezávisí na množství dostupné potravy (obr. 8.7); proto zisk přijatý spotřebitelem také dosahuje konstantní úrovně. Existuje tedy limit pro množství potravin, které může daná spotřebitelská populace sníst, limit pro škodlivé účinky na populaci kořisti a limit, do kterého se spotřebitelská populace může zvětšit. [...]

V ekosystému jdou potravinové a energetické vazby směrem: producenti -> spotřebitelé -> rozkladači.[...]

Každá biocenóza zahrnuje následující funkční složky: producenty, konzumenty řádů I-III a také rozkladače, které tvoří potravní řetězce různých typů (pastva a detritus). Tato struktura ekosystému zajišťuje přenos energie z vazby (trofické úrovně) do vazby. V reálných podmínkách mohou mít potravní řetězce různý počet článků, navíc se mohou protínat trofické řetězce a vytvářet potravní sítě. Téměř všechny druhy zvířat, s výjimkou těch, které jsou velmi specializované na potravu, využívají nejen jeden zdroj potravy, ale několik. Pokud jeden člen biocenózy vypadne ze společenství, celý systém není narušen, protože se využívají jiné zdroje potravy. Čím větší je druhová diverzita v biocenóze, tím je stabilnější. Například v potravním řetězci rostlina-zajíc-liška existují pouze tři články. Ale liška se živí nejen zajíci, ale také hlodavci a ptáky. Zajíc má i alternativní druhy potravy - zelené části rostlin, suché stonky („seno“), větvičky stromů a keřů atd.[...]

Třetinu skupin organismů účastnících se koloběhu hmoty v biosféře tvoří konzumenti – organismy živící se živou nebo mrtvou organickou hmotou. Rozdíl mezi konzumenty a rozkladači, kteří se také živí organickou hmotou, je ten, že ke své životní činnosti využívají pouze část energie (v průměru asi 90 %) obsažené v organické hmotě potravin a ne všechna organická hmota potravin je přeměněn na anorganické sloučeniny. [...]

V případě pastevních lesních potravních řetězců, kdy jsou stromy producenty a hmyz primárními konzumenty, je úroveň primárních konzumentů početně bohatší o jedince producentské úrovně. Pyramidy čísel lze tedy obrátit. Například na Obr. Obrázek 9.7 ukazuje pyramidy čísel pro ekosystémy stepí a lesů mírného pásma.[...]

Biologické zdroje jsou všechny složky biosféry tvořící živé prostředí: producenti, konzumenti a rozkladači s genetickým materiálem v nich obsaženým (Reimers, 1990). Jsou zdrojem pro lidi, aby získali materiální a duchovní výhody. Patří sem komerční objekty, pěstované rostliny, domácí zvířata, malebná krajina, mikroorganismy, tj. rostlinné zdroje, živočišné zdroje atd. Zvláštní význam mají genetické zdroje.[...]

Kromě toho se výsledky modelování stanou odlišnými, vezmeme-li v úvahu, že populace spotřebitelů jsou ovlivněny zdroji potravin a ty nezávisí na vlivu spotřebitelů (¡3,/X), 3(/ = 0: tzv. V tomto typu potravinové sítě je stabilita buď nezávislá na složitosti, nebo se s ní zvyšuje (DeAngelis, 1975). V praxi jedinou skupinou organismů, která obvykle splňuje tuto podmínku, jsou detritivoři.[...]

Člověk je součástí biotické složky biosféry, kde je spojen potravními řetězci s producenty, je konzumentem prvního a druhého (někdy i třetího) řádu, heterotrofem, využívá hotovou organickou hmotu a živiny, je zařazen do koloběh látek v biosféře a podřizuje se zákonu fyzikální a chemické jednoty hmoty B .A. Vernadskij - živá hmota je fyzikálně-chemicky sjednocena.[...]

Výše uvedený příklad ukazuje, jak může být stejný zdroj (rostlina maliny) využíván širokou škálou spotřebitelů; Ukazuje také, kolik zdánlivě nesouvisejících spotřebitelů může přesto komunikovat prostřednictvím společného zdroje (viz kapitola 7).[...]

Trofická úroveň je umístění každého článku v potravním řetězci. První trofickou úrovní jsou výrobci, všichni ostatní jsou spotřebitelé.[...]

Biotická společenstva každé z těchto zón, kromě eufotické, se dělí na bentická a pelagická. U nich patří mezi primární konzumenty zooplankton, hmyz v moři ekologicky nahrazují korýši. Velká většina velkých zvířat jsou dravci. Pro moře je charakteristická velmi důležitá skupina živočichů zvaná přisedlí (připoutaní). Ve sladkovodních systémech se nenacházejí. Mnohé z nich se podobají rostlinám a odtud jejich názvy, například krinoidy. Mutualismus a komenzalismus jsou zde široce rozvinuty. Všechna bentická zvířata ve svém životním cyklu procházejí pelagickým stádiem ve formě larev.[...]

Ale přesto bezesporu obecnějším pravidlem je snižování míry konzumace potravin jednotlivcem s rostoucí hustotou obyvatelstva spotřebitelů. Tento pokles bude mít pravděpodobně negativní dopady na plodnost, růst a pravděpodobnost individuální úmrtnosti a tento negativní efekt se bude zvyšovat s rostoucí hustotou. V konzumní populaci je tedy vykonávána kontrola závislá na hustotě a následně vzájemné rušení stabilizuje dynamiku populace predátorů a dynamiku interagujících populací predátora a kořisti.[...]

Organická hmota vytvořená rostlinami za jednotku času se nazývá primární produkce společenství a produkce zvířat nebo jiných spotřebitelů se nazývá sekundární. Je zřejmé, že druhotná produkce nemůže být větší než primární produkce nebo se jí dokonce rovnat. Produkty jsou vyjádřeny kvantitativně ve vlhké nebo suché hmotnosti rostlin nebo v energetických jednotkách – ekvivalentním počtu joulů. [...]

Energie se přenáší z organismu na organismus a vytváří potravní nebo trofický řetězec: od autotrofů, producentů (tvůrců) k heterotrofům, konzumentům (jedlům) a tak dále 4-6krát z jedné trofické úrovně na druhou.[...]

V agrocenóze, stejně jako v každé biocenóze, se vyvíjejí potravní řetězce. Povinným článkem těchto řetězců je člověk, který zde vystupuje jako spotřebitel prvního řádu a potravní řetězec je u něj přerušen. Agrocenózy jsou velmi nestabilní a existují bez lidského zásahu od 1 roku (obiloviny, zelenina) do 20-25 let (ovoce a bobule).[...]

KOMUNITA je soubor vzájemně propojených jedinců, vzájemně propojených druhů v rámci určitého prostoru.[...]

Hodnocená preference převažuje, pokud lze potraviny klasifikovat na základě jediného ukazatele. Z různých důvodů je vhodnější smíšená strava.[...]

Biocenóza ("bios" - život, "cenosis" - společenství, Karl Moebius, 1877) je celý komplex druhů žijících společně a vzájemně propojených. Biocenózy, stejně jako populace, jsou supraorganismem na úrovni organizace LIFE.[...]

Dravci, kteří se živí býložravci, a „superpredátoři“, kteří se živí jak stejnými býložravci, tak menšími predátory, tvoří úrovně spotřebitelů 2. a 3. řádu. Část organické hmoty vytvořené výrobci se nedostává na úroveň spotřebitelů jako potravina, ale je spolu s organickými zbytky všech úrovní zpracována organismy živícími se mrtvými organickými zbytky, destruktory a nakonec je ničena plísněmi a mikroorganismy, kterým se říká rozkladače. Mnoho autorů však tyto dvě skupiny organismů spojuje do jedné pod jedním ze dvou jmen. Analýza fungování systémů propojení mezi různými úrovněmi, role jednotlivých druhů a skupin druhů při zpracování hmoty a energie v trofických sítích, které jsou vždy mnohem složitější než zobecněné „pyramidové“ schéma, tvoří hlavní obsah environmentálního výzkumu.[...]

Není těžké si všimnout, že čím kratší je potravní řetězec populace, tím větší množství energie je k dispozici pro její životní aktivitu. Proto pro daný výstup primární produkce ekosystému přechod na každou další úroveň potravního řetězce prudce snižuje počet spotřebitelů (až 10krát), kteří se mohou sami uživit.[...]

Příznivý vliv potravy na jednotlivé predátory není těžké si představit. Zvýšení množství snědené potravy obecně vede ke zvýšení tempa růstu, vývoje a reprodukce a ke snížení úmrtnosti. Existuje však řada situací, kdy se vztah mezi mírou konzumace potravy a ziskem, který dravec získá, ukáže být složitější, než se na první pohled zdá.[...]

V suchozemských ekosystémech kvetoucí rostliny typicky dominují nejen jejich trofické úrovni, ale i celému společenstvu, protože poskytují úkryt naprosté většině organismů ve společenstvu a navíc mají různé vlivy na abiotické prostředí. Spotřebitelé mohou také hrát regulační roli v celé komunitě. Tam, kde jsou rostliny malé velikosti, mají zvířata poměrně velký vliv na fyzické prostředí.[...]

Všechna zvířata nejprve potřebují určité množství potravy, aby jednoduše přežila (obrázek 8.6), a pokud nebude tato prahová hodnota překročena, zvíře nebude schopno růst a rozmnožovat se, a tudíž nebude schopno produkovat potomstvo. Jinými slovy, nízká míra konzumace potravin nepřináší spotřebiteli pouze příliš malý zisk, ale spíše ovlivňuje rychlost, s jakou se blíží smrti hladem. [...]

Vytvářejí biomasu, která obsahuje potenciální energii chemických vazeb. Proto se jim říká producenti – producenti. Rychlost akumulace energie na úrovních kuželů se nazývá sekundární produktivita.[...]

V blízkosti závodu byla nalezena kolonie krtků ve vzdálenosti 16 km od emisního centra, hraboši byli odchyceni nejblíže 7–8 km a rejsci ve vzdálenosti 3–4 km. Navíc v těchto vzdálenostech od rostliny nežijí zvířata trvale, ale pouze dočasně. To znamená, že biogeocenóza se s nárůstem antropogenní zátěže zjednodušuje především úbytkem nebo prudkým omezením konzumentů (viz obr. 4) a okruh cirkulace uhlíku (a dalších prvků) se stává dvoudílným: producenty a receptory [...]

Ekosystém je soubor organismů a anorganických složek, ve kterých lze udržovat oběh hmoty. Každý ekosystém zahrnuje živou část - biocenózu a její fyzické prostředí. Menší ekosystémy jsou součástí stále větších, až po celkový ekosystém Země – biosféru. Ekosystém může zajistit cirkulaci hmoty pouze tehdy, jsou-li čtyři složky: zásoby živin, producenti, konzumenti a rozkladači.[...]

Jedním z důvodů nedostatku paleontologických údajů o archeanu a proterozoiku je nedostatek koster, vnějších nebo vnitřních, které by mohly být zachovány jako fosilie. Jedním z předpokladů o této hmotě, který se nejvíce blíží ekologickému pohledu na evoluci, je, že po dlouhou dobu byla úroveň produkce organické hmoty fotosyntetikou, reprezentovanou především fytoplanktonem, mikroskopickými řasami plovoucími ve svrchních vrstvách vod. dostatečné nebo dokonce nadměrné k podpoře života různých spotřebitelů, kteří se živili živými nebo mrtvými řasami a vyvinuli se tak, aby zlepšili mechanismy pro filtrování vody nebo sběr bahna. Významná část moderních mořských organismů si potravu udržela z filtrovaných drobných organických částic (houby, mnoho měkkýšů, korýšů, larválních strunatců a mnoho dalších) nebo z bahna shromážděného ze dna. Tento typ biosféry, jejíž ekosystémy se pravděpodobně skládaly pouze ze tří úrovní - producenti, konzumenti a rozkladači, mikroorganismy, které konečně rozkládají organickou hmotu, existoval na Zemi poměrně dlouho.[...]

Kromě ilustrování potenciální důležitosti nasycení predátorů, příklad výnosu zdůrazňuje další problém související s časovým rozsahem interakcí. Spotřebitelé semen nejsou schopni dosáhnout maximálního zisku (nebo způsobit maximální škody) z bohaté sklizně, protože jejich generační doba je příliš dlouhá. Hypotetický konzument semen, který by mohl produkovat několik generací v průběhu sezóny, by byl schopen s hojným množstvím potravy exponenciálně zvýšit svou populaci a zničit úrodu. -Obecně řečeno, konzumenti s relativně krátkou dobou generování mají tendenci opakovat výkyvy v množství kořisti, zatímco konzumenti s relativně dlouhou dobou generování potřebují delší dobu, aby reagovali na zvýšení množství kořisti a zotavili se z poklesu množství kořisti.

V biocenózyŽivé organismy jsou úzce spjaty nejen mezi sebou, ale i s neživou přírodou. Toto spojení je vyjádřeno hmotou a energií.

Metabolismus, jak víte, je jedním z hlavních projevů života. V moderním pojetí jsou organismy otevřenými biologickými systémy, protože jsou spojeny se svým prostředím neustálým tokem hmoty a energie procházející jejich těly. Materiální závislost živých bytostí na životním prostředí byla uznána již ve starověkém Řecku. Filosof Hérakleitos obrazně vyjádřil tento jev slovy: „Naše těla plynou jako proudy a hmota se v nich neustále obnovuje jako voda v potoce. Látkově-energetické spojení organismu s jeho prostředím lze měřit.

Tok potravy, vody a kyslíku do živých organismů jsou toky hmoty životní prostředí. Jídlo obsahuje energii nezbytnou pro fungování buněk a orgánů. Rostliny přímo absorbují energii slunečního záření, ukládají ji v chemických vazbách organických sloučenin a následně se přerozdělují potravními vztahy v biocenózách.

V. N. Sukačev
(1880 – 1967)

Významný ruský botanik, akademik
Zakladatel biogeocenologie - nauky o přírodních ekosystémech

Toky hmoty a energie živými organismy v metabolických procesech jsou extrémně velké. Člověk například za život zkonzumuje desítky tun jídla a pití a plícemi mnoho milionů litrů vzduchu. Mnoho organismů interaguje se svým prostředím ještě intenzivněji. Na vytvoření každého gramu své hmoty spotřebují rostliny 200 až 800 i více gramů vody, kterou extrahují z půdy a vypařují se do atmosféry. Látky potřebné pro fotosyntéza rostliny získávají z půdy, vody a vzduchu.

Při takové intenzitě toků hmoty z anorganické přírody do živých těl jsou zásoby sloučenin nezbytných pro život živin– by byl na Zemi dávno vyčerpaný. Život se však nezastaví, protože živiny se neustále vracejí do prostředí obklopujícího organismy. To se děje v biocenózách, kde jsou v důsledku nutričních vztahů mezi druhy syntetizovány rostlinami organická hmota jsou nakonec znovu zničeny na sloučeniny, které mohou být znovu použity rostlinami. Takhle to vzniká biologický cyklus látek.

Biocenóza je tedy součástí ještě složitějšího systému, který kromě živých organismů zahrnuje i jejich neživé prostředí, obsahující hmotu a energii potřebnou k životu. Biocenóza nemůže existovat bez materiálních a energetických spojení s prostředím. V důsledku toho s ní biocenóza představuje určitou jednotu.

A. Tansley
(1871 – 1955)

Anglický botanik zavedl do vědy pojem „ekosystém“.

Nazývá se jakákoliv sbírka organismů a anorganických složek, ve kterých lze udržovat koloběh hmoty ekologický systém nebo ekosystému.

Přírodní ekosystémy mohou mít různé objemy a délky: malá louže se svými obyvateli, rybník, oceán, louka, háj, tajga, step - to vše jsou příklady ekosystémů různých měřítek. Každý ekosystém zahrnuje živou část - biocenózu a její fyzické prostředí. Menší ekosystémy jsou součástí stále větších, až po celý ekosystém Země. Obecný biologický cyklus hmoty na naší planetě se také skládá z interakce mnoha dalších soukromých cyklů. Ekosystém může zajistit oběh hmoty pouze tehdy, pokud obsahuje čtyři složky k tomu nezbytné: zásoby živin, výrobci, spotřebitelů A rozkladače(Obr. 1).

Rýže. 1. Základní složky ekosystému

Producenti- jedná se o zelené rostliny, které pomocí toků sluneční energie vytvářejí organickou hmotu z biogenních prvků, tedy biologických produktů.

Spotřebitelé– spotřebitelé této organické látky, její zpracování do nových forem. Zvířata obvykle fungují jako konzumenti. Existují konzumenti prvního řádu – býložravé druhy a zvířata druhého řádu – masožraví.

Rozkladače- organismy, které zcela ničí organické sloučeniny na minerální. Roli rozkladačů v biocenózách plní především houby a bakterie, ale i další drobné organismy, které zpracovávají odumřelé zbytky rostlin a živočichů (obr. 2).

Rýže. 2. Ničitelé odumřelého dřeva (bronzák a jeho larva; roháč a jeho larva; tesařík dubový a jeho larva; červotoč vonný a jeho housenka; ploštičník červený; stonožka nodulka; mravenec černý; škvor; žížala)

Život na Zemi probíhá už asi 4 miliardy let, bez přerušení právě proto, že se vyskytuje v systému biologických cyklů hmoty. Základem je fotosyntéza rostlin a potravní spojení mezi organismy v biocenózách. Biologický cyklus hmoty však vyžaduje neustálý energetický výdej. Na rozdíl od chemických prvků, které se opakovaně účastní živých těl, energii slunečního záření zadržovanou zelenými rostlinami nemohou organismy využívat donekonečna.

Podle prvního zákona termodynamiky energie nezmizí beze stopy, je zachována ve světě kolem nás, ale přechází z jedné formy do druhé. Podle druhého termodynamického zákona je jakákoliv přeměna energie doprovázena přechodem její části do stavu, kdy již nelze pracovat. V buňkách živých bytostí se energie, která zajišťuje chemické reakce, při každé reakci částečně přeměňuje na teplo a teplo je odváděno tělem do okolního prostoru. Složitá práce buněk a orgánů je tak doprovázena ztrátou energie z těla. Každý cyklus oběhu látek v závislosti na aktivitě členů biocenózy vyžaduje stále nové a nové zásoby energie.

Život na naší planetě je tedy prováděn jako trvalý koloběh látek, podporováno tok sluneční energie.Život je organizován nejen do biocenóz, ale také do ekosystémů, ve kterých existuje úzké propojení mezi živými a neživými složkami přírody.

Rozmanitost ekosystémů na Zemi je spojena jak s rozmanitostí živých organismů, tak s podmínkami fyzického a geografického prostředí. Tundra, prales, step, poušť nebo tropický společenství mají své vlastní charakteristiky biologických cyklů a spojení s prostředím. Vodní ekosystémy jsou také extrémně rozmanité. Ekosystémy se liší v rychlosti biologických cyklů a v celkovém množství látek zapojených do těchto cyklů.

Základní princip udržitelnosti ekosystémů – koloběh hmoty podporovaný tokem energie – v podstatě zajišťuje nekonečnou existenci života na Zemi.

Na základě tohoto principu lze organizovat udržitelné umělé ekosystémy a výrobní technologie, které šetří vodu nebo jiné zdroje. Narušení koordinované činnosti organismů v biocenózách obvykle vede k závažným změnám v koloběhu hmoty v ekosystémech. To je hlavní důvod ekologické katastrofy, jako je pokles úrodnosti půdy, pokles výnosu rostlin, růstu a produktivity zvířat a postupné ničení přírodního prostředí.

Stanovte soulad mezi charakteristikami a názvy funkcí živé hmoty v biosféře (podle V.I. Vernadského): pro každou pozici uvedenou v prvním sloupci vyberte odpovídající pozici z druhého sloupce.

Vybraná čísla zapište do tabulky pod odpovídající písmena.

A	B	V	G	D

Vysvětlení.

1) redox: B) tvorba vody a oxidu uhličitého při dýchání aerobů;

D) redukce oxidu uhličitého při fotosyntéze

2) plyn: A) uvolnit metanu do atmosféry v důsledku činnosti denitrifikačních bakterií

3) koncentrace: B) akumulace křemíkových solí v buňkách přesličky; D) tvorba vápence

Odpověď: 21313

Poznámka.

Funkce živé hmoty.

Podle Vernadského - devět: plyn, kyslík, oxidace, vápník, redukce, koncentrace, funkce destrukce organických sloučenin, funkce redukčního rozkladu, funkce metabolismu a dýchání organismů. V současné době se s ohledem na nový výzkum rozlišují následující funkce.

Biogeochemické funkcí lidstva je vytváření a přeměna látek lidstvem.

Energetická funkce. Absorpce sluneční energie při fotosyntéze a chemické energie při rozkladu energeticky nasycených látek, přenos energie potravními řetězci (využívají heterotrofní). Absorbovaná energie je distribuována v rámci ekosystému mezi živé organismy ve formě potravy. Část energie se rozptýlí ve formě tepla a část se hromadí v mrtvé organické hmotě a přechází do fosilního stavu. Tak vznikla ložiska rašeliny, uhlí, ropy a dalších hořlavých nerostů.

Destruktivní funkce. Tato funkce spočívá v rozkladu, mineralizaci odumřelé organické hmoty, chemickém rozkladu hornin, zapojení vzniklých minerálů do biotického cyklu, tzn. způsobuje přeměnu živé hmoty na inertní hmotu. V důsledku toho také vzniká biogenní a bioinertní hmota biosféry. Na horninách - bakterie, modrozelené řasy, houby a lišejníky - silně chemicky působí na horniny roztoky celého komplexu kyselin - uhličité, dusičné, sírové a různých organických. Rozkladem některých minerálů s jejich pomocí organismy selektivně extrahují a zařazují do biotického cyklu nejdůležitější nutriční prvky - vápník, draslík, sodík, fosfor, křemík, mikroprvky.

Funkce koncentrace. To je název pro selektivní akumulaci během života určitých typů látek pro stavbu těla organismu nebo těch, které jsou z něj odstraněny při metabolismu. Živé organismy v důsledku koncentrační funkce extrahují a akumulují biogenní prvky prostředí. Ve složení živé hmoty převažují atomy lehkých prvků: vodík, uhlík, dusík, kyslík, sodík, hořčík, křemík, síra, chlor, draslík, vápník, železo, hliník. Uhlík: vápenec, křída, uhlí, ropa, bitumen, rašelina, roponosné břidlice (sapropel + humus), sapropel (staleté dnové sedimenty sladkovodních útvarů - bahno). Určité druhy jsou specifickými koncentrátory určitých prvků: mořské řasy (kelp) - jód, pryskyřník - lithium, okřehek - radium, rozsivky a obiloviny - křemík, měkkýši a korýši - měď, obratlovci - železo, bakterie - mangan atd.

Spolu s koncentrační funkcí živého organismu se uvolňuje látka, která je podle výsledků opačná - rozptylování. Projevuje se trofickými a transportními aktivitami organismů. Například rozptyl hmoty, když organismy vylučují exkrementy, úhyn organismů při různých typech pohybů v prostoru nebo změny v kůži. Železo v krevním hemoglobinu je rozptýleno například hmyzem sajícím krev.

Prostředí tvořící funkce. Transformace fyzikálních a chemických parametrů prostředí (litosféra, hydrosféra, atmosféra) v důsledku životně důležitých procesů v podmínkách příznivých pro existenci organismů.

Tato funkce je společným výsledkem funkcí živé hmoty diskutovaných výše: energetická funkce poskytuje energii všem článkům biologického cyklu; destruktivní a koncentrační přispívají k vytěžování z přírodního prostředí a hromadění rozptýlených, ale pro živé organismy životně důležitých prvků. Je velmi důležité poznamenat, že v důsledku funkce vytvářející prostředí došlo v geografickém obalu k následujícím důležitým událostem: došlo k transformaci plynového složení primární atmosféry, změnilo se chemické složení vod primárního oceánu, a V litosféře se vytvořila vrstva sedimentárních hornin a na povrchu země se objevil úrodný půdní pokryv.

Čtyři uvažované funkce živé hmoty jsou hlavní, určující funkce. Lze rozlišit některé další funkce živé hmoty, např.

Funkce plynu určuje migraci plynů a jejich přeměny, zajišťuje plynové složení biosféry.

Převažující množství plynů na Zemi je biogenního původu. Při fungování živé hmoty vznikají hlavní plyny: dusík, kyslík, oxid uhličitý, sirovodík, metan atd. Porušení CO 2 => skleníkový efekt.

Redoxní funkce spočívá v chemické přeměně především těch látek, které obsahují atomy s proměnným oxidačním stavem (sloučeniny železa, manganu, dusíku aj.). Na povrchu Země přitom převládají biogenní procesy oxidace a redukce.

Transportní funkce- přenos hmoty proti gravitaci a v horizontálním směru. Již od dob Newtona je známo, že pohyb hmotných toků na naší planetě je dán gravitační silou. Sama neživá hmota se pohybuje po nakloněné rovině výhradně shora dolů. Pouze tímto směrem se pohybují řeky, ledovce, laviny a suti. Živá hmota je jediným faktorem, který určuje zpětný pohyb hmoty – zdola nahoru, z oceánu – na kontinenty.

Živé organismy mohou díky aktivnímu pohybu přesouvat různé látky nebo atomy v horizontálním směru, například různými druhy migrací. Vernadsky nazval pohyb neboli migraci chemických látek živou hmotou biogenní migrací atomů nebo hmoty.

Odpověď: 21313

Živé organismy jsou úzce spjaty nejen mezi sebou, ale i s neživou přírodou. Toto spojení je vyjádřeno hmotou a energií.

Metabolismus, jak víte, je jedním z hlavních projevů života. V moderním pojetí jsou organismy otevřenými biologickými systémy, protože jsou spojeny se svým prostředím neustálým tokem hmoty a energie procházející jejich těly. Materiální závislost živých bytostí na životním prostředí byla uznána již ve starověkém Řecku. Filozof Hérakleitos obrazně vyjádřil tento jev slovy: „Naše těla plynou jako proudy a hmota se v nich neustále obnovuje jako voda v proudu.“ Látkově-energetické spojení organismu s jeho prostředím lze měřit.

Tok potravy, vody a kyslíku do živých organismů jsou toky hmoty z prostředí. Jídlo obsahuje energii nezbytnou pro fungování buněk a orgánů. Rostliny přímo absorbují energii slunečního záření, ukládají ji v chemických vazbách organických sloučenin a následně se přerozdělují potravními vztahy v biocenózách.

Při takové intenzitě toků hmoty z anorganické přírody do živých těl by byly zásoby sloučenin nezbytných pro život - biogenních prvků - na Zemi dávno vyčerpány. Život se však nezastaví, protože živiny se neustále vracejí do prostředí obklopujícího organismy. Vyskytuje se v biocenózách, kde v důsledku nutričních vztahů mezi druhy jsou organické látky syntetizované rostlinami nakonec opět zničeny na sloučeniny, které mohou rostliny znovu využít. Tak vzniká biologický koloběh látek.

Jakýkoli soubor organismů a anorganických složek, ve kterých lze udržovat koloběh hmoty, se nazývá ekologický systém resp ekosystému.

Přírodní ekosystémy mohou být různého objemu a rozsahu: malá louže se svými obyvateli, rybník, oceán, louka, háj, tajga, step - to vše jsou příklady ekosystémů různých měřítek. Každý ekosystém zahrnuje živou část - biocenózu a její fyzické prostředí. Menší ekosystémy jsou součástí stále větších, až po celý ekosystém Země. Obecný biologický cyklus hmoty na naší planetě se také skládá z interakce mnoha dalších soukromých cyklů.

Ekosystém může zajistit oběh hmoty pouze tehdy, obsahuje-li čtyři složky k tomu nezbytné: zásoby živin, producenty, konzumenty a rozkladače (obr. 67).

Producenti - jedná se o zelené rostliny, které pomocí toků sluneční energie vytvářejí organickou hmotu z biogenních prvků, tedy biologických produktů.

Spotřebitelé - konzumenti této organické látky, její zpracování do nových forem. Zvířata obvykle fungují jako konzumenti. Existují konzumenti prvního řádu – býložravé druhy a zvířata druhého řádu – masožraví.

Rozkladače - organismy, které zcela ničí organické sloučeniny na minerální. Úlohu rozkladačů v biocenózách plní především houby a bakterie, ale i další drobné organismy, které zpracovávají odumřelé zbytky rostlin a živočichů (obr. 68).

Biologický cyklus hmoty však vyžaduje neustálý energetický výdej.

Na rozdíl od chemických prvků, které se opakovaně účastní živých těl, energii slunečního záření zadržovanou zelenými rostlinami nemohou organismy využívat donekonečna.

Život na naší planetě tedy probíhá jako neustálý koloběh látek, podporovaný tokem sluneční energie. Život je organizován nejen do biocenóz, ale také do ekosystémů, ve kterých existuje úzké propojení mezi živými a neživými složkami přírody.

Rozmanitost ekosystémů na Zemi je spojena jak s rozmanitostí živých organismů, tak s podmínkami fyzického a geografického prostředí. Tundra, les, step, poušť nebo tropická společenstva mají své vlastní charakteristiky biologických cyklů a spojení s prostředím. Vodní ekosystémy jsou také extrémně rozmanité. Ekosystémy se liší v rychlosti biologických cyklů a v celkovém množství látek zapojených do těchto cyklů.

Základní princip udržitelnosti ekosystémů – koloběh hmoty podporovaný tokem energie – v podstatě zajišťuje nekonečnou existenci života na Zemi.

Na základě tohoto principu lze organizovat udržitelné umělé ekosystémy a výrobní technologie, které šetří vodu nebo jiné zdroje. Narušení koordinované činnosti organismů v biocenózách obvykle vede k závažným změnám v koloběhu hmoty v ekosystémech. To je hlavní příčinou takových ekologických katastrof, jako je pokles úrodnosti půdy, pokles výnosů rostlin, růstu a produktivity zvířat a postupné ničení přírodního prostředí.

Příklady a doplňující informace

1. V lesích všechny býložravé organismy (prvotní konzumenti) v průměru využívají asi 10-12 % ročního přírůstku rostlin. Zbytek zpracují rozkladače po odumření listů a dřeva. Ve stepních ekosystémech se výrazně zvyšuje role spotřebitelů. Býložravci mohou sežrat až 70 % celkové nadzemní hmoty rostlin, aniž by výrazně podkopali rychlost jejich obnovy. Významná část snědené látky se vrací do ekosystému ve formě exkrementů, které aktivně rozkládají mikroorganismy a drobní živočichové. Činnost konzumentů tak značně urychluje oběh látek ve stepích. Hromadění odumřelého rostlinného opadu v ekosystémech je indikátorem zpomalení rychlosti biologického obratu.

2. V suchozemských ekosystémech hraje půda především roli úložiště a rezervy těch zdrojů, které jsou nezbytné pro život biocenózy. Ekosystémy, které nemají půdy – vodní, kamenité, na mělčinách a výsypkách – jsou velmi nestabilní. Oběh látek v nich se snadno přeruší a obtížně se obnovuje.

V půdách je nejcennější částí humus - komplexní látka, která vzniká z odumřelé organické hmoty v důsledku činnosti četných organismů. Humus poskytuje rostlinám dlouhodobou a spolehlivou výživu, protože se velmi pomalu a postupně rozkládá a uvolňuje živiny. Půdy s velkou zásobou humusu se vyznačují vysokou úrodností, ekosystémy jsou odolné.

3. Nestabilní ekosystémy, ve kterých není koloběh hmoty vyvážený, lze snadno pozorovat na příkladu zarůstání rybníků nebo jezírek. V takových nádržích, zejména pokud jsou hnojiva smyta z okolních polí, se rychle rozvíjí jak pobřežní vegetace, tak různé řasy. Rostliny nemají čas na zpracování vodními obyvateli a odumíráním tvoří vrstvy rašeliny na dně. Jezero se stává mělkým a postupně přestává existovat, mění se nejprve v bažinu a poté ve vlhkou louku. Pokud je nádrž malá, může k takovým změnám dojít poměrně rychle, během několika let.

4. Moře jsou také gigantické komplexní ekosystémy. I přes svou obrovskou hloubku jsou zalidněny životem až na samé dno. V mořích probíhá neustálá cirkulace vodních mas, vznikají proudy a v blízkosti pobřeží se vyskytují odlivy a odlivy. Sluneční světlo proniká pouze do povrchových vrstev vody, pod 200 m je fotosyntéza řas nemožná. V hloubkách proto žijí pouze heterotrofní organismy – zvířata a bakterie. Aktivity výrobců a většiny rozkladačů a konzumentů jsou tedy v prostoru silně odděleny. Mrtvá organická hmota nakonec klesá ke dnu, ale uvolněné minerální prvky se vracejí do horních vrstev pouze v místech, kde jsou silné vzestupné proudy. Ve střední části oceánů je množení řas ostře omezeno nedostatkem živin a „produktivita“ oceánu je v těchto oblastech stejně nízká jako v nejsušších pouštích.

Otázky.

1. Vyjmenujte co nejúplněji složení rozkladačů v lesním ekosystému.
2. Jak se v akváriu projevuje koloběh látek? Jak moc je uzavřený? Jak to udělat udržitelnější?
3. Ve stepní rezervaci, v oblasti zcela oplocené před býložravými savci, byl výnos trávy 5,2 c/ha a na pastvě - 5,9. Proč je eliminace spotřebitelů nižší?
lo rostlinné produkty?
4. Proč klesá úrodnost zemské půdy, pokud se látky odstraněné člověkem ve formě plodin z polí stejně dříve či později vracejí do životního prostředí ve zpracované formě?

Cvičení.

Porovnejte roční nárůst zelené hmoty a zásob odumřelých rostlinných zbytků (podestýlka v lesích, hadry ve stepích) v různých ekosystémech. Určete, ve kterých ekosystémech je koloběh látek intenzivnější.

Témata k diskusi.

1. V okolí zakouřených průmyslových podniků se v lesích začaly hromadit odpadky. Proč se to děje a jaké předpovědi lze učinit o budoucnosti tohoto lesa?

2. Je možné, aby existovaly ekosystémy, ve kterých je živá část zastoupena pouze dvěma skupinami – producenty a rozkladači?

3. V minulých dobách vznikaly v řadě oblastí Země velké zásoby uhlí. Co lze říci o hlavních rysech ekosystémů, ve kterých k tomu došlo?

4. Ve složitých ekosystémech tropického deštného pralesa je půda velmi chudá na živiny. Jak to vysvětlit? Proč se tropické pralesy nevrátí do své původní podoby, pokud jsou vymýceny?

5. Jaký by měl být ekosystém kosmické lodi pro dlouhodobé mise?

Chernova N. M., Základy ekologie: učebnice. dny 10 (11) třídy. obecné vzdělání učebnice instituce/ N. M. Chernova, V. M. Galushin, V. M. Konstantinov; Ed. N. M. Černovová. - 6. vyd., stereotyp. - M.: Drop, 2002. - 304 s.

Obsah lekce poznámky k lekci podpůrná rámcová lekce prezentace akcelerační metody interaktivní technologie Praxe úkoly a cvičení autotest workshopy, školení, případy, questy domácí úkoly diskuze otázky řečnické otázky studentů Ilustrace audio, videoklipy a multimédia fotografie, obrázky, grafika, tabulky, diagramy, humor, anekdoty, vtipy, komiksy, podobenství, rčení, křížovky, citáty Doplňky abstraktyčlánky triky pro zvídavé jesličky učebnice základní a doplňkový slovník pojmů ostatní Zkvalitnění učebnic a lekcíopravovat chyby v učebnici aktualizace fragmentu v učebnici, prvky inovace v lekci, nahrazení zastaralých znalostí novými Pouze pro učitele perfektní lekce kalendářní plán na rok, metodická doporučení, diskusní pořady Integrované lekce

Producenti, konzumenti a rozkladači ve struktuře biologických společenstev

Podle funkční klasifikace živých organismů jsou rozděleny do tří hlavních skupin:

producenti,
spotřebitelé,
rozkladače.

První produkují organické látky z anorganických, druhé je podrobují různým přeměnám, migraci, koncentraci atd. a třetí je během procesu mineralizace ničí za vzniku nejjednodušších anorganických sloučenin. Podívejme se podrobněji na roli těchto skupin organismů v koloběhu látek.

Producenti

Skupina výrobců zahrnuje autotrofy(fototrofy jsou hlavně rostliny a chemotrofy jsou hlavně některé bakterie). V suchozemských ekosystémech jsou producenti dominantní z hlediska hmotnosti, počtu (ne vždy) a energetické role v ekosystémech. Ve vodních ekosystémech nemusí dominovat z hlediska biomasy, ale zůstávají dominantními z hlediska počtu a role ve společenství.

Výsledkem činnosti producentů v ekosystémech je hrubá biologická produkce - celková nebo celková produkce jedinců, společenstev, ekosystémů nebo biosféry jako celku včetně nákladů na dýchání. Pokud vyloučíme spotřebu energie na zajištění životní činnosti samotných výrobců, pak zůstává čistá prvovýroba. Na celé pevnině je to 110-120 miliard tun sušiny a v moři 50-60 miliard tun.Prvotní hrubá produkce je dvakrát větší.

Výše hrubé (a čisté) primární produkce ekosystémů a biosféry jako celku je dána projektivním pokrytím území producenty (maximálně - až 100% v lesích, a ještě více, protože dochází k vrstvení, a někteří producenti jsou pod baldachýnem jiných) a účinnost fotosyntézy, která je velmi nízká. K tvorbě biomasy se spotřebuje jen asi 1 % sluneční energie přijaté na povrch rostlinného organismu, obvykle výrazně méně.

Spotřebitelé

Potraviny pro spotřebitele jsou výrobci (pro spotřebitele prvního řádu) nebo ostatní spotřebitelé (pro spotřebitele druhého a dalších řádů). Rozdělení spotřebitelů do objednávek naráží někdy na určité potíže, když například složení potravin jakéhokoli typu zahrnuje jak rostlinnou, tak živočišnou potravu a jimi produkovaní spotřebitelé mohou sami patřit k různým objednávkám. V každém daném okamžiku však každý spotřebitel patří do velmi specifické objednávky.

V různých ekosystémech spotřebitelé představují různá množství zpracovaných primárních produktů. V lesních společenstvech tedy konzumenti spotřebují celkem 1 % až 10 % čisté primární produkce rostlin, zřídka více. Zbytek organické hmoty se rozpadá v důsledku odumírání rostlin a jejich částí (například spadané listí) a je také částečně spotřebován spotřebiteli (detritický potravní řetězec) a částečně zpracováván rozkladači. V otevřených bylinných společenstvech (louky, stepi, pastviny) mohou konzumenti spotřebovat až 50 % biomasy živých rostlin (obvykle výrazně méně). Podobné ukazatele jsou typické pro pobřežní společenstva oceánů (kde jako producenti slouží makrofytní řasy) a sladkovodní ekosystémy. Ve společenstvích pelagických oceánů založených na fytoplanktonu konzumují spotřebitelé až 90 % biomasy tvořené producenty.

Poznámka 1

Asimilovaná produkce spotřebitelů je konzumovaná potrava bez organické hmoty exkrementů. Čistý produkt spotřebitele na jakékoli úrovni je zase asimilovaný čistý produkt mínus náklady na dýchání.

Rozkladače

Rozkladače (reduktory) jsou nedílnou součástí každého ekosystému. Ničí vysokomolekulární organické látky odumřelých organismů a energii uvolněnou při tomto procesu využívají k vlastní životní činnosti, přičemž minerální látky se vracejí do biotického cyklu, které jsou následně znovu využívány výrobci. Rozkladače jsou zpravidla malé velikosti. Někdy se rozlišuje skupina tzv. makroreduktorů, zahrnující všechny relativně velké konzumenty odumřelé organické hmoty, které jsou součástí detritálního potravního řetězce. S tímto pochopením je mnoho bezobratlých - hmyz, červi atd. - považováno za rozkladače.

Toto je zajímavé: