hogar → Los astrónomos están observando Los consumidores, su papel en el funcionamiento del ecosistema. Biología en el Liceo ¿Pueden las plantas actuar como consumidoras?

Los consumidores, su papel en el funcionamiento del ecosistema. Biología en el Liceo ¿Pueden las plantas actuar como consumidoras?

Los consumidores son organismos heterótrofos (principalmente animales) que consumen materia orgánica de otros organismos - plantas (herbívoros - fitófagos) y animales (carnívoros - zoófagos).[...]

Los consumidores (consumir - consumir), u organismos heterótrofos (heteros - otro, trofe - alimento), llevan a cabo el proceso de descomposición de sustancias orgánicas. Estos organismos utilizan la materia orgánica como material nutricional y fuente de energía. Los organismos heterótrofos se dividen en fagótrofos (phaqos - devoradores) y saprótrofos (sapros - podridos).[...]

Los consumidores utilizan el trigo en parte para sustentar los procesos vitales (“costos de respiración”) y en parte construyen su propio cuerpo a partir de él, llevando a cabo así la primera y fundamental etapa de transformación de la materia orgánica sintetizada por los productores. El proceso de creación y acumulación de biomasa a nivel de los consumidores se denomina producción secundaria.[...]

Los consumidores son animales heterótrofos que consumen sustancias orgánicas preparadas. Los consumidores de primer orden pueden utilizar materia orgánica procedente de plantas (herbívoros). Los heterótrofos que utilizan alimentos animales se dividen en consumidores de los órdenes II, III, etc. (carnívoros). Todos ellos utilizan la energía de los enlaces químicos almacenados en sustancias orgánicas por los productores.[...]

CONSUMIDORES: organismos que consumen sustancias orgánicas preparadas, pero que no las descomponen en componentes minerales simples (cf. descomponedores). La totalidad de K. forma cadenas tróficas (niveles), en las que se distinguen K. de primer orden (herbívoros) y K. de segundo, tercer y siguientes órdenes (depredadores).[...]

Los consumidores son organismos, que incluyen a todos los animales que consumen sustancias orgánicas preparadas creadas por especies fotosintéticas o quimiosintéticas: productores. A diferencia de los destructores, no llevan las sustancias orgánicas a una descomposición completa en componentes minerales simples.[...]

No hay consumidores que vivan aislados: todos están influenciados por otros consumidores. El ejemplo más obvio es la competencia; muchos consumidores se enfrentan a una competencia de explotación por recursos alimentarios limitados cuando la densidad de consumidores es alta y las cantidades de alimentos bajas; en este caso, a medida que aumenta la densidad de consumidores, disminuye la tasa de consumo de alimentos por parte de cada individuo. Sin embargo, incluso si el suministro de alimentos no es limitado, la tasa de consumo de alimentos por individuo puede disminuir al aumentar la densidad de consumidores debido a una serie de interacciones, que generalmente se denominan interferencia mutua. Por ejemplo, muchos consumidores interactúan con otros individuos de una población basándose en su comportamiento; Esto deja menos tiempo para el consumo de alimentos y la tasa de consumo de alimentos generalmente disminuye.[...]

Si el consumidor abandona rápidamente la zona de alimentación, entonces este período será corto (/r + 5cr. en la Fig. 9.21.5). Pero al mismo tiempo recibirá poca energía (Ecr). La tasa de producción de energía (para todo el período £¿ + 5) vendrá dada por la pendiente del segmento OB [es decir. e.£Kr./(+ 5Kr.)]. Al mismo tiempo, si el consumidor permanece en el lugar durante mucho tiempo (5DL), recibirá mucha más energía (£DL); pero, en general, la tasa de producción (pendiente del segmento Ob) cambiará poco. Para maximizar la tasa de producción de energía durante el período ¿/ + 5, es necesario alcanzar el valor máximo de la pendiente del segmento que conecta el punto O con la curva de consumo. Esto se logra simplemente trazando una tangente a la curva (línea OP en la figura 9.21, B). Es imposible trazar desde el punto O una recta aún más inclinada y que corte a la curva, por lo que el tiempo de permanencia obtenido utilizando la tangente es óptimo (50Pm).[...]

Las reacciones de los consumidores ante los anuncios de comida a menudo tienen no sólo un componente espacial, sino también temporal. En tales casos, el comportamiento de los personajes principales se asemeja a un “juego del escondite”.

P - productores C, - consumidores primarios. D. Artrópodos del suelo - según Engeliann (1968).[...]

Todos los componentes vivos de un ecosistema (productores, consumidores y descomponedores) constituyen la biomasa total ("peso vivo") de la comunidad en su conjunto o de sus partes individuales, ciertos grupos de organismos. La biomasa generalmente se expresa en términos de peso húmedo y seco, pero también se puede expresar en unidades de energía: calorías, julios, etc., lo que permite identificar la relación entre la cantidad de energía entrante y, por ejemplo, la biomasa promedio. .[...]

Una persona que come carne de vaca es un consumidor secundario en el tercer nivel trófico, y que come plantas es un consumidor primario en el segundo nivel trófico. Cada persona necesita alrededor de 1 millón de kcal de energía al año, obtenida a través de los alimentos, para el funcionamiento fisiológico del organismo. La humanidad produce alrededor de 810 5 kcal (con una población de más de 6 mil millones de personas), pero esta energía se distribuye de manera extremadamente desigual. Por ejemplo, en la ciudad el consumo de energía por persona alcanza los 80 millones de kcal al año, es decir. Para todo tipo de actividades (transporte, hogar, industria), una persona gasta 80 veces más energía de la necesaria para su organismo.[...]

Al mismo tiempo, no se puede esperar que la tasa de natalidad, la tasa de crecimiento y la tasa de supervivencia de los consumidores aumenten indefinidamente a medida que aumenta la disponibilidad de alimentos. Los consumidores alcanzan un estado de saciedad y la tasa de consumo de alimentos alcanza gradualmente un nivel constante, en el que no depende de la cantidad de alimentos disponibles (fig. 8.7); por tanto, la ganancia recibida por el consumidor también alcanza un nivel constante. Por lo tanto, hay un límite a la cantidad de alimento que una determinada población consumidora puede comer, un límite a los efectos nocivos sobre su población presa y un límite hasta el cual la población consumidora puede aumentar en tamaño.

En un ecosistema, las conexiones entre alimentos y energía van en la dirección: productores -> consumidores -> descomponedores.[...]

Cada biocenosis incluye los siguientes componentes funcionales: productores, consumidores de órdenes I-III, así como descomponedores que forman cadenas alimentarias de diferentes tipos (pastos y detritos). Esta estructura del ecosistema asegura la transferencia de energía de un enlace (nivel trófico) a otro. En condiciones reales, las cadenas alimentarias pueden tener un número diferente de eslabones; además, las cadenas tróficas pueden cruzarse formando redes alimentarias. Casi todas las especies de animales, a excepción de aquellas muy especializadas en términos alimentarios, utilizan no una sola fuente de alimento, sino varias. Si un miembro de la biocenosis abandona la comunidad, todo el sistema no se ve afectado, ya que se utilizan otras fuentes de alimentos. Cuanto mayor sea la diversidad de especies en una biocenosis, más estable será. Por ejemplo, en la cadena alimentaria planta-liebre-zorro solo hay tres eslabones. Pero el zorro se alimenta no sólo de liebres, sino también de roedores y pájaros. La liebre también tiene tipos alternativos de alimento: partes verdes de plantas, tallos secos (“heno”), ramitas de árboles y arbustos, etc.[...]

Un tercio de los grupos de organismos que participan en el ciclo de la materia en la biosfera son consumidores, organismos que se alimentan de materia orgánica viva o muerta. La diferencia entre consumidores y descomponedores, que también se alimentan de materia orgánica, es que para su actividad vital utilizan sólo una parte de la energía (en promedio, alrededor del 90%) contenida en la materia orgánica de los alimentos, y no toda la materia orgánica de los alimentos es convertidos en compuestos inorgánicos.

En el caso de las cadenas alimentarias de bosques de pastos, cuando los árboles son productores y los insectos son consumidores primarios, el nivel de consumidores primarios es numéricamente más rico en individuos del nivel productor. Por tanto, las pirámides de números se pueden invertir. Por ejemplo en la Fig. La Figura 9.7 muestra pirámides de números para ecosistemas de la estepa y bosques de la zona templada.[...]

Los recursos biológicos son todos componentes vivos de la biosfera que forman el entorno: productores, consumidores y descomponedores con material genético contenido en ellos (Reimers, 1990). Son fuentes para que las personas reciban beneficios materiales y espirituales. Estos incluyen objetos comerciales, plantas cultivadas, animales domésticos, paisajes pintorescos, microorganismos, es decir, recursos vegetales, recursos animales, etc. Los recursos genéticos son de particular importancia.[...]

Además, los resultados del modelado se vuelven diferentes cuando se tiene en cuenta que las poblaciones de consumidores están influenciadas por los recursos alimentarios, y éstas no dependen de la influencia de los consumidores (¡3,/X), 3(/ = 0: el so- llamado “sistema regulado por donantes”), en este tipo de red alimentaria, la estabilidad es independiente de la complejidad o aumenta con ella (DeAngelis, 1975). En la práctica, el único grupo de organismos que suele satisfacer esta condición son los detritívoros.[...]

El hombre es parte del componente biótico de la biosfera, donde está conectado por cadenas alimentarias con los productores, es un consumidor de primer y segundo (a veces tercer) orden, heterótrofo, utiliza materia orgánica y nutrientes ya preparados, está incluido en el ciclo de las sustancias en la biosfera y obedece la ley de la unidad física y química de la materia B .Y. Vernadsky: la materia viva está unida físico-químicamente.[...]

El ejemplo anterior muestra cómo el mismo recurso (planta de frambuesa) puede ser utilizado por una amplia variedad de consumidores; También muestra cuántos consumidores aparentemente no relacionados pueden, sin embargo, interactuar a través de un recurso común (ver Capítulo 7).[...]

El nivel trófico es la ubicación de cada eslabón de la cadena alimentaria. El primer nivel trófico son los productores, todos los demás son consumidores.[...]

Las comunidades bióticas de cada una de estas zonas, excepto la eufótica, se dividen en bentónicas y pelágicas. En ellos, los consumidores primarios incluyen el zooplancton; los insectos marinos son reemplazados ecológicamente por los crustáceos. La inmensa mayoría de los animales grandes son depredadores. El mar se caracteriza por un grupo muy importante de animales llamados sésiles (adjuntos). No se encuentran en sistemas de agua dulce. Muchos de ellos se parecen a las plantas y de ahí su nombre, por ejemplo, crinoideos. Aquí el mutualismo y el comensalismo están ampliamente desarrollados. Todos los animales bentónicos en su ciclo de vida pasan por la etapa pelágica en forma de larvas.[...]

Pero aún así, sin duda, una regla más general es una disminución en la tasa de consumo de alimentos por parte de un individuo a medida que aumenta la densidad de población de consumidores. Es probable que esta disminución tenga efectos negativos sobre la fertilidad, el crecimiento y la probabilidad de mortalidad individual, y este efecto negativo aumentará a medida que aumente la densidad. Así, el control denso-dependiente se ejerce en la población consumidora y, en consecuencia, la interferencia mutua estabiliza la dinámica de la población de depredadores y la dinámica de las poblaciones de depredador y presa que interactúan.[...]

La masa orgánica creada por las plantas por unidad de tiempo se denomina producción primaria de la comunidad y la producción de animales u otros consumidores se denomina secundaria. Evidentemente, la producción secundaria no puede ser mayor que la producción primaria o incluso igual a ella. Los productos se expresan cuantitativamente en masa húmeda o seca de plantas o en unidades de energía: el número equivalente de julios.[...]

La energía se transfiere de un organismo a otro, creando una cadena alimenticia o trófica: de autótrofos, productores (creadores) a heterótrofos, consumidores (comedores) y así sucesivamente de 4 a 6 veces de un nivel trófico a otro.[...]

En una agrocenosis, como en cualquier biocenosis, se desarrollan cadenas alimentarias. Un eslabón obligatorio en estas cadenas es una persona, y aquí actúa como consumidor de primer orden, y ante él se interrumpe la cadena alimentaria. Las agrocenosis son muy inestables y existen sin intervención humana desde 1 año (cereales, verduras) hasta 20-25 años (frutas y bayas).[...]

COMUNIDAD - una colección de individuos interconectados, especies interconectadas dentro de un espacio determinado.[...]

La preferencia por clasificación prevalece cuando los alimentos se pueden clasificar basándose en un único indicador. Es preferible una dieta mixta por varias razones.[...]

La biocenosis (“bios” - vida, “cenosis” - comunidad, Karl Moebius, 1877) es todo el complejo de especies que viven juntas y están interconectadas entre sí. Las biocenosis, al igual que las poblaciones, son un nivel supraorganismático de organización de la VIDA.[...]

Los depredadores que se alimentan de herbívoros y los “superdepredadores” que se alimentan tanto de los mismos herbívoros como de depredadores más pequeños constituyen los niveles de consumidores de segundo y tercer orden. Parte de la materia orgánica creada por los productores no llega al nivel de los consumidores como alimento, sino que, junto con los residuos orgánicos de todos los niveles, es procesada por organismos que se alimentan de residuos orgánicos muertos, destructores, y finalmente es destruida por hongos y microorganismos. que se llaman descomponedores. Muchos autores, sin embargo, combinan estos dos grupos de organismos en uno bajo cualquiera de los dos nombres. El análisis del funcionamiento de los sistemas de conexiones entre diferentes niveles, el papel de las especies individuales y grupos de especies en el procesamiento de materia y energía en redes tróficas, y siempre son mucho más complejos que un esquema “piramidal” generalizado, constituye el principal contenido de la investigación ambiental.[...]

No es difícil observar que cuanto más corta es la cadena alimentaria de una población, mayor es la cantidad de energía disponible para su actividad vital. Por lo tanto, para una determinada producción primaria del ecosistema, la transición a cada siguiente nivel de la cadena alimentaria reduce drásticamente el número de consumidores (hasta 10 veces) que pueden alimentarse.[...]

No es difícil imaginar el efecto beneficioso de la comida sobre los depredadores individuales. Un aumento en la cantidad de alimentos consumidos, en términos generales, conduce a un aumento en la tasa de crecimiento, desarrollo y reproducción y a una disminución de la mortalidad. Sin embargo, hay una serie de situaciones en las que la relación entre la tasa de consumo de alimentos y la ganancia recibida por el depredador resulta más compleja de lo que parece a primera vista.[...]

En los ecosistemas terrestres, las plantas con flores normalmente dominan no sólo su nivel trófico, sino también toda la comunidad, ya que brindan refugio a la gran mayoría de los organismos de la comunidad y, además, tienen una variedad de influencias en el ambiente abiótico. Los consumidores también pueden desempeñar un papel regulador en toda la comunidad. Cuando las plantas son de tamaño pequeño, los animales tienen una influencia bastante grande en el entorno físico.[...]

Todos los animales necesitan primero cierta cantidad de alimento simplemente para sobrevivir (Figura 8.6) y, a menos que se supere este umbral, el animal no podrá crecer ni reproducirse y, por tanto, no podrá producir descendencia. En otras palabras, una tasa baja de consumo de alimentos no sólo proporciona al consumidor muy poca ganancia, sino que más bien afecta el ritmo al que se aproxima a la muerte por inanición.

Crean biomasa, que contiene la energía potencial de los enlaces químicos. Por eso se les llama productores - productores. La tasa de acumulación de energía en los niveles de los conos se llama productividad secundaria.[...]

En las cercanías de la planta, se encontró una colonia de topos a una distancia de 16 km del centro de emisión, se capturaron topillos a no menos de 7 a 8 km y musarañas a 3 a 4 km. Además, a estas distancias de la planta, los animales no viven permanentemente, sino que sólo llegan temporalmente. Esto significa que la biogeocenosis, con un aumento de la carga antropogénica, se simplifica principalmente debido a la pérdida o reducción brusca de consumidores (ver Fig. 4) y el circuito de circulación del carbono (y otros elementos) se vuelve de dos partes: productores y receptores. .[...]

Un ecosistema es un conjunto de organismos y componentes inorgánicos en los que se puede mantener la circulación de la materia. Cualquier ecosistema incluye una parte viva: una biocenosis y su entorno físico. Los ecosistemas más pequeños forman parte de otros cada vez más grandes, hasta llegar al ecosistema general de la Tierra: la biosfera. Un ecosistema puede asegurar la circulación de la materia sólo si existen cuatro componentes: reservas de nutrientes, productores, consumidores y descomponedores.[...]

Una de las razones de la falta de datos paleontológicos sobre el Arcaico y el Proterozoico es la falta de esqueletos, externos o internos, que pudieran conservarse como fósiles. Una de las suposiciones al respecto, más cercana a la visión ecológica de la evolución, es que durante mucho tiempo el nivel de producción de materia orgánica por parte de los fotosintéticos, representado principalmente por el fitoplancton, algas microscópicas que flotan en las capas superiores del agua, fue suficiente o incluso excesivo para sustentar la vida de una variedad de consumidores que se alimentaban de algas vivas o muertas y evolucionaron para mejorar los mecanismos de filtración del agua o recolección de sedimentos. Una parte importante de los organismos marinos modernos ha conservado su dieta a partir de pequeñas partículas orgánicas filtradas (esponjas, muchos moluscos, crustáceos, larvas de cordados y muchos otros) o del limo recogido del fondo. Este tipo de biosfera, cuyos ecosistemas probablemente constaban sólo de tres niveles: productores, consumidores y descomponedores, microorganismos que finalmente descomponen la materia orgánica, existió en la Tierra durante bastante tiempo.[...]

Además de ilustrar la importancia potencial de la saciedad de los depredadores, el ejemplo del rendimiento destaca otra cuestión relacionada con la escala de tiempo de las interacciones. Los consumidores de semillas no pueden obtener el máximo beneficio (o causar el máximo daño) de una cosecha abundante porque el tiempo de generación es demasiado largo. Un hipotético consumidor de semillas, que podría producir varias generaciones en el transcurso de una temporada, podría, con alimentos abundantes, aumentar exponencialmente su población y destruir la cosecha. -En términos generales, los consumidores con tiempos de generación relativamente cortos tienden a repetir las fluctuaciones en la abundancia de sus presas, mientras que los consumidores con tiempos de generación relativamente largos requieren un período más largo para responder a los aumentos en la abundancia de presas y para recuperarse de las disminuciones en la abundancia de presas.

EN biocenosis Los organismos vivos están estrechamente relacionados no sólo entre sí, sino también con la naturaleza inanimada. Esta conexión se expresa a través de la materia y la energía.

El metabolismo, como sabes, es una de las principales manifestaciones de la vida. En términos modernos, los organismos son sistemas biológicos abiertos porque están conectados con su entorno por un flujo constante de materia y energía que pasa a través de sus cuerpos. La dependencia material de los seres vivos del medio ambiente fue reconocida ya en la Antigua Grecia. El filósofo Heráclito expresó en sentido figurado este fenómeno con las siguientes palabras: "Nuestros cuerpos fluyen como arroyos y la materia se renueva constantemente en ellos, como el agua en un arroyo". Se puede medir la conexión sustancia-energía de un organismo con su entorno.

El flujo de alimentos, agua y oxígeno hacia los organismos vivos son flujos de materia desde ambiente. Los alimentos contienen la energía necesaria para el funcionamiento de células y órganos. Las plantas absorben directamente la energía de la luz solar, la almacenan en enlaces químicos de compuestos orgánicos y luego se redistribuye a través de relaciones alimentarias en las biocenosis.

V. N. Sukachev
(1880 – 1967)

Destacado botánico y académico ruso.
Fundador de la biogeocenología: la ciencia de los ecosistemas naturales.

Los flujos de materia y energía a través de los organismos vivos en los procesos metabólicos son extremadamente grandes. Una persona, por ejemplo, consume decenas de toneladas de comida y bebida durante su vida y muchos millones de litros de aire a través de sus pulmones. Muchos organismos interactúan con su entorno aún más intensamente. Las plantas gastan de 200 a 800 o más gramos de agua para crear cada gramo de su masa, que extraen del suelo y se evaporan a la atmósfera. Sustancias necesarias para fotosíntesis, las plantas obtienen del suelo, el agua y el aire.

Con tal intensidad de flujos de materia desde la naturaleza inorgánica hacia los cuerpos vivos, las reservas de compuestos necesarios para la vida son nutrientes– se habría agotado en la Tierra hace mucho tiempo. Sin embargo, la vida no se detiene, porque los nutrientes regresan constantemente al entorno que rodea a los organismos. Esto sucede en las biocenosis, donde, como resultado de las relaciones nutricionales entre especies, sintetizadas por las plantas. materia orgánica eventualmente se destruyen nuevamente y se convierten en compuestos que las plantas pueden usar nuevamente. Así surge ciclo biológico de sustancias.

Así, la biocenosis forma parte de un sistema aún más complejo, que, además de los organismos vivos, también incluye su entorno inanimado, que contiene la materia y la energía necesarias para la vida. Una biocenosis no puede existir sin conexiones materiales y energéticas con el medio ambiente. Como resultado, la biocenosis representa una cierta unidad con ella.

A. Tansley
(1871 – 1955)

Botánico inglés, introdujo el concepto de “ecosistema” en la ciencia.

Cualquier conjunto de organismos y componentes inorgánicos en los que se pueda mantener el ciclo de la materia se llama sistema ecológico, o ecosistema.

Los ecosistemas naturales pueden tener diferentes volúmenes y longitudes: un pequeño charco con sus habitantes, un estanque, un océano, una pradera, una arboleda, una taiga, una estepa; todos estos son ejemplos de ecosistemas de diferentes escalas. Cualquier ecosistema incluye una parte viva: una biocenosis y su entorno físico. Los ecosistemas más pequeños forman parte de otros cada vez más grandes, hasta llegar al ecosistema general de la Tierra. El ciclo biológico general de la materia en nuestro planeta también consiste en la interacción de muchos más ciclos privados. Un ecosistema puede asegurar la circulación de la materia sólo si incluye los cuatro componentes necesarios para ello: reservas de nutrientes, productores, consumidores Y descomponedores(Figura 1).

Arroz. 1. Componentes esenciales del ecosistema

productores- Se trata de plantas verdes que crean materia orgánica a partir de elementos biogénicos, es decir, productos biológicos, utilizando flujos de energía solar.

Consumidores– consumidores de esta sustancia orgánica, procesándola en nuevas formas. Los animales suelen actuar como consumidores. Hay consumidores de primer orden: especies herbívoras y animales carnívoros de segundo orden.

Descomponedores- organismos que destruyen completamente desde compuestos orgánicos hasta minerales. El papel de los descomponedores en las biocenosis lo desempeñan principalmente hongos y bacterias, así como otros pequeños organismos que procesan los restos muertos de plantas y animales (Fig. 2).

Arroz. 2. Destructores de madera muerta (escarabajo de bronce y su larva; escarabajo ciervo y su larva; escarabajo grande del roble de cuernos largos y su larva; mariposa carcoma olorosa y su oruga; escarabajo plano rojo; ciempiés nódulo; hormiga negra; cochinilla; lombriz de tierra)

La vida en la Tierra continúa desde hace unos 4 mil millones de años, sin interrupción precisamente porque ocurre en el sistema de ciclos biológicos de la materia. La base de esto es la fotosíntesis de las plantas y las conexiones alimentarias entre organismos en las biocenosis. Sin embargo, el ciclo biológico de la materia requiere un gasto energético constante. A diferencia de los elementos químicos que intervienen repetidamente en los cuerpos vivos, los organismos no pueden utilizar la energía de la luz solar retenida por las plantas verdes de forma indefinida.

Según la primera ley de la termodinámica, la energía no desaparece sin dejar rastro; se conserva en el mundo que nos rodea, sino que pasa de una forma a otra. Según la segunda ley de la termodinámica, cualquier transformación de energía va acompañada de la transición de una parte de ella a un estado en el que ya no puede utilizarse para trabajar. En las células de los seres vivos, la energía que proporciona las reacciones químicas se convierte parcialmente en calor durante cada reacción, y el cuerpo disipa el calor en el espacio circundante. El complejo trabajo de células y órganos va acompañado, por tanto, de una pérdida de energía del cuerpo. Cada ciclo de circulación de sustancias, dependiendo de la actividad de los miembros de la biocenosis, requiere cada vez más aportes energéticos nuevos.

Así, la vida en nuestro planeta se lleva a cabo de forma permanente. ciclo de sustancias, soportado flujo de energía solar. La vida está organizada no sólo en biocenosis, sino también en ecosistemas, en los que existe una estrecha conexión entre los componentes vivos y no vivos de la naturaleza.

La diversidad de ecosistemas en la Tierra está asociada tanto con la diversidad de organismos vivos como con las condiciones del entorno físico y geográfico. Tundra, bosque, estepa, desierto o tropical comunidades Tienen características propias de ciclos biológicos y conexiones con el medio ambiente. Los ecosistemas acuáticos también son extremadamente diversos. Los ecosistemas difieren en la velocidad de los ciclos biológicos y en la cantidad total de sustancia involucrada en estos ciclos.

El principio básico de la sostenibilidad de los ecosistemas (el ciclo de la materia sostenido por el flujo de energía) garantiza esencialmente la existencia infinita de la vida en la Tierra.

A partir de este principio se pueden organizar ecosistemas artificiales sostenibles y tecnologías de producción que ahorren agua u otros recursos. La violación de la actividad coordinada de los organismos en las biocenosis suele conllevar cambios graves en los ciclos de la materia en los ecosistemas. Ésta es la razón principal de tal desastres ambientales, como una disminución de la fertilidad del suelo, una disminución del rendimiento de las plantas, el crecimiento y la productividad de los animales y la destrucción gradual del medio ambiente natural.

Establecer una correspondencia entre las características y nombres de las funciones de la materia viva en la biosfera (según V.I. Vernadsky): para cada posición dada en la primera columna, seleccione la posición correspondiente de la segunda columna.

Escriba los números seleccionados en la tabla debajo de las letras correspondientes.

A	B	EN	GRAMO	D

Explicación.

1) redox: B) la formación de agua y dióxido de carbono durante la respiración de los aerobios;

D) reducción de dióxido de carbono durante la fotosíntesis

2) gas: A) liberación metano a la atmósfera como resultado de la actividad de las bacterias desnitrificantes

3) concentración: B) acumulación de sales de silicio en células de cola de caballo; D) formación de piedra caliza

Respuesta: 21313

Nota.

Funciones de la materia viva.

Según Vernadsky, nueve: gas, oxígeno, oxidación, calcio, reducción, concentración, función de destrucción de compuestos orgánicos, función de descomposición reductora, función del metabolismo y respiración de los organismos. Actualmente, teniendo en cuenta nuevas investigaciones, se distinguen las siguientes funciones.

Biogeoquímico la función de la humanidad es la creación y transformación de sustancias por parte de la humanidad.

Función energética. Absorción de energía solar durante la fotosíntesis y energía química durante la descomposición de sustancias saturadas de energía, transferencia de energía a través de cadenas alimentarias (utilizada por heterótrofos). La energía absorbida se distribuye dentro del ecosistema entre los organismos vivos en forma de alimento. Parte de la energía se disipa en forma de calor y otra parte se acumula en materia orgánica muerta y pasa a un estado fósil. Así se formaron depósitos de turba, carbón, petróleo y otros minerales combustibles.

Función destructiva. Esta función consiste en descomposición, mineralización de materia orgánica muerta, descomposición química de rocas, participación de los minerales resultantes en el ciclo biótico, es decir. Provoca la transformación de la materia viva en materia inerte. Como resultado, también se forma materia biogénica y bioinerte de la biosfera. En las rocas (bacterias, algas verdiazules, hongos y líquenes) tienen un fuerte efecto químico sobre las rocas con soluciones de todo un complejo de ácidos: carbónico, nítrico, sulfúrico y diversos ácidos orgánicos. Al descomponer ciertos minerales con su ayuda, los organismos extraen selectivamente e incluyen en el ciclo biótico los elementos nutricionales más importantes: calcio, potasio, sodio, fósforo, silicio y microelementos.

Función de concentración. Se llama así a la acumulación selectiva durante la vida de cierto tipo de sustancias para la construcción del cuerpo del organismo o de las que se eliminan de él durante el metabolismo. Como resultado de la función de concentración, los organismos vivos extraen y acumulan elementos biogénicos del medio ambiente. La composición de la materia viva está dominada por átomos de elementos ligeros: hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno, sodio, magnesio, silicio, azufre, cloro, potasio, calcio, hierro, aluminio. Carbono: piedra caliza, tiza, carbón, petróleo, betún, turba, pizarra bituminosa (sapropel + humus), sapropel (sedimentos centenarios del fondo de cuerpos de agua dulce: limo). Ciertas especies son concentradores específicos de determinados elementos: algas (kelp) - yodo, ranúnculos - litio, lenteja de agua - radio, diatomeas y cereales - silicio, moluscos y crustáceos - cobre, vertebrados - hierro, bacterias - manganeso, etc.

Junto con la función de concentración de un organismo vivo, se libera una sustancia que, según los resultados, es opuesta a él: dispersión. Se manifiesta a través de las actividades tróficas y de transporte de los organismos. Por ejemplo, la dispersión de la materia cuando los organismos excretan excrementos, la muerte de los organismos durante diversos tipos de movimientos en el espacio o cambios en el tegumento. El hierro en la hemoglobina sanguínea se dispersa, por ejemplo, a través de insectos chupadores de sangre.

Función formadora del entorno. Transformación de parámetros físicos y químicos del medio ambiente (litosfera, hidrosfera, atmósfera) como resultado de procesos vitales en condiciones favorables para la existencia de organismos.

Esta función es un resultado conjunto de las funciones de la materia viva discutidas anteriormente: la función energética proporciona energía a todos los eslabones del ciclo biológico; La destructividad y la concentración contribuyen a la extracción del entorno natural y la acumulación de elementos dispersos, pero de vital importancia para los organismos vivos. Es muy importante señalar que como resultado de la función formadora del medio ambiente, en la capa geográfica ocurrieron los siguientes eventos importantes: se transformó la composición de los gases de la atmósfera primaria, cambió la composición química de las aguas del océano primario, En la litosfera se formó una capa de rocas sedimentarias y apareció una capa de suelo fértil en la superficie de la tierra.

Las cuatro funciones de la materia viva consideradas son las funciones principales y determinantes. Se pueden distinguir algunas otras funciones de la materia viva, por ejemplo:

Función de gas Determina la migración de gases y sus transformaciones, asegura la composición gaseosa de la biosfera.

La masa predominante de gases en la Tierra es de origen biogénico. Durante el funcionamiento de la materia viva se crean los principales gases: nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, metano, etc. Violación de CO 2 => efecto invernadero.

función redox Consiste en la transformación química principalmente de aquellas sustancias que contienen átomos con un estado de oxidación variable (compuestos de hierro, manganeso, nitrógeno, etc.). Al mismo tiempo, en la superficie de la Tierra predominan los procesos biogénicos de oxidación y reducción.

Función de transporte- transferencia de materia contra la gravedad y en dirección horizontal. Desde la época de Newton se sabe que el movimiento de los flujos de materia en nuestro planeta está determinado por la fuerza de gravedad. La propia materia no viva se mueve a lo largo de un plano inclinado exclusivamente de arriba a abajo. Sólo en esta dirección se mueven ríos, glaciares, avalanchas y pedregales. La materia viva es el único factor que determina el movimiento inverso de la materia (de abajo hacia arriba, del océano) a los continentes.

Debido al movimiento activo, los organismos vivos pueden mover varias sustancias o átomos en dirección horizontal, por ejemplo, a través de varios tipos de migraciones. Vernadsky llamó biogénico al movimiento o migración de sustancias químicas por parte de la materia viva, migración de átomos o materia.

Respuesta: 21313

Los organismos vivos están estrechamente relacionados no sólo entre sí, sino también con la naturaleza inanimada. Esta conexión se expresa a través de la materia y la energía.

El metabolismo, como sabes, es una de las principales manifestaciones de la vida. En términos modernos, los organismos son sistemas biológicos abiertos porque están conectados con su entorno por un flujo constante de materia y energía que pasa a través de sus cuerpos. La dependencia material de los seres vivos del medio ambiente fue reconocida ya en la Antigua Grecia. Filósofo Heráclito expresó en sentido figurado este fenómeno con las siguientes palabras: "Nuestros cuerpos fluyen como arroyos y la materia se renueva constantemente en ellos, como el agua en un arroyo". Se puede medir la conexión sustancia-energía de un organismo con su entorno.

El flujo de alimentos, agua y oxígeno hacia los organismos vivos son flujos de materia del medio ambiente. Los alimentos contienen la energía necesaria para el funcionamiento de células y órganos. Las plantas absorben directamente la energía de la luz solar, la almacenan en enlaces químicos de compuestos orgánicos y luego se redistribuye a través de relaciones alimentarias en las biocenosis.

Con tal intensidad de flujos de materia desde la naturaleza inorgánica hacia los cuerpos vivos, las reservas de compuestos necesarios para la vida (elementos biogénicos) se habrían agotado hace mucho tiempo en la Tierra. Sin embargo, la vida no se detiene, porque los nutrientes regresan constantemente al entorno que rodea a los organismos. Ocurre en biocenosis donde, como resultado de las relaciones nutricionales entre especies, las sustancias orgánicas sintetizadas por las plantas finalmente se destruyen nuevamente en compuestos que las plantas pueden volver a utilizar. Así surge el ciclo biológico de las sustancias.

Cualquier conjunto de organismos y componentes inorgánicos en el que se pueda mantener el ciclo de la materia se llama sistema ecológico o ecosistema.

Los ecosistemas naturales pueden tener diferentes volúmenes y extensiones: un pequeño charco con sus habitantes, un estanque, un océano, una pradera, una arboleda, una taiga, una estepa; todos estos son ejemplos de ecosistemas de diferentes escalas. Cualquier ecosistema incluye una parte viva: una biocenosis y su entorno físico. Los ecosistemas más pequeños forman parte de otros cada vez más grandes, hasta llegar al ecosistema general de la Tierra. El ciclo biológico general de la materia en nuestro planeta también consiste en la interacción de muchos más ciclos privados.

Un ecosistema puede asegurar la circulación de materia sólo si incluye los cuatro componentes necesarios para ello: reservas de nutrientes, productores, consumidores y descomponedores (Fig. 67).

productores - Se trata de plantas verdes que crean materia orgánica a partir de elementos biogénicos, es decir, productos biológicos, utilizando flujos de energía solar.

Consumidores - consumidores de esta sustancia orgánica, transformándola en nuevas formas. Los animales suelen actuar como consumidores. Hay consumidores de primer orden: especies herbívoras y animales carnívoros de segundo orden.

Descomponedores - organismos que destruyen completamente desde compuestos orgánicos hasta minerales. El papel de los descomponedores en las biocenosis lo desempeñan principalmente hongos y bacterias, así como otros pequeños organismos que procesan los restos muertos de plantas y animales (Fig. 68).

Sin embargo, el ciclo biológico de la materia requiere un gasto energético constante.

A diferencia de los elementos químicos que intervienen repetidamente en los cuerpos vivos, los organismos no pueden utilizar la energía de la luz solar retenida por las plantas verdes de forma indefinida.

Así, la vida en nuestro planeta se produce como un ciclo constante de sustancias, sustentado por el flujo de energía solar. La vida está organizada no sólo en biocenosis, sino también en ecosistemas, en los que existe una estrecha conexión entre los componentes vivos y no vivos de la naturaleza.

La diversidad de ecosistemas en la Tierra está asociada tanto con la diversidad de organismos vivos como con las condiciones del entorno físico y geográfico. Las comunidades de tundra, bosque, estepa, desierto o tropical tienen características propias de ciclos biológicos y conexiones con el medio ambiente. Los ecosistemas acuáticos también son extremadamente diversos. Los ecosistemas difieren en la velocidad de los ciclos biológicos y en la cantidad total de sustancia involucrada en estos ciclos.

El principio básico de la sostenibilidad de los ecosistemas (el ciclo de la materia sostenido por el flujo de energía) garantiza esencialmente la existencia infinita de la vida en la Tierra.

A partir de este principio se pueden organizar ecosistemas artificiales sostenibles y tecnologías de producción que ahorren agua u otros recursos. La violación de la actividad coordinada de los organismos en las biocenosis suele conllevar cambios graves en los ciclos de la materia en los ecosistemas. Esta es la principal causa de desastres ambientales como la disminución de la fertilidad del suelo, la disminución del rendimiento de las plantas, el crecimiento y la productividad de los animales y la destrucción gradual del medio ambiente natural.

Ejemplos e información adicional

1. En los bosques, todos los organismos herbívoros (consumidores de primer orden) utilizan en promedio entre el 10 y el 12% del crecimiento anual de las plantas. El resto es procesado por descomponedores después de que mueren el follaje y la madera. En los ecosistemas esteparios, el papel de los consumidores aumenta considerablemente. Los herbívoros pueden comer hasta el 70% de la masa total de plantas aéreas sin afectar significativamente su tasa de renovación. Una parte importante de la sustancia ingerida regresa al ecosistema en forma de excremento, que es descompuesto activamente por microorganismos y animales pequeños. Así, la actividad de los consumidores acelera enormemente la circulación de sustancias en las estepas. La acumulación de hojarasca de plantas muertas en los ecosistemas es un indicador de una desaceleración en la tasa de renovación biológica.

2. En los ecosistemas terrestres, el suelo desempeña principalmente el papel de almacenamiento y reserva de aquellos recursos que son necesarios para la vida de la biocenosis. Los ecosistemas que no tienen suelo (acuáticos, rocosos, en aguas poco profundas y vertederos) son muy inestables. La circulación de sustancias en ellos se interrumpe fácilmente y es difícil reanudarla.

En los suelos, la parte más valiosa es el humus, una sustancia compleja que se forma a partir de materia orgánica muerta como resultado de la actividad de numerosos organismos. El humus proporciona una nutrición fiable y a largo plazo para las plantas, ya que se descompone muy lenta y gradualmente, liberando nutrientes. Los suelos con una gran cantidad de humus se caracterizan por una alta fertilidad y los ecosistemas son resilientes.

3. Los ecosistemas inestables en los que el ciclo de la materia no está equilibrado se pueden observar fácilmente con el ejemplo del crecimiento excesivo de estanques o pequeños lagos. En tales embalses, especialmente si los fertilizantes son arrastrados desde los campos circundantes, se desarrolla rápidamente tanto la vegetación costera como diversas algas. Las plantas no tienen tiempo de ser procesadas por los habitantes acuáticos y, al morir, forman capas de turba en el fondo. El lago se vuelve poco profundo y poco a poco deja de existir, convirtiéndose primero en un pantano y luego en una pradera húmeda. Si el depósito es pequeño, estos cambios pueden ocurrir con bastante rapidez, en el transcurso de varios años.

4. Los mares son también ecosistemas gigantescos y complejos. A pesar de su enorme profundidad, están poblados de vida hasta el fondo. En los mares hay una circulación constante de masas de agua, surgen corrientes y se producen flujos y reflujos cerca de la costa. La luz del sol sólo penetra en las capas superficiales del agua; por debajo de los 200 m, la fotosíntesis de las algas es imposible. Por lo tanto, en las profundidades solo viven organismos heterótrofos: animales y bacterias. Así, las actividades de los productores y la mayor parte de los descomponedores y consumidores están fuertemente separadas en el espacio. La materia orgánica muerta finalmente se hunde hasta el fondo, pero los elementos minerales liberados regresan a las capas superiores sólo en los lugares donde hay fuertes corrientes ascendentes. En la parte central de los océanos, la reproducción de algas está muy limitada por la falta de nutrientes, y la "productividad" del océano en estas zonas es tan baja como en los desiertos más secos.

Preguntas.

1. Enumerar lo más detalladamente posible la composición de los descomponedores en el ecosistema forestal.
2. ¿Cómo se manifiesta el ciclo de sustancias en un acuario? ¿Qué tan cerrado es? ¿Cómo hacerlo más sostenible?
3. En la reserva de estepa, en un área completamente vallada de mamíferos herbívoros, el rendimiento de pasto fue de 5,2 c/ha, y en el área de pastoreo, de 5,9. ¿Por qué la eliminación de consumidores es menor?
¿Qué productos vegetales?
4. ¿Por qué está disminuyendo la fertilidad del suelo de la Tierra si las sustancias extraídas por los humanos en forma de cultivos de los campos, tarde o temprano regresan al medio ambiente en forma procesada?

Ejercicio.

Compare el aumento anual de masa verde y reservas de residuos de plantas muertas (basura en los bosques, trapos en las estepas) en diferentes ecosistemas. Determinar en qué ecosistemas el ciclo de sustancias es más intenso.

Temas de discusion.

1. En las cercanías de las empresas industriales humeantes, la basura comenzó a acumularse en los bosques. ¿Por qué sucede esto y qué predicciones se pueden hacer sobre el futuro de este bosque?

2. ¿Es posible que existan ecosistemas en los que la parte viva esté representada por sólo dos grupos: productores y descomponedores?

3. En épocas pasadas, surgieron grandes reservas de carbón en varias regiones de la Tierra. ¿Qué se puede decir sobre las principales características de los ecosistemas en los que esto sucedió?

4. En los ecosistemas complejos de selva tropical, el suelo es muy pobre en nutrientes. ¿Cómo explicar esto? ¿Por qué los bosques tropicales no vuelven a su forma original si se talan?

5. ¿Cómo debería ser el ecosistema de naves espaciales para misiones de larga duración?

Chernova N. M., Fundamentos de ecología: libro de texto. días 10 (11) grado. educación general libro de texto instituciones/ N. M. Chernova, V. M. Galushin, V. M. Konstantinov; Ed. N. M. Chernova. - 6ª ed., estereotipo. - M.: Avutarda, 2002. - 304 p.

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Productores, consumidores y descomponedores en la estructura de las comunidades biológicas.

Según la clasificación funcional de los organismos vivos, se dividen en tres grupos principales:

productores,
consumidores,
descomponedores.

Los primeros producen sustancias orgánicas a partir de inorgánicas, los segundos las someten a diversas transformaciones, migración, concentración, etc., y los terceros las destruyen durante el proceso de mineralización para formar los compuestos inorgánicos más simples. Consideremos con más detalle el papel de estos grupos de organismos en el ciclo de sustancias.

productores

El grupo de productores incluye autótrofos(Los fotótrofos son principalmente plantas y los quimiotrofos son principalmente algunas bacterias). En los ecosistemas terrestres, los productores son dominantes en términos de masa, número (no siempre) y papel energético en los ecosistemas. En los ecosistemas acuáticos puede que no dominen en términos de biomasa, pero siguen siendo dominantes en términos de número y papel en la comunidad.

El resultado de las actividades de los productores en los ecosistemas es la producción biológica bruta: la producción total o total de individuos, comunidades, ecosistemas o la biosfera en su conjunto, incluidos los costos de respiración. Si excluimos el consumo de energía para asegurar la actividad vital de los propios productores, entonces queda la producción primaria pura. En toda la superficie terrestre hay entre 110 y 120 mil millones de toneladas de materia seca, y en el mar, entre 50 y 60 mil millones de toneladas. La producción bruta primaria es el doble.

La cantidad de producción primaria bruta (y neta) de los ecosistemas y la biosfera en su conjunto está determinada por la cobertura proyectiva del territorio por parte de los productores (máximo, hasta el 100% en los bosques, e incluso más, ya que hay una estratificación, y algunos productores están bajo el dosel de otros), y la eficiencia de la fotosíntesis, que es muy baja. Para formar biomasa se utiliza sólo alrededor del 1% de la energía solar recibida en la superficie del organismo vegetal, normalmente una cantidad significativamente menor.

Consumidores

Los alimentos para los consumidores son productores (para consumidores de primer orden) u otros consumidores (para consumidores de segundo orden y posteriores). La división de los consumidores en órdenes encuentra a veces ciertas dificultades cuando, por ejemplo, la composición de cualquier tipo de alimento incluye tanto alimentos vegetales como animales, y los consumidores que producen pueden pertenecer a diferentes órdenes. Sin embargo, en un momento dado, cualquier consumidor pertenece a un orden muy concreto.

En diferentes ecosistemas, los consumidores representan diferentes cantidades de productos primarios procesados. Así, en las comunidades forestales, los consumidores consumen un total del 1% al 10% de la producción neta de plantas primarias, rara vez más. El resto de la materia orgánica se descompone debido a la muerte de las plantas y sus partes (por ejemplo, hojas caídas), y también es parcialmente consumida por los consumidores (cadena alimentaria detrítica) y parcialmente procesada por los descomponedores. En comunidades herbáceas abiertas (prados, estepas, pastos), los consumidores pueden consumir hasta el 50% de la biomasa de las plantas vivas (normalmente mucho menos). Indicadores similares son típicos de las comunidades costeras de los océanos (donde las algas macrófitas sirven como productoras) y los ecosistemas de agua dulce. En las comunidades oceánicas pelágicas basadas en fitoplancton, los consumidores consumen hasta el 90% de la biomasa formada por los productores.

Nota 1

La producción asimilada de los consumidores es el alimento ingerido menos la materia orgánica de los excrementos. A su vez, la producción neta de un consumidor en cualquier nivel es el producto neto asimilado menos el costo de respirar.

Descomponedores

Los descomponedores (reductores) son una parte integral de cualquier ecosistema. Destruyen sustancias orgánicas de alto peso molecular de organismos muertos y utilizan la energía liberada en este proceso para su propia actividad vital, mientras que las sustancias minerales se devuelven al ciclo biótico y luego son reutilizadas por los productores. Como regla general, los descomponedores son de tamaño pequeño. A veces se distingue un grupo de los llamados macroreductores, que incluyen a todos los consumidores relativamente grandes de materia orgánica muerta que forman parte de la cadena alimentaria detrítica. Con este entendimiento, muchos invertebrados (insectos, gusanos, etc.) se consideran descomponedores.

Esto es interesante: