maison → Les astronomes regardent Les consommateurs, leur rôle dans le fonctionnement de l'écosystème. La biologie au Lycée Les plantes peuvent-elles agir en tant que consommatrices ?

Les consommateurs, leur rôle dans le fonctionnement de l'écosystème. La biologie au Lycée Les plantes peuvent-elles agir en tant que consommatrices ?

Les consommateurs sont des organismes hétérotrophes (principalement des animaux) qui consomment la matière organique d'autres organismes - plantes (herbivores - phytophages) et animaux (carnivores - zoophages).[...]

Les consommateurs (consommer - consommer), ou organismes hétérotrophes (hétéros - autres, trophe - nourriture), réalisent le processus de décomposition des substances organiques. Ces organismes utilisent la matière organique comme matière nutritionnelle et source d’énergie. Les organismes hétérotrophes sont divisés en phagotrophes (phaqos - dévorant) et saprotrophes (sapros - pourri).[...]

Les consommateurs utilisent en partie le blé pour soutenir les processus vitaux (« coûts respiratoires ») et construisent en partie leur propre corps sur cette base, réalisant ainsi la première étape fondamentale de transformation de la matière organique synthétisée par les producteurs. Le processus de création et d'accumulation de biomasse au niveau des consommateurs est désigné comme production secondaire.[...]

Les consommateurs sont des animaux hétérotrophes qui consomment des substances organiques toutes faites. Les consommateurs de premier ordre peuvent utiliser la matière organique provenant des plantes (herbivores). Les hétérotrophes qui consomment de l'alimentation animale sont divisés en consommateurs d'ordres II, III, etc. (carnivores). Tous utilisent l'énergie des liaisons chimiques stockées dans les substances organiques par les producteurs.[...]

CONSOMMATEURS - organismes qui consomment des substances organiques prêtes à l'emploi, mais ne décomposent pas ces substances en simples composants minéraux (cf. décomposeurs). L'ensemble des K. forme des chaînes trophiques (niveaux), dans lesquelles se distinguent les K. du premier ordre (herbivores) et les K. du deuxième, du troisième et des ordres suivants (prédateurs).[...]

Les consommateurs sont des organismes qui incluent tous les animaux qui consomment des substances organiques prêtes à l'emploi créées par des espèces photosynthétiques ou chimiosynthétiques - les producteurs. Contrairement aux destructeurs, ils n'amènent pas les substances organiques à une décomposition complète en composants minéraux simples.[...]

Il n’y a pas de consommateurs qui vivent isolés : ils sont tous influencés par d’autres consommateurs. L’exemple le plus évident est la concurrence ; de nombreux consommateurs sont confrontés à une concurrence abusive pour des ressources alimentaires limitées lorsque la densité de consommateurs est élevée et les quantités de nourriture faibles ; dans ce cas, à mesure que la densité des consommateurs augmente, le taux de consommation alimentaire de chaque individu diminue. Cependant, même si les approvisionnements alimentaires ne sont pas limités, le taux de consommation alimentaire par individu peut diminuer avec l’augmentation de la densité de consommation en raison d’un certain nombre d’interactions, généralement appelées interférences mutuelles. Par exemple, de nombreux consommateurs interagissent avec d’autres individus d’une population sur une base comportementale ; Cela laisse moins de temps pour la consommation alimentaire et le taux de consommation alimentaire diminue généralement.[...]

Si le consommateur quitte rapidement la zone d'alimentation, cette période sera alors courte (/r + 5cr. sur la figure 9.21.5). Mais en même temps, il recevra donc peu d'énergie (Ecr). Le taux de production d'énergie (pour toute la période £¿ + 5) sera donné par la pente du segment OB [c'est-à-dire par exemple. Kr £/(+ 5 Kr.)]. Dans le même temps, si le consommateur reste longtemps sur place (5DL), alors il recevra beaucoup plus d'énergie (£DL) ; mais en général, le rythme de production (pente du segment Ob) changera peu. Afin de maximiser le taux de production d'énergie sur la période ¿/ + 5, il est nécessaire d'atteindre la valeur maximale de la pente du segment reliant le point O à la courbe de consommation. Ceci est réalisé simplement en traçant une tangente à la courbe (ligne OP sur la Fig. 9.21, B). Il est impossible de tracer une droite à partir du point O encore plus raide et de telle sorte qu'elle coupe la courbe, et donc le temps de séjour obtenu à l'aide de la tangente est optimal (50Pm).[...]

Les réactions des consommateurs aux spots de restauration ont souvent une composante non seulement spatiale, mais aussi temporelle. Dans de tels cas, le comportement des personnages principaux ressemble à un « jeu de cache-cache ».

P - producteurs C, - consommateurs primaires. D. Arthropodes du sol - d'après Engeliann (1968).[...]

Tous les composants vivants d'un écosystème - producteurs, consommateurs et décomposeurs - constituent la biomasse totale (« poids vif ») de la communauté dans son ensemble ou de ses parties individuelles, certains groupes d'organismes. La biomasse est généralement exprimée en termes de poids humide et sec, mais peut également être exprimée en unités énergétiques - calories, joules, etc., ce qui permet d'identifier la relation entre la quantité d'énergie entrante et, par exemple, la biomasse moyenne. .[...]

Une personne qui mange de la viande de vache est un consommateur secondaire au troisième niveau trophique, et qui mange des plantes est un consommateur primaire au deuxième niveau trophique. Chaque personne a besoin d'environ 1 million de kcal d'énergie reçue par l'alimentation par an pour le fonctionnement physiologique de l'organisme. L'humanité produit environ 810 5 kcal (avec une population de plus de 6 milliards d'habitants), mais cette énergie est répartie de manière extrêmement inégale. Par exemple, en ville, la consommation d'énergie par personne atteint 80 millions de kcal par an, soit Pour tous types d'activités (transports, ménage, industrie), une personne dépense 80 fois plus d'énergie que ce qui est nécessaire à son corps.[...]

Dans le même temps, on ne peut pas s’attendre à ce que le taux de natalité, le taux de croissance et le taux de survie des consommateurs augmentent indéfiniment à mesure que la disponibilité alimentaire augmente. Les consommateurs atteignent un état de satiété et le taux de consommation alimentaire atteint progressivement un niveau constant, auquel il ne dépend pas de la quantité de nourriture disponible (Fig. 8.7) ; par conséquent, le gain reçu par le consommateur atteint également un niveau constant. Il existe donc une limite à la quantité de nourriture qu'une population de consommateurs donnée peut consommer, une limite aux effets nocifs sur sa population de proies et une limite à laquelle la population de consommateurs peut augmenter en taille.

Dans un écosystème, les connexions alimentaires et énergétiques vont dans le sens : producteurs -> consommateurs -> décomposeurs.[...]

Chaque biocénose comprend les composants fonctionnels suivants : producteurs, consommateurs d'ordres I-III, ainsi que décomposeurs qui forment des chaînes alimentaires de différents types (pâturages et détritus). Cette structure de l'écosystème assure le transfert d'énergie de lien (niveau trophique) à lien. Dans des conditions réelles, les chaînes alimentaires peuvent avoir un nombre différent de maillons ; de plus, les chaînes trophiques peuvent se croiser, formant des réseaux alimentaires. Presque toutes les espèces animales, à l’exception de celles qui sont très spécialisées sur le plan alimentaire, n’utilisent pas une seule source de nourriture, mais plusieurs. Si un membre de la biocénose quitte la communauté, le système tout entier n’est pas perturbé puisque d’autres sources de nourriture sont utilisées. Plus la diversité spécifique d’une biocénose est grande, plus elle est stable. Par exemple, dans la chaîne alimentaire plante-lièvre-renard, il n'y a que trois maillons. Mais le renard se nourrit non seulement de lièvres, mais aussi de rongeurs et d'oiseaux. Le lièvre dispose également d'alimentations alternatives - parties vertes des plantes, tiges sèches (« foin »), brindilles d'arbres et d'arbustes, etc.[...]

Un tiers des groupes d'organismes participant au cycle de la matière dans la biosphère sont des consommateurs, c'est-à-dire des organismes qui se nourrissent de matière organique vivante ou morte. La différence entre les consommateurs et les décomposeurs, qui se nourrissent également de matière organique, est que pour leur activité vitale, ils n'utilisent qu'une partie de l'énergie (en moyenne environ 90 %) contenue dans la matière organique des aliments, et que toute la matière organique des aliments n'est pas transformés en composés inorganiques [...]

Dans le cas des chaînes alimentaires des forêts de pâturages, lorsque les arbres sont des producteurs et que les insectes sont les principaux consommateurs, le niveau des consommateurs primaires est numériquement plus riche en individus du niveau producteur. Ainsi, les pyramides de nombres peuvent être inversées. Par exemple sur la Fig. La figure 9.7 montre des pyramides de nombres pour les écosystèmes de la steppe et des forêts de la zone tempérée.[...]

Les ressources biologiques sont toutes des composantes de la biosphère qui forment le milieu vivant : producteurs, consommateurs et décomposeurs contenant du matériel génétique (Reimers, 1990). Ce sont des sources permettant aux gens de recevoir des avantages matériels et spirituels. Il s'agit notamment des objets commerciaux, des plantes cultivées, des animaux domestiques, des paysages pittoresques, des micro-organismes, c'est-à-dire des ressources végétales, des ressources animales, etc. Les ressources génétiques revêtent une importance particulière.[...]

De plus, les résultats de la modélisation deviennent différents lorsqu’on prend en compte le fait que les populations de consommateurs sont influencées par les ressources alimentaires, et que celles-ci ne dépendent pas de l’influence des consommateurs (¡3,/X), 3(/ = 0 : le soi- appelé « système régulé par les donateurs »), dans ce type de réseau trophique, la stabilité est soit indépendante de la complexité, soit augmente avec elle (DeAngelis, 1975). En pratique, le seul groupe d'organismes qui satisfait généralement à cette condition sont les détritivores.[...]

L'homme fait partie de la composante biotique de la biosphère, où il est relié par des chaînes alimentaires aux producteurs, est un consommateur de premier et deuxième (parfois troisième) ordre, un hétérotrophe, utilise de la matière organique et des nutriments prêts à l'emploi, est inclus dans le cycle des substances dans la biosphère et obéit à la loi de l'unité physique et chimique de la matière B .ET. Vernadsky - la matière vivante est unie physico-chimiquement.[...]

L’exemple ci-dessus montre comment une même ressource (le framboisier) peut être utilisée par une grande variété de consommateurs ; Cela montre également combien de consommateurs apparemment sans lien entre eux peuvent néanmoins interagir via une ressource commune (voir chapitre 7).[...]

Le niveau trophique est la localisation de chaque maillon de la chaîne alimentaire. Le premier niveau trophique est celui des producteurs, tous les autres sont les consommateurs.[...]

Les communautés biotiques de chacune de ces zones, à l'exception des zones euphotiques, sont divisées en benthiques et pélagiques. Parmi eux, les principaux consommateurs sont le zooplancton ; les insectes marins sont écologiquement remplacés par des crustacés. L’écrasante majorité des grands animaux sont des prédateurs. La mer est caractérisée par un groupe très important d'animaux appelés sessiles (attachés). On ne les trouve pas dans les systèmes d’eau douce. Beaucoup d’entre eux ressemblent à des plantes, d’où leur nom, par exemple crinoïdes. Le mutualisme et le commensalisme y sont largement développés. Tous les animaux benthiques dans leur cycle de vie passent par le stade pélagique sous forme de larves.[...]

Mais néanmoins, sans aucun doute, une règle plus générale est une diminution du taux de consommation alimentaire d'un individu à mesure que la densité de population des consommateurs augmente. Ce déclin aura probablement des effets négatifs sur la fécondité, la croissance et la probabilité de mortalité individuelle, et cet effet négatif s’accentuera à mesure que la densité augmentera. Ainsi, un contrôle dépendant de la densité s'exerce dans la population consommatrice et, par conséquent, l'interférence mutuelle stabilise la dynamique de la population de prédateurs et la dynamique des populations de prédateurs et de proies en interaction.[...]

La masse organique créée par les plantes par unité de temps est appelée production primaire de la communauté, et la production d'animaux ou d'autres consommateurs est appelée secondaire. Évidemment, la production secondaire ne peut être supérieure ni même égale à la production primaire. Les produits sont exprimés quantitativement en masse humide ou sèche de plantes ou en unités énergétiques - le nombre équivalent de joules.[...]

L'énergie est transférée d'organisme à organisme, créant une chaîne alimentaire ou trophique : des autotrophes, producteurs (créateurs) aux hétérotrophes, consommateurs (mangeurs) et ainsi de suite 4 à 6 fois d'un niveau trophique à l'autre.[...]

Dans une agrocénose, comme dans toute biocénose, des chaînes alimentaires se développent. Un maillon obligatoire de ces chaînes est la personne, et ici elle agit en tant que consommateur de premier ordre, et la chaîne alimentaire est interrompue chez elle. Les agrocénoses sont très instables et existent sans intervention humaine de 1 an (céréales, légumes) à 20-25 ans (fruits et baies).[...]

COMMUNAUTÉ - une collection d'individus interconnectés, d'espèces interconnectées dans un certain espace.[...]

La préférence classée prévaut lorsque les produits alimentaires peuvent être classés sur la base d’un seul indicateur. Une alimentation mixte est préférable pour diverses raisons.[...]

La biocénose (« bios » - vie, « cénose » - communauté, Karl Moebius, 1877) est l'ensemble du complexe d'espèces vivant ensemble et interconnectées les unes avec les autres. Les biocénoses, comme les populations, sont un niveau supraorganisme d'organisation de la VIE.[...]

Les prédateurs qui se nourrissent d'herbivores et les « superprédateurs » qui se nourrissent à la fois des mêmes herbivores et de prédateurs plus petits constituent les niveaux de consommateurs de 2e et 3e ordre. Une partie de la matière organique créée par les producteurs n'atteint pas le niveau des consommateurs sous forme d'aliment, mais, avec les résidus organiques de tous niveaux, elle est transformée par des organismes qui se nourrissent de résidus organiques morts, destructeurs, et est finalement détruite par des champignons et des micro-organismes. qui sont appelés décomposeurs. De nombreux auteurs, cependant, combinent ces deux groupes d’organismes en un seul sous l’un ou l’autre des deux noms. L'analyse du fonctionnement des systèmes de connexions entre différents niveaux, le rôle des espèces individuelles et des groupes d'espèces dans le traitement de la matière et de l'énergie dans les réseaux trophiques, et ils sont toujours beaucoup plus complexes qu'un schéma « pyramidal » généralisé, constitue l'essentiel. contenu de la recherche environnementale. [...]

Il n’est pas difficile de remarquer que plus la chaîne alimentaire d’une population est courte, plus la quantité d’énergie disponible pour son activité vitale est grande. Par conséquent, pour un résultat donné de la production primaire de l'écosystème, la transition vers chaque niveau suivant de la chaîne alimentaire réduit fortement le nombre de consommateurs (jusqu'à 10 fois) capables de se nourrir.[...]

L'effet bénéfique de la nourriture sur les prédateurs individuels n'est pas difficile à imaginer. D’une manière générale, une augmentation de la quantité de nourriture consommée entraîne une augmentation du taux de croissance, de développement et de reproduction et une diminution de la mortalité. Cependant, il existe un certain nombre de situations dans lesquelles la relation entre le taux de consommation alimentaire et le gain reçu par le prédateur s'avère plus complexe qu'il n'y paraît à première vue.[...]

Dans les écosystèmes terrestres, les plantes à fleurs dominent généralement non seulement leur niveau trophique, mais également l’ensemble de la communauté, car elles abritent la grande majorité des organismes de la communauté et exercent en outre diverses influences sur l’environnement abiotique. Les consommateurs peuvent également jouer un rôle régulateur dans l’ensemble de la communauté. Là où les plantes sont de petite taille, les animaux ont une influence assez importante sur l'environnement physique.[...]

Tous les animaux ont d’abord besoin d’une certaine quantité de nourriture simplement pour survivre (Figure 8.6), et à moins que ce seuil ne soit dépassé, l’animal ne pourra pas grandir et se reproduire et ne pourra donc pas produire de progéniture. En d'autres termes, un faible taux de consommation alimentaire ne donne pas simplement trop peu de gain au consommateur, mais affecte plutôt la vitesse à laquelle il risque de mourir de faim.

Ils créent de la biomasse, qui contient l'énergie potentielle des liaisons chimiques. Par conséquent, ils sont appelés producteurs - producteurs. Le taux d'accumulation d'énergie aux niveaux des cônes est appelé productivité secondaire.[...]

À proximité de l'usine, une colonie de taupes a été trouvée à une distance de 16 km du centre d'émission, des campagnols ont été capturés à moins de 7 à 8 km et des musaraignes ont été capturées à 3 à 4 km. De plus, à ces distances de la plante, les animaux ne vivent pas en permanence, mais n'y viennent que temporairement. Cela signifie que la biogéocénose, avec une augmentation de la charge anthropique, est simplifiée principalement en raison de la perte ou de la forte réduction des consommateurs (voir Fig. 4) et que le circuit de circulation du carbone (et d'autres éléments) devient en deux parties : producteurs et récepteurs. .[...]

Un écosystème est un ensemble d'organismes et de composants inorganiques dans lesquels la circulation de la matière peut être maintenue. Tout écosystème comprend une partie vivante - une biocénose et son environnement physique. Les écosystèmes les plus petits font partie d'écosystèmes de plus en plus grands, jusqu'à l'écosystème global de la Terre - la biosphère. Un écosystème ne peut assurer la circulation de la matière que s'il comporte quatre composantes : réserves de nutriments, producteurs, consommateurs et décomposeurs.[...]

L'une des raisons du manque de données paléontologiques sur l'Archéen et le Protérozoïque est le manque de squelettes, externes ou internes, qui pourraient être conservés sous forme de fossiles. L'une des hypothèses en la matière, la plus proche de la vision écologique de l'évolution, est que pendant longtemps le niveau de production de matière organique par photosynthèse, représentée principalement par le phytoplancton, algues microscopiques flottant dans les couches supérieures de l'eau, a été suffisante, voire excessive, pour soutenir la vie d'une variété de consommateurs qui se nourrissaient d'algues vivantes ou mortes et ont évolué pour améliorer les mécanismes de filtration de l'eau ou de collecte de limon. Une partie importante des organismes marins modernes ont conservé leur alimentation à partir de minuscules particules organiques filtrées (éponges, de nombreux mollusques, crustacés, cordés larvaires et bien d'autres) ou de limon collecté au fond. Ce type de biosphère, dont les écosystèmes ne comprenaient probablement que trois niveaux - producteurs, consommateurs et décomposeurs, micro-organismes qui décomposent finalement la matière organique, existait sur Terre depuis assez longtemps.[...]

En plus d'illustrer l'importance potentielle de la satiété des prédateurs, l'exemple de rendement met en évidence un autre problème lié à l'échelle de temps des interactions. Les consommateurs de semences sont incapables de tirer le maximum de profit (ou de causer le maximum de dégâts) d’une récolte abondante car leur temps de génération est trop long. Un hypothétique consommateur de semences, qui pourrait produire plusieurs générations au cours d’une saison, serait capable, avec une nourriture abondante, d’augmenter sa population de manière exponentielle et de détruire la récolte. -De manière générale, les consommateurs avec des temps de génération relativement courts ont tendance à répéter les fluctuations de l'abondance de leurs proies, tandis que les consommateurs avec des temps de génération relativement longs ont besoin d'une période plus longue pour répondre aux augmentations de l'abondance des proies et pour se remettre d'une baisse de l'abondance des proies.

DANS biocénoses Les organismes vivants sont étroitement liés non seulement les uns aux autres, mais aussi à la nature inanimée. Cette connexion s'exprime à travers la matière et l'énergie.

Le métabolisme, comme vous le savez, est l’une des principales manifestations de la vie. En termes modernes, les organismes sont des systèmes biologiques ouverts car ils sont connectés à leur environnement par un flux constant de matière et d’énergie traversant leur corps. La dépendance matérielle des êtres vivants à l’égard de l’environnement était reconnue dès la Grèce antique. Le philosophe Héraclite a exprimé ce phénomène de manière figurée dans les mots suivants : « Nos corps coulent comme des ruisseaux, et la matière s'y renouvelle constamment, comme l'eau dans un ruisseau. » La connexion substance-énergie d’un organisme avec son environnement peut être mesurée.

Le flux de nourriture, d’eau et d’oxygène dans les organismes vivants est un flux de matière provenant de environnement. Les aliments contiennent l’énergie nécessaire au fonctionnement des cellules et des organes. Les plantes absorbent directement l’énergie du soleil, la stockent dans les liaisons chimiques des composés organiques, puis elle est redistribuée à travers les relations alimentaires dans les biocénoses.

V. N. Soukatchev
(1880 – 1967)

Éminent botaniste et académicien russe
Fondateur de la biogéocénologie - la science des écosystèmes naturels

Les flux de matière et d’énergie traversant les organismes vivants lors des processus métaboliques sont extrêmement importants. Une personne, par exemple, consomme des dizaines de tonnes de nourriture et de boissons au cours de sa vie et plusieurs millions de litres d’air par ses poumons. De nombreux organismes interagissent encore plus intensément avec leur environnement. Les plantes dépensent entre 200 et 800 grammes d'eau, voire plus, pour créer chaque gramme de leur masse, qu'elles extraient du sol et s'évaporent dans l'atmosphère. Substances nécessaires à photosynthèse, les plantes obtiennent du sol, de l’eau et de l’air.

Avec une telle intensité de flux de matière de la nature inorganique vers les corps vivants, les réserves de composés nécessaires à la vie sont nutriments– aurait été épuisé sur Terre depuis longtemps. Cependant, la vie ne s’arrête pas, car les nutriments sont constamment restitués à l’environnement qui entoure les organismes. Cela se produit dans les biocénoses, où, en raison des relations nutritionnelles entre espèces, synthétisées par les plantes matière organique sont finalement à nouveau détruits en composés qui peuvent être à nouveau utilisés par les plantes. C'est comme ça que ça se produit cycle biologique des substances.

Ainsi, la biocénose fait partie d'un système encore plus complexe, qui, outre les organismes vivants, comprend également leur environnement inanimé, contenant la matière et l'énergie nécessaires à la vie. Une biocénose ne peut exister sans liens matériels et énergétiques avec l’environnement. De ce fait, la biocénose représente une certaine unité avec elle.

A. Tansley
(1871 – 1955)

Botaniste anglais, a introduit le concept d'« écosystème » dans la science

Tout ensemble d'organismes et de composants inorganiques dans lequel le cycle de la matière peut être maintenu est appelé système écologique, ou écosystème.

Les écosystèmes naturels peuvent être de différents volumes et longueurs : une petite flaque d'eau avec ses habitants, un étang, un océan, une prairie, un bosquet, une taïga, une steppe - autant d'exemples d'écosystèmes à différentes échelles. Tout écosystème comprend une partie vivante - une biocénose et son environnement physique. Les écosystèmes les plus petits font partie d'écosystèmes de plus en plus grands, jusqu'à l'écosystème global de la Terre. Le cycle biologique général de la matière sur notre planète consiste également en l'interaction de nombreux autres cycles privés. Un écosystème ne peut assurer la circulation de la matière que s'il comprend les quatre composantes nécessaires à cela : réserves de nutriments, producteurs, consommateurs Et décomposeurs(Fig. 1).

Riz. 1. Composantes essentielles de l'écosystème

Producteurs- ce sont des plantes vertes qui créent de la matière organique à partir d'éléments biogéniques, c'est-à-dire de produits biologiques, en utilisant les flux d'énergie solaire.

Consommateurs– les consommateurs de cette substance organique, la transformant en de nouvelles formes. Les animaux agissent généralement en tant que consommateurs. Il existe des consommateurs de premier ordre - les espèces herbivores et des animaux carnivores de second ordre.

Décomposeurs- des organismes qui détruisent complètement les composés organiques en composés minéraux. Le rôle des décomposeurs dans les biocénoses est principalement assuré par des champignons et des bactéries, ainsi que par d'autres petits organismes qui traitent les restes morts de plantes et d'animaux (Fig. 2).

Riz. 2. Destructeurs de bois mort (coléoptère du bronze et sa larve ; lucane cerf et sa larve ; longicorne du chêne et sa larve ; ver des bois odorant et sa chenille ; coléoptère plat rouge ; mille-pattes nodulaires ; fourmi noire ; cloportes ; ver de terre)

La vie sur Terre existe depuis environ 4 milliards d'années, sans interruption précisément parce qu'elle se produit dans le système des cycles biologiques de la matière. La base en est la photosynthèse végétale et les connexions alimentaires entre les organismes dans les biocénoses. Or, le cycle biologique de la matière nécessite une dépense énergétique constante. Contrairement aux éléments chimiques qui interviennent de manière répétée dans les corps vivants, l’énergie solaire retenue par les plantes vertes ne peut pas être utilisée indéfiniment par les organismes.

Selon la première loi de la thermodynamique, l'énergie ne disparaît pas sans laisser de trace ; elle se conserve dans le monde qui nous entoure, mais passe d'une forme à une autre. Selon la deuxième loi de la thermodynamique, toute transformation d'énergie s'accompagne du passage d'une partie de celle-ci vers un état où elle ne peut plus être utilisée pour le travail. Dans les cellules des êtres vivants, l'énergie qui assure les réactions chimiques est partiellement transformée en chaleur lors de chaque réaction, et la chaleur est dissipée par le corps dans l'espace environnant. Le travail complexe des cellules et des organes s’accompagne ainsi d’une perte d’énergie du corps. Chaque cycle de circulation des substances, en fonction de l'activité des membres de la biocénose, nécessite de plus en plus de nouveaux apports énergétiques.

Ainsi, la vie sur notre planète s'effectue comme un processus permanent cycle des substances, prise en charge flux d’énergie solaire. La vie est organisée non seulement en biocénoses, mais aussi en écosystèmes, dans lesquels il existe un lien étroit entre les composantes vivantes et non vivantes de la nature.

La diversité des écosystèmes sur Terre est associée à la fois à la diversité des organismes vivants et aux conditions de l'environnement physique et géographique. Toundra, forêt, steppe, désert ou tropical communautés ont leurs propres caractéristiques de cycles biologiques et de liens avec l'environnement. Les écosystèmes aquatiques sont également extrêmement diversifiés. Les écosystèmes diffèrent par la vitesse des cycles biologiques et par la quantité totale de substances impliquées dans ces cycles.

Le principe de base de la durabilité des écosystèmes – le cycle de la matière soutenu par le flux d’énergie – garantit essentiellement l’existence infinie de la vie sur Terre.

Sur la base de ce principe, des écosystèmes artificiels durables et des technologies de production permettant d'économiser l'eau ou d'autres ressources peuvent être organisés. La violation de l'activité coordonnée des organismes dans les biocénoses entraîne généralement de graves changements dans les cycles de la matière dans les écosystèmes. C'est la raison principale d'un tel catastrophes environnementales, comme une baisse de la fertilité des sols, une diminution du rendement des plantes, de la croissance et de la productivité des animaux et la destruction progressive de l'environnement naturel.

Établir une correspondance entre les caractéristiques et les noms des fonctions de la matière vivante dans la biosphère (d'après V.I. Vernadsky) : pour chaque position donnée dans la première colonne, sélectionner la position correspondante dans la deuxième colonne.

Notez les numéros sélectionnés dans le tableau sous les lettres correspondantes.

UN	B	DANS	g	D

Explication.

1) redox : B) la formation d'eau et de dioxyde de carbone lors de la respiration des aérobies ;

D) réduction du dioxyde de carbone pendant la photosynthèse

2) gaz : A) libération méthane dans l'atmosphère en raison de l'activité des bactéries dénitrifiantes

3) concentration : B) accumulation de sels de silicium dans les cellules de prêle ; D) formation de calcaire

Réponse : 21313

Note.

Fonctions de la matière vivante.

Selon Vernadsky - neuf : gaz, oxygène, oxydation, calcium, réduction, concentration, fonction de destruction des composés organiques, fonction de décomposition réductrice, fonction de métabolisme et de respiration des organismes. Actuellement, compte tenu des nouvelles recherches, les fonctions suivantes sont distinguées.

Biogéochimique la fonction de l'humanité est la création et la transformation de substances par l'humanité.

Fonction énergétique. Absorption de l'énergie solaire lors de la photosynthèse et de l'énergie chimique lors de la décomposition de substances saturées en énergie, transfert d'énergie à travers les chaînes alimentaires (utilisées par les hétérotrophes). L'énergie absorbée est distribuée au sein de l'écosystème entre les organismes vivants sous forme de nourriture. Une partie de l'énergie est dissipée sous forme de chaleur, et une partie s'accumule dans la matière organique morte et se transforme en état fossile. C'est ainsi que se sont formés des gisements de tourbe, de charbon, de pétrole et d'autres minéraux combustibles.

Fonction destructrice. Cette fonction consiste en la décomposition, la minéralisation de la matière organique morte, la décomposition chimique des roches, l'implication des minéraux résultants dans le cycle biotique, c'est-à-dire provoque la transformation de la matière vivante en matière inerte. En conséquence, de la matière biogénique et bioinerte de la biosphère se forme également. Sur les roches - les bactéries, les algues bleu-vert, les champignons et les lichens - ont un fort effet chimique sur les roches avec des solutions de tout un complexe d'acides - carbonique, nitrique, sulfurique et divers acides organiques. En décomposant certains minéraux avec leur aide, les organismes extraient sélectivement et incluent dans le cycle biotique les éléments nutritionnels les plus importants - calcium, potassium, sodium, phosphore, silicium et microéléments.

Fonction de concentration. C'est le nom de l'accumulation sélective au cours de la vie de certains types de substances destinées à la construction du corps de l'organisme ou de celles qui en sont éliminées au cours du métabolisme. Grâce à la fonction de concentration, les organismes vivants extraient et accumulent des éléments biogènes de l’environnement. La composition de la matière vivante est dominée par des atomes d'éléments légers : hydrogène, carbone, azote, oxygène, sodium, magnésium, silicium, soufre, chlore, potassium, calcium, fer, aluminium. Carbone : calcaire, craie, charbon, pétrole, bitume, tourbe, schiste bitumineux (sapropel + humus), sapropel (sédiments de fond centenaires de plans d'eau douce - limon). Certaines espèces sont des concentrateurs spécifiques de certains éléments : algues (varech) - iode, renoncules - lithium, lentilles d'eau - radium, diatomées et céréales - silicium, mollusques et crustacés - cuivre, vertébrés - fer, bactéries - manganèse, etc.

Parallèlement à la fonction de concentration d'un organisme vivant, une substance qui lui est opposée selon les résultats est libérée - diffusion. Elle se manifeste à travers les activités trophiques et de transport des organismes. Par exemple, la dispersion de la matière lorsque les organismes excrètent des excréments, la mort d'organismes lors de divers types de mouvements dans l'espace ou des modifications du tégument. Le fer présent dans l’hémoglobine sanguine est dispersé, par exemple, par les insectes suceurs de sang.

Fonction de formation de l'environnement. Transformation des paramètres physiques et chimiques de l'environnement (lithosphère, hydrosphère, atmosphère) à la suite de processus vitaux dans des conditions favorables à l'existence des organismes.

Cette fonction est le résultat conjoint des fonctions de la matière vivante évoquées ci-dessus : la fonction énergétique fournit de l'énergie à tous les maillons du cycle biologique ; destructeur et de concentration contribuent à l'extraction du milieu naturel et à l'accumulation d'éléments dispersés, mais d'une importance vitale pour les organismes vivants. Il est très important de noter qu'en raison de la fonction de formation de l'environnement, les événements importants suivants se sont produits dans l'enveloppe géographique : la composition gazeuse de l'atmosphère primaire a été transformée, la composition chimique des eaux de l'océan primaire a changé, un Une couche de roches sédimentaires s'est formée dans la lithosphère et une couverture de sol fertile est apparue à la surface du sol.

Les quatre fonctions considérées de la matière vivante sont les fonctions principales et déterminantes. Quelques autres fonctions de la matière vivante peuvent être distinguées, par exemple :

Fonction gaz détermine la migration des gaz et leurs transformations, assure la composition gazeuse de la biosphère.

La masse prédominante de gaz sur Terre est d’origine biogénique. Lors du fonctionnement de la matière vivante, les principaux gaz sont créés : azote, oxygène, dioxyde de carbone, sulfure d'hydrogène, méthane, etc. Violation du CO 2 => effet de serre.

Fonction rédox consiste en la transformation chimique principalement de substances contenant des atomes à état d'oxydation variable (composés de fer, de manganèse, d'azote, etc.). Dans le même temps, les processus biogéniques d’oxydation et de réduction prédominent à la surface de la Terre.

Fonction de transport- transfert de matière contre la gravité et dans le sens horizontal. Depuis l'époque de Newton, on sait que le mouvement des flux de matière sur notre planète est déterminé par la force de gravité. La matière non vivante elle-même se déplace le long d'un plan incliné exclusivement de haut en bas. Ce n'est que dans cette direction que se déplacent les rivières, les glaciers, les avalanches et les éboulis. La matière vivante est le seul facteur qui détermine le mouvement inverse de la matière - du bas vers le haut, de l'océan - vers les continents.

En raison du mouvement actif, les organismes vivants peuvent déplacer diverses substances ou atomes dans le sens horizontal, par exemple via divers types de migrations. Vernadsky a appelé le mouvement, ou migration, de substances chimiques par migration biogénique d'atomes ou de matière par matière vivante.

Réponse : 21313

Les organismes vivants sont étroitement liés non seulement les uns aux autres, mais aussi à la nature inanimée. Cette connexion s'exprime à travers la matière et l'énergie.

Le métabolisme, comme vous le savez, est l’une des principales manifestations de la vie. En termes modernes, les organismes sont des systèmes biologiques ouverts car ils sont connectés à leur environnement par un flux constant de matière et d’énergie traversant leur corps. La dépendance matérielle des êtres vivants à l’égard de l’environnement était reconnue dès la Grèce antique. Philosophe Héraclite exprimait ce phénomène de manière figurée dans les mots suivants : « Nos corps coulent comme des ruisseaux, et la matière s'y renouvelle constamment, comme l'eau dans un ruisseau. » La connexion substance-énergie d’un organisme avec son environnement peut être mesurée.

Le flux de nourriture, d’eau et d’oxygène vers les organismes vivants est un flux de matière provenant de l’environnement. Les aliments contiennent l’énergie nécessaire au fonctionnement des cellules et des organes. Les plantes absorbent directement l’énergie du soleil, la stockent dans les liaisons chimiques des composés organiques, puis elle est redistribuée à travers les relations alimentaires dans les biocénoses.

Avec une telle intensité de flux de matière de la nature inorganique vers les corps vivants, les réserves de composés nécessaires à la vie - les éléments biogéniques - auraient été épuisées depuis longtemps sur Terre. Cependant, la vie ne s’arrête pas, car les nutriments sont constamment restitués à l’environnement qui entoure les organismes. Cela se produit dans les biocénoses où, en raison des relations nutritionnelles entre espèces, les substances organiques synthétisées par les plantes sont finalement à nouveau détruites en composés qui peuvent être à nouveau utilisés par les plantes. C'est ainsi que se produit le cycle biologique des substances.

Tout ensemble d'organismes et de composants inorganiques dans lequel le cycle de la matière peut être maintenu est appelé système écologique ou écosystème.

Les écosystèmes naturels peuvent être de différents volumes et étendues : une petite flaque d'eau avec ses habitants, un étang, un océan, une prairie, un bosquet, une taïga, une steppe - autant d'exemples d'écosystèmes à différentes échelles. Tout écosystème comprend une partie vivante - une biocénose et son environnement physique. Les écosystèmes les plus petits font partie d'écosystèmes de plus en plus grands, jusqu'à l'écosystème global de la Terre. Le cycle biologique général de la matière sur notre planète consiste également en l'interaction de nombreux autres cycles privés.

Un écosystème ne peut assurer la circulation de la matière que s'il comprend les quatre composantes nécessaires à cela : réserves de nutriments, producteurs, consommateurs et décomposeurs (Fig. 67).

Producteurs - ce sont des plantes vertes qui créent de la matière organique à partir d'éléments biogéniques, c'est-à-dire de produits biologiques, en utilisant les flux d'énergie solaire.

Consommateurs - les consommateurs de cette substance organique, la transformant sous de nouvelles formes. Les animaux agissent généralement en tant que consommateurs. Il existe des consommateurs de premier ordre - les espèces herbivores et des animaux carnivores de second ordre.

Décomposeurs - des organismes qui détruisent complètement les composés organiques en composés minéraux. Le rôle des décomposeurs dans les biocénoses est joué principalement par les champignons et les bactéries, ainsi que par d'autres petits organismes qui traitent les restes morts de plantes et d'animaux (Fig. 68).

Or, le cycle biologique de la matière nécessite une dépense énergétique constante.

Contrairement aux éléments chimiques qui interviennent de manière répétée dans les corps vivants, l’énergie solaire retenue par les plantes vertes ne peut pas être utilisée indéfiniment par les organismes.

Ainsi, la vie sur notre planète se déroule sous la forme d’un cycle constant de substances, soutenu par le flux d’énergie solaire. La vie est organisée non seulement en biocénoses, mais aussi en écosystèmes, dans lesquels il existe un lien étroit entre les composantes vivantes et non vivantes de la nature.

La diversité des écosystèmes sur Terre est associée à la fois à la diversité des organismes vivants et aux conditions de l'environnement physique et géographique. Les communautés de toundra, de forêt, de steppe, de désert ou tropicales ont leurs propres caractéristiques de cycles biologiques et de liens avec l'environnement. Les écosystèmes aquatiques sont également extrêmement diversifiés. Les écosystèmes diffèrent par la vitesse des cycles biologiques et par la quantité totale de substances impliquées dans ces cycles.

Le principe de base de la durabilité des écosystèmes – le cycle de la matière soutenu par le flux d’énergie – garantit essentiellement l’existence infinie de la vie sur Terre.

Sur la base de ce principe, des écosystèmes artificiels durables et des technologies de production permettant d'économiser l'eau ou d'autres ressources peuvent être organisés. La violation de l'activité coordonnée des organismes dans les biocénoses entraîne généralement de graves changements dans les cycles de la matière dans les écosystèmes. C'est la principale cause de catastrophes environnementales telles que la baisse de la fertilité des sols, la diminution des rendements végétaux, de la croissance et de la productivité des animaux et la destruction progressive de l'environnement naturel.

Exemples et informations complémentaires

1. Dans les forêts, tous les organismes herbivores (consommateurs de premier ordre) utilisent en moyenne environ 10 à 12 % de la croissance annuelle des plantes. Le reste est traité par des décomposeurs après la mort du feuillage et du bois. Dans les écosystèmes steppiques, le rôle des consommateurs augmente considérablement. Les herbivores peuvent manger jusqu'à 70 % de la masse aérienne totale des plantes sans nuire de manière significative à leur taux de renouvellement. Une partie importante de la substance ingérée retourne dans l'écosystème sous forme d'excréments, qui sont activement décomposés par les micro-organismes et les petits animaux. Ainsi, l’activité des consommateurs accélère grandement la circulation des substances dans les steppes. L’accumulation de déchets végétaux morts dans les écosystèmes est un indicateur d’un ralentissement du taux de renouvellement biologique.

2. Dans les écosystèmes terrestres, le sol joue avant tout le rôle de stockage et de réserve des ressources nécessaires à la vie de la biocénose. Les écosystèmes dépourvus de sols - aquatiques, rocheux, sur bas-fonds et décharges - sont très instables. La circulation des substances qui s'y trouvent est facilement interrompue et difficile à reprendre.

Dans les sols, la partie la plus précieuse est l'humus - une substance complexe formée à partir de matière organique morte suite à l'activité de nombreux organismes. L'humus fournit une nutrition fiable et à long terme aux plantes, car il se décompose très lentement et progressivement, libérant ainsi des nutriments. Les sols riches en humus se caractérisent par une fertilité élevée et les écosystèmes sont résilients.

3. Des écosystèmes instables dans lesquels le cycle de la matière n'est pas équilibré peuvent être facilement observés par l'exemple de la prolifération d'étangs ou de petits lacs. Dans de tels réservoirs, surtout si les engrais sont emportés par les champs environnants, la végétation côtière et diverses algues se développent rapidement. Les plantes n'ont pas le temps d'être transformées par les habitants aquatiques et, en mourant, forment des couches de tourbe au fond. Le lac devient peu profond et cesse progressivement d'exister, se transformant d'abord en marécage puis en prairie humide. Si le réservoir est petit, de tels changements peuvent se produire assez rapidement, sur plusieurs années.

4. Les mers sont également de gigantesques écosystèmes complexes. Malgré leur immense profondeur, ils sont peuplés de vie jusque dans leurs profondeurs. Dans les mers, il y a une circulation constante des masses d'eau, des courants apparaissent et des flux et reflux se produisent près de la côte. La lumière du soleil ne pénètre que dans les couches superficielles de l'eau ; en dessous de 200 m, la photosynthèse des algues est impossible. Par conséquent, seuls les organismes hétérotrophes vivent en profondeur : les animaux et les bactéries. Ainsi, les activités des producteurs et de la majeure partie des décomposeurs et des consommateurs sont fortement séparées dans l'espace. La matière organique morte finit par couler au fond, mais les éléments minéraux libérés ne retournent dans les couches supérieures qu'aux endroits où il y a de forts courants ascendants. Dans la partie centrale des océans, la reproduction des algues est fortement limitée par le manque de nutriments, et la « productivité » de l'océan dans ces zones est aussi faible que dans les déserts les plus secs.

Des questions.

1. Énumérer le plus complètement possible la composition des décomposeurs de l'écosystème forestier.
2. Comment se manifeste le cycle des substances dans un aquarium ? À quel point est-il fermé ? Comment le rendre plus durable ?
3. Dans la réserve de steppe, dans une zone entièrement clôturée contre les mammifères herbivores, le rendement en herbe était de 5,2 c/ha et dans la zone de pâturage de 5,9. Pourquoi l’élimination des consommateurs est-elle plus faible ?
lo produits végétaux ?
4. Pourquoi la fertilité du sol de la Terre diminue-t-elle si les substances extraites des champs par l’homme sous forme de cultures retournent tôt ou tard dans l’environnement sous forme transformée ?

Exercice.

Comparez l'augmentation annuelle de la masse verte et des stocks de résidus végétaux morts (déchets dans les forêts, chiffons dans les steppes) dans différents écosystèmes. Déterminez dans quels écosystèmes le cycle des substances est le plus intense.

Sujets de discussion.

1. À proximité d'entreprises industrielles enfumées, des déchets ont commencé à s'accumuler dans les forêts. Pourquoi cela se produit-il et quelles prédictions peut-on faire sur l’avenir de cette forêt ?

2. Est-il possible d'exister des écosystèmes dans lesquels la partie vivante n'est représentée que par deux groupes : les producteurs et les décomposeurs ?

3. Au cours des époques passées, d'importantes réserves de charbon sont apparues dans plusieurs régions de la Terre. Que peut-on dire des principales caractéristiques des écosystèmes dans lesquels cela s’est produit ?

4. Dans les écosystèmes complexes des forêts tropicales humides, le sol est très pauvre en nutriments. Comment expliquer cela ? Pourquoi les forêts tropicales ne retrouvent-elles pas leur forme originale si elles sont défrichées ?

5. À quoi devrait ressembler l’écosystème des engins spatiaux pour les missions à long terme ?

Chernova N. M., Fondamentaux de l'écologie : manuel. jours 10 (11) année. enseignement général cahier de texte institutions/ N. M. Chernova, V. M. Galushin, V. M. Konstantinov ; Éd. N. M. Tchernova. - 6e éd., stéréotype. - M. : Outarde, 2002. - 304 p.

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Producteurs, consommateurs et décomposeurs dans la structure des communautés biologiques

Selon la classification fonctionnelle des organismes vivants, ils sont divisés en trois groupes principaux :

producteurs,
les consommateurs,
décomposeurs.

Les premiers produisent des substances organiques à partir de substances inorganiques, les seconds les soumettent à diverses transformations, migrations, concentrations, etc., et les troisièmes les détruisent au cours du processus de minéralisation pour former les composés inorganiques les plus simples. Examinons plus en détail le rôle de ces groupes d'organismes dans le cycle des substances.

Producteurs

Le groupe de producteurs comprend autotrophes(les phototrophes sont principalement des plantes et les chimiotrophes sont principalement des bactéries). Dans les écosystèmes terrestres, les producteurs sont dominants en termes de masse, de nombre (pas toujours) et de rôle énergétique dans les écosystèmes. Dans les écosystèmes aquatiques, ils ne dominent peut-être pas en termes de biomasse, mais ils restent dominants en termes de nombre et de rôle dans la communauté.

Le résultat des activités des producteurs dans les écosystèmes est la production biologique brute - la production totale ou totale des individus, des communautés, des écosystèmes ou de la biosphère dans son ensemble, y compris les coûts de respiration. Si l'on exclut la consommation d'énergie pour assurer l'activité vitale des producteurs eux-mêmes, alors la production primaire pure demeure. Sur l'ensemble des terres, il s'agit de 110 à 120 milliards de tonnes de matière sèche, et dans la mer, de 50 à 60 milliards de tonnes. La production primaire brute est deux fois plus importante.

Le montant de la production primaire brute (et nette) des écosystèmes et de la biosphère dans son ensemble est déterminé par la couverture projective du territoire par les producteurs (maximum - jusqu'à 100 % en forêts, et même plus, puisqu'il y a une stratification, et certains producteurs sont sous la canopée d'autres), et l'efficacité de la photosynthèse, qui est très faible. Pour former de la biomasse, seulement 1 % environ de l’énergie solaire reçue à la surface de l’organisme végétal est utilisé, généralement beaucoup moins.

Consommateurs

Les aliments destinés aux consommateurs sont des producteurs (pour les consommateurs du premier ordre) ou d'autres consommateurs (pour les consommateurs du deuxième ordre et des suivants). La division des consommateurs en commandes se heurte parfois à certaines difficultés lorsque, par exemple, la composition d'aliments de tout type comprend à la fois des aliments végétaux et animaux, et que les consommateurs qu'ils produisent peuvent eux-mêmes appartenir à des commandes différentes. Or, à un instant donné, tout consommateur appartient à un ordre bien précis.

Dans différents écosystèmes, les consommateurs représentent différentes quantités de produits primaires transformés. Ainsi, dans les communautés forestières, les consommateurs consomment au total 1 à 10 % de la production végétale primaire nette, rarement plus. Le reste de la matière organique se décompose en raison de la mort des plantes et de leurs parties (par exemple, les feuilles mortes), et est également partiellement consommé par les consommateurs (chaîne alimentaire détritique) et partiellement transformé par les décomposeurs. Dans les communautés herbacées ouvertes (prairies, steppes, pâturages), les consommateurs peuvent consommer jusqu'à 50 % de la biomasse des plantes vivantes (généralement beaucoup moins). Des indicateurs similaires sont typiques des communautés côtières des océans (où les algues macrophytes servent de producteurs) et des écosystèmes d'eau douce. Dans les communautés océaniques pélagiques basées sur le phytoplancton, les consommateurs consomment jusqu'à 90 % de la biomasse formée par les producteurs.

Note 1

La production assimilée des consommateurs est la nourriture consommée moins la matière organique des excréments. À son tour, la production nette d’un consommateur, à n’importe quel niveau, est le produit net assimilé moins le coût de la respiration.

Décomposeurs

Les décomposeurs (réducteurs) font partie intégrante de tout écosystème. Ils détruisent les substances organiques de haut poids moléculaire des organismes morts et utilisent l'énergie libérée lors de ce processus pour leur propre activité vitale, tandis que les substances minérales sont renvoyées dans le cycle biotique et réutilisées par les producteurs. En règle générale, les décomposeurs sont de petite taille. On distingue parfois un groupe de soi-disant macro-réducteurs, comprenant tous les consommateurs relativement importants de matière organique morte qui font partie de la chaîne alimentaire détritique. Dans cette optique, de nombreux invertébrés – insectes, vers, etc. – sont considérés comme des décomposeurs.

C'est intéressant: