Dom → Astronomi gledaju Potrošači, njihova uloga u funkcioniranju ekosustava. Biologija na Liceju Mogu li biljke biti potrošači?

Potrošači, njihova uloga u funkcioniranju ekosustava. Biologija na Liceju Mogu li biljke biti potrošači?

Konzumenti su heterotrofni organizmi (uglavnom životinje) koji konzumiraju organsku tvar drugih organizama – biljaka (biljojjedi – fitofagi) i životinja (mesojedi – zoofagi).[...]

Konzumenti (consume - konzumirati), odnosno heterotrofni organizmi (heteros - drugo, trophe - hrana), provode proces razgradnje organskih tvari. Ovi organizmi koriste organsku tvar kao hranu i izvor energije. Heterotrofni organizmi se dijele na fagotrofe (phaqos - proždire) i saprotrofe (sapros - truli).[...]

Potrošači pšenicu djelomično koriste za potporu životnim procesima (“troškovi disanja”), a djelomično na njezinoj osnovi izgrađuju vlastito tijelo te tako provode prvu, temeljnu fazu pretvorbe organske tvari koju sintetiziraju proizvođači. Proces stvaranja i akumulacije biomase na razini potrošača označava se kao sekundarna proizvodnja.[...]

Konzumenti su heterotrofne životinje koje konzumiraju gotove organske tvari. Konzumenti prvog reda mogu koristiti organsku tvar iz biljaka (biljojedi). Heterotrofi koji koriste hranu životinjskog podrijetla dijele se na potrošače reda II, III itd. (mesojedi). Svi oni koriste energiju kemijskih veza koju su proizvođači pohranili u organske tvari.[...]

KONZUMENTI - organizmi koji konzumiraju gotove organske tvari, ali te tvari ne razlažu na jednostavne mineralne sastojke (usp. razlagači). Cjelokupnost K. tvori trofičke lance (razine), u kojima se razlikuju K. prvog reda (biljojjedi) i K. drugog, trećeg i sljedećih redova (grabežljivci).[...]

Konzumenti su organizmi u koje spadaju sve životinje koje konzumiraju gotove organske tvari stvorene fotosintetskim ili kemosintetskim vrstama – proizvođačima. Za razliku od destruktora, oni ne dovode organske tvari do potpune razgradnje na jednostavne mineralne komponente. [...]

Ne postoje potrošači koji žive izolirano: svi su pod utjecajem drugih potrošača. Najočitiji primjer je konkurencija; mnogi se potrošači suočavaju s izrabljivačkim natjecanjem za ograničene izvore hrane kada su gustoće potrošača velike, a količine hrane male; u ovom slučaju, kako se gustoća potrošača povećava, stopa potrošnje hrane od strane svakog pojedinca se smanjuje. Međutim, čak i ako zalihe hrane nisu ograničene, stopa potrošnje hrane po pojedincu može se smanjiti s povećanjem gustoće potrošača zbog brojnih interakcija, koje se općenito nazivaju međusobnim ometanjem. Na primjer, mnogi potrošači komuniciraju s drugim pojedincima u populaciji na temelju ponašanja; To ostavlja manje vremena za konzumaciju hrane i općenito se smanjuje stopa konzumacije hrane.[...]

Ako potrošač brzo napusti mjesto za hranjenje, tada će to razdoblje biti kratko (/r + 5cr. na slici 9.21.5). Ali u isto vrijeme, on će dobiti odgovarajuće malo energije (Ecr). Brzina proizvodnje energije (za cijelo razdoblje £¿ + 5) bit će dana nagibom segmenta OB [tj. e. £Kr./(+ 5Kr.)]. U isto vrijeme, ako potrošač ostane na mjestu dulje vrijeme (5DL), tada će dobiti mnogo više energije (£DL); ali općenito, stopa proizvodnje (nagib segmenta Ob) malo će se promijeniti. Kako bi se maksimizirala stopa proizvodnje energije u razdoblju ¿/ + 5, potrebno je postići maksimalnu vrijednost nagiba segmenta koji spaja točku O s krivuljom potrošnje. To se postiže jednostavnim povlačenjem tangente na krivulju (linija OP na slici 9.21, B). Nemoguće je iz točke O povući ravnu crtu još strmiju i tako da siječe krivulju, pa je stoga vrijeme zadržavanja dobiveno pomoću tangente optimalno (50Pm).[...]

Reakcije potrošača na mjesta s hranom često nemaju samo prostornu, već i vremensku komponentu, au takvim slučajevima ponašanje glavnih likova nalikuje „igri skrivača“.[...]

P - proizvođači C, - primarni potrošači. D. Zemljišni člankonošci - prema Engeliannu (1968).[...]

Sve žive komponente ekosustava – proizvođači, konzumenti i razlagači – čine ukupnu biomasu (“živu vagu”) zajednice u cjelini ili njezinih pojedinih dijelova, pojedinih skupina organizama. Biomasa se obično izražava kao mokra i suha težina, ali se također može izraziti u energetskim jedinicama - kalorijama, džulima itd., što omogućuje prepoznavanje odnosa između količine ulazne energije i, na primjer, prosječne biomase. [...]

Osoba koja jede kravlje meso sekundarni je potrošač na trećoj trofičkoj razini, a jedući biljke primarni je potrošač na drugoj trofičkoj razini. Svakoj osobi godišnje je za fiziološko funkcioniranje tijela potrebno oko 1 milijun kcal energije primljene hranom. Čovječanstvo proizvodi oko 810 5 kcal (uz populaciju od preko 6 milijardi ljudi), ali je ta energija raspoređena krajnje neravnomjerno. Na primjer, u gradu potrošnja energije po osobi doseže 80 milijuna kcal godišnje, tj. Za sve vrste aktivnosti (transport, kućanstvo, industrija) čovjek troši 80 puta više energije nego što je potrebno njegovom tijelu.[...]

Istodobno, ne može se očekivati da će se stopa nataliteta, stopa rasta i stopa preživljavanja potrošača povećavati unedogled s povećanjem dostupnosti hrane. Potrošači postižu stanje zasićenosti, a stopa konzumiranja hrane postupno doseže stalnu razinu, na kojoj ne ovisi o količini dostupne hrane (slika 8.7); prema tome, dobit koju prima potrošač također doseže konstantnu razinu. Dakle, postoji ograničenje količine hrane koju određena potrošačka populacija može pojesti, ograničenje štetnih učinaka na njezinu populaciju plijena i granica do koje se potrošačka populacija može povećati. [...]

U ekosustavu veze hrane i energije idu u smjeru: proizvođači -> potrošači -> razlagači.[...]

Svaka biocenoza uključuje sljedeće funkcionalne komponente: proizvođače, potrošače reda I-III, kao i razlagače koji tvore prehrambene lance različitih vrsta (pašnjaci i detritus). Ova struktura ekosustava osigurava prijenos energije od veze (trofičke razine) do veze. U stvarnim uvjetima prehrambeni lanci mogu imati različit broj karika; osim toga, trofički lanci mogu se presijecati, tvoreći prehrambene mreže. Gotovo sve vrste životinja, s izuzetkom onih koje su vrlo specijalizirane u pogledu prehrane, ne koriste samo jedan izvor hrane, već više njih. Ako jedan član biocenoze ispadne iz zajednice, cijeli sustav nije poremećen, jer se koriste drugi izvori hrane. Što je veća raznolikost vrsta u biocenozi, to je ona stabilnija. Na primjer, u hranidbenom lancu biljka-zec-lisica postoje samo tri karike. Ali lisica se hrani ne samo zečevima, već i glodavcima i pticama. Zec ima i alternativne vrste hrane - zelene dijelove biljaka, suhe stabljike ("sijeno"), grančice drveća i grmlja, itd.[...]

Trećina skupina organizama koji sudjeluju u kruženju tvari u biosferi su potrošači – organizmi koji se hrane živom ili mrtvom organskom tvari. Razlika između potrošača i razlagača, koji se također hrane organskom tvari, je u tome što za svoju životnu aktivnost koriste samo dio energije (u prosjeku oko 90%) sadržan u organskoj tvari hrane, a ne svu organsku tvar hrane. pretvaraju u anorganske spojeve [...]

U slučaju lanaca ishrane pašnjačkih šuma, kada su drveće proizvođači, a kukci primarni potrošači, razina primarnih potrošača brojčano je bogatija jedinkama proizvodne razine. Dakle, piramide brojeva mogu se preokrenuti. Na primjer na Sl. Slika 9.7 prikazuje piramide brojeva za ekosustave stepa i šuma umjerenog pojasa.[...]

Biološki resursi su sve komponente biosfere koje tvore životni okoliš: proizvođači, konzumenti i razlagači s genetskim materijalom sadržanim u njima (Reimers, 1990.). Oni su izvori materijalnih i duhovnih dobrobiti za ljude. Tu spadaju gospodarski objekti, kultivirane biljke, domaće životinje, slikoviti krajolici, mikroorganizmi, odnosno biljni resursi, životinjski resursi itd. Genetski resursi su od posebne važnosti.[...]

Osim toga, rezultati modeliranja postaju drugačiji kada se uzme u obzir da su potrošačke populacije pod utjecajem izvora hrane, a one ne ovise o utjecaju potrošača (¡3,/X), 3(/ = 0: tako- nazvan “donor-regulated system” ), u ovoj vrsti hranidbene mreže stabilnost je ili neovisna o složenosti ili raste s njom (DeAngelis, 1975.). U praksi, jedina skupina organizama koja obično zadovoljava ovaj uvjet su detritivori.[...]

Čovjek je dio biotičke komponente biosfere, gdje je hranidbenim lancima povezan s proizvođačima, potrošač je prvog i drugog (ponekad i trećeg) reda, heterotrof, koristi gotovu organsku tvar i hranjive tvari, uključen je u kruženje tvari u biosferi i pridržava se zakona fizičkog i kemijskog jedinstva tvari B .I. Vernadsky - živa tvar je fizikalno-kemijski jedinstvena.[...]

Gornji primjer pokazuje kako isti resurs (biljku maline) mogu koristiti različiti potrošači; Također pokazuje koliko naizgled nepovezanih potrošača ipak može komunicirati kroz zajednički resurs (vidi Poglavlje 7).[...]

Trofička razina je mjesto svake karike u hranidbenom lancu. Prva trofička razina su proizvođači, sve ostalo su potrošači.[...]

Biotičke zajednice svake od ovih zona, osim eufotičke, dijele se na bentoske i pelagičke. U njima su primarni konzumenti zooplankton, kukce u moru ekološki zamjenjuju rakovi. Ogromna većina velikih životinja su grabežljivci. Za more je karakteristična vrlo važna skupina životinja koje se nazivaju sesilne (pripojene). Ne nalaze se u slatkovodnim sustavima. Mnogi od njih nalikuju biljkama pa otuda i njihova imena, na primjer, krinoidi. Mutualizam i komensalizam su ovdje široko razvijeni. Sve bentoske životinje u svom životnom ciklusu prolaze kroz pelagički stadij u obliku ličinki.[...]

Ipak, bez sumnje, općenitije pravilo je smanjenje stope potrošnje hrane od strane pojedinca kako se gustoća naseljenosti potrošača povećava. Taj će pad vjerojatno imati negativne učinke na plodnost, rast i vjerojatnost individualne smrtnosti, a taj će se negativni učinak povećavati s povećanjem gustoće. Stoga se u potrošačkoj populaciji provodi kontrola ovisna o gustoći i, posljedično, međusobna interferencija stabilizira dinamiku populacije predatora i dinamiku interakcijskih populacija predatora i plijena.[...]

Organska masa koju biljke stvaraju u jedinici vremena naziva se primarna proizvodnja zajednice, a proizvodnja životinja ili drugih potrošača naziva se sekundarnom. Očito je da sekundarna proizvodnja ne može biti veća od primarne, niti joj biti jednaka. Proizvodi se kvantitativno izražavaju u mokroj ili suhoj masi biljaka ili u energetskim jedinicama – ekvivalentnom broju džula. [...]

Energija se prenosi s organizma na organizam, stvarajući hranidbeni ili trofički lanac: od autotrofa, proizvođača (stvarača) do heterotrofa, potrošača (jedača) i tako 4-6 puta od jedne do druge trofičke razine.[...]

U agrocenozi, kao iu svakoj biocenozi, razvijaju se hranidbeni lanci. Obavezna karika u tim lancima je osoba, a ovdje se ponaša kao potrošač prvog reda, a lanac ishrane kod njega je prekinut. Agrocenoze su vrlo nestabilne i egzistiraju bez ljudske intervencije od 1 godine (žitarice, povrće) do 20-25 godina (voće i bobice).[...]

ZAJEDNICA je skup međusobno povezanih jedinki, međusobno povezanih vrsta unutar određenog prostora.[...]

Rangirana preferencija prevladava kada se prehrambeni artikli mogu klasificirati na temelju jednog pokazatelja. Mješovita prehrana je poželjnija iz raznih razloga.[...]

Biocenoza (“bios” - život, “cenosis” - zajednica, Karl Moebius, 1877.) je cijeli kompleks vrsta koje žive zajedno i međusobno su povezane. Biocenoze su, kao i populacije, nadorganizmska razina organizacije ŽIVOTA.[...]

Predatori koji se hrane biljojedima i "superpredatori" koji se hrane istim biljojedima i manjim grabežljivcima čine razine potrošača 2. i 3. reda. Dio organske tvari koju stvaraju proizvođači ne dolazi do razine konzumenata kao hrana, već se, zajedno s organskim ostacima svih razina, prerađuje od strane organizama koji se hrane mrtvim organskim ostacima, destruktorima, a na kraju ga uništavaju gljivice i mikroorganizmi, koji se nazivaju dekompozitori. Mnogi autori, međutim, spajaju ove dvije skupine organizama u jednu pod jednim od dva naziva. Analiza funkcioniranja sustava veza između različitih razina, uloga pojedinih vrsta i skupina vrsta u obradi materije i energije u trofičkim mrežama, a one su uvijek mnogo složenije od generalizirane "piramidalne" sheme, čini glavni sadržaj istraživanja okoliša.[...]

Nije teško primijetiti da što je kraći hranidbeni lanac jedne populacije, to je veća količina energije dostupna za njezinu životnu aktivnost. Stoga, za dani učinak primarne proizvodnje ekosustava, prijelaz na svaku sljedeću razinu hranidbenog lanca naglo smanjuje broj potrošača (do 10 puta) koji se mogu hraniti.[...]

Povoljan učinak hrane na pojedine predatore nije teško zamisliti. Povećanje količine pojedene hrane, općenito govoreći, dovodi do povećanja stope rasta, razvoja i razmnožavanja te smanjenja smrtnosti. Međutim, postoji niz situacija u kojima se odnos između stope konzumiranja hrane i dobitka koji grabežljivac dobiva je složeniji nego što se čini na prvi pogled.[...]

U kopnenim ekosustavima, cvjetnice obično dominiraju ne samo svojom trofičkom razinom, već i cijelom zajednicom, budući da pružaju utočište velikoj većini organizama u zajednici i, osim toga, imaju različite utjecaje na abiotski okoliš. Potrošači također mogu igrati regulatornu ulogu u cijeloj zajednici. Tamo gdje su biljke male veličine, životinje imaju prilično velik utjecaj na fizički okoliš.[...]

Svim životinjama prvo je potrebna određena količina hrane samo da bi preživjele (Slika 8.6), a osim ako se taj prag ne prijeđe, životinja neće moći rasti i razmnožavati se, pa stoga neće moći proizvoditi potomstvo. Drugim riječima, niska stopa potrošnje hrane potrošaču ne daje samo premalo dobiti, već utječe na brzinu kojom se približava smrti od gladi. [...]

Oni stvaraju biomasu koja sadrži potencijalnu energiju kemijskih veza. Stoga se nazivaju proizvođači - proizvođači. Brzina akumulacije energije na razini stožaca naziva se sekundarna produktivnost.[...]

U blizini biljke pronađena je kolonija krtica na udaljenosti od 16 km od centra emisije, voluharice su uhvaćene ne bliže od 7-8 km, a rovke su uhvaćene na 3-4 km. Štoviše, na tim udaljenostima od biljke životinje ne žive stalno, već samo privremeno dolaze. To znači da se biogeocenoza, s povećanjem antropogenog opterećenja, pojednostavljuje prvenstveno zbog gubitka ili oštrog smanjenja potrošača (vidi sliku 4), a krug kruženja ugljika (i drugih elemenata) postaje dvodijelni: proizvođači i receptori [...]

Ekosustav je skup organizama i anorganskih komponenti u kojima se može održavati kruženje tvari. Svaki ekosustav uključuje živi dio - biocenozu i njen fizički okoliš. Manji ekosustavi dio su sve većih, sve do ukupnog ekosustava Zemlje – biosfere. Ekosustav može osigurati kruženje tvari samo ako postoje četiri komponente: rezerve hranjivih tvari, proizvođači, potrošači i razlagači.[...]

Jedan od razloga nedostatka paleontoloških podataka o arheju i proterozoiku je nedostatak kostura, vanjskih ili unutarnjih, koji bi se mogli sačuvati kao fosili. Jedna od pretpostavki o ovom pitanju, koja je najbliža ekološkom pogledu na evoluciju, jest da je dugo vremena razina proizvodnje organske tvari fotosintetikom, koju uglavnom predstavljaju fitoplankton, mikroskopske alge koje plutaju u gornjim slojevima vode, bila dovoljan ili čak pretjeran za održavanje života raznih konzumenata koji su se hranili živim ili mrtvim algama i evoluirali kako bi poboljšali mehanizme za filtriranje vode ili skupljanje mulja. Značajan dio suvremenih morskih organizama zadržao je svoju prehranu od filtriranih sitnih organskih čestica (spužve, mnogi mekušci, rakovi, ličinke hordata i mnogi drugi) ili od mulja prikupljenog s dna. Ovakav tip biosfere, čiji se ekosustavi vjerojatno sastoje od samo tri razine - proizvođača, konzumenata i razlagača, mikroorganizama koji konačno razgrađuju organsku tvar, postojao je na Zemlji dosta dugo.[...]

Uz ilustraciju potencijalne važnosti zasićenja predatora, primjer prinosa naglašava još jedno pitanje vezano uz vremensku skalu interakcija. Potrošači sjemena ne mogu ostvariti maksimalnu dobit (ili uzrokovati maksimalnu štetu) od obilne žetve jer je njihovo vrijeme stvaranja predugo. Hipotetski potrošač sjemena, koji bi mogao proizvesti nekoliko generacija tijekom sezone, bio bi u stanju, uz obilje hrane, eksponencijalno povećati svoju populaciju i uništiti urod. - Općenito govoreći, konzumenti s relativno kratkim generacijskim vremenima imaju tendenciju ponavljanja fluktuacija u obilju svog plijena, dok konzumenti s relativno dugim generacijskim vremenima trebaju dulje razdoblje da odgovore na povećanje obilja plijena i da se oporave od smanjenja obilja plijena.

U biocenozeŽivi organizmi usko su povezani ne samo jedni s drugima, već i s neživom prirodom. Ta povezanost se izražava kroz materiju i energiju.

Metabolizam je, kao što znate, jedna od glavnih manifestacija života. U suvremenom smislu, organizmi su otvoreni biološki sustavi jer su povezani s okolinom stalnim protokom materije i energije koja prolazi kroz njihova tijela. Materijalna ovisnost živih bića o okolišu prepoznata je još u staroj Grčkoj. Filozof Heraklit slikovito je izrazio ovu pojavu sljedećim riječima: “Naša tijela teku poput potoka, a materija se u njima neprestano obnavlja, kao voda u potoku.” Supstancijsko-energetska veza organizma s okolinom može se mjeriti.

Protok hrane, vode i kisika u žive organizme su tokovi materije iz okoliš. Hrana sadrži energiju potrebnu za funkcioniranje stanica i organa. Biljke izravno apsorbiraju energiju Sunčeve svjetlosti, pohranjuju je u kemijske veze organskih spojeva, a zatim se preraspodjeljuju kroz prehrambene odnose u biocenozama.

V. N. Sukačev
(1880 – 1967)

Istaknuti ruski botaničar, akademik
Utemeljitelj biogeocenologije – znanosti o prirodnim ekosustavima

Protoci tvari i energije kroz žive organizme u metaboličkim procesima iznimno su veliki. Čovjek, primjerice, tijekom života unese desetke tona hrane i pića, a plućima provuče mnogo milijuna litara zraka. Mnogi organizmi su još intenzivnije u interakciji sa svojom okolinom. Za stvaranje svakog grama svoje mase biljke troše od 200 do 800 ili više grama vode koju izvlače iz tla i isparavaju u atmosferu. Tvari potrebne za fotosinteza, biljke dobivaju iz tla, vode i zraka.

S takvim intenzitetom protoka tvari iz anorganske prirode u živa tijela, rezerve spojeva potrebnih za život su hranjivim tvarima– odavno bi se iscrpio na Zemlji. Međutim, život ne prestaje, jer se hranjive tvari neprestano vraćaju u okolinu koja okružuje organizme. To se događa u biocenozama, gdje, kao rezultat prehrambenih odnosa između vrsta, sintetiziraju biljke organska tvar na kraju se ponovno razgrade u spojeve koje biljke mogu ponovno koristiti. Ovako nastaje biološki ciklus tvari.

Dakle, biocenoza je dio još složenijeg sustava, koji osim živih organizama uključuje i njihov neživi okoliš, koji sadrži materiju i energiju potrebnu za život. Biocenoza ne može postojati bez materijalne i energetske povezanosti s okolišem. Kao rezultat toga, biocenoza predstavlja određeno jedinstvo s njim.

A. Tansley
(1871 – 1955)

Engleski botaničar, uveo je koncept "ekosustava" u znanost

Svaka zbirka organizama i anorganskih komponenti u kojoj se može održavati ciklus materije naziva se ekološki sustav, ili ekosustav.

Prirodni ekosustavi mogu biti različitih volumena i duljina: mala lokva sa svojim stanovnicima, ribnjak, ocean, livada, šumarak, tajga, stepa - sve su to primjeri ekosustava različitih razmjera. Svaki ekosustav uključuje živi dio - biocenozu i njen fizički okoliš. Manji ekosustavi dio su sve većih, sve do ukupnog ekosustava Zemlje. Opći biološki ciklus materije na našem planetu također se sastoji od interakcije mnogo više privatnih ciklusa. Ekosustav može osigurati kruženje tvari samo ako uključuje četiri za to potrebne komponente: rezerve hranjivih tvari, proizvođači, potrošači I razlagači(Sl. 1).

Riža. 1. Bitne komponente ekosustava

Proizvođači- to su zelene biljke koje od biogenih elemenata, odnosno bioloških proizvoda, stvaraju organsku tvar pomoću tokova sunčeve energije.

Potrošači– potrošači ove organske tvari, prerađujući je u nove oblike. Životinje se obično ponašaju kao potrošači. Postoje konzumenti prvog reda - biljojedi i drugog reda - mesojedi.

Razlagači- organizmi koji potpuno razgrađuju organske spojeve do mineralnih. Ulogu razlagača u biocenozama imaju uglavnom gljive i bakterije, kao i drugi mali organizmi koji prerađuju mrtve ostatke biljaka i životinja (slika 2).

Riža. 2. Uništavači mrtvog drva (brončana zlatica i njezina ličinka; jelenčić i njegova ličinka; veliki hrastov dugorog i njegova ličinka; mirisni leptir crvotočina i njegova gusjenica; crvena plosnatica; kvržičasta stonoga; crni mrav; drvosječa; gujavica)

Život na Zemlji traje oko 4 milijarde godina, bez prekida upravo zato što se odvija u sustavu bioloških ciklusa materije. Osnova za to je fotosinteza biljaka i prehrambene veze između organizama u biocenozama. Međutim, biološki ciklus tvari zahtijeva stalni utrošak energije. Za razliku od kemijskih elemenata koji su opetovano uključeni u živa tijela, energiju sunčeve svjetlosti koju zadržavaju zelene biljke organizmi ne mogu koristiti neograničeno dugo.

Prema prvom zakonu termodinamike, energija ne nestaje bez traga, ona se čuva u svijetu oko nas, ali prelazi iz jednog oblika u drugi. Prema drugom zakonu termodinamike svaka transformacija energije prati prijelaz njenog dijela u stanje u kojem se više ne može koristiti za rad. U stanicama živih bića energija koja osigurava kemijske reakcije se tijekom svake reakcije djelomično pretvara u toplinu, a toplinu tijelo odvodi u okolni prostor. Složeni rad stanica i organa praćen je gubitkom energije iz tijela. Svaki ciklus kruženja tvari, ovisno o aktivnosti članova biocenoze, zahtijeva sve više i više novih zaliha energije.

Dakle, život na našem planetu odvija se kao stalni ciklus tvari, podržano protok sunčeve energije.Život je organiziran ne samo u biocenoze, već iu ekosustave, u kojima postoji uska veza između živih i neživih komponenti prirode.

Raznolikost ekosustava na Zemlji povezana je kako s raznolikošću živih organizama tako i s uvjetima fizičkog i geografskog okoliša. Tundra, šuma, stepa, pustinja ili tropsko područje zajednice imaju svoje karakteristike bioloških ciklusa i povezanosti s okolinom. Vodeni ekosustavi također su izuzetno raznoliki. Ekosustavi se razlikuju po brzini bioloških ciklusa i po ukupnoj količini tvari uključenih u te cikluse.

Osnovno načelo održivosti ekosustava - kruženje tvari potpomognuto protokom energije - u biti osigurava beskrajno postojanje života na Zemlji.

Na temelju ovog načela mogu se organizirati održivi umjetni ekosustavi i proizvodne tehnologije koje štede vodu ili druge resurse. Kršenje koordinirane aktivnosti organizama u biocenozama obično povlači za sobom ozbiljne promjene u ciklusima materije u ekosustavima. Ovo je glavni razlog za takvo što ekološke katastrofe, kao što je smanjenje plodnosti tla, smanjenje prinosa biljaka, rasta i produktivnosti životinja te postupno uništavanje prirodnog okoliša.

Uspostavite korespondenciju između karakteristika i naziva funkcija žive tvari u biosferi (prema V. I. Vernadskom): za svaki položaj dat u prvom stupcu odaberite odgovarajući položaj iz drugog stupca.

Odabrane brojeve zapišite u tablicu ispod odgovarajućih slova.

A	B	U	G	D

Obrazloženje.

1) redoks: B) stvaranje vode i ugljičnog dioksida tijekom disanja aeroba;

D) smanjenje ugljičnog dioksida tijekom fotosinteze

2) plin: A) ispuštanje metana u atmosferu kao rezultat djelovanja denitrifikacijskih bakterija

3) koncentracija: B) nakupljanje silicijevih soli u stanicama preslice; D) stvaranje vapnenca

Odgovor: 21313

Bilješka.

Funkcije žive tvari.

Prema Vernadskom - devet: plin, kisik, oksidacija, kalcij, redukcija, koncentracija, funkcija razaranja organskih spojeva, funkcija reduktivne razgradnje, funkcija metabolizma i disanja organizama. Trenutno, uzimajući u obzir nova istraživanja, razlikuju se sljedeće funkcije.

Biogeokemijski funkcija čovječanstva je stvaranje i transformacija tvari od strane čovječanstva.

Energetska funkcija. Apsorpcija sunčeve energije tijekom fotosinteze i kemijske energije tijekom razgradnje tvari zasićenih energijom, prijenos energije kroz prehrambene lance (koriste heterotrofi). Apsorbirana energija se unutar ekosustava raspoređuje među živim organizmima u obliku hrane. Energija se djelomično rasipa u obliku topline, a djelomično se nakuplja u mrtvoj organskoj tvari i prelazi u fosilno stanje. Tako su nastala nalazišta treseta, ugljena, nafte i drugih zapaljivih minerala.

Destruktivna funkcija. Ova se funkcija sastoji od razgradnje, mineralizacije mrtve organske tvari, kemijske razgradnje stijena, uključivanja nastalih minerala u biotički ciklus, tj. uzrokuje transformaciju žive tvari u inertnu tvar. Kao rezultat toga nastaje i biogena i bioinertna tvar biosfere. Na stijenama - bakterije, modrozelene alge, gljive i lišajevi - snažno kemijski djeluju na stijene otopinama čitavog kompleksa kiselina - ugljične, dušične, sumporne i raznih organskih. Razgradnjom određenih minerala uz njihovu pomoć organizmi selektivno izdvajaju i uključuju u biotički ciklus najvažnije hranjive elemente - kalcij, kalij, natrij, fosfor, silicij i mikroelemente.

Funkcija koncentracije. To je naziv za selektivno nakupljanje tijekom života pojedinih vrsta tvari za izgradnju tijela organizma ili onih koje se iz njega uklanjaju tijekom metabolizma. Kao rezultat koncentracijske funkcije, živi organizmi izvlače i akumuliraju biogene elemente okoliša. U sastavu žive tvari dominiraju atomi lakih elemenata: vodik, ugljik, dušik, kisik, natrij, magnezij, silicij, sumpor, klor, kalij, kalcij, željezo, aluminij. Ugljik: vapnenac, kreda, ugljen, nafta, bitumen, treset, uljni škriljevac (sapropel + humus), sapropel (stoljetni sedimenti dna slatkovodnih tijela - mulj). Pojedine vrste su specifični koncentratori određenih elemenata: morske alge (kelp) - joda, ljutike - litija, vodene patke - radija, dijatomeje i žitarice - silicija, mekušci i rakovi - bakra, kralješnjaci - željeza, bakterije - mangana itd.

Zajedno s koncentracijskom funkcijom živog organizma, oslobađa se tvar koja mu je suprotna prema rezultatima - raspršivanje. Manifestira se kroz trofičke i transportne aktivnosti organizama. Na primjer, raspršivanje tvari kada organizmi izlučuju izmet, smrt organizama tijekom različitih vrsta kretanja u prostoru ili promjena integumenta. Željezo u krvnom hemoglobinu raspršuje se, na primjer, putem insekata koji sišu krv.

Funkcija formiranja okoline. Transformacija fizikalnih i kemijskih parametara okoliša (litosfera, hidrosfera, atmosfera) kao rezultat vitalnih procesa u uvjetima povoljnim za postojanje organizama.

Ova je funkcija zajednički rezultat gore razmotrenih funkcija žive tvari: energetska funkcija opskrbljuje energijom sve karike biološkog ciklusa; destruktivni i koncentracijski doprinose izdvajanju iz prirodnog okoliša i nakupljanju raspršenih, ali životno važnih za žive organizme elemenata. Vrlo je važno napomenuti da su se kao rezultat funkcije stvaranja okoliša dogodili sljedeći važni događaji u geografskoj ljusci: plinski sastav primarne atmosfere je transformiran, kemijski sastav voda primarnog oceana je promijenjen, u litosferi je nastao sloj sedimentnih stijena, a na površini kopna pojavio se plodni pokrov tla.

Četiri razmatrane funkcije žive tvari su glavne, određujuće funkcije. Mogu se razlikovati i neke druge funkcije žive tvari, na primjer:

Funkcija plina određuje migraciju plinova i njihove transformacije, osigurava plinski sastav biosfere.

Pretežna masa plinova na Zemlji biogenog je podrijetla. Tijekom funkcioniranja žive tvari nastaju glavni plinovi: dušik, kisik, ugljični dioksid, sumporovodik, metan itd. Kršenje CO 2 => efekt staklenika.

Redoks funkcija sastoji se u kemijskoj pretvorbi uglavnom onih tvari koje sadrže atome s promjenjivim oksidacijskim stanjem (spojevi željeza, mangana, dušika itd.). Istodobno, na površini Zemlje prevladavaju biogeni procesi oksidacije i redukcije.

Transportna funkcija- prijenos tvari protiv gravitacije iu vodoravnom smjeru. Još od vremena Newtona poznato je da je kretanje tokova materije na našem planetu određeno silom gravitacije. Sama neživa tvar kreće se duž nagnute ravnine isključivo odozgo prema dolje. Samo u tom smjeru kreću se rijeke, ledenjaci, lavine i sipari. Živa tvar je jedini faktor koji određuje obrnuto kretanje materije - od dna prema gore, od oceana - do kontinenata.

Zbog aktivnog kretanja živi organizmi mogu pomicati različite tvari ili atome u vodoravnom smjeru, na primjer, različitim vrstama migracija. Vernadsky je kretanje ili migraciju kemijskih tvari živom materijom nazvao biogenom migracijom atoma ili materije.

Odgovor: 21313

Živi organizmi usko su povezani ne samo jedni s drugima, već i s neživom prirodom. Ta povezanost se izražava kroz materiju i energiju.

Metabolizam je, kao što znate, jedna od glavnih manifestacija života. U suvremenom smislu, organizmi su otvoreni biološki sustavi jer su povezani s okolinom stalnim protokom materije i energije koja prolazi kroz njihova tijela. Materijalna ovisnost živih bića o okolišu prepoznata je još u staroj Grčkoj. Filozof Heraklit je ovu pojavu slikovito izrazio riječima: “Naša tijela teku poput potoka, a materija se u njima neprestano obnavlja, kao voda u potoku.” Supstancijsko-energetska veza organizma s okolinom može se mjeriti.

Protok hrane, vode i kisika u žive organizme su tokovi tvari iz okoliša. Hrana sadrži energiju potrebnu za funkcioniranje stanica i organa. Biljke izravno apsorbiraju energiju Sunčeve svjetlosti, pohranjuju je u kemijske veze organskih spojeva, a zatim se preraspodjeljuju kroz prehrambene odnose u biocenozama.

S ovakvim intenzitetom protoka tvari iz anorganske prirode u živa tijela, na Zemlji bi odavno bile iscrpljene zalihe spojeva potrebnih za život – biogenih elemenata. Međutim, život ne prestaje, jer se hranjive tvari neprestano vraćaju u okolinu koja okružuje organizme. Javlja se u biocenozama gdje se, kao rezultat prehrambenih odnosa među vrstama, organske tvari koje su biljke sintetizirale na kraju ponovno uništavaju u spojeve koje biljke mogu ponovno iskoristiti. Tako nastaje biološki ciklus tvari.

Svaki skup organizama i anorganskih komponenti u kojima se može održavati ciklus tvari naziva se ekološki sustav ili ekosustav.

Prirodni ekosustavi mogu biti različitih volumena i opsega: mala lokva sa svojim stanovnicima, ribnjak, ocean, livada, šumarak, tajga, stepa - sve su to primjeri ekosustava različitih razmjera. Svaki ekosustav uključuje živi dio - biocenozu i njen fizički okoliš. Manji ekosustavi dio su sve većih, sve do ukupnog ekosustava Zemlje. Opći biološki ciklus materije na našem planetu također se sastoji od interakcije mnogo više privatnih ciklusa.

Ekosustav može osigurati kruženje tvari samo ako uključuje četiri za to potrebne komponente: rezerve hranjivih tvari, proizvođače, potrošače i razlagače (slika 67).

Proizvođači - to su zelene biljke koje od biogenih elemenata, odnosno bioloških proizvoda, stvaraju organsku tvar pomoću tokova sunčeve energije.

Potrošači - potrošači ove organske tvari, prerađujući je u nove oblike. Životinje se obično ponašaju kao potrošači. Postoje konzumenti prvog reda - biljojedi i drugog reda - mesojedi.

Razlagači - organizmi koji potpuno razgrađuju organske spojeve do mineralnih. Ulogu razlagača u biocenozama imaju uglavnom gljive i bakterije, kao i drugi mali organizmi koji prerađuju mrtve ostatke biljaka i životinja (slika 68).

Međutim, biološki ciklus tvari zahtijeva stalni utrošak energije.

Za razliku od kemijskih elemenata koji su opetovano uključeni u živa tijela, energiju sunčeve svjetlosti koju zadržavaju zelene biljke organizmi ne mogu koristiti neograničeno dugo.

Stoga se život na našem planetu odvija kao stalni ciklus tvari, podržan protokom sunčeve energije. Život je organiziran ne samo u biocenoze, već iu ekosustave, u kojima postoji uska veza između živih i neživih komponenti prirode.

Raznolikost ekosustava na Zemlji povezana je kako s raznolikošću živih organizama tako i s uvjetima fizičkog i geografskog okoliša. Tundre, šume, stepe, pustinje ili tropske zajednice imaju svoje karakteristike bioloških ciklusa i povezanosti s okolišem. Vodeni ekosustavi također su izuzetno raznoliki. Ekosustavi se razlikuju po brzini bioloških ciklusa i po ukupnoj količini tvari uključenih u te cikluse.

Osnovno načelo održivosti ekosustava - kruženje tvari potpomognuto protokom energije - u biti osigurava beskrajno postojanje života na Zemlji.

Na temelju ovog načela mogu se organizirati održivi umjetni ekosustavi i proizvodne tehnologije koje štede vodu ili druge resurse. Kršenje koordinirane aktivnosti organizama u biocenozama obično povlači za sobom ozbiljne promjene u ciklusima materije u ekosustavima. To je glavni uzrok takvih ekoloških katastrofa kao što su pad plodnosti tla, smanjenje prinosa biljaka, rasta i produktivnosti životinja te postupno uništavanje prirodnog okoliša.

Primjeri i dodatne informacije

1. U šumama svi biljojedi (konzumenti prvog reda) u prosjeku koriste oko 10-12% godišnjeg prirasta biljaka. Ostatak se obrađuje razlagačima nakon što lišće i drvo odumru. U stepskim ekosustavima uvelike se povećava uloga potrošača. Biljojedi mogu pojesti do 70% ukupne nadzemne mase biljaka bez značajnog umanjivanja stope njihove obnove. Značajan dio pojedene tvari vraća se u ekosustav u obliku izmeta, koji aktivno razgrađuju mikroorganizmi i male životinje. Dakle, aktivnost potrošača uvelike ubrzava kruženje tvari u stepama. Nakupljanje mrtvog biljnog otpada u ekosustavima pokazatelj je usporavanja stope biološkog prometa.

2. U kopnenim ekosustavima tlo ima prvenstveno ulogu skladišta i rezerve onih resursa koji su neophodni za život biocenoze. Ekosustavi koji nemaju tlo - vodeno, kamenito, na plićacima i deponijama - vrlo su nestabilni. Kruženje tvari u njima lako se prekida i teško obnavlja.

U tlu je najvrjedniji dio humus - složena tvar koja nastaje od mrtve organske tvari kao rezultat djelovanja brojnih organizama. Humus osigurava dugotrajnu i pouzdanu prehranu biljaka jer se vrlo sporo i postupno razgrađuje, oslobađajući hranjive tvari. Tla s velikom zalihom humusa odlikuju se visokom plodnošću, a ekosustavi su stabilni.

3. Nestabilni ekosustavi u kojima kruženje tvari nije uravnoteženo mogu se lako uočiti na primjeru zarastanja bara ili malih jezera. U takvim akumulacijama, osobito ako se gnojiva isperu s okolnih polja, brzo se razvija i obalna vegetacija i razne alge. Biljke nemaju vremena da ih prerade vodeni stanovnici i, umirući, formiraju slojeve treseta na dnu. Jezero postaje plitko i postupno prestaje postojati, pretvarajući se prvo u močvaru, a potom u vlažnu livadu. Ako je rezervoar mali, takve se promjene mogu dogoditi vrlo brzo, tijekom nekoliko godina.

4. Mora su također ogromni složeni ekosustavi. Unatoč golemoj dubini, naseljene su životom do samog dna. U morima postoji stalna cirkulacija vodenih masa, nastaju struje, a uz obalu se javljaju oseke i oseke. Sunčeva svjetlost prodire samo u površinske slojeve vode, ispod 200 m fotosinteza algi je nemoguća. Stoga u dubinama žive samo heterotrofni organizmi - životinje i bakterije. Dakle, aktivnosti proizvođača i većine razlagača i potrošača jako su prostorno odvojene. Mrtva organska tvar na kraju tone na dno, ali se oslobođeni mineralni elementi vraćaju u gornje slojeve samo na mjestima gdje postoje jaka uzlazna strujanja. U središnjem dijelu oceana reprodukcija algi oštro je ograničena nedostatkom hranjivih tvari, a "produktivnost" oceana u tim je područjima niska kao u najsušnijim pustinjama.

Pitanja.

1. Navedite što potpunije sastav razlagača u šumskom ekosustavu.
2. Kako se očituje ciklus tvari u akvariju? Koliko je zatvoren? Kako ga učiniti održivijim?
3. U stepskom rezervatu, na području potpuno ograđenom od sisavaca biljojeda, prinos trave iznosio je 5,2 c/ha, a na području ispaše - 5,9. Zašto je eliminacija potrošača manja?
lo biljni proizvodi?
4. Zašto se smanjuje plodnost zemljinog tla ako se tvari koje čovjek u obliku usjeva ukloni s polja ipak prije ili kasnije vraćaju u okoliš u prerađenom obliku?

Vježbajte.

Usporedite godišnji prirast zelene mase i zalihe mrtvih biljnih ostataka (stelja u šumama, krpe u stepama) u različitim ekosustavima. Utvrdite u kojim je ekosustavima kruženje tvari intenzivnije.

Teme za raspravu.

1. U blizini zadimljenih industrijskih poduzeća u šumama se počeo gomilati smeće. Zašto se to događa i kakva se predviđanja mogu napraviti o budućnosti ove šume?

2. Mogu li postojati ekosustavi u kojima živi dio predstavljaju samo dvije skupine – proizvođači i razlagači?

3. U prošlim razdobljima, velike rezerve ugljena nastale su u brojnim regijama Zemlje. Što se može reći o glavnim značajkama ekosustava u kojima se to dogodilo?

4. U složenim ekosustavima tropskih kišnih šuma, tlo je vrlo siromašno hranjivim tvarima. Kako ovo objasniti? Zašto se tropske šume ne vrate u svoj izvorni oblik ako se iskrče?

5. Kakav bi trebao biti ekosustav svemirske letjelice za dugoročne misije?

Chernova N. M., Osnove ekologije: udžbenik. dana 10 (11) razreda. opće obrazovanje udžbenik ustanove/ N. M. Černova, V. M. Galušin, V. M. Konstantinov; ur. N. M. Černova. - 6. izd., stereotip. - M.: Bustard, 2002. - 304 str.

Sadržaj lekcije bilješke lekcije prateći okvir lekcija prezentacija metode ubrzanja interaktivne tehnologije Praksa zadaci i vježbe radionice za samotestiranje, treninzi, slučajevi, potrage domaća zadaća pitanja za raspravu retorička pitanja učenika Ilustracije audio, video isječci i multimedija fotografije, slike, grafike, tablice, dijagrami, humor, anegdote, vicevi, stripovi, parabole, izreke, križaljke, citati Dodaci sažetakačlanci trikovi za znatiželjne jaslice udžbenici osnovni i dodatni rječnik pojmova ostalo Poboljšanje udžbenika i nastaveispravljanje grešaka u udžbeniku ažuriranje ulomka u udžbeniku, elementi inovacije u nastavi, zamjena zastarjelih znanja novima Samo za učitelje savršene lekcije kalendarski plan za godinu, metodološke preporuke, programi rasprava Integrirane lekcije

Producenti, potrošači i razlagači u strukturi bioloških zajednica

Prema funkcionalnoj klasifikaciji živi organizmi se dijele u tri glavne skupine:

proizvođači,
potrošači,
razlagači.

Prvi proizvode organske tvari iz anorganskih, drugi ih podvrgavaju raznim transformacijama, migracijama, koncentracijama itd., a treći ih razaraju tijekom procesa mineralizacije da bi nastali najjednostavniji anorganski spojevi. Razmotrimo detaljnije ulogu ovih skupina organizama u ciklusu tvari.

Proizvođači

Skupina proizvođača uključuje autotrofi(fototrofi su uglavnom biljke, a kemotrofi su uglavnom neke bakterije). U kopnenim ekosustavima proizvođači su dominantni u pogledu mase, brojnosti (ne uvijek) i energetske uloge u ekosustavima. U vodenim ekosustavima možda ne dominiraju u smislu biomase, ali ostaju dominantni u smislu broja i uloge u zajednici.

Rezultat aktivnosti proizvođača u ekosustavima je bruto biološka proizvodnja – ukupna ili ukupna proizvodnja pojedinaca, zajednica, ekosustava ili biosfere u cjelini, uključujući troškove disanja. Ako izuzmemo utrošak energije za osiguranje životne aktivnosti samih proizvođača, ostaje čista primarna proizvodnja. Na cijelom kopnu iznosi 110-120 milijardi tona suhe tvari, au moru 50-60 milijardi tona Primarna bruto proizvodnja dvostruko je veća.

Količina bruto (i neto) primarne proizvodnje ekosustava i biosfere u cjelini određena je projekcijskom pokrivenošću teritorija proizvođačima (maksimalno - do 100% u šumama, pa čak i više, jer postoji raslojavanje, i neki su proizvođači pod krošnjama drugih), a učinkovitost fotosinteze je vrlo niska. Za stvaranje biomase koristi se samo oko 1% sunčeve energije primljene na površinu biljnog organizma, obično znatno manje.

Potrošači

Hrana za potrošače su proizvođači (za potrošače prvog reda) ili ostali potrošači (za potrošače drugog i sljedećih redova). Podjela potrošača na redove ponekad nailazi na određene poteškoće kada, primjerice, sastav hrane bilo koje vrste uključuje i biljnu i životinjsku hranu, a potrošači koje proizvode mogu i sami pripadati različitim redovima. Međutim, u bilo kojem trenutku svaki potrošač pripada vrlo specifičnom poretku.

U različitim ekosustavima, potrošači računaju različite količine prerađenih primarnih proizvoda. Tako u šumskim zajednicama potrošači troše ukupno 1% do 10% neto primarne biljne proizvodnje, rijetko više. Ostatak organske tvari propada zbog odumiranja biljaka i njihovih dijelova (primjerice otpalo lišće), a dijelom ga konzumiraju konzumenti (detritalni hranidbeni lanac), a dijelom prerađuju razlagači. U otvorenim zeljastim zajednicama (livade, stepe, pašnjaci) konzumenti mogu konzumirati i do 50% biomase živih biljaka (obično znatno manje). Slični pokazatelji tipični su za obalne zajednice oceana (gdje makrofitne alge služe kao proizvođači) i slatkovodnih ekosustava. U pelagičkim oceanskim zajednicama koje se temelje na fitoplanktonu, potrošači konzumiraju do 90% biomase koju stvaraju proizvođači.

Napomena 1

Asimilirana proizvodnja potrošača je pojedena hrana minus organska tvar izmeta. S druge strane, neto proizvod potrošača na bilo kojoj razini je asimilirani neto proizvod minus trošak disanja.

Razlagači

Razlagači (reduktori) sastavni su dio svakog ekosustava. One uništavaju visokomolekularne organske tvari uginulih organizama i pritom oslobođenu energiju koriste za vlastitu životnu aktivnost, dok se mineralne tvari vraćaju u biotički ciklus, a potom ih proizvođači ponovno koriste. U pravilu, razlagači su malih dimenzija. Ponekad se izdvaja skupina tzv. makroreduktora, u koju spadaju svi relativno veliki konzumenti mrtve organske tvari koji su dio detritivnog hranidbenog lanca. S tim shvaćanjem, mnogi beskralješnjaci - kukci, crvi, itd. - smatraju se razlagačima.

Ovo je zanimljivo: