Acasă → Astronomii privesc Consumatorii, rolul lor în funcționarea ecosistemului. Biologie la Liceu Pot plantele să acționeze ca consumatori?

Consumatorii, rolul lor în funcționarea ecosistemului. Biologie la Liceu Pot plantele să acționeze ca consumatori?

Consumatorii sunt organisme heterotrofe (în mare parte animale) care consumă materie organică din alte organisme - plante (erbivore - fitofage) și animale (carnivore - zoofage).[...]

Consumatorii (consumă - consumă), sau organismele heterotrofe (heteros - altul, trofe - hrană), realizează procesul de descompunere a substanțelor organice. Aceste organisme folosesc materia organică ca material nutritiv și sursă de energie. Organismele heterotrofe sunt împărțite în fagotrofe (phaqos - devoratoare) și saprotrofe (sapros - putred).[...]

Consumatorii folosesc parțial grâul pentru a susține procesele de viață („costuri de respirație”) și își construiesc parțial propriul organism pe baza acestuia, realizând astfel prima etapă fundamentală de transformare a materiei organice sintetizate de producători. Procesul de creare și acumulare a biomasei la nivelul consumatorilor este desemnat ca producție secundară.[...]

Consumatorii sunt animale heterotrofe care consumă substanțe organice gata preparate. Consumatorii de prim ordin pot folosi materia organică din plante (erbivore). Heterotrofele care folosesc hrana animală se împart în consumatori de ordine II, III etc. (carnivore). Toate folosesc energia legăturilor chimice stocate în substanțe organice de către producători.[...]

CONSUMATORI - organisme care consumă substanțe organice gata preparate, dar nu descompun aceste substanțe în simple componente minerale (cf. descompozitori). Totalitatea K. formează lanțuri trofice (nivele), în care se disting K. de ordinul întâi (erbivore) și K. de ordinul doi, trei și ulterioare (prădători).[...]

Consumatorii sunt organisme, care includ toate animalele care consumă substanțe organice gata preparate create de specii fotosintetice sau chemosintetice - producători. Spre deosebire de destructori, ei nu aduc substanțe organice la descompunerea completă în componente minerale simple [...]

Nu există consumatori care trăiesc izolat: toți sunt influențați de alți consumatori. Cel mai evident exemplu este concurența; mulți consumatori se confruntă cu o concurență de exploatare pentru resursele alimentare limitate atunci când densitățile consumatorilor sunt mari și cantitățile de alimente sunt scăzute; în acest caz, pe măsură ce densitatea consumatorilor crește, rata consumului de alimente de către fiecare individ scade. Cu toate acestea, chiar dacă rezervele de alimente nu sunt limitate, rata consumului de alimente per individ poate scădea odată cu creșterea densității consumatorilor din cauza unui număr de interacțiuni, care sunt denumite în general interferență reciprocă. De exemplu, mulți consumatori interacționează cu alți indivizi dintr-o populație pe o bază comportamentală; Acest lucru lasă mai puțin timp pentru consumul de alimente și rata consumului de alimente scade în general.[...]

Dacă consumatorul părăsește rapid plasturele de hrănire, atunci această perioadă va fi scurtă (/r + 5cr. în Fig. 9.21.5). Dar, în același timp, el va primi în mod corespunzător puțină energie (Ecr). Rata producției de energie (pentru întreaga perioadă £¿ + 5) va fi dată de panta segmentului OB [i.e. e. £ Kr./(+ 5 Kr.)]. În același timp, dacă consumatorul rămâne mult timp în fața locului (5DL), atunci va primi mult mai multă energie (£DL); dar, în general, rata de producție (panta segmentului Ob) se va modifica puțin. Pentru a maximiza ritmul de producere a energiei în perioada ¿/ + 5, este necesar să se realizeze valoarea maximă a pantei punctului de legătură a segmentului O cu curba consumului. Acest lucru se realizează pur și simplu prin trasarea unei tangente la curbă (linia OP din Fig. 9.21, B). Este imposibil să trasezi o linie dreaptă din punctul O și mai abruptă și astfel încât să intersecteze curba și, prin urmare, timpul de așteptare obținut folosind tangenta este optim (50Pm).[...]

Reacțiile consumatorilor la petele de mâncare au adesea nu doar o componentă spațială, ci și o componentă temporală. În astfel de cazuri, comportamentul personajelor principale seamănă cu un „joc de ascunselea”.[...]

P - producători C, - consumatori primari. D. Artropode de sol - după Engeliann (1968).[...]

Toate componentele vii ale unui ecosistem - producători, consumatori și descompunetori - alcătuiesc biomasa totală („greutatea vie”) a comunității ca întreg sau a părților sale individuale, a anumitor grupuri de organisme. Biomasa este de obicei exprimată în termeni de greutate umedă și uscată, dar poate fi exprimată și în unități de energie - calorii, jouli etc., ceea ce face posibilă identificarea relației dintre cantitatea de energie primită și, de exemplu, biomasa medie. .[...]

O persoană, care mănâncă carne de vaca, este un consumator secundar la al treilea nivel trofic, iar mâncând plante, este un consumator primar la al doilea nivel trofic. Fiecare persoană are nevoie de aproximativ 1 milion de kcal de energie primită prin alimente pe an pentru funcționarea fiziologică a organismului. Omenirea produce aproximativ 810 5 kcal (cu o populație de peste 6 miliarde de oameni), dar această energie este distribuită extrem de neuniform. De exemplu, în oraș consumul de energie pe persoană ajunge la 80 de milioane de kcal pe an, adică. Pentru toate tipurile de activități (transport, gospodărie, industrie), o persoană cheltuiește de 80 de ori mai multă energie decât este necesar organismului său.[...]

În același timp, nu se poate aștepta ca rata natalității, rata de creștere și rata de supraviețuire a consumatorilor să crească la nesfârșit pe măsură ce disponibilitatea alimentelor crește. Consumatorii ajung într-o stare de sațietate, iar ritmul consumului de alimente atinge treptat un nivel constant, la care nu depinde de cantitatea de hrană disponibilă (Fig. 8.7); prin urmare, castigul primit de consumator atinge si el un nivel constant. Astfel, există o limită a cantității de alimente pe care o poate consuma o anumită populație de consum, o limită a efectelor nocive asupra populației sale de pradă și o limită la care populația consumatoare poate crește în dimensiune [...]

Într-un ecosistem, conexiunile alimentare și energetice merg în direcția: producători -> consumatori -> descompozitori.[...]

Fiecare biocenoză include următoarele componente funcționale: producători, consumatori de comenzi I-III, precum și descompozitori care formează lanțuri trofice de diferite tipuri (pășune și detritus). Această structură a ecosistemului asigură transferul de energie de la legătură (nivel trofic) la legătură. În condiții reale, lanțurile trofice pot avea un număr diferit de verigi în plus, lanțurile trofice se pot intersecta, formând rețele alimentare. Aproape toate speciile de animale, cu excepția celor foarte specializate în materie de hrană, folosesc nu doar o singură sursă de hrană, ci mai multe. Dacă un membru al biocenozei iese din comunitate, întregul sistem nu este perturbat, deoarece sunt folosite alte surse de hrană. Cu cât este mai mare diversitatea speciilor într-o biocenoză, cu atât aceasta este mai stabilă. De exemplu, în lanțul trofic plantă-iepure-vulpe există doar trei verigi. Dar vulpea se hrănește nu numai cu iepuri de câmp, ci și cu rozătoare și păsări. Iepurele are și tipuri alternative de hrană - părți verzi ale plantelor, tulpini uscate („fân”), crenguțe de copaci și arbuști etc.[...]

O treime din grupurile de organisme care participă la ciclul materiei din biosferă sunt consumatori - organisme care se hrănesc cu materie organică vie sau moartă. Diferența dintre consumatori și descompozitori, care se hrănesc și cu materie organică, este că pentru activitatea lor de viață folosesc doar o parte din energia (în medie aproximativ 90%) conținută în materia organică a alimentelor și nu toată materia organică a alimentelor este transformat în compuși anorganici [...]

În cazul lanțurilor alimentare forestiere de pășune, când arborii sunt producători, iar insectele sunt consumatori primari, nivelul consumatorilor primari este numeric mai bogat la indivizi de nivel de producător. Astfel, piramidele numerelor pot fi inversate. De exemplu în Fig. Figura 9.7 prezintă piramide de numere pentru ecosistemele de stepă și pădurile din zona temperată.[...]

Resursele biologice sunt toate componentele biosferei care formează mediul de viață: producători, consumatori și descompunetori cu material genetic conținut în ele (Reimers, 1990). Ele sunt surse pentru ca oamenii să primească beneficii materiale și spirituale. Acestea includ obiecte comerciale, plante cultivate, animale domestice, peisaje pitorești, microorganisme, adică resurse vegetale, resurse animale etc. Resursele genetice sunt de o importanță deosebită.[...]

În plus, rezultatele modelării devin diferite atunci când se ține cont de faptul că populațiile de consumatori sunt influențate de resursele alimentare, iar acestea nu depind de influența consumatorilor (¡3,/X), 3(/ = 0: atât numit „sistem reglat de donator”), în acest tip de rețea trofică, stabilitatea este fie independentă de complexitate, fie crește odată cu aceasta (DeAngelis, 1975). În practică, singurul grup de organisme care îndeplinește de obicei această condiție sunt detritivore.[...]

Omul face parte din componenta biotică a biosferei, unde este conectat prin lanțuri trofice cu producătorii, este un consumator de ordinul întâi și al doilea (uneori al treilea), un heterotrof, folosește materie organică și substanțe nutritive gata preparate, este inclus în ciclul substanțelor din biosferă și se supune legii unității fizice și chimice a materiei B .ȘI. Vernadsky - materia vie este unită fizico-chimic.[...]

Exemplul de mai sus arată cum aceeași resursă (planta de zmeură) poate fi folosită de o mare varietate de consumatori; De asemenea, arată cât de mulți consumatori aparent neînrudiți pot interacționa totuși printr-o resursă comună (a se vedea capitolul 7).[...]

Nivelul trofic este locația fiecărei verigi din lanțul trofic. Primul nivel trofic sunt producătorii, restul sunt consumatori.[...]

Comunitățile biotice din fiecare dintre aceste zone, cu excepția celor eufotice, sunt împărțite în bentonice și pelagice. În ei, consumatorii primari includ zooplanctonul, insectele din mare sunt înlocuite ecologic de crustacee. Majoritatea covârșitoare a animalelor mari sunt prădători. Marea este caracterizată de un grup foarte important de animale numite sesile (atașate). Nu se găsesc în sistemele de apă dulce. Multe dintre ele seamănă cu plante și de aici și numele lor, de exemplu, crinoide. Mutualismul și comensalismul sunt larg dezvoltate aici. Toate animalele bentonice din ciclul lor de viață trec prin stadiul pelagic sub formă de larve.[...]

Dar totuși, fără îndoială, o regulă mai generală este o scădere a ratei consumului de alimente de către un individ pe măsură ce densitatea populației consumatorilor crește. Acest declin va avea probabil efecte negative asupra fertilității, creșterii și probabilității de mortalitate individuală, iar acest efect negativ va crește pe măsură ce densitatea crește. Astfel, controlul dependent de densitate se exercită în populația consumatoare și, în consecință, interferența reciprocă stabilizează dinamica populației de prădători și dinamica populațiilor care interacționează de prădător și pradă.[...]

Masa organică creată de plante pe unitatea de timp se numește producția primară a comunității, iar producția de animale sau alți consumatori se numește secundară. Evident, producția secundară nu poate fi mai mare decât producția primară sau chiar egală cu aceasta. Produsele sunt exprimate cantitativ în masa umedă sau uscată a plantelor sau în unități de energie - numărul echivalent de jouli.

Energia este transferată de la organism la organism, creând un lanț alimentar sau trofic: de la autotrofe, producători (creatori) la heterotrofe, consumatori (mâncători) și așa mai departe de 4-6 ori de la un nivel trofic la altul.[...]

Într-o agrocenoză, ca în orice biocenoză, se dezvoltă lanțuri trofice. O verigă obligatorie în aceste lanțuri este o persoană, iar aici acționează ca un consumator de primă ordine, iar lanțul trofic este întrerupt la el. Agrocenozele sunt foarte instabile și există fără intervenția omului de la 1 an (cereale, legume) până la 20-25 de ani (fructe și fructe de pădure).[...]

COMUNITATEA este o colecție de indivizi interconectați, specii interconectate într-un anumit spațiu.[...]

Preferința clasată predomină atunci când alimentele pot fi clasificate pe baza unui singur indicator. O dietă mixtă este de preferat din diverse motive.[...]

Biocenoza („bios” - viață, „cenoza” - comunitate, Karl Moebius, 1877) este întregul complex de specii care trăiesc împreună și interconectate între ele. Biocenozele, ca și populațiile, sunt un nivel supraorganism de organizare a LIFE.[...]

Prădătorii care se hrănesc cu ierbivore și „superprădătorii” care se hrănesc atât cu aceleași ierbivore, cât și cu prădători mai mici constituie nivelurile consumatorilor de ordinul 2 și 3. O parte din materia organică creată de producători nu ajunge la nivelul consumatorilor ca hrană, ci, împreună cu reziduurile organice de toate nivelurile, este prelucrată de organisme care se hrănesc cu reziduuri organice moarte, distrugătoare, și este în final distrusă de ciuperci și microorganisme, care se numesc descompunetori. Mulți autori, totuși, combină aceste două grupuri de organisme într-una singură sub oricare dintre cele două nume. Analiza funcționării sistemelor de conexiuni între diferite niveluri, rolul speciilor individuale și al grupurilor de specii în procesarea materiei și energiei în rețelele trofice și sunt întotdeauna mult mai complexe decât o schemă „piramidală” generalizată, constituie principala conținutul cercetării de mediu.[...]

Nu este greu de observat că, cu cât lanțul trofic al unei populații este mai scurt, cu atât este mai mare cantitatea de energie disponibilă pentru activitatea sa de viață. Prin urmare, pentru o producție dată de producție primară a ecosistemului, trecerea la fiecare nivel următor al lanțului alimentar reduce drastic numărul de consumatori (de până la 10 ori) care se pot hrăni singuri.[...]

Efectul benefic al alimentelor asupra prădătorilor individuali nu este greu de imaginat. O creștere a cantității de alimente consumate, în general, duce la o creștere a ratei de creștere, dezvoltare și reproducere și o scădere a mortalității. Cu toate acestea, există o serie de situații în care relația dintre rata consumului de alimente și câștigul primit de prădător se dovedește a fi mai complexă decât pare la prima vedere.[...]

În ecosistemele terestre, plantele cu flori domină de obicei nu numai nivelul lor trofic, ci și întreaga comunitate, deoarece oferă adăpost pentru marea majoritate a organismelor din comunitate și, în plus, au o varietate de influențe asupra mediului abiotic. Consumatorii pot juca, de asemenea, un rol de reglementare în întreaga comunitate. Acolo unde plantele sunt de dimensiuni mici, animalele au o influență destul de mare asupra mediului fizic.[...]

Toate animalele au nevoie mai întâi de o anumită cantitate de hrană pur și simplu pentru a supraviețui (Figura 8.6), iar dacă acest prag nu este depășit, animalul nu va putea crește și reproduce și, prin urmare, nu va putea produce descendenți. Cu alte cuvinte, o rată scăzută a consumului de alimente nu dă pur și simplu prea puțin câștig consumatorului, ci afectează mai degrabă ritmul cu care se apropie de moartea de foame [...]

Ele creează biomasă, care conține energia potențială a legăturilor chimice. Prin urmare, ei sunt numiți producători - producători. Rata de acumulare a energiei la niveluri de con se numește productivitate secundară.[...]

În vecinătatea plantei, a fost găsită o colonie de cârtițe la o distanță de 16 km de centrul de emisie, volei au fost capturați nu mai aproape de 7-8 km, iar scorpii au fost capturați la 3-4 km. Mai mult, la aceste distante de planta, animalele nu traiesc permanent, ci doar intra temporar. Aceasta înseamnă că biogeocenoza, cu creșterea încărcăturii antropice, este simplificată în primul rând din cauza pierderii sau reducerii brusce a consumatorilor (vezi Fig. 4) și circuitul de circulație a carbonului (și a altor elemente) devine bipartit: producători și receptori. .[...]

Un ecosistem este o colecție de organisme și componente anorganice în care circulația materiei poate fi menținută. Orice ecosistem include o parte vie - o biocenoză și mediul său fizic. Ecosistemele mai mici fac parte din cele din ce în ce mai mari, până la întregul ecosistem al Pământului - biosfera. Un ecosistem poate asigura circulația materiei doar dacă există patru componente: rezerve de nutrienți, producători, consumatori și descompozitori.[...]

Unul dintre motivele lipsei datelor paleontologice despre arhean și proterozoic este lipsa de schelete, externe sau interne, care ar putea fi păstrate ca fosile. Una dintre ipotezele pe această chestiune, care se apropie cel mai mult de viziunea ecologică a evoluției, este că pentru o lungă perioadă de timp nivelul producției de materie organică prin fotosinteză, reprezentat în principal de fitoplancton, alge microscopice care plutesc în straturile superioare ale apei, a fost suficiente sau chiar excesive pentru a susține viața o varietate de consumatori care se hrăneau cu alge vii sau moarte și au evoluat pentru a îmbunătăți mecanismele de filtrare a apei sau de colectare a nămolului. O parte semnificativă a organismelor marine moderne și-au păstrat dieta din particule organice mici filtrate (bureți, multe moluște, crustacee, cordate larvare și multe altele) sau din nămol colectat de pe fund. Acest tip de biosferă, ale cărei ecosisteme constau probabil din doar trei niveluri - producători, consumatori și descompunetori, microorganisme care în cele din urmă descompun materia organică, a existat pe Pământ destul de mult timp.[...]

Pe lângă ilustrarea importanței potențiale a săturației prădătorilor, exemplul de randament evidențiază o altă problemă legată de scala de timp a interacțiunilor. Consumatorii de semințe nu pot obține un profit maxim (sau să provoace daune maxime) dintr-o recoltă abundentă, deoarece timpul lor de generare este prea lung. Un consumator ipotetic de semințe, care ar putea produce mai multe generații pe parcursul unui sezon, ar putea, cu hrană abundentă, să-și mărească exponențial populația și să distrugă recolta. - În general, consumatorii cu timpi de generație relativ scurti tind să repete fluctuațiile în abundența prăzii lor, în timp ce consumatorii cu timpi de generație relativ lungi au nevoie de o perioadă mai lungă pentru a răspunde la creșterea abundenței de pradă și pentru a se recupera după scăderea abundenței de pradă.

ÎN biocenoze Organismele vii sunt strâns legate nu numai între ele, ci și cu natura neînsuflețită. Această legătură este exprimată prin materie și energie.

Metabolismul, după cum știți, este una dintre principalele manifestări ale vieții. În termeni moderni, organismele sunt sisteme biologice deschise, deoarece sunt conectate la mediul lor printr-un flux constant de materie și energie care trece prin corpurile lor. Dependența materială a ființelor vii de mediu a fost recunoscută încă din Grecia Antică. Filosoful Heraclit a exprimat în mod figurat acest fenomen în următoarele cuvinte: „Trupurile noastre curg ca niște râuri și materia se reînnoiește constant în ele, ca apa într-un râu”. Legătura substanță-energie a unui organism cu mediul său poate fi măsurată.

Fluxul de alimente, apă și oxigen în organismele vii sunt fluxuri de materie din mediu inconjurator. Alimentele conțin energia necesară funcționării celulelor și organelor. Plantele absorb direct energia luminii solare, o stochează în legăturile chimice ale compușilor organici, iar apoi este redistribuită prin relațiile alimentare în biocenoze.

V. N. Sukaciov
(1880 – 1967)

Botanist rus proeminent, academician
Fondatorul biogeocenologiei - știința ecosistemelor naturale

Fluxurile de materie și energie prin organismele vii în procesele metabolice sunt extrem de mari. O persoană, de exemplu, consumă zeci de tone de alimente și băuturi în timpul vieții și multe milioane de litri de aer prin plămâni. Multe organisme interacționează cu mediul lor și mai intens. Pentru a crea fiecare gram din masa lor, plantele cheltuiesc de la 200 la 800 sau mai multe grame de apă, pe care le extrag din sol și se evaporă în atmosferă. Substante necesare pentru fotosinteză, plantele se obțin din sol, apă și aer.

Cu o asemenea intensitate a fluxurilor de materie din natura anorganică în corpurile vii, rezervele de compuși necesari vieții sunt nutrienți– ar fi fost epuizat pe Pământ cu mult timp în urmă. Cu toate acestea, viața nu se oprește, deoarece nutrienții sunt returnați în mod constant mediului înconjurător organismelor. Acest lucru se întâmplă în biocenoze, unde, ca urmare a relațiilor nutriționale dintre specii, sintetizate de plante materie organică sunt în cele din urmă distruși din nou în compuși care pot fi utilizați din nou de plante. Așa apare ciclul biologic al substantelor.

Astfel, biocenoza face parte dintr-un sistem și mai complex, care, pe lângă organismele vii, include și mediul lor neînsuflețit, care conține materia și energia necesare vieții. O biocenoză nu poate exista fără conexiuni materiale și energetice cu mediul. Ca urmare, biocenoza reprezintă o anumită unitate cu aceasta.

A. Tansley
(1871 – 1955)

Botanist englez, a introdus conceptul de „ecosistem” în știință

Orice colecție de organisme și componente anorganice în care se poate menține ciclul materiei se numește sistem ecologic, sau ecosistem.

Ecosistemele naturale pot fi de diferite volume și lungimi: o băltoacă mică cu locuitorii săi, un iaz, un ocean, o pajiște, un crâng, o taiga, o stepă - toate acestea sunt exemple de ecosisteme de diferite scări. Orice ecosistem include o parte vie - o biocenoză și mediul său fizic. Ecosistemele mai mici fac parte din cele din ce în ce mai mari, până la întregul ecosistem al Pământului. Ciclul biologic general al materiei de pe planeta noastră constă și în interacțiunea a multor mai multe cicluri private. Un ecosistem poate asigura circulația materiei doar dacă include cele patru componente necesare pentru aceasta: rezerve de nutrienți, producători, consumatoriȘi descompunetori(Fig. 1).

Orez. 1. Componente esențiale ale ecosistemului

Producătorii- sunt plante verzi care creează materie organică din elemente biogene, adică produse biologice, folosind fluxurile de energie solară.

Consumatori– consumatorii acestei substanțe organice, procesând-o în noi forme. Animalele acționează de obicei ca consumatori. Există consumatori de ordinul întâi - specii erbivore și de ordinul doi - animale carnivore.

Descompunetoare- organisme care distrug complet compușii organici până la cei minerali. Rolul descompozitorilor în biocenoze este îndeplinit în principal de ciuperci și bacterii, precum și de alte organisme mici care procesează rămășițele moarte ale plantelor și animalelor (Fig. 2).

Orez. 2. Distrugători de lemn mort (gândacul de bronz și larva lui; gândacul de cerb și larva sa; gândacul mare de stejar și larva lui; fluture de râme de lemn odorifer și omida sa; gândacul plat roșu; centipede nodul; furnică neagră; păduchi; râme)

Viața pe Pământ se desfășoară de aproximativ 4 miliarde de ani, fără întrerupere tocmai pentru că are loc în sistemul de cicluri biologice ale materiei. Baza pentru aceasta este fotosinteza plantelor și conexiunile alimentare dintre organismele din biocenoze. Cu toate acestea, ciclul biologic al materiei necesită consum constant de energie. Spre deosebire de elementele chimice care sunt implicate în mod repetat în corpurile vii, energia luminii solare reținută de plantele verzi nu poate fi folosită de organisme la infinit.

Conform primei legi a termodinamicii, energia nu dispare fără urmă ea se păstrează în lumea din jurul nostru, ci trece de la o formă la alta. Conform celei de-a doua legi a termodinamicii, orice transformare a energiei este însoțită de trecerea unei părți a acesteia într-o stare în care nu mai poate fi folosită pentru lucru. În celulele ființelor vii, energia care asigură reacțiile chimice este parțial convertită în căldură în timpul fiecărei reacții, iar căldura este disipată de organism în spațiul înconjurător. Lucrarea complexă a celulelor și organelor este astfel însoțită de pierderea energiei din organism. Fiecare ciclu de circulație a substanțelor, în funcție de activitatea membrilor biocenozei, necesită din ce în ce mai multe noi surse de energie.

Astfel, viața pe planeta noastră se desfășoară ca o permanentă ciclu de substante, sprijinit fluxul de energie solară. Viața este organizată nu numai în biocenoze, ci și în ecosisteme, în care există o strânsă legătură între componentele vii și nevii ale naturii.

Diversitatea ecosistemelor de pe Pământ este asociată atât cu diversitatea organismelor vii, cât și cu condițiile mediului fizic și geografic. Tundra, pădure, stepă, deșert sau tropical comunitățile au propriile caracteristici ale ciclurilor biologice și ale legăturilor cu mediul. Ecosistemele acvatice sunt, de asemenea, extrem de diverse. Ecosistemele diferă în ceea ce privește viteza ciclurilor biologice și cantitatea totală de substanță implicată în aceste cicluri.

Principiul de bază al sustenabilității ecosistemelor – ciclul materiei susținut de fluxul de energie – asigură în esență existența nesfârșită a vieții pe Pământ.

Pe baza acestui principiu, pot fi organizate ecosisteme artificiale durabile și tehnologii de producție care economisesc apă sau alte resurse. Încălcarea activității coordonate a organismelor din biocenoze implică, de obicei, modificări serioase ale ciclurilor materiei din ecosisteme. Acesta este motivul principal pentru acest lucru dezastre de mediu, cum ar fi o scădere a fertilității solului, o scădere a randamentului plantelor, creșterea și productivitatea animalelor și distrugerea treptată a mediului natural.

Stabiliți o corespondență între caracteristicile și denumirile funcțiilor materiei vii din biosferă (conform lui V.I. Vernadsky): pentru fiecare poziție dată în prima coloană, selectați poziția corespunzătoare din a doua coloană.

Notați numerele selectate în tabel sub literele corespunzătoare.

A	B	ÎN	G	D

Explicaţie.

1) redox: B) formarea de apă și dioxid de carbon în timpul respirației aerobilor;

D) reducerea dioxidului de carbon în timpul fotosintezei

2) gaz: A) degajare metan în atmosferă ca urmare a activităţii bacteriilor denitrificatoare

3) concentrare: B) acumulare de săruri de siliciu în celulele de coada-calului; D) formarea calcarului

Răspuns: 21313

Notă.

Funcțiile materiei vii.

Potrivit lui Vernadsky - nouă: gaz, oxigen, oxidare, calciu, reducere, concentrare, funcția de distrugere a compușilor organici, funcția de descompunere reductivă, funcția metabolismului și respirația organismelor. În prezent, ținând cont de noile cercetări, se disting următoarele funcții.

Biogeochimic funcția umanității este crearea și transformarea substanțelor de către umanitate.

Funcția energetică. Absorbția energiei solare în timpul fotosintezei și a energiei chimice în timpul descompunerii substanțelor saturate cu energie, transferul de energie prin lanțurile trofice (utilizate de heterotrofi). Energia absorbită este distribuită în ecosistem între organismele vii sub formă de hrană. O parte din energie este disipată sub formă de căldură, iar o parte din ea se acumulează în materia organică moartă și se transformă într-o stare fosilă. Așa s-au format depozite de turbă, cărbune, petrol și alte minerale combustibile.

Funcția distructivă. Această funcție constă în descompunere, mineralizarea materiei organice moarte, descompunerea chimică a rocilor, implicarea mineralelor rezultate în ciclul biotic, i.e. determină transformarea materiei vii în materie inertă. Ca rezultat, se formează și materie biogenă și bioinertă a biosferei. Pe roci - bacterii, alge albastru-verzui, ciuperci și licheni - au un efect chimic puternic asupra rocilor cu soluții dintr-un întreg complex de acizi - carbonici, nitrici, sulfuric și diferiți organici. Prin descompunerea anumitor minerale cu ajutorul lor, organismele extrag selectiv și includ în ciclul biotic cele mai importante elemente nutritive - calciu, potasiu, sodiu, fosfor, siliciu și microelemente.

Funcția de concentrare. Acesta este denumirea acumulării selective în timpul vieții a anumitor tipuri de substanțe pentru construirea corpului organismului sau a celor îndepărtate din acesta în timpul metabolismului. Ca rezultat al funcției de concentrare, organismele vii extrag și acumulează elemente biogene ale mediului. Compoziția materiei vii este dominată de atomi de elemente ușoare: hidrogen, carbon, azot, oxigen, sodiu, magneziu, siliciu, sulf, clor, potasiu, calciu, fier, aluminiu. Carbon: calcar, cretă, cărbune, petrol, bitum, turbă, șisturi bituminoase (sapropel + humus), sapropel (sedimente de fund vechi de secole ale corpurilor de apă dulce - nămol). Anumite specii sunt concentratoare specifice ale anumitor elemente: alge marine (kelp) - iod, ranunturi - litiu, linte de rață - radiu, diatomee și cereale - siliciu, moluște și crustacee - cupru, vertebrate - fier, bacterii - mangan etc.

Odată cu funcția de concentrare a unui organism viu, se eliberează o substanță care este opusă acesteia, conform rezultatelor - împrăștiere. Se manifestă prin activitățile trofice și de transport ale organismelor. De exemplu, dispersia materiei atunci când organismele excretă excremente, moartea organismelor în timpul diferitelor tipuri de mișcări în spațiu sau modificări ale tegumentului. Fierul din hemoglobina din sânge este dispersat, de exemplu, prin insecte care sug sânge.

Funcția de formare a mediului. Transformarea parametrilor fizico-chimici ai mediului (litosfera, hidrosfera, atmosfera) ca urmare a unor procese vitale in conditii favorabile existentei organismelor.

Această funcție este un rezultat comun al funcțiilor materiei vii discutate mai sus: funcția energetică furnizează energie tuturor verigilor ciclului biologic; distructiv și concentrare contribuie la extragerea din mediul natural și la acumularea de elemente împrăștiate, dar vitale pentru organismele vii. Este foarte important de menționat că, ca urmare a funcției de formare a mediului, în învelișul geografic au avut loc următoarele evenimente importante: compoziția gazelor din atmosfera primară a fost transformată, compoziția chimică a apelor oceanului primar s-a schimbat, o în litosferă s-a format un strat de roci sedimentare, iar la suprafața pământului a apărut un strat fertil de sol.

Cele patru funcții ale materiei vii luate în considerare sunt funcțiile principale, determinante. Alte funcții ale materiei vii pot fi distinse, de exemplu:

Funcția de gaz determină migrarea gazelor şi transformările acestora, asigură compoziţia gazoasă a biosferei.

Masa predominantă de gaze pe Pământ este de origine biogenă. În timpul funcționării materiei vii se creează principalele gaze: azot, oxigen, dioxid de carbon, hidrogen sulfurat, metan etc. Încălcarea CO 2 => efect de seră.

Funcția redox constă în transformarea chimică în principal a acelor substanţe care conţin atomi cu stare de oxidare variabilă (compuşi de fier, mangan, azot etc.). În același timp, pe suprafața Pământului predomină procesele biogene de oxidare și reducere.

Funcția de transport- transfer de materie contra gravitaţiei şi pe direcţie orizontală. Din vremea lui Newton, se știe că mișcarea materiei curge pe planeta noastră este determinată de forța gravitației. Materia nevii în sine se mișcă de-a lungul unui plan înclinat exclusiv de sus în jos. Doar în această direcție se mișcă râurile, ghețarii, avalanșele și gropile. Materia vie este singurul factor care determină mișcarea inversă a materiei - de jos în sus, de la ocean - către continente.

Datorită mișcării active, organismele vii pot deplasa diferite substanțe sau atomi în direcția orizontală, de exemplu, prin diferite tipuri de migrații. Vernadsky a numit mișcarea sau migrarea substanțelor chimice prin intermediul materiei vii migrație biogenă a atomilor sau materiei.

Răspuns: 21313

Organismele vii sunt strâns legate nu numai între ele, ci și cu natura neînsuflețită. Această legătură este exprimată prin materie și energie.

Metabolismul, după cum știți, este una dintre principalele manifestări ale vieții. În termeni moderni, organismele sunt sisteme biologice deschise, deoarece sunt conectate la mediul lor printr-un flux constant de materie și energie care trece prin corpurile lor. Dependența materială a ființelor vii de mediu a fost recunoscută încă din Grecia Antică. Filozof Heraclit a exprimat în mod figurat acest fenomen în următoarele cuvinte: „Trupurile noastre curg ca niște râuri, iar materia se reînnoiește constant în ele, ca apa într-un râu”. Legătura substanță-energie a unui organism cu mediul său poate fi măsurată.

Fluxul de alimente, apă și oxigen în organismele vii sunt fluxuri de materie din mediu. Alimentele conțin energia necesară funcționării celulelor și organelor. Plantele absorb direct energia luminii solare, o stochează în legăturile chimice ale compușilor organici, iar apoi este redistribuită prin relațiile alimentare în biocenoze.

Cu o asemenea intensitate a fluxurilor de materie din natura anorganică în corpurile vii, rezervele de compuși necesari vieții - elemente biogene - ar fi fost de mult epuizate pe Pământ. Cu toate acestea, viața nu se oprește, deoarece nutrienții sunt returnați în mod constant mediului înconjurător organismelor. Apare în biocenoze în care, ca urmare a relațiilor nutriționale dintre specii, substanțele organice sintetizate de plante sunt în cele din urmă distruse din nou în compuși care pot fi utilizați din nou de către plante. Așa ia naștere ciclul biologic al substanțelor.

Orice colecție de organisme și componente anorganice în care se poate menține ciclul materiei se numește sistem ecologic sau ecosistem.

Ecosistemele naturale pot fi de diferite volume și întinderi: o mică băltoacă cu locuitorii săi, un iaz, un ocean, o pajiște, un crâng, o taiga, o stepă - toate acestea sunt exemple de ecosisteme de diferite scări. Orice ecosistem include o parte vie - o biocenoză și mediul său fizic. Ecosistemele mai mici fac parte din cele din ce în ce mai mari, până la întregul ecosistem al Pământului. Ciclul biologic general al materiei de pe planeta noastră constă și în interacțiunea a multor mai multe cicluri private.

Un ecosistem poate asigura circulaţia materiei numai dacă cuprinde cele patru componente necesare pentru aceasta: rezerve de nutrienţi, producători, consumatori şi descompunetori (Fig. 67).

Producătorii - sunt plante verzi care creează materie organică din elemente biogene, adică produse biologice, folosind fluxurile de energie solară.

Consumatori - consumatorii acestei substanțe organice, prelucrând-o în noi forme. Animalele acționează de obicei ca consumatori. Există consumatori de ordinul întâi - specii erbivore și de ordinul doi - animale carnivore.

Descompunetoare - organisme care distrug complet compușii organici până la cei minerali. Rolul descompozitorilor în biocenoze este îndeplinit în principal de ciuperci și bacterii, precum și de alte organisme mici care procesează rămășițele moarte ale plantelor și animalelor (Fig. 68).

Cu toate acestea, ciclul biologic al materiei necesită consum constant de energie.

Spre deosebire de elementele chimice care sunt implicate în mod repetat în corpurile vii, energia luminii solare reținută de plantele verzi nu poate fi folosită de organisme la infinit.

Astfel, viața pe planeta noastră are loc ca un ciclu constant de substanțe, susținut de fluxul de energie solară. Viața este organizată nu numai în biocenoze, ci și în ecosisteme, în care există o strânsă legătură între componentele vii și nevii ale naturii.

Diversitatea ecosistemelor de pe Pământ este asociată atât cu diversitatea organismelor vii, cât și cu condițiile mediului fizic și geografic. Tundra, pădure, stepă, deșert sau comunitățile tropicale au propriile lor caracteristici ale ciclurilor biologice și ale conexiunilor cu mediul. Ecosistemele acvatice sunt, de asemenea, extrem de diverse. Ecosistemele diferă în ceea ce privește viteza ciclurilor biologice și cantitatea totală de substanță implicată în aceste cicluri.

Principiul de bază al sustenabilității ecosistemelor – ciclul materiei susținut de fluxul de energie – asigură în esență existența nesfârșită a vieții pe Pământ.

Pe baza acestui principiu, pot fi organizate ecosisteme artificiale durabile și tehnologii de producție care economisesc apă sau alte resurse. Încălcarea activității coordonate a organismelor din biocenoze implică, de obicei, modificări serioase ale ciclurilor materiei din ecosisteme. Aceasta este cauza principală a unor astfel de dezastre de mediu, cum ar fi scăderea fertilității solului, scăderea randamentului plantelor, creșterea și productivitatea animalelor și distrugerea treptată a mediului natural.

Exemple și informații suplimentare

1. În păduri, toate organismele erbivore (consumatori de ordinul întâi) folosesc în medie aproximativ 10-12% din creșterea anuală a plantelor. Restul este procesat de descompozitori după ce frunzișul și lemnul mor. În ecosistemele de stepă, rolul consumatorilor crește foarte mult. Ierbivorele pot mânca până la 70% din masa totală supraterană a plantelor fără a submina în mod semnificativ rata de reînnoire a acestora. O parte semnificativă a substanței consumate se întoarce în ecosistem sub formă de excremente, care sunt descompuse în mod activ de microorganisme și animale mici. Astfel, activitatea consumatorilor accelerează foarte mult circulația substanțelor în stepe. Acumularea deșeurilor de plante moarte în ecosisteme este un indicator al încetinirii ratei de rotație biologică.

2. În ecosistemele terestre, solul joacă în primul rând rolul de depozitare și rezervă a acelor resurse care sunt necesare vieții biocenozei. Ecosistemele care nu au soluri - acvatice, stâncoase, de adâncime și halde - sunt foarte instabile. Circulația substanțelor în ele este ușor întreruptă și greu de reluat.

În sol, cea mai valoroasă parte este humusul - o substanță complexă care se formează din materie organică moartă ca urmare a activității a numeroase organisme. Humusul oferă plantelor o nutriție pe termen lung și fiabilă, deoarece se descompune foarte lent și treptat, eliberând nutrienți. Solurile cu o cantitate mare de humus se caracterizează printr-o fertilitate ridicată, iar ecosistemele sunt stabile.

3. Ecosistemele instabile în care ciclul materiei nu este echilibrat pot fi observate cu ușurință prin exemplul creșterii excesive a iazurilor sau a lacurilor mici. În astfel de rezervoare, mai ales dacă îngrășămintele sunt spălate de câmpurile înconjurătoare, atât vegetația de coastă, cât și diferitele alge se dezvoltă rapid. Plantele nu au timp să fie prelucrate de locuitorii acvatici și, murind, formează straturi de turbă în partea de jos. Lacul devine puțin adânc și încetează treptat să mai existe, transformându-se mai întâi într-o mlaștină și apoi într-o poiană umedă. Dacă rezervorul este mic, astfel de modificări pot apărea destul de repede, pe parcursul mai multor ani.

4. Mările sunt, de asemenea, ecosisteme complexe gigantice. În ciuda adâncimii enorme, ele sunt populate cu viață până la fund. În mări există o circulație constantă a maselor de apă, apar curenți, iar în apropierea coastei au loc fluxuri și reflux. Lumina soarelui pătrunde numai în straturile de suprafață de apă sub 200 m, fotosinteza algelor este imposibilă. Prin urmare, doar organismele heterotrofe trăiesc la adâncime - animale și bacterii. Astfel, activitățile producătorilor și cea mai mare parte a descompunetorilor și consumatorilor sunt puternic separate în spațiu. Materia organică moartă se scufundă în cele din urmă în partea de jos, dar elementele minerale eliberate revin în straturile superioare numai în locurile în care există curenți ascendenti puternici. În partea centrală a oceanelor, reproducerea algelor este puternic limitată de lipsa nutrienților, iar „productivitatea” oceanului în aceste zone este la fel de scăzută ca în cele mai uscate deșerturi.

Întrebări.

1. Enumerați cât mai complet posibil compoziția descomponenților din ecosistemul forestier.
2. Cum se manifestă ciclul substanțelor într-un acvariu? Cât de închis este? Cum să o facem mai durabilă?
3. În rezervația de stepă, într-o zonă complet împrejmuită de mamifere erbivore, producția de iarbă a fost de 5,2 c/ha, iar în zona de pășunat - 5,9. De ce este mai scăzută eliminarea consumatorilor?
produse vegetale?
4. De ce scade fertilitatea solului Pământului dacă substanțele îndepărtate de oameni sub formă de culturi de pe câmpuri revin încă mai devreme sau mai târziu în mediu în formă prelucrată?

Exercițiu.

Comparați creșterea anuală a masei verzi și a stocurilor de reziduuri de plante moarte (așternut în păduri, zdrențe în stepe) în diferite ecosisteme. Determinați în ce ecosisteme ciclul substanțelor este mai intens.

Subiecte de discutie.

1. În vecinătatea întreprinderilor industriale cu fum, a început să se acumuleze gunoi în păduri. De ce se întâmplă acest lucru și ce previziuni se pot face despre viitorul acestei păduri?

2. Este posibil să existe ecosisteme în care partea vie să fie reprezentată doar de două grupe – producători și descompunetori?

3. În epocile trecute, rezerve mari de cărbune au apărut într-o serie de regiuni ale Pământului. Ce se poate spune despre principalele caracteristici ale ecosistemelor în care s-a întâmplat acest lucru?

4. În ecosistemele complexe de păduri tropicale, solul este foarte sărac în nutrienți. Cum să explic asta? De ce pădurile tropicale nu revin la forma lor originală dacă sunt defrișate?

5. Cum ar trebui să fie ecosistemul navelor spațiale pentru misiunile pe termen lung?

Chernova N. M., Fundamentele ecologiei: manual. zile 10 (11) grad. educatie generala manual instituții/ N. M. Chernova, V. M. Galushin, V. M. Konstantinov; Ed. N. M. Chernova. - Ed. a VI-a, stereotip. - M.: Butarda, 2002. - 304 p.

Conținutul lecției notele de lecție sprijinirea metodelor de accelerare a prezentării lecției cadru tehnologii interactive Practică sarcini și exerciții ateliere de autotestare, instruiri, cazuri, întrebări teme pentru acasă întrebări de discuție întrebări retorice de la elevi Ilustrații audio, clipuri video și multimedia fotografii, poze, grafice, tabele, diagrame, umor, anecdote, glume, benzi desenate, pilde, proverbe, cuvinte încrucișate, citate Suplimente rezumate articole trucuri pentru pătuțurile curioși manuale dicționar de bază și suplimentar de termeni altele Îmbunătățirea manualelor și lecțiilorcorectarea erorilor din manual actualizarea unui fragment dintr-un manual, elemente de inovație în lecție, înlocuirea cunoștințelor învechite cu altele noi Doar pentru profesori lecții perfecte planul calendaristic pentru anul; recomandări metodologice; Lecții integrate

Producători, consumatori și descompunetori în structura comunităților biologice

Conform clasificării funcționale a organismelor vii, acestea sunt împărțite în trei grupuri principale:

producători,
consumatori,
descompunetori.

Primele produc substante organice din cele anorganice, cele doua le supun diferitelor transformari, migrare, concentrare etc., iar cele trei le distrug in timpul procesului de mineralizare pentru a forma cei mai simpli compusi anorganici. Să luăm în considerare mai detaliat rolul acestor grupuri de organisme în ciclul substanțelor.

Producătorii

Grupul de producători include autotrofi(fototrofele sunt în principal plante, iar chemotrofele sunt în principal unele bacterii). În ecosistemele terestre, producătorii sunt dominanti în ceea ce privește masa, numărul (nu întotdeauna) și rolul energetic în ecosisteme. În ecosistemele acvatice, ele pot să nu domine în ceea ce privește biomasa, dar rămân dominante în ceea ce privește numărul și rolul în comunitate.

Rezultatul activităților producătorilor în ecosisteme este producția biologică brută - producția totală sau totală a indivizilor, comunităților, ecosistemelor sau a biosferei în ansamblu, inclusiv costurile respirației. Dacă excludem consumul de energie pentru a asigura activitatea de viață a producătorilor înșiși, atunci rămâne producția primară pură. Pe toată suprafața terestră este de 110-120 de miliarde de tone de substanță uscată, iar în mare este de 50-60 de miliarde de tone. Producția brută primară este de două ori mai mare.

Cantitatea de producție primară brută (și netă) a ecosistemelor și a biosferei în ansamblu este determinată de acoperirea proiectivă a teritoriului de către producători (maximum - până la 100% în păduri și chiar mai mult, deoarece există o stratificare și unii producători sunt sub baldachinul altora), iar eficiența fotosintezei, care este foarte scăzută. Pentru a forma biomasă, se folosește doar aproximativ 1% din energia solară primită pe suprafața organismului vegetal, de obicei semnificativ mai puțin.

Consumatori

Alimentele pentru consumatori sunt producători (pentru consumatorii de ordinul întâi) sau alți consumatori (pentru consumatorii de comenzile a doua și ulterioare). Împărțirea consumatorilor în comenzi întâmpină uneori anumite dificultăți atunci când, de exemplu, compoziția alimentelor de orice tip include atât hrana vegetală, cât și hrana animală, iar consumatorii pe care îi produc pot aparține ei înșiși la comenzi diferite. Cu toate acestea, în orice moment dat, orice consumator aparține unei comenzi foarte specifice.

În diferite ecosisteme, consumatorii reprezintă cantități diferite de produse primare procesate. Astfel, în comunitățile forestiere, consumatorii consumă în total 1% până la 10% din producția primară netă de plante, rareori mai mult. Restul materiei organice cade în descompunere din cauza morții plantelor și părților lor (de exemplu, frunzele căzute) și este, de asemenea, consumată parțial de consumatori (lanțul trofic detritic) și procesată parțial de către descompozitori. În comunitățile erbacee deschise (pajiști, stepe, pășuni), consumatorii pot consuma până la 50% din biomasa plantelor vii (de obicei semnificativ mai puțin). Indicatori similari sunt tipici pentru comunitățile de coastă ale oceanelor (unde algele macrofite servesc ca producători) și ecosistemele de apă dulce. În comunitățile oceanice pelagice bazate pe fitoplancton, consumatorii consumă până la 90% din biomasa formată de producători.

Nota 1

Producția asimilată a consumatorilor este hrana consumată minus materia organică a excrementelor. La rândul său, produsul net al unui consumator la orice nivel este produsul net asimilat minus costul respirației.

Descompunetoare

Descompozitorii (reductorii) sunt o parte integrantă a oricărui ecosistem. Ei distrug substanțele organice cu molecul mare ale organismelor moarte și folosesc energia eliberată în acest proces pentru propria lor activitate de viață, în timp ce substanțele minerale sunt returnate ciclului biotic, care sunt apoi reutilizate de producători. De regulă, descompozitoarele sunt de dimensiuni mici. Uneori se distinge un grup de așa-numiți macro-reductori, incluzând toți consumatorii relativ mari de materie organică moartă care fac parte din lanțul alimentar detritic. Cu această înțelegere, multe nevertebrate - insecte, viermi etc. - sunt considerate descompunetoare.

Acesta este interesant: