Головна → Астрономи спостерігають Консументи, їх роль функціонуванні екосистеми. Біологія в ліцеї Чи можуть рослини виступати в ролі консументів

Консументи, їх роль функціонуванні екосистеми. Біологія в ліцеї Чи можуть рослини виступати в ролі консументів

Консументи гетеротрофні організми (в основному тварини), які споживають органічну речовину інших організмів - рослин (рослинноїдні - фітофаги) і тварин (грецькі - зоофаги).

Консументи (consume – споживати), або гетеротрофні організми (heteros – інший, trophe – їжа), здійснюють процес розкладання органічних речовин. Ці організми використовують органічні речовини як живильний матеріал і джерело енергії. Гетеротрофні організми ділять на фаготрофи (phaqos - пожирає) і сапротрофи (sapros - гнилий).

Консументи частково використовують пшцу для забезпечення життєвих процесів («витрати на дихання»), а частково будують на її основі власне тіло, здійснюючи таким чином перший принциповий етап трансформації органічної речовини, синтезованої продуцентами. Процес створення та накопичення біомаси на рівні консументів позначається як вторинна продукція.

Консументи – це тварини-гетеротрофи, які споживають готові органічні речовини. Консументи I порядку можуть використовувати органічні речовини рослин (травоїдні тварини). Гетеротрофи, що використовують тваринну їжу, поділяються на консументи II, III і т. д. порядків (жорстокі тварини). Усі вони використовують енергію хімічних зв'язків, запасену в органічних речовинах продуцентами.

КОНСУМЕНТИ - організми, які споживають готові органічні речовини, але не доводять розкладання цих речовин до простих мінеральних складових (порівн. редуценти). Сукупність До. утворює трофічні ланцюги (рівні), в яких виділяють До. першого порядку (рослинноїдні) і До. другого, третього та наступних порядків (хижаки).

Консументи - організми, до яких належать всі тварини, які споживають готові органічні речовини, створювані фотосинтезуючими або хемосинтезуючими видами - продуцентами. На відміну від деструкторів, органічні речовини не доводять до повного розкладання на прості мінеральні складові.

Немає консументів, які живуть ізольовано: всі вони зазнають впливу інших консументів. Найбільш наочним прикладом є конкуренція; багато консументів стикаються з експлуатаційною конкуренцією за обмежені харчові ресурси, коли щільність споживачів висока, а кількість їжі мало; у такому разі зі збільшенням щільності консументів відбувається зниження швидкості споживання їжі кожною особиною. Однак, навіть якщо запаси їжі не обмежені, швидкість її споживання з розрахунку на одну особину зі збільшенням щільності консументів може знижуватися за рахунок низки взаємодій, які мають загальну назву взаємна інтерференція. Наприклад, багато консументів взаємодіють з іншими особами популяції на поведінковій основі; на споживання їжі при цьому залишається менше часу і швидкість її споживання загалом знижується.

Якщо консумент швидко залишить кормову пляму, цей період буде коротким (/г + 5кр. на рис. 9.21,5). Але при цьому він отримає відповідно мало енергії (Екр). Швидкість отримання енергії (за весь період £ + 5) буде задана нахилом відрізка ПРО [т. е. £Кр./(+ 5Кр.)]. Разом з тим, якщо консумент затримається в плямі надовго (5ДЛ.), він отримає набагато більше енергії (£дЛ.); але загалом швидкість отримання (нахил відрізка ОЬ) зміниться мало. Для того, щоб максимізувати швидкість отримання енергії за період ¿/ + 5, необхідно досягти максимального значення нахилу відрізка, що з'єднує точку О з кривою споживання. Це досягається просто проведенням дотичної до кривої (лінія ОР на рис. 9.21 Б). Провести пряму з точки Про ще крутіше і так, щоб вона перетинала криву, неможливо, і тому час перебування, отриманий за допомогою дотичної, є оптимальним (50Пт).

Реакції консументів на кормові плями часто мають не лише просторову, а й тимчасову складову. У таких випадках поведінка головних дійових осіб нагадує «гру в хованки».

Р – продуценти С, – первинні консументи. Д. Ґрунтові членистоногі - за даними Енгельіанна (1968).

Усі живі компоненти екосистеми – продуценти, консументи та редуценти – становлять загальну біомасу («живу вагу») спільноти в цілому або її окремих частин, тих чи інших груп організмів. Біомасу зазвичай виражають через сиру і суху вагу, але можна виражати і в енергетичних одиницях - у калоріях, джоулях тощо, що дозволяє виявити зв'язок між величиною енергії, що надходить, і, наприклад, середньою біомасою.

Людина, поїдаючи м'ясо корів, є вторинним консументом третьому трофічному рівні, а поїдаючи рослини - первинним консументом на втером трофічному рівні. Кожній людині для фізіологічного функціонування організму потрібно протягом року близько 1 млн ккал енергії, одержуваної через їжу. Людство виробляє близько 810 5ккал (за чисельності понад 6 млрд осіб), але ця енергія розподілена вкрай нерівномірно. Наприклад, у місті споживання енергії на людину сягає 80 млн ккал на рік, тобто. на всі види діяльності (транспорт, домашнє господарство, промисловість) людина витрачає у 80 разів більше енергії, ніж необхідно для її організму.

Разом з тим не можна очікувати, що народжуваність, швидкість зростання та виживання консументів у міру збільшення доступності їжі зростатимуть до нескінченності. Консументи досягають стану насичення, і швидкість споживання їжі поступово виходить на постійний рівень, при якому вона не залежить від кількості доступного корму (рис. 8.7); отже, виграш, який отримує консумент, також досягає постійного рівня. Таким чином, існує гранична кількість їжі, яку дана популяція консументу може з'їсти, межа шкідливого впливу на популяцію своєї жертви і межа, до якої може збільшуватися чисельність популяції консументу.

В екосистемі харчові та енергетичні зв'язки йдуть у напрямку: продуценти -> консументи -> редуценти.

До складу кожного біоценозу входять такі функціональні компоненти: продуценти, консументи І-ІІІ порядків, а також редуценти, що утворюють харчові ланцюги різних типів (пасовищні та детрітні). Така структура екосистеми забезпечує перенесення енергії від ланки (трофічного рівня) до ланки. У реальних умовах ланцюга живлення можуть мати різну кількість ланок, крім того, трофічні ланцюги можуть перехрещуватися, утворюючи мережі живлення. Майже всі види тварин, за винятком дуже спеціалізованих у харчовому відношенні, використовують не одне якесь джерело їжі, а кілька. Якщо один член біоценозу випадає із спільноти, вся система не порушується, оскільки використовуються інші джерела живлення. Чим більший видове розмаїття в біоценозі, тим він стійкіший. Наприклад, в ланцюзі живлення рослини-заєць-лисиця всього три ланки. Але лисиця харчується не лише зайцями, а й гризунами та птахами. У зайця також є альтернативні види корму - зелені частини рослин, сухі стебла (“сіно”), гілочки дерев та чагарників тощо [...]

Третю груп) організмів, що беруть участь у кругообігу речовини в біосфері, складають консументи - організми, що живляться живими або мертвими органічними речовинами. Відмінність консу-ментів від редуцентів, що також харчуються органічною речовиною, полягає в тому, що вони для своєї життєдіяльності використовують лише частину енергії (в середньому близько 90%), укладеної в органічній речовині їжі, і не всі органічні речовини їжі перетворюють на неорганічні сполуки. [...]

У разі пасовищних харчових ланцюгів лісу, коли продуцентами служать дерева, а первинними консументами – комахи, рівень первинних консументів чисельно багатший за особини рівня продуцентів. Таким чином, піраміди чисел можуть бути зверненими. Наприклад на рис. 9.7 наведено піраміди чисел екосистем степу та лісу помірної зони.

Біологічні ресурси - це живі середотворчі компоненти біосфери: продуценти, консументи і редуценти з ув'язненим у яких генетичним матеріалом (Реймерс, 1990). Вони є джерелами отримання людьми матеріальних та духовних благ. До них відносяться промислові об'єкти, культурні рослини, домашні тварини, мальовничі ландшафти, мікроорганізми, тобто рослинні ресурси, ресурси тваринного світу та ін. Особливе значення мають генетичні ресурси.

Крім того, результати моделювання стають іншими, коли враховується, що популяції консументів зазнають впливу з боку харчових ресурсів, а ті від впливу консументів не залежать (3,/Х), 3(/ = 0: так звана «система, регульована донором») ), У харчовій мережі подібного типу стійкість або залежить від складності, або підвищується разом із нею (DeAngelis, 1975). На практиці єдиною групою організмів, яка зазвичай задовольняє цю умову, є детритофаги.

Людина входить у біотичний компонент біосфери, де він пов'язаний харчовими ланцюгами з продуцентами, є консументом першого і другого (іноді третього) порядку, гетеротрофом, користується готовою органічною речовиною та біогенними елементами, включений у кругообіг речовин біосфери та підпорядковується закону фізико-хімічної єдності .І. Вернадського - жива речовина фізико-хімічно єдина.

Наведений приклад показує, як і той ж ресурс (рослина малини) може використовуватися найрізноманітнішими консументами; показує він і те, як багато хто на перший погляд не пов'язані один з одним консументи можуть проте взаємодіяти через загальний ресурс (див. гл. 7).

Трофічний рівень - це місце кожної ланки у харчовому ланцюзі. Перший трофічний рівень - це продуценти, решта - консументи.

Біотичні спільноти кожної із зазначених зон, крім евфотичної, поділяються на бентосні та пелагічні. У них до первинних консументів належать зоопланктон, комах у морі екологічно замінюють ракоподібні. Переважна кількість великих тварин – хижаки. Для моря характерна дуже важлива група тварин, яку називають сесільними (прикріпленими). Їх немає у прісноводних системах. Багато хто з них нагадує рослини і звідси їх назви, наприклад, морські лілії. Тут широко розвинені мутуалізм та комменсалізм. Усі тварини бентоса у своєму життєвому циклі проходять пелагічну стадію у вигляді личинок.

Але все ж таки, без сумніву, більш загальним правилом є зниження швидкості споживання їжі особиною при підвищенні щільності популяції консументів. Ймовірно, це зниження негативно позначається на плодючості, зростанні та ймовірності загибелі окремих особин, і зі збільшенням щільності цей негативний ефект зростатиме. Таким чином, у популяції консументів здійснюється залежний від щільності контроль і, отже, взаємна інтерференція стабілізує динаміку чисельності популяцій хижаків та динаміку взаємодіючих популяцій хижака та жертви.

Органічна маса, створювана рослинами за одиницю часу, називається первинною продукцією спільноти, а продукція тварин чи інших консументів – вторинною. Очевидно, що вторинна продукція не може бути більшою за первинну або навіть рівну їй. Продукцію виражають кількісно в сирій або сухій масі рослин або в енергетичних одиницях - еквівалентному числі джоулів.

Енергія передається від організму до організму, що створюють харчовий, або трофічний ланцюг: від автотрофів, продуцентів (творців) до гетеротрофів, консументів (пожирачів) і так 4-6 разів з одного трофічного рівня на інший.

В агроценозі, як і в будь-якому біоценозі, складаються харчові ланцюги. Обов'язковою ланкою у цих ланцюгах є людина, причому тут він постає як консумент I порядку, і у ньому харчова ланцюг переривається. Агроценози дуже нестійкі та без участі людини існують від 1 року (зернові, овочеві) до 20-25 років (плодово-ягідні).

СПІЛЬНИЦТВО - сукупність взаємопов'язаних особин, взаємопов'язаних видів у межах якогось простору.

Ранжована перевага переважає тоді, коли харчові об'єкти можна класифікувати, ґрунтуючись на єдиному показнику. Змішана дієта краще з різних причин.

Біоценоз ("біос" - життя, "ценоз" - співтовариство, Карл Мебіус, 1877) - весь комплекс спільно живуть і пов'язаних один з одним видів. Біоценози, як і популяції, - це надорганізмний рівень організації ЖИТТЯ.

Хижаки, що харчуються рослиноїдними тваринами, і «суперхижаки», які харчуються як тими ж рослиноїдними, так і дрібнішими хижаками, складають рівні консументів 2-го і 3-го порядків. Частина органічної речовини, створеної продуцентами, не потрапляє як їжа на рівень консументів, а разом з органічними залишками всіх рівнів переробляється організмами, що живляться мертвими органічними залишками, деструкторами, і остаточно руйнується грибами та мікроорганізмами, яких називають редуцентами. Багато авторів, втім, об'єднують ці дві групи організмів в одну під будь-якою з двох назв. Аналіз функціонування систем зв'язків між різними рівнями, ролі окремих видів та груп видів у переробці речовини та енергії в трофічних мережах, а вони завжди набагато складніше узагальненої «пірамідної» схеми, становить основний зміст екологічних досліджень.

Як не важко помітити, чим коротше харчовий ланцюг популяції, тим більше кількість енергії, доступної для її життєдіяльності. Тому при даному виході первинної продукції екосистеми перехід до кожного наступного рівня харчового ланцюга різко скорочує кількість консументів (до 10 разів), які можуть прогодуватися.

Сприятливий вплив їжі на окремих особин хижака уявити неважко. Збільшення кількості з'їденої їжі, взагалі кажучи, призводить до підвищення швидкості зростання, розвитку та розмноження та до зниження смертності. Однак існує ряд ситуацій, в яких зв'язок між швидкістю споживання їжі та виграшем, отриманим хижаком, виявляється складнішим, ніж здається на перший погляд.

У наземних екосистемах квіткові рослини зазвичай домінують не лише на своєму трофічному рівні, а й у межах усієї спільноти, оскільки вони забезпечують притулком переважну більшість організмів співтовариства і, крім того, мають різноманітний вплив на абіотичне середовище. Консументи також можуть відігравати регулюючу роль у цілому співтоваристві. Там, де рослини невеликі за розміром, тварини досить сильно впливають на фізичне середовище.

Всім тваринам насамперед необхідна деяка кількість їжі просто для підтримки життєдіяльності (рис. 8.6), і якщо це граничне значення не буде перевищено, то тварина не зможе рости і розмножуватися і, таким чином, не зможе залишити потомство. Іншими словами, низька швидкість споживання їжі не просто дає консументу надто маленький виграш, а швидше впливає на швидкість, з якою він наближається до загибелі від голоду.

Вони створюють біомасу – одержувач потенційної енергії хімічних зв'язків. Тому їх називають продуцентами – виробниками. Швидкість накопичення енергії на рівнях коноументів називають вторинною продуктивністю.

В околицях заводу ггерва колонія кротів виявлена на відстані 16 км від центру викидів, відлови польок мали місце не ближче 78 км, а бурозубок в 34 км. Причому цих відстанях від заводу тварини мешкають постійно, а заходять лише тимчасово. Це означає, що біогеоценоз зі збільшенням антропогенного навантаження спрощується насамперед з допомогою випадання чи різкого скорочення консументів (див. рис. 4) і схема кругообігу вуглецю (та інших елементів) стає двочленной: продуценти рецудепты.[ ...]

Екосистема - сукупність організмів та неорганічних компонентів, у якій може підтримуватися кругообіг речовини. Будь-яка екосистема включає живу частину - біоценоз та його фізичне оточення. Дрібніші екосистеми входять до складу все більших, аж до загальної екосистеми Землі - біосфери. Екосистема може забезпечити кругообіг речовини тільки за наявності чотирьох складових частин: запасів біогенних елементів, продуцентів, консументів та редуцентів.

Одна з причин нестачі палеонтологічних даних про археї та протерозої – відсутність скелетів, зовнішніх або внутрішніх, які могли б зберегтися у вигляді скам'янілостей. Одне з припущень з цього приводу, найближче до екологічного погляду на еволюцію, полягає в тому, що протягом тривалого часу рівень продукції органічної речовини фотосинтетиками, представленими переважно фітопланктоном, мікроскопічними водоростями, що плавають у верхніх шарах води, був достатнім або навіть надмірним для підтримки життя різноманітних консументів, які харчувалися живими або відмерлими водоростями та еволюціонували у напрямку вдосконалення механізмів фільтрації води або збору мулу. Значна частина сучасних морських організмів зберегла харчування відфільтрованими найдрібнішими органічними частинками (губки, багато молюсків, ракоподібних, личинково-хордових та багато інших) або мулом, що збирається з дна. Цей тип біосфери, екосистеми якої складалися, мабуть, лише з трьох рівнів - продуцентів, консументів і редуцентів, мікроорганізмів, що остаточно розкладають органічну речовину, існував на Землі досить довго.

Крім того, що розглянутий приклад із врожайністю ілюструє потенційну важливість насичення хижака, він висуває на перший план ще одне питання, пов'язане з тимчасовими масштабами взаємодії. Споживачі насіння не в змозі витягти з рясного врожаю максимальний прибуток (або завдати максимальної шкоди), тому що час їх генерації занадто великий. Гіпотетичний споживач насіння, який протягом сезону міг би дати кілька поколінь, був би здатний на рясному кормі експоненційно збільшити свою чисельність та знищити врожай. -Взагалі кажучи, консументи з відносно коротким часом генерації виявляють тенденцію до повторення коливань великої кількості жертви, тоді як консументам -з відносно тривалим часом генерації необхідний більш тривалий період, щоб відреагувати на збільшення чисельності жертви і відновити свою чисельність після її зниження.

У біоценозахживі організми найтіснішим чином пов'язані як друг з одним, а й з неживою природою. Зв'язок цей виражається через речовину та енергію.

Обмін речовин, як відомо, один із головних проявів життя. Говорячи сучасною мовою, організми є відкриті біологічні системи, оскільки пов'язані з довкіллям постійним потоком речовини та енергії, що проходить через їх тіла. Матеріальна залежність живих істот від середовища була усвідомлена ще Стародавню Грецію. Філософ Геракліт образно висловив це явище в таких словах: “Течуть наші тіла, як струмки, і матерія постійно оновлюється у них, як вода в потоці”. Речовино-енергетичний зв'язок організму із середовищем можна виміряти.

Надходження їжі, води, кисню в живі організми - це потоки речовини з довкілля. Їжа містить енергію, необхідну для роботи клітин та органів. Рослини безпосередньо засвоюють енергію сонячного світла, запасають її у хімічних зв'язках органічних сполук, а потім вона перерозподіляється через харчові відносини у біоценозах.

В. Н. Сукачов
(1880 – 1967)

Великий російський ботанік, академік
Основоположник біогеоценології – науки про природні екосистеми

Потоки речовини та енергії через живі організми у процесах обміну речовин надзвичайно великі. Людина, наприклад, за своє життя споживає десятки тонн їжі та пиття, а через легені – багато мільйонів літрів повітря. Багато організмів взаємодіють із середовищем ще інтенсивніше. Рослини на створення кожного грама своєї маси витрачають від 200 до 800 і більше грамів води, яку вони витягають із ґрунту та випаровують в атмосферу. Речовини, необхідні для фотосинтезу, рослини отримують з ґрунту, води та повітря.

За такої інтенсивності потоків речовини з неорганічної природи живі тіла запаси необхідних життя сполук – біогенних елементів– давно було б вичерпано Землі. Однак життя не припиняється, тому що біогенні елементи постійно повертаються в навколишнє середовище. Відбувається це у біоценозах, де внаслідок харчових відносин між видами синтезовані рослинами органічні речовинируйнуються, зрештою, знову до таких сполук, які можуть бути знову використані рослинами. Так виникає біологічний кругообіг речовин.

Таким чином, біоценоз є частиною ще більш складної системи, в яку, крім живих організмів, входить і їхнє неживе оточення, що містить речовину та енергію, необхідні для життя. Біоценоз не може існувати без речовинно-енергетичних зв'язків із середовищем. Через війну біоценоз представляє із нею якесь єдність.

А. Тенслі
(1871 – 1955)

Англійський ботанік, ввів у науку поняття «екосистема»

Будь-яку сукупність організмів та неорганічних компонентів, в якій може підтримуватися кругообіг речовини, називають екологічною системою, або екосистемою.

Природні екосистеми можуть бути різного об'єму та протяжності: невелика калюжа з її мешканцями, ставок, океан, луг, гай, тайга, степ – усе це приклади різномаштабних екосистем. Будь-яка екосистема включає живу частину – біоценоз та її фізичне оточення. Дрібніші екосистеми входять до складу все більших, аж до загальної екосистеми Землі. Загальний біологічний кругообіг речовини на нашій планеті також складається з взаємодії безлічі більш приватних кругообігів. Екосистема може забезпечити кругообіг речовини тільки в тому випадку, якщо включає необхідні для цього чотири складові частини: запаси біогенних елементів, продуценти, консументиі редуценти(Рис. 1).

Мал. 1.Необхідні компоненти екосистеми

Продуценти– це зелені рослини, що створюють із біогенних елементів органічну речовину, тобто біологічну продукцію, використовуючи потоки сонячної енергії.

Консументи– споживачі цієї органічної речовини, які переробляють їх у нові форми. У ролі консументів виступають зазвичай тварини. Розрізняють консументи першого порядку - рослиноїдні види і другого порядку - м'ясоїдних тварин.

Редуценти– організми, що остаточно руйнують органічні сполуки до мінеральних. Роль редуцентів виконують у біоценозах в основному гриби та бактерії, а також інші дрібні організми, що переробляють мертві залишки рослин та тварин (рис. 2).

Мал. 2.Руйнівники мертвої деревини (жук бронзівка та її личинка; жук-олень та її личинка; великий дубовий вусач та її личинка; метелик деревоточок пахучий та її гусениця; жук червоний пласкотіл; багатоніжка кивсяк; чорний мураха; мокриця; дощовий;

Життя на Землі триває вже близько 4 млрд років, не перериваючись саме тому, що воно протікає в системі біологічних кругообігів речовини. Основу цього становить фотосинтез рослин та харчові зв'язки організмів у біоценозах. Однак біологічний кругообіг речовини вимагає постійних витрат енергії. На відміну від хімічних елементів, що багаторазово залучаються до живих тіл, енергія сонячних променів, затримана зеленими рослинами, не може використовуватися організмами нескінченно.

За першим законом термодинаміки, енергія не зникає безвісти, вона зберігається в навколишньому світі, але переходить з однієї форми в іншу. За другим законом термодинаміки, будь-які перетворення енергії супроводжуються переходом частини її в такий стан, коли вона вже не може бути використана для роботи. У клітинах живих істот енергія, що забезпечує хімічні реакції, при кожній реакції частково перетворюється на теплову, а тепло розсіюється організмом у навколишньому просторі. Складна робота клітин та органів супроводжується таким чином втратами енергії з організму. Кожен цикл круговороту речовин, що залежить від активності членів біоценозу, вимагає нових надходжень енергії.

Таким чином, життя на нашій планеті здійснюється як постійне кругообіг речовин, підтримуваний потоком сонячної енергії.Життя організується у біоценози, а й у екосистеми, у яких здійснюється тісний зв'язок між живими і неживими компонентами природи.

Розмаїття екосистем Землі пов'язані з різноманітністю живих організмів, і умов фізичної, географічної середовища. Тундрові, лісові, степові, пустельні чи тропічні Спільнотимають свої особливості біологічних кругообігів та зв'язків з навколишнім середовищем. Водні екосистеми також дуже різні. Екосистеми відрізняються за швидкістю біологічних кругообігів і за загальною кількістю речовини, що втягується в ці цикли.

Основний принцип стійкості екосистем – кругообіг речовини, підтримуваний потоком енергії, – насправді забезпечує нескінченне існування життя Землі.

За цим принципом можуть бути організовані і стійкі штучні екосистеми, і виробничі технології, у яких зберігається вода чи інші ресурси. Порушення узгодженої діяльності організмів у біоценозах зазвичай спричиняє серйозні зміни кругообігів речовини в екосистемах. Це головна причина таких екологічних катастроф, як падіння ґрунтової родючості, зниження врожаю рослин, зростання та продуктивності тварин, поступове руйнування природного середовища.

Встановіть відповідність між характеристиками та назвами функцій живої речовини у біосфері (за В.І. Вернадським): до кожної позиції, даної в першому стовпці, підберіть відповідну позицію з другого стовпця.

Запишіть у таблиці вибрані цифри під відповідними літерами.

А	Б	У	Г	Д

Пояснення.

1) окислювально-відновна: Б) утворення води та вуглекислого газу в процесі дихання аеробів;

Г) відновлення вуглекислого газу у процесі фотосинтезу

2) газова: А) виділення метану в атмосферувнаслідок діяльності денітрифікуючих бактерій

3) концентраційна: В) накопичення солей кремнію в клітинах хвощів; Д) утворення вапняку

Відповідь: 21313

Примітка.

Функції живої речовини.

За Вернадським - дев'ять: газова, киснева, окисна, кальцієва, відновна, концентраційна, функція руйнування органічних сполук, функція відновлювального розкладання, функція метаболізму та дихання організмів. Нині з урахуванням нових досліджень розрізняють такі функції.

Біогеохімічнафункція людства - створення та перетворення речовин людством.

Енергетична функція. Поглинання сонячної енергії при фотосинтезі та хімічної енергії при розкладанні енергонасичених речовин, передача енергії харчовими ланцюгами (використовується гетеротрофами). Поглинена енергія розподіляється всередині екосистеми між живими організмами як їжі. Частково енергія розсіюється у вигляді тепла, а частково накопичується у відмерлій органічній речовині і переходить у викопний стан. Так утворилися поклади торфу, кам'яного вугілля, нафти та інших горючих з корисними копалинами.

Деструктивна функція. Ця функція полягає в розкладанні, мінералізації мертвої органічної речовини, хімічному розкладанні гірських порід, залученні мінералів, що утворилися, в біотичний кругообіг, тобто. обумовлює перетворення живої речовини на відстале. В результаті утворюються також біогенна та біокосна речовина біосфери. На скелях – бактерії, синьо-зелені водорості, гриби та лишайники – надають на гірські породи сильний хімічний вплив розчинами цілого комплексу кислот – вугільної, азотної, сірчаної та різноманітних органічних. Розкладаючи з їхньою допомогою ті чи інші мінерали, організми вибірково витягують і включають в біотичний кругообіг найважливіші поживні елементи - кальцій, калій, натрій, фосфор, кремній, мікроелементи.

Концентраційна функція. Так називається вибіркове накопичення в ході життєдіяльності певних видів речовин для побудови тіла організму або видалених з нього при метаболізмі. В результаті концентраційної функції живі організми витягують та накопичують біогенні елементи навколишнього середовища. У складі живої речовини переважають атоми легких елементів: водню, вуглецю, азоту, кисню, натрію, магнію, кремнію, сірки, хлору, калію, кальцію, заліза, алюмінію. Вуглець: вапняки, крейда, вугілля, нафта, бітум, торф, горючі сланці (сапропель+гумус), сапропель (багатовікові донні відкладення прісноводних водойм - мул). Окремі види є специфічними концентраторами деяких елементів: морська капуста (ламінарія) – йоду, жовтці – літію, ряска – радія, діатомові водорості та злаки – кремнію, молюски та ракоподібні – міді, хребетні – заліза, бактерії – марганцю тощо.

Поряд із концентраційною функцією живого організму речовини виділяється протилежна їй за результатами - розсіювальна.Вона проявляється через трофічну та транспортну діяльність організмів. Наприклад, розсіювання речовини при виділенні організмами екскрементів, загибелі організмів при різноманітних переміщеннях у просторі, зміні покривів. Залізо гемоглобіну крові розсіюється, наприклад, через комах.

Середоутворююча функція. Перетворення фізико-хімічних параметрів середовища (літосфери, гідросфери, атмосфери) внаслідок процесів життєдіяльності в умовах, сприятливих для існування організмів.

Ця функція є спільним результатом розглянутих вище функцій живої речовини: енергетична функція забезпечує енергією всі ланки біологічного круговороту; деструктивна та концентраційна сприяють вилученню з природного середовища та накопиченню розсіяних, але життєво важливих для живих організмів елементів. Дуже важливо відзначити, що в результаті середоутворюючої функції в географічній оболонці відбулися такі найважливіші події: було перетворено газовий склад первинної атмосфери, змінився хімічний склад вод первинного океану, утворилася товща осадових порід у літосфері, на поверхні суші виник родючий ґрунтовий покрив.

Розглянуті чотири функції живої речовини є основними, визначальними функціями. Можна виділити ще деякі функції живої речовини, наприклад:

Газова функціяобумовлює міграцію газів та його перетворення, забезпечує газовий склад біосфери.

Переважна маса газів Землі має біогенне походження. У процесі функціонування живої речовини створюються основні гази: азот, кисень, вуглекислий газ, сірководень, метан та ін. Порушення СО 2 => парниковий ефект.

Окисно-відновна функціяполягає в хімічному перетворенні головним чином тих речовин, які містять атоми зі змінним ступенем окиснення (сполуки заліза, марганцю, азоту та ін.). При цьому на поверхні Землі переважають біогенні процеси окиснення та відновлення.

Транспортна функція- перенесення речовини проти сили тяжіння та в горизонтальному напрямку. Ще з часів Ньютона відомо, що переміщення потоків речовини на планеті визначається силою земного тяжіння. Нежива речовина сама по собі переміщається похилою площиною виключно зверху вниз. Тільки у цьому напрямі рухаються річки, льодовики, лавини, осипи. Жива речовина - єдиний чинник, що зумовлює зворотне переміщення речовини - знизу нагору, з океану - на континенти.

За рахунок активного пересування живі організми можуть переміщати різні речовини або атоми у горизонтальному напрямку, наприклад, за рахунок різних видів міграцій. Переміщення або міграцію хімічних речовин живою речовиною Вернадський назвав біогенною міграцією атомів або речовини.

Відповідь: 21313

Живі організми тісно пов'язані як друг з одним, а й з неживої природою. Зв'язок цей виражається через речовину та енергію.

Обмін речовин, як відомо, один із головних проявів життя. Говорячи сучасною мовою, організми є відкриті біологічні системи, оскільки пов'язані з довкіллям постійним потоком речовини та енергії, що проходить через їх тіла. Матеріальна залежність живих істот від середовища була усвідомлена ще Стародавню Грецію. ФілософГеракліт образно висловив це явище в таких словах: «Течуть наші тіла, як струмки, і матерія постійно оновлюється в них, як вода в потоці». Речовино-енергетичний зв'язок організму із середовищем можна виміряти.

Надходження їжі, води, кисню до живих організмів - це потоки речовини з навколишнього середовища. Їжа містить енергію, необхідну для роботи клітин та органів. Рослини безпосередньо засвоюють енергію сонячного світла, запасають її у хімічних зв'язках органічних сполук, а потім вона перерозподіляється через харчові відносини у біоценозах.

За такої інтенсивності потоків речовини з неорганічної природи живі тіла запаси необхідних життя сполук - біогенних елементів - давно було б вичерпано Землі. Однак життя не припиняється, тому що біогенні елементи постійно повертаються в навколишнє середовище. Відбувається це в біоценозах, де в результаті харчових відносин між видами синтезовані рослинами органічні речовини руйнуються врешті-решт знову до таких сполук, які можуть бути використані рослинами. Так виникає біологічний кругообіг речовин.

Будь-яку сукупність організмів і неорганічних компонентів, в якій може підтримуватися кругообіг речовини, називають екологічною системою або екосистемою.

Природні екосистеми можуть бути різного обсягу та протяжності: невелика калюжа з її мешканцями, ставок, океан, луг, гай, тайга, степ – все це приклади різномаштабних екосистем. Будь-яка екосистема включає живу частину - біоценоз та його фізичне оточення. Дрібніші екосистеми входять до складу все більших, аж до загальної екосистеми Землі. Загальний біологічний кругообіг речовини на нашій планеті також складається з взаємодії безлічі більш приватних кругообігів.

Екосистема може забезпечити кругообіг речовини тільки в тому випадку, якщо включає необхідні для цього чотири складові частини: запаси біогенних елементів, продуценти, консументи та редуценти (рис. 67).

Продуценти - це зелені рослини, що створюють із біогенних елементів органічну речовину, тобто біологічну продукцію, використовуючи потоки сонячної енергії.

Консументи - споживачі цієї органічної речовини, що переробляють їх у нові форми. У ролі консументів виступають зазвичай тварини. Розрізняють консументи першого порядку - рослиноїдні види та другого порядку - м'ясоїдних тварин.

Редуценти - організми, що остаточно руйнують органічні сполуки до мінеральних. Роль редуцентів виконують у біоценозах в основному гриби та бактерії, а також інші дрібні організми, що переробляють мертві залишки рослин та тварин (рис. 68).

Однак біологічний кругообіг речовини вимагає постійних витрат енергії.

На відміну від хімічних елементів, що багаторазово залучаються до живих тіл, енергія сонячних променів, затримана зеленими рослинами, не може використовуватися організмами нескінченно.

Таким чином, життя на нашій планеті здійснюється як постійний кругообіг речовин, що підтримується потоком сонячної енергії. Життя організується у біоценози, а й у екосистеми, у яких здійснюється тісний зв'язок між живими і неживими компонентами природи.

Розмаїття екосистем Землі пов'язані з різноманітністю живих організмів, і умов фізичної, географічної середовища. Тундрові, лісові, степові, пустельні або тропічні спільноти мають свої особливості біологічних кругообігів та зв'язків із навколишнім середовищем. Водні екосистеми також дуже різні. Екосистеми відрізняються за швидкістю біологічних кругообігів і за загальною кількістю речовини, що втягується в ці цикли.

Основний принцип стійкості екосистем - кругообіг речовини, підтримуваний потоком енергії, - насправді забезпечує нескінченне існування життя Землі.

За цим принципом можуть бути організовані і стійкі штучні екосистеми, і виробничі технології, у яких зберігається вода чи інші ресурси. Порушення узгодженої діяльності організмів у біоценозах зазвичай спричиняє серйозні зміни кругообігів речовини в екосистемах. Це головна причина таких екологічних катастроф, як падіння ґрунтової родючості, зниження врожаю рослин, зростання та продуктивності тварин, поступове руйнування природного середовища.

Приклади та додаткова інформація

1. У лісах всі рослиноїдні організми (консументи першого порядку) у середньому використовують близько 10-12% щорічного приросту рослин. Решта переробляється редуцентами після відмирання листя та деревини. У степових екосистемах роль консументів зростає. Травоїдні тварини можуть з'їдати до 70% загальної надземної маси рослин, не підриваючи значно швидкості їх відновлення. Значна частина з'їденої речовини повертається в екосистему у вигляді екскрементів, які активно розкладаються мікроорганізмами та дрібними тваринами. Таким чином, діяльність консументів сильно прискорює кругообіг речовин у степах. Накопичення мертвого рослинного опаду в екосистемах – показник уповільнення швидкості біологічного круговороту.

2. Ґрунт грає у наземних екосистемах передусім роль накопичувача і резерву тих ресурсів, які необхідні життя биоценоза. Екосистеми, які не мають ґрунтів, – водні, наскельні, на мілинах та відвалах – дуже нестійкі. Кругообіг речовин у них легко переривається і важко відновлюється.

У ґрунтах найбільш цінна частина – гумус – складна речовина, яка утворюється з мертвої органіки в результаті діяльності численних організмів. Гумус забезпечує довготривале та надійне харчування рослин, оскільки розкладається дуже повільно та поступово, звільняючи біогенні елементи. Ґрунти з великим запасом гумусу відрізняються високою родючістю, а екосистеми - стійкістю.

3. Нестійкі екосистеми, в яких не збалансований кругообіг речовини, легко спостерігати на прикладі заростання ставків або дрібних озер. У таких водоймищах, особливо якщо в них змиваються з навколишніх полів добрива, бурхливо розвиваються і прибережна рослинність, і різні водорості. Рослини не встигають перероблятися водяними мешканцями і, відмираючи, утворюють на дні шари торфу. Озеро меліє і поступово припиняє своє існування, перетворюючись спочатку на болото, а потім - на сирий луг. Якщо водойма невелика, такі зміни можуть протікати досить швидко, за кілька років.

4. Моря є також гігантські складні екосистеми. Незважаючи на величезну глибину, вони заселені життям аж до дна. У морях відбувається постійна циркуляція водних мас, виникають течії, біля узбережжя діють припливи та відливи. Сонячне світло проникає лише поверхневі шари води, нижче 200 м фотосинтез водоростей неможливий. Тому на глибинах живуть лише гетеротрофні організми – тварини та бактерії. Таким чином, діяльність продуцентів та основної маси редуцентів та консументів сильно роз'єднана у просторі. Мертва органічна речовина врешті-решт опускається на дно, але мінеральні елементи, що вивільняються, повертаються у верхні шари тільки в тих місцях, де існують сильні висхідні течії. У центральній частині океанів розмноження водоростей різко обмежується недоліком біогенних елементів, і «врожайність» океану в цих районах така ж низька, як у сухих пустелях.

Запитання.

1. Перерахуйте якомога повніше склад редуцентів у лісовій екосистемі.
2. Як проявляється кругообіг речовин в акваріумі? Наскільки він замкнутий? Як зробити його стійкішим?
3. У степовому заповіднику на ділянці, повністю обгородженій від травоїдних ссавців, урожай трав склав 5,2 ц/га, а на ділянці, що випасається, - 5,9. Чому усунення консументів внизу
ло продукцію рослин?
4. Чому знижується родючість ґрунтового покриву Землі, якщо речовини, вилучені людиною у вигляді врожаю з полів, все одно рано чи пізно у переробленому вигляді знову повертаються до навколишнього середовища?

Завдання.

Порівняйте щорічний приріст зеленої маси та запаси мертвих рослинних залишків (підстилки – у лісах, ганчірки – у степах) у різних екосистемах. Визначте, в яких екосистемах кругообіг речовин більш інтенсивний.

Теми дискусій.

1. На околицях димящих промислових підприємств у лісах стала накопичуватися підстилка. Чому це відбувається і які прогнози можна сказати про майбутнє цього лісу?

2. Чи можливе існування екосистем, у яких жива частина представлена лише двома групами – продуцентами та редуцентами?

3. У минулі епохи у низці районів Землі виникли великі запаси кам'яного вугілля. Що можна сказати про основні риси екосистем, у яких це відбувалося?

4. У складних екосистемах дощових тропічних лісів грунт дуже бідний на біогенні елементи. Як це пояснити? Чому тропічні ліси не відновлюються у колишньому вигляді, якщо їх звести?

5. Якою має бути екосистема космічного корабля для польотів довгі роки?

Чернова Н. М., Основи екології: Навч. дня 10(11) кл. загальноосвіт. навч. закладів/Н. М. Чернова, В. М. Галушин, В. М. Константинов; За ред. Н. М. Чернової. - 6-те вид., стереотип. – М.: Дрофа, 2002. – 304 с.

Зміст уроку конспект урокуопорний каркас презентація уроку акселеративні методи інтерактивні технології Практика завдання та вправи самоперевірка практикуми, тренінги, кейси, квести домашні завдання риторичні питання від учнів Ілюстрації аудіо-, відеокліпи та мультимедіафотографії, картинки графіки, таблиці, схеми гумор, анекдоти, приколи, комікси притчі, приказки, кросворди, цитати Доповнення рефератистатті фішки для допитливих шпаргалки підручники основні та додаткові словник термінів інші Вдосконалення підручників та уроківвиправлення помилок у підручникуоновлення фрагмента у підручнику елементи новаторства на уроці заміна застарілих знань новими Тільки для вчителів ідеальні урокикалендарний план на рік методичні рекомендації програми обговорення Інтегровані уроки

Продуценти, консументи та редуценти у структурі біологічних співтовариств

Згідно з функціональною класифікацією живих організмів, їх поділяють на три основні групи:

продуцентів,
консументів,
редуцентів.

Перші продукують органічні речовини з неорганічних, другі піддають їх різним перетворенням, міграції, концентрації тощо, а треті – руйнують у процесі мінералізації до утворення найпростіших неорганічних сполук. Розглянемо роль цих груп організмів у кругообігу речовин докладніше.

Продуценти

До групи продуцентів належать автотрофи(фототрофи – переважно рослини, і хемотрофи – переважно деякі бактерії). У наземних екосистемах продуценти є домінантами за масою, чисельністю (не завжди) та енергетичною роллю в екосистемах. У водних екосистемах з біомаси вони можуть і не домінувати, проте за чисельністю та роллю у співтоваристві залишаються домінантами.

Результатом діяльності продуцентів в екосистемах є валова біологічна продукція - сумарна чи загальна продукція особин, угруповань, екосистем або біосфери в цілому, включаючи витрати на дихання. Якщо виключити витрату енергії забезпечення життєдіяльності самих продуцентів, залишається чиста первинна продукція. На всій території суші вона становить 110-120 млрд. т сухої речовини, а моря 50-60 млрд. т. Первинна валова продукція вдвічі більша.

Кількість валової (і чистої) первинної продукції екосистем та біосфери в цілому визначається проективним покриттям території продуцентами (максимально – до 100% у лісах, і навіть більше, оскільки існує ярусність, і одні продуценти знаходяться під пологом інших), та ефективністю фотосинтезу, яка дуже низька. Для утворення біомаси використовується лише близько 1% сонячної енергії, що надійшла на поверхню рослинного організму, зазвичай, значно менше.

Консументи

Їжею для консументів є продуценти (для консументів першого порядку) або інші консументи (для консументів другого та наступних порядків). Підрозділ консументів на порядки іноді зустрічає певні труднощі, коли, наприклад, склад їжі будь-якого виду включає як рослинний корм, так і тваринний, причому здобуті ними консументи самі можуть належати до різних порядків. Однак у кожний певний момент часу будь-який консумент належить до певного порядку.

У різних екосистемах частку консументів доводиться різну кількість первинної продукції, що переробляється. Так, у лісових угрупованнях консументами сумарно споживається від 1% до 10% чистої первинної продукції рослин, рідко більше. Решта органіки йде в опад за рахунок загибелі рослин та їх частин (наприклад, опалого листя), і частково також споживається консументами (детритний ланцюг живлення), частково переробляється редуцентами. У відкритих трав'янистих угрупованнях (луги, степи, пасовища) консументами може споживатися до 50% біомаси живих рослин (зазвичай істотно менше). Близькі показники характерні для прибережних угруповань океанів (де продуцентами служать водорості-макрофіти) і прісноводних екосистем. У пелагічних океанічних спільнотах, заснованих на фітопланктоні, консументами виїдається до 90% біомаси, що формується продуцентами.

Зауваження 1

Ассимільована продукція консументів – з'їдена їжа мінус органічна речовина екскрементів. У свою чергу, чиста продукція консументу будь-якого рівня - це асимільована чиста продукція за вирахуванням витрат на дихання.

Редуценти

Редуценти (редуктори) – невід'ємна частина будь-якої екосистеми. Вони руйнують високомолекулярні органічні речовини відмерлих організмів і використовують енергію, що вивільняється при цьому для власної життєдіяльності, при цьому в біотичний кругообіг повертаються мінеральні речовини, які потім знову використовуються продуцентами. Як правило, редуценти мають дрібні розміри. Іноді виділяють групу про макроредуцентів, включаючи всіх відносно великих споживачів відмерлої органіки, які входять до складу детритной харчової ланцюга. При такому розумінні до редуцентів відносять багатьох безхребетних – комах, хробаків тощо.

Це цікаво: