Свойства и функции экосистем.

Саморегуляция экосистем.

 

Свойства и функции экосистем

Взаимодействие автотрофных и гетеротрофных процессов является наиболее важной функцией любых экосистем. В течение значительного геологического периода, начиная приблизительно с кембрия (600 млн. – 1 млрд. лет назад), небольшая, но заметная часть синтезируемого органического вещества не расходовалась, а сохранялась и накапливалась в осадках. Именно преобладание скорости синтеза над скоростью разложения органических веществ и явилось причиной уменьшения содержания углекислого газа и накопления кислорода в атмосфере.

 

Зеленые организмы сыграли основную роль в формировании геохимической среды Земли, благоприятной для существования всех других организмов.

 

Значительное накопившееся количество кислорода сделало возможным появление и эволюцию высших форм жизни. Примерно 300 млн. лет назад отмечался особенно большой избыток органической продукции, что привело к образованию горючих ископаемых. За счет накоплений этой энергии позже человек смог совершить промышленную революцию. За последние 60 млн. лет в атмосфере выработалось относительно постоянное соотношение кислорода (21%) и углекислого газа (0, 03%).

Обеспечивается внутренними механизмами, устойчивыми связями между их компонентами, трофическими и энергетическими взаимоотношениями.

 

 

Сообщество организмов и физическая среда развиваются и функционируют как единое целое.

 

Экосистемы имеют кибернетическую природу (искусство управления) и характеризуются развитыми информационными сетями, состоящими из потоков физических и химических сигналов, связывающих все их части в единое целое. Эти потоки управляют системой.

 

Гомеостаз – это способность популяции или экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменяющихся условиях среды.

 

Стабильность экосистем в экологии означает свойство любой системы возвращаться в исходное состояние после того, как она была выведена из состояния равновесия. Стабильность определяется устойчивостью экосистем к внешним воздействиям. Выделяют два типа устойчивости: резистентную и упругую.

Резистентная устойчивость (сопротивляемость) – это способность экосистемы сопротивляться нарушениям, поддерживая неизменными свою структуру и функцию.

 

Упругая устойчивость – способность системы быстро восстанавливаться после нарушения

структуры и функции.

 

Например, калифорнийский лес из секвойи устойчив к пожарам (высокая резистентная устойчивость), но, если сгорит, то восстанавливается очень медленно или вовсе не восстанавливается (низкая упругая устойчивость). А заросли вереска очень легко выгорают (низкая резистентная устойчивость), но быстро восстанавливаются (высокая упругая устойчивость).

 

Образование органических веществ на свету называется фотосинтезом (свет, соединение).

 

Фотосинтез есть накопление части солнечной энергии путем превращения ее в потенциальную энергию, химических связей органических веществ.

 

Фотосинтез - необходимое связующее звено между живой и неживой природой. Синтезированные растениями углеводы (глюкоза, сахароза, крахмал и др.) являются главным источником энергии для большинства гетеротрофных организмов, населяющих нашу планету.

 

Разложение органических веществ происходит в процессе метаболизма (изменение) в живых клетках.

 

Метаболизм - это совокупность биохимических реакций и превращений энергии в живых клет

ках, сопровождающихся обменом веществ между организмами и средой. Сумма реакций, ведущи

х к распаду или деградации молекул и выделению энергии, называется катаболизмом, а приводящих к образованию новых молекул - анаболизмом.

 

Дыхание может происходить как в аэробных, т. е. в присутствии кислорода, так и в анаэробных - бескислородных условиях.

 

Аэробное дыхание - процесс, обратный нормальному фотосинтезу, анаэробное дыхание протекает без участия газообразного кислорода.

 

Бескислородное дыхание служит основой жизнедеятельности многих сапротрофов (бактерий, дрожжей, плесневых грибков, простейших), но может встречаться и в тканях высших животных. Брожение - это анаэробное дыхание.

 

Разложение органических веществ есть результат добывания необходимых химических элементов и энергии организмами при преобразовании пищи внутри клеток их тела. Если бы вдруг эти процессы прекратились, то все биогенные элементы оказались бы связанными в мертвых остатках, а продолжение жизни стало бы невозможным. Комплекс разрушителей в биосфере состоит из огромного числа видов, которые, действуя последовательно, осуществляют распад органических веществ до минеральных. Процессы образования органических веществ и их распад называют также процессами продукции (создание, производство) и деструкции (разрушение).

 

Развитие экосистем.

Наблюдения в природе показывают, что заброшенные поля или выжженный лес постепенно завоевываются многолетними дикими травами, затем кустарниками и, в конце концов, деревьями. Сукцессия – это направленное предсказуемое развитие экосистемы до установления равновесия между биотическим сообществом – биоценозом и абиотической средой – биотопом. Развитие экосистем во времени известно под названием экологических сукцессий (преемственность, последовательность).

 

Экологическая сукцессия – это последовательная смена биоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории под воздействием природных или антропогенных факторов.

 

Сукцессия, начинающаяся на участке, прежде не занятом, называется первичной. Например, поселения лишайников на камнях: под действием выделений лишайников каменистый субстрат постепенно превращается в подобие почвы, где поселяются затем кустистые лишайники, зеленые мхи, травы, кустарники и т. д.

 

Если сообщество развивается на месте уже существовавшего, то говорят о вторичной сукцессии. Например, изменения, происходящие после раскорчевки или порубки леса, устройства пруда или водохранилища и т. п.

Скорость сукцессии различна. В историческом аспекте смена фауны и флоры по геологическим периодам есть не что иное, как экологические сукцессии. Они тесно связаны с геологическими и климатическими изменениями и эволюцией видов. Такие изменения происходят очень медленно. Для первичных сукцессий требуются сотни и тысячи лет. Вторичные протекают быстрее. Для восстановления растительной биомассы на месте вырубки, лесного пожара или покинутого сельскохозяйственного участка требуется от 30-50 до 250 лет.

 

Автотрофная сукцессия – широко распространенное в природе явление, которое начинается в незаселенной среде: формирование леса на брошенных землях или восстановление жизни после извержения вулканов и других природных катастроф. Она характеризуется длительным преобладанием автотрофных организмов.

Гетеротрофная сукцессия характеризуется преобладанием бактерий и встречается тогда, когда среда пересыщена органическими веществами. Например, в реке, загрязняемой сточными водами с большим содержанием органических веществ, или на очистных сооружениях.

 

В климаксных системах образуется сложная сеть взаимоотношений, поддерживающих ее стабильное состояние. Теоретически такое состояние должно быть постоянным во времени и существовать до тех пор, пока его не нарушат сильные внешние возмущения.

 

В отличие от сукцессии, эволюция экосистем представляет собой длительный процесс их исторического развития. Эволюционные процессы необратимы. По сути дела, эволюция экосистем - это история развития жизни на Земле от возникновения биосферы до наших дней. В основе эволюции лежит естественный отбор на видовом или более низком уровне.

 

Физико-химические и климатические условия в разных частях биосферы различны. Климатически обусловленные крупные совокупности экосистем называют биомами, или формациями.

 

Биом – это макросистема, совокупность экосистем, тесно связанных климатическими условиями, потоками энергии, круговоротом веществ, миграцией организмов и типом растительности. Биомы можно подразделить на три основные группы, приуроченные к наземным, морским и пресноводным местообитаниям. Формирование их зависит от макроклимата, а последний - от географической широты местности. Важными факторами являются: циркуляция воздуха, распределение солнечного света, сезонность климата, высота и ориентация гор, гидродинамика водных систем.

 

Наземные формации, в основном, определяются растительностью, так как растения теснейшим образом зависят от климата и именно они образуют основную часть биомассы.

 

Самый богатый по числу видов биом планеты - это вечнозеленый дождевой тропический лес.

 

Примером антропогенных систем является город. Любой город, особенно промышленный, является гетеротрофной экосистемой, получающей энергию, пищу, воду и другие вещества с больших площадей, находящихся за его пределами.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: