Биотические чинники середовища проживання і екосистеми

Биотические чинники середовища проживання і экосистемы

Вертьянов З. Ю.

Позитивные відносини организмов

Состав і характеру життєдіяльності співтовариств, їх стійкість та розвитку залежить від безлічі біотичних чинників. Зв’язок із іншими організмами дає харчування і можливість розмноження, захист, пом’якшує несприятливі умови середовища, але є також чималу небезпека. Планету населяють істоти, створені задля об'єднаного проживання. У їхніх стосунках можна виділити характерні типи взаємозв'язків, подібні у істот різних систематичних груп. За характером на особина взаємовідносини умовно ділять на позитивні (симбиотические), негативні (антибіотичні) і нейтральні. До позитивним відносять кооперацію, мутуалізм, комменсализм, до негативним — конкуренцію, паразитизм і хищничество.

Позитивные стосунки називають симбіозом (латів. sym разом) — таким співіснуванням організмів, яке біологічно доцільно обох учасників, яка є у своїй харчовим чи конкурентним. Розглянемо характерні типи симбиоза.

Кооперация. Раки-самітники селяться в порожніх раковинах молюсків і возять їх у собі разом із кораловими поліпами — актиніями. Рак розширює життєвий простір актинії, необхідне їй на видобутку, і поїдає частина жертв, уражених стрекательными клітинами полипа. Актиния захищає раку від хижаків. Іноді до цього симбіозу приєднується що й многощетинковый хробак. Перебуваючи в раковині самітника, він очищає її й об'їдає паразитів з м’якого черевця раку. Хробаку дістається частина трапези раку. Многощетинковые хробаки є їжею раків, але «свого «хробака рак не зворушує, а нерідко на зміну раковини переносить його з собой.

Многие малі й великі риби періодично припливають до місцях, де з їхніми вже очікують креветки. Там беруть характерну позу — лягають в бік чи відкривають пащу. Креветки збирають паразитів із поверхні тіла, і в роті, вистригають омертвілі тканини. Птахи сміливо сідають на копитних (оленів, лосів, корів) і харчуються їх паразитами (кліщами) чи вискубують що стала непотрібної і обтяжливою зимову шерсть, що використовується птахами при будівництві гнезд.

Шляпочные гриби утворюють симбіоз з насінними рослинами (микоризу), покриваючи грибницею їх кореневу систему. У рослини за рахунок грибниці істотно збільшується обсяг коренів, грибниця поставляє воду і мінеральні речовини, одержуючи замість необхідні грибу як гетеротрофу органічні сполуки. З допомогою грибів рослини засвоюють живильні речовини з важкодоступних сполук грунту. Микоризные рослини містять більше азоту, калію, фосфору, вони збільшується зміст хлорофілу. На коренях вересковых, брусничных та інших багаторічних трав микориза утворює товстий шар. У кооперування з різними грибами живе більшість вищих рослин (більш ¾ видів квіткових) у тому числі дерев — грибниця проникає навіть всередину їх коренів. У симбіозі з грибами дерева ростуть набагато краще. Взаємовигідний симбіоз бобових рослин (гороху, квасолі, сої, конюшини, арахісу, земляного горіха, люцерни) з азотфиксирующими клубеньковыми бактеріями широко використовують у сільське господарство. Бактерії засвоюють азот повітря й переводять його спочатку у аміак, потім у інші сполуки, забезпечуючи ними рослина і одержуючи замість продукти фотосинтезу. Тканини кореня інтенсивно розростаються, створюючи клубеньки. У сівозміні бобовими культурами, збагачуючих грунт сполуками азоту, чергують звичайно з кукурудзою і картоплею. Коли відсутність у грунті азоту є обмежувальним чинником, симбіоз з азотфиксирующими бактеріями дозволяє рослинам розширити зону обитания.

Другой приклад кооперації — взаємовідносини акул і рыб-лоцманов. Лоцмани переміщаються в спутном водному потоці акули з більшими на швидкостями при мінімальних зусиль і харчуються залишками трапези хижаків, їх паразитами і екскрементами. Лоцмани «наводять «своїх слабовидящих господарів на видобуток, і акули їх трогают.

В перелічених прикладах кооперації корисність співіснування організмів очевидна, та їх зв’язок не обязательна.

Мутуализм (латів. mutuus взаємний) є тип симбіозу, коли присутність партнера стає необхідним. Багатоклітинні тварини нездатні перетравлювати целюлозу (клітковину), їм у цьому допомагають певні види мікроорганізмів. У комах (наприклад, термітів, жуков-точильщиков) та інших членистоногих цю функцію виконують одноклітинні тварини з класу жгутиковых. У травному тракті термітів жгутиконосцы виробляють ферменти, расщепляющие клітковину на прості цукру. Без своїх симбіонтів терміти гинуть з голоду. Жгутиковые одержують у організмах термітів умови для розмноження та поживні речовини. У хребетних ссавців (зокрема гризунів, копитних та інших травоїдних) целюлозу розщеплюють інфузорії і кишкові бактерії. У шлунку жуйних тварин їх живе за кілька кілограмів. У людини симбиотические бактерії не лише розщеплюють клітковину, а й синтезують ряд витаминов.

Некоторые види мурашок харчуються цукристими екскрементами попелицею і захищають їхнього капіталу від хижаків, одне слово — «пасуть ». Багато видів комах запилюють квіткові рослин та харчуються їх нектаром.

Лишайники є мутуалізм гриба і водорості. Грибниця, обплітаючи клітини водоростей спеціальними всасывающими відростками, проникає у яких і дістає продукти фотосинтезу. Водорість одержує вигоду від гриба води і мінеральні вещества.

Комменсализм (латів. cum разом + mensa стіл) — тип симбіозу, коли той вид отримує користь, іншому співжиття байдуже. Так, гієни харчуються залишками левової трапези, а риби-причепи південних морів полегшують собі пересування і розселення, роз'їжджаючи більш великих видах. Замість переднього верхнього плавця вони присоска. Заодно рыбы-извозчики захищають прилипал від хищников.

Некоторые істоти використовують решта видів як притулку, будучи їх «квартирантами ». Дрібні рыбешки ховаються від хижаків між голками морських їжаків, ховаються в порожнини «морських огірків «голотурій (тип иглокожих) або під парасольками великих медуз, стрекательные щупальця яких служать надійної защитой.

Морские рибки карепрокты метають ікру в зяброву порожнину краба, а прісноводні горчаки — в порожнину двостулкових молюсків. У норах гризунів і гніздах птахів поселяється дуже багато членистоногих. Там вони знаходять сприятливий мікроклімат залишки і хазяйської трапези. Ящірка туатара — жителька пустельних островів Нової Зеландії — не переймається пристроєм нори, як це роблять її родичі, а користується затишним гніздечком буревісника. По суворому «розпорядком «птах і ящірка користуються гніздом на два зміни. Птах повертається додому лише у ночі, коли ящірка вирушає на охоту.

Мхи, лишайники, водорості, папороті і пояснюються деякі квіткові кріпляться до деревним рослинам. Не будучи паразитами, вони самостійно виробляють необхідні речовини у вигляді фотосинтезу, від хазяїна беруть на переробку лише виділення, тож отмирающие тканини. Такі рослини називають эпифитами, їх що багато в тропиках.

В шлунку людини також живуть комменсалы — кишкові амеби. Вони харчуються бактеріями кишкової порожнини і впливають на життєдіяльність организма.

Негативные відносини организмов

Отношения може мати характер, протилежний симбіозу, коли один організмів відчуває негативний вплив другого.

Паразитизм є взаємовідносини, при яких одне істота отримує користь від іншого, завдаючи їй шкоду. Паразитизм може бути як зовнішнім, і внутрішнім. Є кілька десятків тисяч паразитичних форм, близько 500 їх — паразити людини. Крім кишкових амеб-комменсалов в людини зустрічається їх вид-двойник — амеба дизентерийная. Спосіб життя цих видів дуже схожий. Негативні якості дизентерийной амеби виявляючись у нестачі заліза — вона починає харчуватися клітинами епітелію кишечника, викликаючи небезпечне захворювання — амебную дизентерією. Пристосовані до паразитичному проживання в організмах ссавців й духовності людини плоскі хробаки (цепни, сосальщики), круглі хробаки (гострики, аскарида, трихина), членистоногие (воша, коростявий зудень), і навіть найпростіші (малярійний плазмодий і др.).

Клопы, блохи, комарі і пояснюються деякі мухи не поєднують паразитизм з квартиранством, будучи тимчасовими паразитами. Тропічні мухи це-ці переносять трипаносом — збудників тяжкого недугу сонної хвороби. Переносники цього захворювання тропічні домашні «цілувальні клопи «кусають людини тільки у губы.

У деяких видів є і так званий суперпаразитизм. Оса-наездница відкладає яйця в тіло личинки гусениці златки. Розвиваючись личинка оси харчується плоттю гусениці. Менші осы-суперпаразиты відкладають яйця в личинки осы-наездницы.

Миноги присмоктуються до тіла риб (тріски, лососів, корюшки, осетрів) і китів, багато днів і тижнів харчуючись їх соками. Секрет клітин щечных залоз міноги перешкоджає згортання крові, викликаючи руйнація еритроцитів. Іноді риби гинуть від ран. Такий паразитизм вже близький до хищничеству.

Паразиты спроможні й до спільних дій. Жуки-короеды видають запах, що привертав інших особин. Спільне напад викликає швидку загибель дерева, воно перестає виділяти отруйну для жуків смолу. Чисельність короедов будь-коли виростає дуже, жуки не виносять свого надмірного запаху і починають залишати дерево, тому личинкам вистачає харчування. Жіночки сибірського шовкопряда, гусениці яких знищують хвою, при надмірних скупчення розлітаються на відстані до 100 км і более.

Паразитические рослин та гриби поселяються на вегетативних частинах дерев і трав, порушуючи їх життєдіяльність. У деревних порід спостерігається мучнистая роса і плямистість листя, пожелтение і в’янення листя і хвої, хвороблива ветвистость втеч («ведьмины мітли »). Нижчі гриби питиум викликають гниття коренів багатьох рослин, зокрема цукрових буряків. Гриб фітофтора паразитує на будь-яких вищих рослинах. Нижчі гриби шкодять зернових культурах, паразитують на комах та його личинках. Грибом викликано захворювання кімнатної мухи — микоз. Поразка грибами жуків, метеликів і гусені може мати масового характеру, в особливості восени, якщо їх організми ослаблені. Шляхом штучного зараження грибом вдається знижувати чисельність попелицею та інших шкідливих насекомых.

На вербах, вільсі, тополю, травах і чагарниках паразитує кучеряве рослина — повилика. Листя і корені в повилики відсутні. Обвиваючи навколо стебел хазяїна, вона впроваджується у них присосками і поглинає органічні та мінеральні речовини. На коренях соняшнику й конопель паразитує заразиха. В неї м’ясистий стебла та безколірні листя — заразиха немає хлорофілу і здійснює фотосинтез, всі необхідні речовини вона бере від «хазяїна » .

Растения- «удушители «з історії пологів Ficus, Closia поселяються у верхніх частинах крони дерева-хозяина і спочатку ведуть эпифитный спосіб життя. Потім вони вкорінюються у грунтах і пишно розростаються, викликаючи відмирання дерева-хозяина.

Другой вид паразитизму — гніздовий. Зозуля не висиджує своїх яєць, надаючи таку можливість інших видів, переважно — дрібним горобиним. Підкинуті в чуже гніздо кукушата, зазвичай, вылупляются з яєць швидше, і виштовхують хазяйські яйця з гнізда. Така ж доля очікує хазяйських пташенят, якщо вони вже народилися. Зозуленя отримує всю їжу, і швидко зростає. Деякі мухи, вистежуючи ос, відкладають яйця у тому гнізда, дочекавшись, коли гадзиня залишить житло. Личинки мух харчуються паралізованими комахами, приготовлені осою для свого потомства. Спалахи чисельності сибірського шовкопряда зазвичай відбуваються після холодних і малоснежных зим, коли гинуть паразиты-яйцееды, що знищуємо у звичайні роки до 90% яиц.

Внутриклеточный паразитизм малярійних плазмодиев, які живилися гемоглобіном, викликає в людей лихоманку. Розвиток плазмодиев протікає циклами. Спочатку вони розмножуються всередині еритроцитів, та був водночас в усьому організмі розривають оболонки еритроцитів і потрапляють у кров. Продукти їх обміну токсичні викликають циклічні напади лихоманки з різким підвищенням температуры.

Существа поступово виробляють опірність паразитам, тому особливо небезпечне зараження нетиповими паразитами. Спроба акліматизації волзької севрюги в басейні Аральського моря закінчилася масової загибеллю місцевих осетрових. Їх знищили паразитичні хробаки, які переселились з «гостей ». Перші спалахи захворювання, викликаного люди іншим організмом, провідним паразитичний спосіб життя, — вірусом грипу — наприкінці ХIХ в. закінчилися вкрай важкі наслідки. З часом організми людей виробляли опірність захворювання, а лікарі намагалися боротися з вірусом. У результаті хвороба перетворилася на практично безпечне ГРЗ, а паразит успішно пристосувався всім ліків. Пристосованість у разі розвивалася обидві сторони: і організмом, і вирусом.

Конкуренция. Якщо екосистемі живуть види з подібними потребами, то з-поміж них може виникнути конкуренція. Багато рослини для придушення інших напрямів продукують спеціальні хімічні сполуки. Кореневища вівса виділяють речовини, затримуючі зростання та розвитку бур’янистих трав. Гриби бореться з конкуруючими видами грибів і бактеріями, синтезуючи антибіотики. Сосни виділяють фітонциди — речовини, гнобителі несприятливі для сосен рослини, і навіть убиваючі хвороботворні організми. Тож у сосновому бору повітря особливо чистий. Кількість мікроорганізмів у ньому в 7−10 разів менша, ніж у березовому лесу.

Если конкуренція напружена, види можуть розійтися в різні екологічні ніші, розділившись за часом активності, харчовим ресурсів чи територіально. Неможливість тривалого спільного проживання два види з близькими екологічними потребами називається закону Гаузе, чи правила конкурентного исключения.

Рассмотрим приміром пустельні популяції мурашок. Екосистему може населяти одночасно до 20 видів. Одні мурахи харчуються комахами, інші — екскрементами. Є види, які промишляють вночі, коли комахи найбільш доступні для мурашок. Денні комахоїдні мурахи харчуються, переважно, ослабленими чи мертвими комахами. Частина видів годуються у вітах саксаулу, інші — лежить на поверхні земли.

Разделены зони видобутку комах у видів американських славок — дрібних пташок. Полюючи у вітах дерев, одна частка ловить комах в верхівках, інший — у середині крони, третій — нижче, тощо. Дванадцять видів галапагосских вьюрков харчуються різної їжею: горіхами, гусеницями, жуками і т.д. Копитні африканських саван також займають різні екологічні ніші: зебри поїдають самі верхівки трав, антилопи гну щипають те, що успадкували від зебр, газелі дощипывают самі нижні листочки, а антилопи багні доїдають голі стебли.

Три виду польових злаків — райграс, вогнище і лисохвіст, — виростаючи окремо, воліють і той ж рівень стояння грунтових вод. При змішанні цих видів райграс, як найбільш конкурентоспроможний, витісняє вогнище на сухі грунту, а лисохвіст — на влажные.

Между видами може існувати кілька типів взаємовідносин. Мальки ляща і лосося конкурують за харчові ресурси, а дорослі лососі — хижаки, поедающие молодь леща.

Хищничество — одне із найбільш поширених типів взаємовідносин. Взаємодія хищник-жертва виступає однією з головних чинників саморегуляції биоценозов.

Размножение растительноядных звірків — зайців, гризунів, білок — зазвичай залежить від врожаю кормів. За збільшенням їх чисельності слід інтенсивне розмноження хижаків — лисиць, вовків, рисей. Зменшення кількості жертв знижує і кількість хижаків. Падіння чисельності жертв зумовлено як підривом кормової бази, і поїданням хижаками. Якщо хижаки харчуються якимось одним виглядом, їх чисельність скорочується з выеданием жертв. Там, коли хижак немає інших джерел їжі, деякі популяції жертв може стати повністю уничтоженными.

Отсутствие хижаків він може виявитися несприятливим для жертв. Їх безконтрольне розмноження супроводжується съеданием всього запасу кормів, і тоді голод катастрофічно скорочує чисельність популяцій жертв інтенсивніше будь-яких хижаків. Надмірне розмноження тварин обмежують також епідемії, що у численних популяціях (хвороба легко передається іншим особям).

История знає багато випадків, коли знищення хижаків зумовлювало екологічних катастроф. Наприклад, масове винищення хижих птахів у регіонах призвело до розмноженню змій, охотящихся на жаб, поедавших сарану. Чисельність комах безконтрольно збільшувалася, вони знищували рослинність і посіви сільськогосподарських культур на величезних територіях. До аналогічних результатів привела і «війна «з горобцями в Китае.

Сокращение чисельності виду дозволяє які залишилися особам розвиватися успішніше колишнього, а видовий склад біоценозу навіть більш різноманітним. Так, морські зірки харчуються мідіями, равликами, моллюсками-хитонами, морськими жолудями, вони знищують великі поселення коралових поліпів. За відсутності морських зірок мідії здатні захопити весь вільний простір і виїсти майже всі види водоростей. Що бідніша видами співтовариство, то вище то, можливо чисельність окремого виду (правило Тинеманна). Збіднюючи біоценози, ми ризикуємо викликати сплеск розмноження будь-якого виду, що залишився без ворогів і конкурентов.

В світі хижацтво ми бачимо всюди. Жаби, пожираючи пташенят, сильно перешкоджають розведенню водоплавних птахів. Змії поїдають жаб, птахів та їх яйця, спустошуючи гнізда землі і деревах. Електричні вугри паралізують жертв (риб, жаб, крабів) в радіусі 3−6 м імпульсом електричного струму, їм залишається тільки підпливти і проковтнути. Медузи секретом клітин стрекательных залоз паралізують будь-які організми, хто у зону щупалець, що сягають 20−30 м. Інший хижак — сонечко — з'їдає щодня до 350 попелицею. Мешканці значного мурашника поїдають щодня до 100 тис. личинок ялинового пилильщика, до 12 тис. личинок метеликів сірої лиственничной листовійку. Усього 5−8 мурашників успішно захищають гектар лісу від ушкодження цими вредителями.

Во запобігання знищення істоти обладнані захисними пристосуваннями: панциром і шипами, протекційною і застережливої забарвленням, маскуванням, мімікрією. У дрібних тварин водних коловерток і дафній у відповідь присутність у воді продуктів обміну хижих видів виростають шипи. Якщо хижаки відсутні, шипи не появляются.

Стадные тварини стайные птахи наділені здібностями співдії проти хижаків. Шпаки у разі сокола групуються у щільну купу, і хижак не ризикує атакувати, ризикуючи дістати каліцтва. Великі копитні у разі хижаків стають до кола, молодь і самки ховаються всередину. Аналогічно надходять павіани під час нападу леопардів. Хижаки у разі воліють обмежитися отбившимися від стада хворими чи старими ослабленими тваринами. Санітарія біоценозів — ще одне важливе функція хищников.

Хищничество поширене не лише з боку тварин. Деякі рослини, які ростуть на бідних азотом грунтах, здатні ловити комах. Листочки венериній мухоловки утворюють міцні стулки, забезпечені жорсткими ресничками. Щойно комаха торкнеться чутливих шерстинок, стулки закриваються. Тягуча слиз, покриваюча верхню бік листочків росички, утримує комах — мух і мурашок. Листочок поступово вигинається, обертаючи комаха. Слиз містить і ферменти, переваривающие добычу.

Грибница хижих грибів виділяє речовина, що приваблює хробаків, вона утворює ловчі петлі, швидко набухающие при вползании хробака і зажимающие його, чи клейкі мережі, здатні вловити навіть круглих хробаків (довжиною до 1 див), значно переважаючих гриби за величиною. Усього на добу грибниця проростає всередину хробака і продовжує заповнювати його тіло. Коли хробаки відсутні, гриби не плетуть мереж. Включення відповідних генів відбувається в них за наявності серед продуктів життєдіяльності червей.

Рассмотренные типи позитивних і негативних відносин характерні нашого часу всім царств живої природы.

Экосистемы

Виды тварин і звинувачують рослин утворюють взаємозалежні комплекси — природні співтовариства. Великі співтовариства містять у собі менші. Так було в співтовариство степів входять співтовариства мікроорганізмів, рослин, безхребетних і хребетних животных.

Каждый біоценоз визначається передусім рослинністю. Тропічні лісу, тайга, степу і пустелі мають притаманні їм рослинні співтовариства. Тропічні лісу від тайги як древостоем, а й підліском, і трав’яним покровом. У кожному рослинному співтоваристві живуть властиві йому співтовариства тварин, грибів і мікроорганізмів, отримують речовина та енергію від рослинності, і навіть з довкілля (сонця, повітря, води і грунту). Потоки речовини і пов’язують співтовариства між собою й довкіллям в нерозривне єдність — екосистему. Теорія екосистем розроблено у початку 40-х років академіком У. М. Сукачевым (у його працях використаний термін биогеоценоз).

По характеру харчування й отримання енергії все екосистеми поділяються втричі функціональні групи (які з безлічі популяцій): продуценти, консументи і редуценты.

В першу групу продуцентів (латів. producens продукує) входять виробники органічних речовин з неорганики. Це автотрофы: фотосинтезирующие рослин та бактерії, використовують сонячну енергію, і навіть хемосинтезирующие бактерії, використовують хімічну энергию.

Продуценты є джерелом органіки і для консументов (латів. consumо споживач). Растительноядных тварин називають первинними консументами, паразитів і хижаків, які споживають растительноядных і одне одного — вторинними і третичными консументами.

Замыкающей групою харчових ланцюгів є редуценты (латів. reducere повертати), переробні залишки органічного речовини всіх груп (рослинний опад, трупи, екскременти). До редуцентам ставляться найрізноманітніші організми від птахів та ссавців, поедающих падло, до трупоядных комах і гнильних бактерій. У грунтах степових екосистем мінералізація органіки відбувається досить інтенсивно, і органічні залишки не накопичуються лежить на поверхні. У болотних біоценозах внаслідок утрудненої діяльності редуцентов переважає накопичення органічної массы.

Окончательная переробка органіки здійснюється редуцентами-деструкторами, розкладницькими органіку на неорганічні молекули (воду, вуглекислий газ, аміак та інші мінеральні речовини), які знову використовуються рослинами. Серед важливих деструкторів — гриби — розкладають навіть ті компоненти деревини, які піддаються бактеріям. Без них ліс було б завалений отмирающими стволами.

Только спільна життєдіяльність продуцентів, консументов і редуцентов забезпечує існування екосистеми. Без зелених рослин що неспроможні обійтися тварини, відсутність растительноядных робить неможливим існування хижаків. Без редуцентов екосистеми заповнилися б мертвої органікою, а запаси мінеральних речовин швидко б вичерпалися. У тропічних лісах все доступні мінеральні речовини грунтів споживаються рослинами, та їх нестачі не відчувається — редуценты швидко розкладають опад. Мінеральна частина які виникають речовин знову поглинається растениями.

Простейший приклад екосистеми — лишайник. Роль продуцентів виконують водорості, здійснюють фотосинтез. Грибниця виступає консументом, що харчується продуктами фотосинтезу, а бактерії і найпростіші — редуцентами.

Большинство видів харчуються кількома іншими, й які самі служать їжею багатьом членам екосистеми. Хижі птахи ловлять мишей, зайців, змій, жаб і ящірок. Змії полюють на мишей, жаб, а також дрібніших птахів. ведмедів — хижаки, але вживають мед, рослинну їжу, і падло. Харчуються плодами і лисиці. Ланцюги харчування переплетені у скрутні мережі, випадання однієї з ланок, як правило, не порушує рівноваги. Чим більше видів становить біоценоз, тим він сталіший. Якщо, наприклад, із ланцюга харчування растения—зайцы—лисы випадуть по будь-яким причин зайці, то багатому біоценозі лисиці можуть полювати мишей і птиц.

В особливу групу виділяють детритные харчові ланцюга, вони починаються ні з живих рослин, і з мертвого детриту. Наприклад, опад листя служить їжею дощовим хробакам, які екскрементами харчуються гриби і бактерии.

Даже невеликі на вигляд порушення у харчових ланцюгах можуть спричинить негативних наслідків. Жителі однієї з островів Індонезії вирішили позбутися москітів і протравили приміщення ДДТ, мертвими москітами отруїлися ящірки. Отруйними ящірками отруїлися кішки. Расплодившиеся пацюки викликали спалах чуми. Велика партія привезених кішок поліпшила становище, але доти стали валитися вдома — після зникнення ящірок розмножилися терміти і підточили балки строений.

Первичным джерелом енергії для круговороту речовин, у екосистемах служить сонячне світло. У цьому атоми і молекули можуть використовуватися багаторазово, а енергія світла повинна постійно надходити від Сонця. Енергія сонячних фотонів у процесі життєдіяльності екосистеми розсіюється як тепла і, згідно з другим початку термодинаміки, неспроможна бути використана у системі наново (як і може знову нагрітися прохолодний склянку чая).

Интенсивность фотосинтезу варіює в межах. Вона особливо висока (15−25%) у водоростей, рослин, котрі живуть біля меж існування рослинності — на Крайній Півночі й у горах, і навіть при малої освітленості місця проживання. Значним є ККД використання світла біля культурних сортів: у картоплі 5%, буряків 8%, ячменю 13,5%. У природничих умовах рослини засвоюють у середньому близько 1% сонячної енергії, 90% якої витрачають на підтримку життєдіяльності (здебільшого процеси дихання — біологічного окислення) і тільки 10% — збільшення біомаси. Травоїдні тварини на власний зростання і розмноження витрачають лише близько 10% споживаної енергії. Поедающие їх хижаки витрачають збільшення біомаси також понад 10% отриманої енергії. Кожна такий рівень переходить близько 20% біомаси і енергії, тому зелена біомаса рослин здатна забезпечити харчуванням харчову ланцюг трохи більше 3−5 рівнів, наприклад: растения—кузнечики—лягушки—змеи—совы, водоросли—рачки—салака—треска—тюлень.

Вместе з речовиною через екосистему проходить потік енергії, закладеною у його хімічних зв’язках. Відносне кількість переданих на кожен наступний трофічний рівень речовин і зображують як екологічної харчової піраміди. Відповідно до правила піраміди, 1 т рослин годує 100 кг травоїдних тварин, 10 кг вторинних консументов і лише 1 кг третинних. Для побудови 1 кг тіла людини потрібно 10 кг тріски, потребившей 100 кг дрібних риб, котрі з'їли 1 т зоопланктону (рачків, інфузорій і ін.), усвоившего 10 т фітопланктону (дрібні водорості, бактерії). У цих кількостях планктон споживають лише вусаті киты.

Количество особин кожному трофическом рівні також становить піраміду. На 1 гектар лук доводиться до 10 млн. рослин (продуценти), близько 1 млн. растительноядных комах (первинні консументи), 300 тис. хижих комах (вторинні консументи) і лише 3 птицы.

Правило екологічної піраміди успішно застосовується у рибному господарстві. Оскільки до високих трофічних рівнів доходить всього 0,1−0,01% енергії біомаси продуцентів, то штучних водоймах зазвичай вирощують риб, найближчих у харчовій ланцюга до продуцентам. Так, коропів вигідніше вирощувати, ніж щук, є консументами вищого порядку: водоросли—зоопланктон—мелкая рыбешка—хищник (окунь)—щука.

Нарушение правила екологічної піраміди в промисловій діяльності загрожує серйозні наслідки. У північної Атлантиці, Баренцовому і Білому морях прибережні популяції тріски залишилися без їжі і різко скоротилися через хижацької видобутку мойви, салаки і кильки.

Промышленные і побутові стічні води в Ладожском озері і Фінській затоці, не небезпечні виживання риби, сприяли загибелі значної частини первинних консументов — водних безхребетних (ракоподібних і мікроскопічних кільчастих хробаків). Це значно збільшило чисельність продуцентів — одноклітинних водоростей, викликали «цвітіння «води, особливо сильне в нижній течії Неви і Невської губі Фінської затоки. Причиною скупчення там стічних вод мовби стали споруди, які захищають Санкт-Петербург від повеней. Надмірне кількість відмираючих продуцентів викликало накопичення мулистих відкладень, зменшення кисню, скорочення кількості риби й у кінцевому підсумку, деградацію экосистемы.

Продукция екосистем. Важливі параметри будь-який екосистеми — біомаса і його приріст, тобто. врожай. Найвищою біомасою мають тропічні дощові лісу, найнижчою — тундри і пустелі. Біомаса тропічних лісів становить 500 т/га, широколистяних лісів помірної зони — 300 т/га, пустель — трохи більше 10 т/га. Серед тварин найбільшої біомасою мають грунтові безхребетні — дощові хробаки — 300−900 кг/га, біомаса лісових хребетних на 100 разів менша, ніж хробаків (менш 10 кг/га).

Общая площа листя рослин, у широколистяних лісах помірної зони, які ростуть на 1 га грунту, становить 4−6 га, щорічний приріст зеленої маси — 5−6 т/га, коренів — 3−4 т/га. Загальна продукція біомаси лісових масивів становить, в такий спосіб, 10 т/га.

Биомасса водоростей океану (основу її становить фитопланктон) 10 тис. разів менша, ніж рослин суші, та її продукція менше лише у 3 разу. При безперешкодному розмноженні зелені водорості теоретично здатні нагромадитися у кількості, рівному масі земної кори, всього за 25 діб (бактерії — за 2 діб, а слони — за 1300 років). Біомаса водоростей в океані відтворюється майже, а широколиственном лісі — кожні 30 років. Істотно триваліший цикл відтворення лісової біомаси обумовлений переважно значної інертної масою деревних стовбурів. Піраміда биомасс більшості земних екосистем подібна до пірамідою продукції, а піраміда биомасс океану перегорнуто вгору підставою з допомогою високої продуктивності і малої маси планктона.

На океанічному шельфі більше світла, і поживних речовин, у прибережних акваторіях біомаси міститься у 5−10 разів більше, ніж у відкритих морях.

Таким чином, кожна екосистема займає певну територію, має конкретним видовим складом, характеризується трофічної структурою і биопродуктивностью.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.