Трофическая структура биоценоза

 

Взаимоотношения между организмами в экосистеме в процессе жизнедеятельности строятся на основе цепей питания, или трофических цепей.

В экосистемах перенос энергии пищи от ее источника – растений через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими, и называется пищевой (трофической) цепью.

В любой экосистеме происходят взаимодействия, под которыми понимают пищевые (трофические) связи и соотношения компонентов: микробоценоза – редуцентов – организмов, живущих за счет энергии мертвого органического вещества и обеспечивающих его разрушение с получением исходных минеральных элементов в виде, удобном для использования растениями и для воспроизводства первичной органической продукции; фитоценоза – продуцентов - производителей первичной продукции, аккумулирующих энергию солнца; зооценоза – консументов, производителей вторичной продукции, использующих для своей жизнедеятельности энергию, заключенную в органическом веществе фитоценоза.

Трофическую структуру, т.е. функциональные взаимосвязи, можно изобразить графически, в виде экологических пирамид, наглядно показывающих соотношение между продуцентами, консументами и редуцентами в естественных экосистемах.

Известны три основных типа экологических пирамид:

1. пирамида чисел, отражающая численность отдельных организмов на каждом уровне (пирамида Элтона);

2. пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества – общий сухой вес, калорийность и т.д.;

3. пирамида продукции (энергии), показывающая изменение первичной продукции (потока энергии) на последовательных трофических уровнях энергии.

Пирамида чисел отображает отчетливую закономерность, обнаруженную Элтоном: количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьшается (рисунок 4.1).

 

Рисунок 4.1 – Упрощенная схема пирамиды Элтона

 

Правило пирамиды биомасс: суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, а их масса превышает всю биомассу хищников.

Правило пирамиды продукции (энергии): на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени (или энергии), больше чем на последующем.

 

Лекция. Биосфера и ее устойчивость

 

Цель лекции – сформировать целостное представление о концепции биосферы; изучить функции живого вещества и его значение в формировании биосферы;ознакомиться сучением В.И Вернадского о биосфере, ноосфере.

Содержание лекции: формирование концепции биосферы, функции живого вещества в биосфере, круговорот веществ в биосфере, учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере.

Биосфера (греч. bios — жизнь, sphaira — шар, сфера) — сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты.

Впервые термин «биосфера» был введен в науку геологом из Австрии Э. Зюссом в 1875 г. Он понимал под биосферой тонкую пленку жизни на земной поверхности. Роль и значение биосферы для развития жизни на нашей планете оказались настолько велики, что уже в первой трети XX в. возникло новое фундаментальное научное направление в естествознании - учение о биосфере, основоположником которого является великий русский ученый В. И. Вернадский.

 

Эволюция биосферы

 

Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов. Первые формы жизни, по-видимому, были представлены анаэробными бактериями. Однако созидательная и преобразующая роль живого вещества стала осуществляться лишь с появлением в биосфере фотосинтезирующих автотрофов – цианобактерий и сине-зеленых водорослей, а затем и настоящих водорослей и наземных растений (эукариотов), что имело решающее значение для формирования современной биосферы. Деятельность этих организмов привела к накоплению в биосфере свободного кислорода, что рассматривается как один из важнейших этапов эволюции.

Параллельно развивались и гетеротрофы, и прежде всего – животные. Главное в их развитии являются выход на сушу и заселение материков и, наконец, появление человека.

Биосфера — внешняя оболочка Земли, в которую входят: часть атмосферы до высоты 25—30 км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины 3 км. Особенностью этих частей является то, что они населены живыми организмами, составляющими живое вещество планеты. Взаимодействие абиотической части биосферы — воздуха, воды и горных пород и органического вещества — биоты обусловило формирование почв и осадочных пород. Последние, по В. И. Вернадскому, несут на себе следы деятельности древних биосфер, существовавших в прошлые геологические эпохи. В сжатом виде идеи В.И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Вначале сформировалась литосфера - предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше - биосфера.

2. В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (т. е. лишенные жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох.

3. Живые организмы - главный фактор миграции химических элементов в земной коре, «по крайней мере, 90% по весу массы вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью» (В.И. Вернадский, 1934).

4. Грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлен тем, что их количество бесконечно велико и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени.

5. Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества.