Краткое содержание: Параграф § 58 / Биология 11 класс

Основы экосистем и биогеоценозов

Экосистема, или экологическая система, представляет собой любое сочетание организмов и неорганических компонентов, которые взаимодействуют между собой, поддерживая круговорот веществ и передачу энергии. Термин «экосистема» впервые был предложен в 1935 году английским учёным Артуром Джорджем Тенсли. Позже, в 1940-х годах, русский учёный Владимир Николаевич Сукачёв ввёл в науку тесно связанное понятие — биогеоценоз (от лат. bio — жизнь, geo — земля и koinos — общий). Экосистема и биогеоценоз являются схожими, но не идентичными понятиями. Понятие «экосистема» значительно шире и включает экосистемы различного масштаба: от микроэкосистем (трухлявый пень, лужа) до глобальной экосистемы (биосферы). Биогеоценоз представляет собой природную экосистему с чётко определёнными границами, например, ельник, дубрава, сфагновое болото и так далее. Его границы определяются ареалом обитания растений.

Структура экосистем

Структурные составляющие экосистемы включают абиотическую среду (экотоп) и биоценоз. Экотоп — это неживая среда, которая включает климатические факторы (свет, температура, влага, воздух, ионный состав) и эдафотоп (почва, грунт). Биоценоз, или живая часть, состоит из организмов, разделённых на три функциональные группы: продуценты, консументы и редуценты.

• Продуценты (от лат. producens — создающий) — это автотрофные организмы, которые производят органические вещества из неорганических, используя энергию Солнца (фотосинтезирующие) или химических реакций (хемосинтезирующие бактерии).
• Консументы (от лат. consumo — потребляю) — гетеротрофные организмы, питающиеся продуктами других организмов. Они делятся на:
• Консументы первого порядка (травоядные животные) — питаются продуцентами. Например, саранча, зайцы, овцы.
• Консументы второго, третьего и т. д. порядков (хищные животные) — питаются другими консументами. Например, лягушки, змеи, волки.
• Всеядные животные (например, кабаны) могут быть консументами как первого, так и последующих порядков.
• Редуценты (от лат. reducens — возвращающий), или деструкторы, — сапротрофные организмы (бактерии и грибы), которые разлагают мёртвые органические остатки, превращая их в неорганические соединения.

Трофические уровни и пищевые цепи

Основой существования экосистем являются круговорот веществ и однонаправленный поток энергии, проходящий через трофические (пищевые) уровни — группы организмов с одинаковым типом питания. Передача вещества и энергии осуществляется через трофические (пищевые) цепи, которые представляют собой последовательность организмов, связанных отношениями «пища—потребитель». Различают два основных типа цепей:

• Пастбищные (цепи выедания): начинаются с продуцентов (зелёных растений). Пример: растение \( \rightarrow \) бабочка \( \rightarrow \) лягушка \( \rightarrow \) уж \( \rightarrow \) ястреб.
• Детритные (цепи разложения): начинаются с детрита (мёртвого органического вещества, например, растительного опада). Пример: растительный опад \( \rightarrow \) дождевой червь \( \rightarrow \) сойка \( \rightarrow \) ястреб.

Первый трофический уровень занимают продуценты. Второй — консументы первого порядка (травоядные), третий — консументы второго порядка (хищники, питающиеся травоядными), четвёртый и последующие — консументы следующих порядков (хищники, питающиеся другими хищниками). Число трофических уровней ограничено, так как на каждом уровне значительная часть энергии (около 90% или более) теряется на жизнедеятельность организмов и рассеивается в виде тепла. Только примерно 10% энергии, заключённой в пище, переходит на следующий трофический уровень (правило 10%). В связи с этим, накопленная продуцентами энергия практически полностью иссякает к высшим трофическим уровням, и круговорот энергии в экосистеме, в отличие от круговорота веществ, не происходит.