Экосистема⭐️: определение, ее структура, признаки и формирование

Структура экосистемы

Структура экосистемы — это в основном описание организмов и физических особенностей среды, включая количество и распределение питательных веществ в определённой среде обитания.

Также предоставляется информация о диапазоне климатических условий, преобладающих на данной территории.

Все экосистемы состоят из следующих основных компонентов:

абиотические компоненты;
биотические компоненты.

Абиотические компоненты

Экологические отношения проявляются в физико-химической среде. Абиотический компонент экосистемы включает основные неорганические элементы и соединения.

Климатические факторы

Включает в себя такие физические факторы, как влажность, воздушные потоки и солнечная радиация. Лучистая энергия солнца является единственным существенным источником энергии для любой экосистемы.

Эдафические (почвенные) факторы

Почвенные факторы включают в себя рельеф, кислотность почвы, минерализацию и т. д.

Биотические компоненты

Биотические компоненты включают в себя все живые организмы, присутствующие в экологической системе.

С точки зрения питания биотические компоненты могут быть разделены на три основные группы:

автотрофы (продуценты);
гетеротрофы (консументы);
сапротрофы (редуценты).

Автотрофы (продуценты)

Это все зелёные растения, которые используют солнечную энергию и производят еду (органические вещества) из неорганических веществ. Это синезелёные водоросли и некоторые микроорганизмы.

Гетеротрофы (консументы)

Включают тех, которые питаются готовыми органическими веществами, берут пищу от автотрофов: всеядные, травоядные и хищники.

Сапротрофы (редуценты)

Для питания они уничтожают мёртвые органические соединения растений (продуцентов) и животных (консументов), выбрасывают в окружающую среду простые, органические и неорганические вещества, которые были произведены как побочный продукт их метаболизма. Это бактерии и грибы.

Типы наземных экосистем

В биогеоценозах суши, в отличие от водных экосистем, жизнь сообщества видов определяется в большей части самим живым населением, то есть биотическими факторами среды. Биогеоценозы делят на древесные и травянистые. В природе много различных лесных (древесных) экосистем (экваториальные дождевые леса, тропические листопадные леса, хвойные леса холодной зоны, широколиственные, мелколиственные, смешанные леса умеренного климата и пр.). К травянистым экосистемам относятся степи, прерии и луга. Имеются также древесно-травянистые (в саванне), лишайниково-травянистые (в тундре), кустарниково-травянистые (в пустынях и болотах). В их почвах развиваются разные микроорганизмы. Степи, леса, тайга — это биомы (от англ. biome — «совокупность»), то есть совокупности различных биогеоценозов в определенной ландшафтно-географической зоне.

Сибирская тайга и африканская саванна

Обычно биомом называют наземные экосистемы, занимающие большие пространства суши. Например, пустыни или тундры, хвойные леса, тропические леса, луга, болота выглядят одинаково в разных частях земного шара, хотя различаются и по видовому составу, и по присутствию в них различных наземных экосистем.

Травянистые экосистемы

Травянистые наземные экосистемы отличаются от лесов отсутствием древесной растительности и высокой степенью обогащения почвы вследствие разложения тканей опавших листьев и травянистых стеблей. Степи и прерии занимают обширные территории в довольно засушливых областях внутренних частей материков, а саванны находятся в сходных, но еще более жарких областях земной поверхности. Степи и прерии развиваются на высокоплодородных почвах — черноземах. Здесь произрастает множество видов трав (разнотравье) и различных животных, приспособившихся переносить периоды засухи и холодных бесснежных зим. К сожалению, естественных степных экосистем на Земле практически не осталось, так как все они распаханы и превращены в поля, засеваемые зерновыми, бобовыми и другими культурами. Лишь малая доля степей и прерий сохранилась в первозданном виде на небольших клочках неудобий — между оврагами, у обочин дорог и на крутых склонах гористой местности.

Луга — это травянистые экосистемы, растительный компонент которых представлен сообществом трав, требующих достаточного увлажнения. Луга занимают низменные, хорошо увлажняемые территории, например в поймах рек (заливные луга); материковые низины (суходольные луга), например лесные поляны. Бывают также горные луга, в том числе высокогорные (альпийские луга).

Альпийские луга

В этих биогеоценозах основу растительного покрова составляют многочисленные виды злаков и цветущего разнотравья, а животных — обилие насекомых (жуки, мухи, бабочки и пр.).

Луга — это главные сенокосные угодья и места выпаса скота.

К сожалению, как степные, так и луговые экосистемы во многих регионах уничтожены — распаханы для выращивания культурных растений или заняты городами, поселками и промышленными предприятиями.

Структура и главные составляющие

Экосистему составляют живые организмы и их неживая окружающая среда. Между ними происходит взаимодействие, которое обеспечивает стабильную и устойчивую систему. Примерами экологических сообществ выступают луг, пустыня, озеро или пруд.

Любая экосистема включает компоненты:

Абиотические. Выступают физической средой, которая оказывает воздействие на живые организмы, их строение, состояние и организацию. Абиотические составляющие представляют собой климатические (температура, свет, влажность) и эдафические (рельеф, минерализация, кислотность почвы) факторы.
Биотические. Представлены животными, растениями, а также бактериями, грибами и другими микроорганизмами. Биотические компоненты разделяют на три главные группы: продуценты (производят из неорганических веществ органические), консументы (фауна и паразитическая флора) и редуценты (грибы и бактерии).

Консументы — это хищные, травоядные и всеядные животные, а также насекомоядные растения. Для выживания им необходимы органические вещества, производимые продуцентами. Редуценты разрушают отмершие органические соединения консументов и продуцентов, из которых они получают пищу. При этом во внешнюю среду переходят простые компоненты, выступающие побочными продуктами метаболизма. Они воспроизводятся в результате циклического обмена веществ, который осуществляется между абиотическими и биотическими средами экологической системы.

Почвы включают большое количество минеральных и органических компонентов. Также в них содержатся живые организмы. Земля выступает для консументов главным источником питания и средой проживания. Важную роль в круговороте питательных веществ играет верхняя часть почвы с растениями.

Кислород и углекислый газ, выделяющиеся из атмосферы, необходимы для фотосинтеза. Между поверхностью планеты и атмосферой происходит круговорот воды. Из-за солнечного излучения атмосфера нагревается, вследствие чего испаряется вода. Для процесса фотосинтеза тоже необходима энергия света, которая влияет на рост растений и происходящие в них обменные процессы.

Большей части живых тканей характерен высокий процент содержащейся в них воды. Очень мало клеток выживает при снижении этого вещества. Большая часть погибает уже при показателе ниже 40%. Вода — это среда, через которую в растения поступают минеральные питательные компоненты. Она является незаменимым источником выживания животных, который образуется из атмосферных осадков.

Природным системам характерны длительные периоды существования. Для этого все составляющие должны работать правильно. Кроме того, для экологических сообществ важны процессы обмена и взаимодействие с окружающей средой. Хотя все системы индивидуальны, все они имеют структуру и составляющие.

Понятие биогеоценоза

Биогеоценоз как понятие в 1940 году ввел в науку российский советский ученый-эколог В. Н. Сукачев. Он считал, что биогеоценоз и экосистема — понятия близкие, но не тождественные.

Для начала определимся, что такое биоценоз и биогеоценоз.

Определение 3

Биоценоз — это все объекты живой природы, которые находятся на определенной территории и взаимодействуют друг с другом в условиях общей среды обитания.

Определение 4

Биогеоценоз — это территория, которая отличается достаточно однородными условиями существования: ее населяют взаимосвязанные популяции различных видов, объединенные друг с другом и с физической средой обитания при помощи круговорота веществ и потока энергии.

Пример 1

Биогеоценоз в примерах: лес, луг, степь, поле, пруд, пустыня и др.

Различия биогеоценоза и экосистемы

Чем отличается биогеоценоз от экосистемы?

По мнению Сукачева, биогеоценоз — это более конкретное территориальное образование (или понятие), в отличие от экосистемы.

Экосистема — это совокупность организмов разных видов, которые связаны между собой трофически и необязательно населяют территорию с однородными условиями. В свою очередь, говоря о биогеоценозе, мы говорим об ограниченной территории, которая характеризуется однородностью условий и определенным растительным сообществом — оно называется фитоценоз.

Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Схема биогеоценоза представлена на рисунке ниже

[править] Строение экосистемы

В экосистеме можно выделить два компонента — биотический и абиотический. Биотический делится на автотрофный (организмы, получающие первичную энергию для существования из фото- и хемосинтеза или продуценты) и гетеротрофный (организмы, получающие энергию из процессов окисления органического вещества — консументы и редуценты) компоненты компоненты, которые формируют трофическую структуру экосистемы.

Строение экосистемы (биогеоценоза) по Реймерсу Н. Ф.

Структурные компоненты экосистемы

Структурными компонентами являются:

климатический режим, определяющий основные физические характеристики среды;
неорганические соединения;
органические соединения;
продуценты;
макроконсументы;
микроконсументы (сапротрофы) — гетеротрофы, грибы и бактерии, простейшие.

Последние три компонента являются биомассой экосистемы.

Функциональные компоненты экосистемы

Трофическая структура экосистемы

автотрофы — организмы, производящие первичную продукцию;
биофаги — организмы, поедающие других живых организмов;
сапрофаги — организмы, поедающие мёртвое органическое вещество.

Это разделение показывает временную и функциональную связь в экосистеме, — органическое вещество образуется, затем преобразуется, затем разлагается (см. рисунок).

Структурно-функциональные компоненты экосистемы

Экотоп — определённая территория или акватория со всем набором и особенностями почв, грунтов, микроклимата и других факторов в неизменённом организмами виде.
Климатоп — характеристика биогеоценоза, сочетание физических и химических характеристик воздушной или водной среды, существенных для населяющих эту среду организмов.
Эдафотоп — часть косной среды преобразованной организмами.
Биотоп — преобразованный биотой экотоп. Иначе — участок территории, однородный по условиям жизни для определённых видов растений или животных, или же для формирования определённого биоценоза.
Биоценоз — исторически сложившаяся совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма (биотоп). Иногда биоценоз разделяют на фитоценоз и зооценоз.

Типы экосистем

Существует два основных типа экосистем: водные и наземные. Любые другие экосистемы мира относятся к одой из этих двух категорий.

Наземные экосистемы

Наземные экосистемы могут быть найдены в любом месте мира и подразделены на:

Лесные экосистемы

Здесь проживает большое количество живых организмов, расположенных на сравнительно небольших пространствах. Плотность заселенности лесов крайне велика, однако даже самые незначительные изменения могут сильно изменить естественный баланс на местности. В подобных экосистемах масса представителей животного и растительного мира. Лесные экологические системы разделяются на:

Дождевые тропические леса, где ежегодно выпадает масса осадков. Основные признаки тропических лесов такие: густая растительность с преобладанием высоких деревьев, которые располагаются на различной высоте. В подобных территориях живет множество живых организмов, где укрывается множество животных.
Лиственные тропические леса, в которых помимо разнообразных видов тропических деревьев произрастают кустарники. Лиственные тропики можно обнаружить во всех уголках планеты, в них живет не только масса растений, но и разнообразные животные.
Умеренные вечнозеленые леса, в которых не так много деревьев. В таких областях преобладают вечнозеленые растения, ежегодно постепенно обновляющие свою листву.
Широколиственные леса, произрастающие в регионах с умеренной влажностью, где выпадает достаточное для жизни количество осадков. Зимой деревья сбрасывают листья, обновляя покров в весеннее время.
Тайга, произрастающая непосредственно возле тундры. В ней располагаются вечнозеленые хвойные деревья, чаще всего отрицательна температура, а почвы крайне кислые. Летом сюда слетается множество перелетных видов птиц, просыпаются насекомые, жизнь остальных животных тайги бьет ключом.

Пустынная экосистема

Здесь не так много животных, растений. Сами системы расположены рядом с полупустынными областями, занимают примерно 17% всей площади суши. Температура очень высокая, воды мало, а света слишком много.

Экосистема луга

Луга можно встретить по всему миру. На их территориях в основном произрастают травы, немного деревьев, кустарников. На лугах пасутся животные, как насекомоядные, так и растительноядные.

Горные экосистемы

В горной местности можно увидеть разнообразие мест обитаний, в которых проживают многие животные, растут растения. На вершинах гор в основном суровый климат, в котором выживают лишь альпийские растения. Проживающие в горных местностях звери часто имеют толстую шкуру, которая защищает их от холодов. На нижних склонах гор произрастают хвойные деревья.

Водные экосистемы

Водная экосистема — экосистема, расположенная в водной среде (например, реки, озера, моря и океаны). Она включает в себя водную флору, фауну, а также свойства воды, и подразделяется на два типа: морскую и пресноводную экологические системы.

Морские экосистемы

Крупными экосистемами можно считать именно морские. Они занимают более 70% территории планеты. В них находится более 97% водных запасов Земли. В морской воде содержится масса минералов, а также солей. Экосистемы морей делятся на:

Океаническую – сравнительно небольшую часть океанов, располагающуюся на шельфе континентов;
Профундальную часть – не насыщается солнечным светом, располагается на больших глубинах;
Бентальную часть, где проживают донные живые организмы;
Зона приливов;
Зона лиманов;
Области кораллов;
Солончаки;
Гидротермальные жерла, в которых множество хемосинтезирующих бактерий создают кормовую базу для других существ.

В морских экосистемах встречают массу организмов, присущих только им: кораллы, различные виды водорослей, морские организмы.

Пресноводные экосистемы

В отличие от морских экосистем, пресноводные охватывают лишь 0,8% поверхности Земли и содержат 0,009% от общего количества мировых запасов воды. Существует три основных вида пресноводных экосистем:

Стоячие: воды, где отсутствует течение, как бассейны, озера или пруды.
Проточные: быстро движущиеся воды, такие как ручьи и реки.
Водно-болотные угодья: места, в которых постоянно или периодически затопленная почва.

Пресноводные экосистемы являются местами обитания рептилий, земноводных и около 41% видов рыб в мире. Быстро движущиеся воды обычно содержат более высокую концентрацию растворенного кислорода, тем самым поддерживают большее биологическое разнообразие, чем стоячие воды прудов или озер.

Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания)

Схемы цепей питания позволяют нам получить полную информацию о кормовой структуре биогеоценоза. В отличие от обычного бессвязного перечисления видов той или иной экосистемы, схемы передачи веществ и энергии дают возможность проследить взаимоотношения между видами разных популяций, построенных на принципе «пища-потребитель».

Поскольку вещество и энергия постоянно перемещаются, важно также знать направление этого потока. Типичная трофическая цепь записывается линейно

В зависимости от типа пищевой цепи, определяют организм, расположенный в начале. Если целью служит запись пастбищной пищевой цепи, то сначала записывают продуцента (любое растение, способное к фотосинтезу). За продуцентом следуют консументы всех возможных порядков. Между организмами, записанными в строку, рисуют стрелки. Направление стрелок позволяет понять, в какую сторону движется энергия и вещество. Например, трава → кузнечик → мышь → куница → орел. Трава, являясь продуцентом, служит пищей для кузнечиков (консументы первого порядка), которые, в свою очередь, становятся пищей для мышей (консументы второго порядка). Мышами питаются куницы (консументы третьего порядка), а куниц поедают орлы (консументы четвертого порядка). Стрелки показывают направление движения веществ и энергии от травы к орлам

Типичная трофическая цепь записывается линейно. В зависимости от типа пищевой цепи, определяют организм, расположенный в начале. Если целью служит запись пастбищной пищевой цепи, то сначала записывают продуцента (любое растение, способное к фотосинтезу). За продуцентом следуют консументы всех возможных порядков. Между организмами, записанными в строку, рисуют стрелки. Направление стрелок позволяет понять, в какую сторону движется энергия и вещество. Например, трава → кузнечик → мышь → куница → орел. Трава, являясь продуцентом, служит пищей для кузнечиков (консументы первого порядка), которые, в свою очередь, становятся пищей для мышей (консументы второго порядка). Мышами питаются куницы (консументы третьего порядка), а куниц поедают орлы (консументы четвертого порядка). Стрелки показывают направление движения веществ и энергии от травы к орлам.

В детритной пищевой цепи место продуцента занимает детрит — мертвое органическое вещество, которое потребляют консументы первого порядка. Например, мертвое животное → муха → лягушка → змея.

Как правило, при выполнении заданий, перечисляется только список видов, обитающих в экосистеме, а пищевые взаимоотношения между ними приходится определять самому. Сделать это просто. Сначала нужно проанализировать способ питания организмов. При наличии в списке продуцента, именно он выделяется в первую очередь. Обычно, продуцентами в пищевых цепях являются зеленые растения.

Далее выбирается гетеротрофный организм, питающийся растительной пищей, или фитофаг. Затем, хищное животное, поедающее фитофагов и т.д.

Если в предложенном списке организмов отсутствует продуцент, тогда выбирается детрит. В остальном система составления пищевых цепей одинакова.

Смотри также:

Среды обитания организмов. Экологические факторы. Антропогенный фактор. Их значение
Разнообразие экосистем (биогеоценозов)
Саморазвитие и смена экосистем. Устойчивость и динамика экосистем

Экологическая структура экосистем

Экологическая структура экосистемы – это наличие и взаимоотношения популяций разных видов организмов, которые выполняют определенные функции в сообществе, обеспечивая его устойчивость. К этим видам относятся продуценты, консументы и редуценты, как обязательное условие существования и жизнедеятельности экологической системы.

совокупность взаимодействующих живых организмов и факторов неживой природы;
полный круговорот вещества и энергии в пределах системы в результате создания органических веществ и их разложения на неорганические элементы;
временная устойчивость, обеспеченная живыми и неживыми компонентами.

Примеры естественных экосистем – роща, река, пустыня и т.п. Из простых систем состоят более крупные и сложно организованные, вследствие чего возникает иерархия организации экосистем с новыми свойствами и взаимными связями.

В основе любого экологического сообщества лежат живое вещество с биотической структурой и совокупность влияющих на него факторов неживой природы. Все это называется средой обитания.

По происхождению факторы, влияющие на экосистему, распределяются следующим образом:

абиотические (неживые) – природные свойства, так или иначе воздействующие на живые организмы;
биотические – все виды взаимодействия живых организмов;
антропогенные – человеческая деятельность, приводящая к изменениям в среде обитания.

Суть экосистемы

В экосистеме каждый организм имеет свое собственное место или роль.

Рассмотрим экосистему небольшого озера. В нем, можно найти все виды живых организмов, от микроскопических до животных и растений. Они зависят от неживой природы, такой как вода, солнечный свет, воздух и даже от количества питательных веществ в воде. (Нажмите здесь, чтобы узнать подробнее о пяти основных потребностях живых организмов).

Каждый раз, когда “постороннее” (живое существо(а) или внешний фактор, например, повышение температуры) вводятся в экосистему, могут произойти катастрофические последствия. Это происходит потому, что новый организм (или фактор) способен искажать естественный баланс взаимодействия и нести потенциальный вред или разрушение неродной экосистеме.

Как правило, биотические члены экосистемы, вместе с их абиотическими факторами зависят друг от друга. Это означает отсутствие одного члена или одного абиотического фактора может повлиять на всю экологическую систему.

Если нет достаточного количества света и воды, или, если почва содержит мало питательных веществ, растения могут погибнуть. Если растения погибают, животные, которые от них зависят также оказываются по угрозой. Если животные, зависящие от растений гибнут, то другие животные, зависящие от них также погибнут. Экосистема в природе работает одинаково. Все ее части должны функционировать вместе, чтобы поддерживать баланс!

Сравнение понятий “экосистема” и “биогеоценоз”

В 1940-х годах в Советском Союзе науку об экологических системах создал советский ученый Владимир Николаевич Сукачев. Он придумал для них собственный термин — “биогеоценозы”, который долгое время использовался в восточноевропейской научной литературе вместо ecosystems Тенсли. Однако не все ученые согласны с тем, что эти термины полностью синонимичны.

Согласно Сукачеву, биогеоценоз — конкретный участок земной поверхности, где обязательно есть растительное сообщество — фитоценоз. Понятие “экосистема” более общее. Оно применимо, например, не только к полю или лесу, но также к кочке посреди болота или ручью.

Источники

https://nauka.club/geografiya/ekosistema.html
https://www.syl.ru/article/324542/ekosistema-struktura-ekosistemyi-opredelenie-ponyatie-vidyi-i-interesnyie-faktyi
https://cleanbin.ru/terms/ecosystem
https://kipmu.ru/ekologicheskaya-sistema/
https://NatWorld.info/raznoe-o-prirode/jekologicheskaja-sistema-ponjatie-sut-tipy-i-urovni
https://www.uznaychtotakoe.ru/ekosistema/

Функциональная структура экосистемы

Функциональная структура экосистемы определяется принципами взаимодействия всех населяющих ее организмов и абиотических факторов. Любая экосистема включает в себя абиотический и биотический компоненты. К абиотическому (неживому) относятся все факторы неживой природы (свет, воздух, вода и пр.). Биотический компонент определяется следующими признаками:

способ питания организмов (автотрофы, гетеротрофы);
функции организмов в сообществе (продуценты, консументы и редуценты).

Каждое сообщество состоит из популяций организмов, которые сочетаются и взаимодействуют с представителями других видов. Такие сообщества называются биоценозами и они, обеспечивая круговорот веществ и энергии в природе, способствуют равновесию в экосистеме.

Свою определенную функцию в экосистеме выполняют все организмы, ее населяющие. Виды одного звена образуют трофический (пищевой) уровень, а из их взаимосвязей состоит пищевая цепочка. Автотрофные и гетеротрофные организмы не могут существовать друг без друга, так как гетеротрофы, перерабатывая различные минеральные и растительные остатки, обеспечивают питательную базу для автотрофов-редуцентов, а те, в свою очередь, поставляют им эти самые остатки. Благодаря такой организации экосистема может осуществлять свою главную функцию – материально-энергетический обмен как между населяющими ее организмами, так и с другими сообществами.

Таким образом, структура экосистемы зависит прежде всего от круговорота веществ и энергетического потока, обеспечиваемых входящими в ее состав компонентами. А формирование и разложение (деструкция) органических веществ – важнейшие процессы, обеспечивающие существование любой экосистемы.

Биотические элементы среды

Взаимодействие живых организмов на планете Земля происходит и с неживой природой, и с другими живыми организмами. Они распределяются по планете не хаотично, а в соответствии с определенными закономерностями, присущими географической оболочке. По этой причине живые организмы создают пространственные группировки и различные сообщества.

Организмы, включенные в то или иное сообщество, отличаются определенными приспособлениями к конкретным условиям среды обитания. Общность и схожесть требований к условиям среды, то есть, потребности организмов, формируют систему взаимоотношений между организмами, которые составляют биосферу.

Система живых организмов является строго упорядоченной, несмотря на то, что кажется довольно хаотичной. Основа этой системы — получение энергии, используемой для жизнедеятельности.

Базовая структура биотической системы — организмы, которые могут сами образовывать органические вещества из неорганических. Такие организмы называются автотрофами: есть фотосинтетики и хемосинтетики.

Пример 3

Автотрофы — зеленые растения, а также отдельные бактерии.

Группа автотрофов также может называться продуцентами. Благодаря им осуществляется переработка солнечной энергии в энергию химических связей, а органика поступает в биосферу.

Существуют и гетеротрофы: используют органические вещества, которые синтезировали автотрофы, и синтезируют новые соединения. Среди гетеротрофов наблюдается заметная неоднородность. В этой группе есть консументы (к ним относят паразитов, травоядных и хищных животных) и редуценты (бактерии и грибы). Последние отличаются тем, что могут расщеплять сложные органические соединения на более простые. Таким образом они способствуют разложению отмерших останков растений и животных и участвуют в круговороте веществ в природе.