Преимущества изучения экосистемы в лабораторных условиях

Трудно найти идеально сбалансированную экосистему, но вы можете сделать модель в лаблратории и наблюдать, как функционирует экосистема:

а) можно наблюдать, как разные виды взаимодействуют друг с другом;

· б) изучить естественный цикл каждого вида;

· в) понять взаимосвязь между различными видами: продуцент, хищник, жертва

·

Что такое аквариум?

Аква́риум (лат. aquarium) — прозрачная ёмкость для постоянного содержания водных организмов. Чаще всего под аквариумом понимается домашний (комнатный) аквариум для содержания аквариумных рыбок в домашних условиях. По техническим причинам максимальный объём такого аквариума обычно не превышает одного кубического метра. Публичные аквариумы, предназначенные для демонстрации зрителям водных флоры и фауны и существующие в составе зоопарков или как отдельные зрелищно-просветительские учреждения, могут достигать 7500 м³ в объёме.

Аквариум это прекрасная модель для изучения вопросов биологических наук: бионики, экологии, этологии. Даже в космических условиях в мини аквариумах проводятся сложнейшие физиологические и генетические исследования, целью которых является изучение влияния космоса на организм рыб.

Наблюдая за жизнью в водной среде мы познаём многообразие форм живого мира и изучаем приспособляемость организма к условиям водной среды.(16)

Для поддержания биологического равновесия в аквариуме используются различные приспособления: аэраторы, механические и биологические фильтры, терморегуляторы, термометры и многое другое. Описанием моделирования экосистемы в замкнутом искусственном водоёме и различных аспектов разведения рыб занимается аквариумистика.(1)

Рис.1 – модель биологического круговорота в аквариумной экосистеме.

Рис.2 – характер цикла азота в аквариумной экосистеме: (1) Корм, (2) NH₃, (3) NO₂, (4) NO₃, (5) H₂O, (6) Освещение, (7) Удобрения, (8) O₂, (9) CO₂.

Для того чтобы в аквариуме установилось биологическое равновесие, все его живые и неживые компоненты должны взаимодействовать друг с другом. Причём таким образом, чтобы вода была не только кристально чиста, но и сохраняла стабильный щелочной и минеральный баланс; растения регулярно выпускали новые листья и нормально развивались; рыбы и другие обитатели были здоровы, энергичны, размножались и имели отличный аппетит. Понимание тех процессов, которые происходят в аквариуме, позволяет вовремя разобраться и помочь текущей ситуации в домашнем мини-водоёме. Опытные владельцы аквариумов знают, как сделать так, чтобы водоросли хорошо росли и рыбы с лёгкостью метали икру. Однако вечного двигателя не существует, так же как и абсолютно стабильной закрытой экосистемы.

Аквариум, по сути, тоже является уменьшенной моделью гидро-экосистемы.

Между аквариумом и природным водоемом, разумеется, существует множество различий, однако основные законы протекания всех процессов для них общие. Основным постулатом как раз и является факт: никакая экосистема не вечна, - и как любой другой организм, она имеет три условные стадии развития: молодость (или становление), зрелость (или стабильное развитие), и старость (или деградация), после прохождения которых первоначальная экосистема переходит в другую.

Как и в любую другую экосистему, в аквариум непрерывно поступает энергия: от ламп освещения, химическая (возникновение молекулярных связей), механическая и так далее. Протекающие за стеклянными стенами процессы расходуют энергию, трансформируя её или аккумулируя. Чтобы биосистема была сбалансирована и могла нормально существовать, количество поступающей энергии должно соответствовать потребляемой

Аквариум обычно считают изолированной системой, однако такая «закрытость» весьма условна, ведь содержатель аквариума постоянно регулирует температуру, газообмен, химический состав воды, и на своё усмотрение подселяет в него новых обитателей.

Как превратить аквариум в экосистему?

Рассмотрим протекание трёх периодов развития экосистемы непосредственно в аквариуме. Становление системы является длительным периодом в природном водоеме, но в домашнем аквариуме этот процесс длится от одной до восьми недель. Важен этот период в качестве становления фундамента для дальнейшего существования экосистемы. Поэтому сначала в аквариум помещают грунт и заливают воду, после чего происходит активное размножение микроорганизмов, не имеющих конкурентов богатой питательными веществами среде. В результате спустя два-три дня вода приобретает молочный оттенок, а ещё спустя некоторое время снова становится прозрачной. Чтобы ускорить эти процессы, можно взять немного воды и грунта из аквариума с уже процветающей экосистемой, и добавить к «заготовке» будущей.

Спустя пять-семь дней после начала первого этапа, можно приступать к посадке растений. Последние, в свою очередь, требуют для фотосинтеза источник углекислого газа, поэтому на следующий день необходимо запускать в аквариум рыб и улиток. Водоросли, вначале испытав шок от пересадки, вскоре начинают расти. По прошествии недели уже можно вносить в воду специальную подкормку с содержанием биогенных микроэлементов.

Лучше всего на первых порах держать в аквариуме максимально возможное количество рыб для того, чтобы в грунте накопилось достаточное количество органических веществ. Позже их популяцию можно будет сократить, тем самым поддерживая энергетический баланс. При избытке органических веществ в аквариуме будет выделяться всё большее количество энергии (в результате разложения накопившихся органических частиц). Для того, чтобы уменьшить их количество, содержатели аквариумов обычно удаляют из аквариума гниющие листья, мусор и чаще меняют воду.

При подборе обитателей домашнего водоёма, аквариумисту необходимо научиться следить за тем, чтобы физические особенности и жизненные потребности одних питомцев не наносили ущерб другим. К примеру, нельзя совмещать в одном аквариуме одновременно и водные растения, и рыб, которые их поедают. То же касается рыб и хищников, которые на них охотятся. Кроме того, нельзя совмещать рыб с разными требованиями к среде обитания: освещению, температуре, составу воды. Таким образом, важным условием продолжительного здоровья экосистемы является уравновешенный и разумный подбор обитателей аквариума по их функциональному назначению.

Вот, казалось бы, мы всё учли. И снова не всё! Не меньшее значение имеет «прописка» жителей аквариума: каждому из них необходимо найти подходящий уголок в водоеме, где он никому не мешал и никто не мешал бы ему самому. Это касается таких обитателей, как:

• плавающие растения: они разрастаются и закрывают свет всему растущему ниже;
• растения с широкими крупными листьями и мощной корневой системой: они могут
• вызвать деградацию окружающих их более мелких растений;
• донные виды рыб: при перенасыщении аквариума им не будет хватать укрытий на дне, что может привести к возникновению конкуренции и гибели слабых особей.

Поэтому, кроме всего прочего, при желании длительного экологического равновесия в аквариуме нельзя допускать напряженных отношений между его обитателями.