Биологический круговорот. Сообщества живых организмов Земли

Взаимодействие организмов с атмосферой, гидросферой и литосферой происходит в процессе биологического круговорота вещества и энергии. Взаимодействие это включает в себя:

1. Образование живого вещества из неживого за счет солнечной энергии;

2. Разрушение живого вещества, то есть превращение сложных органических соединений в простые минеральные вещества.

Образование живого вещества связано с фотосинтезом и сопровождается поглощением огромного количества солнечной энергии, которая в дальнейшем освобождается при гниении, сгорании или переваривании органических соединений съеденных другими организмами. Фотосинтез производиться: наземными растениями; водорослями; океаническим планктоном.

Органические соединения, создаваемые растениями, потребляются животными. Растения и животные служат пищей бактериям. Так одновременно с образованием происходит процесс разложения органического вещества до углекислого газа и воды – в результате дыхания растений и животных. А также разрушение органического вещества при деятельности микроорганизмов. Таким образом, световая энергия переводиться в другие ее виды, то есть химическую, механическую и тепловую.

Биологический круговорот – это система круговоротов разной продолжительности. Так, растения пустынь развиваются за очень короткое время и накопленные ими органические вещества быстро разлагаются. Более продолжительным является цикл круговорота веществ, вошедших в состав древесины. Органические вещества, превратившиеся в каменный уголь – разрушаются через миллионы лет. Образование и разрушение органического вещества – это противоположные, но неотделимые друг от друга процессы. Если бы происходило только накопление этого вещества, то в атмосферу не поступал бы углекислый газ, а в почву фосфор, калий и другие вещества.

Таким образом, в биосфере существует круговорот веществ и энергии. Он протекает непрерывно и охватывает все живые организмы, однако различные группы организмов выполняют различные функции в круговороте.

Жизненные сообщества. Организмы, живущие в географической оболочке, образуют жизненные сообщества. При этом одни из них синтезируют органические вещества из неорганических, а другие потребляют такие вещества. В конечном счете, они их разлагают до веществ неорганических. В процессе эволюции различные виды организмов оказались связанными между собой последовательным извлечением вещества и энергии из исходного пищевого материала. Возникли так называемые пищевые цепи, которые образуют биоценозы.

В биоценозе все организмы взаимосвязаны. Те из них, которые синтезируют органические вещества их неорганических называются автотрофами, а те, которые потребляю органические вещества, называются гетеротрофами. В пищевые цепи, прежде всего, входят живые организмы, способные производить фотосинтез и накапливать солнечную энергию. Их называют продуцентами. За счет них образуются цепи выедания и цепи разложения.

Цепи выедания представлены консументами, то есть потребителями. Выделяют консументов: I- го порядка, представленные растительноядными животными; II- го порядка, представленными хищниками, поедающими животных первого порядка; III- го порядка, представленные хищниками, существующими за счет консументов I и II порядков (тигры, львы, беркуты).

Цепи разложения представлены редуцентами. Их функция – разложение мертвых остатков растений и животных с получением необходимой для своей жизнедеятельности энергии. При этом производиться минерализация органических веществ. К этой группе организмов относятся бактерии и грибы. Таким образом, пищевые цепи – это каналы, по которым течет поток энергии по сообществам биосферы. Этот поток обеспечивает единство биосферы. Однако существуют отдельные сообщества живых организмов, которые являются звеньями единой биосферы. Биоценозы, представляющие собой сообщества растений и животных, очень сложны. В них много параллельных и переплетающихся цепей питания. При этом число видов организмов в биоценозе может достигать несколько тысяч. Главный компонент биоценоза – это растения, которые образуют фитоценозы. Совокупность фитоценозов, характерную совокупность для поверхности Земли, в целом, или для отдельных ее участков, называют растительностью. Особенности распределения растительности на земле зависит, в основном, от климата. При этом отмечается смена главных фитоценозов, от экватора к полюсам и от побережий – вглубь континентов.

1. В экваториальном поясе развиты влажные, так называемые «дождевые» леса.

2. В субэкваториальных поясах – муссонные леса и саванны.

3. Для тропических поясов характерна скудная растительность полупустынь и пустынь. Исключение составляют восточные части поясов с муссонными лесами.

4. Субтропические пояса отличаются неоднородностью растительности:

- в западной части континентов произрастают жестколистные леса и кустарники;

- в центральной части континентов – полупустынная и пустынная растительность;

- в восточной – муссонный лес, то есть леса лаврового типа и вечнозеленые жестколистные леса.

5. В умеренных поясах:

- в глубине континентов распространены лесостепи, степи, полупустыни и даже пустыни. Они сменяют друг друга в направлении от более высоких широт – к более низким.

- в западных и восточных частях пояса, где сказывается влияние океана, а также севернее лесостепи растут листопадные лиственные леса. К северу они сменяютсясмешенными и хвойными лесами, то есть тайгой.

6. В субполярном поясе господствуют: кустарниковая, травянистая и мохово-лишайниковая растительность.

7. Полярные пояса характеризуются почти полным отсутствием высших растений и господством мхов и лишайников.

Сообщества животных – это зооценозы. Отмечается связь зооценоза с фитоценозом. Поэтому биоценоз рассматривается как совокупность: фитоценоза, зооценоза и микробоценоза, развитых на одном участке территории. Богатство растений в биоценозе, в основном, определяется климатом и почвой, а богатство животных – растительной пищей.

Биоценозы характеризуются: биомассой и биологической продуктивностью.

Биомасса – это общее количество живого вещества, которое выражается в весовых единицах: т/км², ц/га.

Биологическая продуктивность – это скорость образования биомассы, то есть ежегодный ее прирост: т/га/год и др. Прирост биомассы свидетельствует о накоплении энергии в биоценозе.

Наибольшая биомасса и наибольший ее прирост отмечается во влажных тропиках. Биомасса составляет там 5100 ц/га, а ее прирост 325 ц/га в год. В солончаковой пустыне эти показатели самые низкие: биомасса – 16 ц/га, а прирост – 6 ц/га в год. Биоценоз, то есть сообщество растений и животных вместе с условиями их среды обитания на каком-либо участке земной поверхности, образует биогеоценоз, который часто называют экосистемой.

Термин «биоценоз» был предложен в 1877 году немецким зоологом и гидробиологом, основоположником экологии животных К. Мебиусом (1825-1908). Русским ботаником В.Н. Сукачевым (1880-1967) было создано учение о биогеоценозе, как кирпичике биосферы, где связь биоценоза со средой их обитания выражена в виде взаимодействия и взаимообмена веществом и энергией.