Экосистема и ее структура. Энергетическая модель экосистемы. Трофические связи в экосистемах

Экосистема - прир комплекс, образованный живыми орг-ми и средой их обитания, к-ые связаны между собой вещественным и энер­гетич обменом. Это одна из разновидностей огромного разнообразия прир сис­тем. Основное знач-е в ее образ-ии и функц-ии принадлежит орг-му или сообществам орг-­мов. Экосистема - осн структурн и функц прир с­ма биосферы, ее составляют взаимозависи­мые орг-мы и абиотич среда. Экос-ма - открытая неравновесн термодинамичес­к с-ма, постоянно обмен-ся энергией и в-вом с окр средой. Среду обитания организмов образуют воздух, вода и субстрат (почва и горные породы), имеющие свойственный им хим состав. Кроме того, она насыщена лучистой энергией Солнца. Взаимоотн-я орг-мов опред-ся взаимосвязанным потоком в-ва и энергии. Вещ-но-энергетич поток создает трофич стр-ру экосистем. Прежде всего солн энергия превращ-ся в энергию хим связей - энергию пищи. Этот пр-сс вып-ют фотосинт орг-мы — растения. Перенос энергии пищи от ее источника (растений) путем поедания одних орг-мов другими наз пищевой или трофич цепью. Пищ цепи разд на 2 типа, - пастбищн и детритную. Пастбищн нач-ся от зеленого раст, далее охваты­вает пасущихся растительноядных жив и затем хищн. Напр, луговые сообщества с пасущимися травоядн живми, за к-ми охотятся хищники. Детритная цепь нач-ся с мертв орг-го в-ва и идет к микроорганизмам — детритофагам и их хищникам. Дет­ритная пищевая цепь характерна для водных экосистем. В лесах сущ пастбищная и детритная пищевые цепи, которые связаны между собой хищниками, поеда­ющими и растительноядных животных, и животных, питающихся отпавшей органической массой. Звенья троф цепи образуют трофи­ч уровни — совок-ти орг-ов, связанных потребляемой пищей. Орг-мы последующ звена поедают орг-мы предыдущ звена, и т.о. осущ-ся цепной перенос энергии и в-ва. В зав от этапа питания выдел трофич уровни: 1) продуценты - зел раст и хемосинт бактерии, к-ые в процессе фотосинтеза и хемо­синтеза созд орг в-во — первичн биологическую продукцию; 2) консументы, или потребители, питающиеся первич­ной биологической продукцией. Разл консументы 1 порядка (растительноядные жив, или фи­тофаги; детритоядные жив, или детритофаги), 2 (плотоядн жив, питающиеся фитофагами и детритофагами) и 3 (вторичные хищники) и т.д.;

3) редуценты, или деструкторы,— орг-мы, питаю­щиеся мертвым орг в-вом и минерализу­ющие его до простых мин соед-ий. Средняя эффективность переноса энергии между трофическими уровнями составляет 6-15 %, а в сред­нем 10 %, что позволило французскому экологу Р. Линдеману в 1942 г. определить ее как закон 10 %. Продуц, консум и редуц образуют три­аду групп организмов, осущ-щих круговорот веществ в природе. Носитель энергии — пища предст собой совок-ть неорг и орг в-в разнообразного состава, к-ый формир-ся под влиянием загрязнения окр среды. Накоп­ленные в продуктах питания вредные хим эле­менты переносятся по троф цепям и оказыв-ся в организме человека.

Все преобр-я в-в в пр-ссе круговорота треб затрат Е. она м.б. получена только извне. главн ист-к Е— это Е солн изл-я. первый этап ис­п-я и преобр-я Е в цепях круговорота — фот-з (в-ва для постр тела раст орг-ма). Е в виде солн рад-и (ФАР) преобр-ся в Е хим связей. Масса в-в, созд-х продуцентом-фотосинтетиком – первич продукция, это биомасса раст тканей. не вся получ-ая Е накапл в виде первич продукции; часть рассеив в форме тепла. часть Е, накопл в биомассе, расх-ся на пр-ссы ж\д; это ведет к ум биомассы. Это потери на дыхание. В рез в виде накопл биомассы (чистая первич продукция) аккум-ся неб часть получ-й солн Е. 15 % Е солн изл-я из 100 % достиг пов-ти Земли, 1 % связ-ся в виде орг в-ва раст-ти (74 % тепло и 10 % —отраж Е). ок половины расх-ся на ж\д (потери на дыхание). 50 % Е - рост биомассы. чистая продукция соотв 0,5 % солн Е, падающ на Землю. Эфф-ть ф-за 0,1 %. пер­вич продукция — это резерв, из к-го часть исп в кач-ве пищи орг-ми-гетеротрофами (конс I порядка). в пищу фитофагам около 40 % фитомассы. Получ с пищей Е (большая энергия) соотв-т энерг стоимости общ кол-ва съед-ой пищи. Эфф-ть усвоения пищи не дост 100 % и зав от с-ва корма, т, сезона. Усвоенная Е сост-т метаболизир-ую Е. Часть выд в виде тепла в пр-се перевар пищи и рассеив-я или исп-ся на терморег. Оставшаяся Е - Е су­щ-ия, и продуктив Е, Энергия сущ-я - основной обмен, или базальный метаболизм и разл формы деят-ти, расходы Е на терморег. Все заканч-ся рассеив-м Е в виде тепла. Е в тканях гетеротрофа сост вторич продукцию экос-мы, к-я м.б. исп-на в пищу конс-ми высш порядков. В рез ко­л-во Е падает по хо­ду повыш-я троф уровней. В цепях разложения постеп деструкция орг в-в связана с высвоб Е, которая частично рассеив-ся, а частично аккум-ся в составе тканей орг-ов-редуцентов. После гибели их тела также попад в цикл редукции. на фоне биол круг-та в-в потоки Е однонапр-ны: первично аккум-ая в тканях продуцентов Е рассеив в виде тепла на всех этапах троф цепей. на всех этапах идет синтез в-ва и аккум-я Е в хим связях. Живые орг-мы в опред степени препятст немедл-му рассеив-ю Е, замедляют этот пр-сс, действуя против втор з-на т\д.