Взаимоотношения организмов в экосистемах

Все экологические системы нашей планеты существуют за счёт энергии солнца.

Благодаря зелёным растениям она усваивается и переводиться в химическую энергию. Таким образом солнечная энергия становиться доступной для остальных организмов нашей планеты.

Процесс фотосинтеза выглядит так:

свет

6СО₂ + Н₂О -------> С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

Днём, растения поглощают из окружающей среды СО₂ и под действием солнечного света в хлорофилловых зёрнах происходит процесс фотосинтеза, конечным продуктом которого является дисахарид глюкоза и выделяется газ О₂ ночью происходит процесс обратный. Растения поглощают кислород и выделяют углекислый газ.

Процесс фотосинтеза не только обеспечил живые организмы кислородом, но и способствовал созданию менее агрессивных условий на Земле. Дело в том, что Земля находиться не намного ближе к солнцу, чем Марс, но колебания среднесуточных температур на Марсе равны около 200 градусов. На Земле эти колебания несравнимо меньше. Это обусловлено тем, что днём когда температура земной поверхности повышается, кислород, обладая отрицательной энтропией, способствует понижению температуры, а ночью, когда наоборот температура земли понижается. Углекислый газ, тёплый газ, способствует повышению температуры земной поверхности.

В процессе фотосинтеза создаются вещества для построения тела растительного организма. Энергия полученная в виде солнечной радиации, в процессе фотосинтеза преобразуется в энергию химических связей. при этом по усвоению этой энергии происходит увеличение массы фотосинтетиков, которую называют первичной продукцией.

Не вся полученная продуцентами энергия накапливается в виде первичной продукции, часть её рассеивается в форме тепла, часть расходуется на процессы жизнедеятельности.

Накопленная фотосинтетиками биомасса, в дальнейшем используется в качестве пищевого сырья консументами первого порядка (это растительноядные животные). Здесь так-же происходят потери на обогрев тела и дыхание. Консументы первого порядка являются пищевым рессурсом для консументов второго порядка (хищники).

Этот процесс отображает трофическая пирамида (см. рис. 5.1.)

Рис. 5.1. Трофическая пирамида

Эта пирамида может выражаться в биомассе живых организмов, энергии, или в процентах (соотношении особей).

Биомасса живыъх организмов последующих уровней не может превосходить биомассу живых организмов предыдущего уровня. Иначе животные находящиеся на последующем уровне будут голодать и погибать, что в свою очередь приведёт к снижению их численности и восстановлению равновесия.

Подсчитано, что потери при переходе от одного уровня к другому составляют 10%. Эта энергия уходит на обогрев тела и процессы связанные с дыханием.

В экологических системах перенос энергии пищи от её источника – растений через ряд организмов, происходящий путём поедания одних организмов другими, называется пищевой цепью. При каждом очередном переносе большая часть потенциальной энергии теряется переходя в тепло. Это ограничивает возможное число звеньев в пищевой цепи.

Так растений всегда больше чем травоядных, а травоядных всегда больше чем хищников.

Переход к каждому звену, уменьшает доступную энергию примерно в 10 раз.

Выражать эту пирамиду можно в числах (отражает численность отдельных организмов), в биомассе, энергии.

Запасы веществ, усвояемые организмами и, прежде всего, продуцентами, в природе не безграничны. Если бы эти вещества не использовались многократно, а точнее, не были бы вовлечены в этот вечный круговорот, то жизнь на Земле была бы вообще невозможна. Такой «бесконечный» круговорот биогенных компонентов возможен лишь при наличии функционально различных групп организмов, способных осуществлять и поддерживать поток веществ, извлекаемых ими из окружающей среды.

Для поддержания круговорота веществ в экосистеме необходимы неорганические молекулы в усвояемой для продуцентов форме, консументы, питающиеся продуцентами и другими консументами, а также редуценты, восстанавливающие органические вещества снова до неорганических молекул для питания продуцентов.

Разложение детрита путем его физического размельчения и биологического воздействия и доведение его сапрофагами до образования гумуса, гумификация, идет относительно быстро Однако последний этап, минерализация гумуса, — процесс медленный, обусловливающий запаздывание разложения по сравнению с продуцированием.

Кроме биотичеких факторов в разложении принимают участие и абиотические (пожары, которые можно считать «агентами разложения»). Но если бы мертвые организмы не разлагались гетеротрофными микроорганизмами и сапрофагами, для которых они служат пищей, все питательные вещества оказались бы в мертвых телах и никакая новая жизнь не могла бы возникать.

Итак, все организмы можно разделить на 4-е функциональные компоненты(их взаимодействие отаброжает рис. 5.2):

абиотическое окружение, т.е. весь комплекс неживой природы, откуда биоценоз черпает средства для существования и куда выделяет продукты обмена.

Комплекс автотрофных организмов, обеспечивающих органическими веществами, а следовательно и энергией все остальные организмы, - это первичные продуценты органического вещества, ассимилирующие солнечную или химическую энергию.

Комплекс гетеротрофных организмов консументов, живущих за счёт питательных веществ, названных первичными продуцентами. Консументами являются животные и бесхлорофилльные растения.

Комплекс организмов, разлагающих органические соединения до минерального состояния. Это редуценты или диструкторы представленные микроорганизмами (бактериями, грибами, простейшими), а также организмами, которые питаются мёртвыми органическими веществами.

Рис. 5.2 Функциональные компоненты экосистемы.

Все эти компоненты связаны между собой и образуют один большой круговорот вещества и энергии в системе называемой биосферой.

У каждой группы организмов своя специализация в обеспечении условий совместного проживания.

Правило взаимоприспособленности гласит, что в природе нет и не может быть «плохих» и «хороших» видов, все они необходимы для ее нормального развития.

Животные не могли бы питаться и дышать без помощи растений. Но и растения без животных очень быстро бы погибли, так как некому было бы перерабатывать и разлагать образовавшуюся органику на воду, углекислый газ и минеральные соли, предотвращая захламление планеты отмершими останками и возобновляя запасы питательных веществ для новых поколений растений.

Наблюдаемый в наше время экологический кризис — это, в первую очередь, кризис редуцентов, не справляющихся с количеством и качественным составом образующихся отходов человеческой деятельности. Однако и продуцентам с консументами тоже приходится не­легко. Люди истребляют их как прямо — вырубая леса или отстреливая животных сверх их возможности к восстановлению, так и косвенно — через загрязнение воды, почвы и воздуха.

За миллиарды лет развития природа для каждого продуцента и консумента создала своего редуцента, и ни один организм в естественных условиях не остается неразложившимся (за исключением случаев мумификации). Но человек за несколько десятилетий создал тысячи новых соединений, природе не известных или отвергнутых ею в ходе эволюции как опасных для жизнедеятельности организмов. Соответственно и редуцентов, способных вернуть эти соединения в исходное состояние, в природе не существует. В результате, с одной стороны, быстро накапливаются захламляющие и отравляющие природу вещества, а с другой — истощаются исходные ресурсы. Круг, созданием которого природа обеспечила возможность относительно бесконечной дальнейшей эволюции живого вещества, размыкается человеком.

Конечно, абсолютно замкнутым круговорот веществ в биосфере никогда и не был, часть веществ (углерод, кальций и др.) выпадала из него, образуя залежи полезных ископаемых. Человек, извлекая и неполно используя эти «отходы природы», превращает их из безопасных в опасные.

Дата добавления: 2015-11-28