Природные экосистемы — виды, характеристика и фото

Экосистема тропического леса

Тропические леса опоясывают нашу планету по экватору и захватывают субтропическую, тропическую и экваториальную климатические зоны. При этом огромную роль играет влажность воздуха. Во влажном климате тропические леса вечнозеленые, в сухом (вдали от океанов и морей) леса зеленые только в теплое время года.

Экосистема тропического леса самая богатая из всех лесных ЭС по видовому разнообразию. Доминируют здесь пальмы, миртовые, бобовые, в сухих тропиках — бамбук, лавр, альбиции.

Одна из особенностей экосистемы тропического леса: смазанность границ ярусов. Так, травы могут вырастать до 6 м в высоту, забираясь на средний ярус. Папоротники вообще могут занимать сразу все три яруса. Добавляет размытости и обилие лиан, эпифитов, которые плотной сетью окутывают все растения.

Еще одна особенность экосистемы тропического леса в том, что большинство видов потребителей обитают сразу на деревьях. Это и многочисленные животные (обезьяны, ленивцы, белки-летяги), птицы (попугаи, колибри, дятлы, туканы), пресмыкающиеся (змеи, ящерицы, гекконы, хамелеоны). Даже лягушки — и те стремятся забраться повыше. Сухопутных животных в этой экосистеме мало, зато все они очень крупные: слоны, жирафы, носороги, бегемоты, буйволы.

Редуцентами являются, в основном, грибы и термиты.

Сложные системы

Экосистемы обширны и сложны. Они включают цепи животных — от крупнейших млекопитающих до самых маленьких насекомых — наряду с растениями, грибами и различными микроорганизмами. Все эти формы жизни взаимодействуют и влияют друг на друга. Медведи и птицы едят рыбу, землеройки едят насекомых, а гусеницы едят листья. Все в природе пребывает в тонком балансе. Но ученым нравятся технические термины, поэтому этот баланс организмов в экосистеме часто упоминается как гомеостаз (саморегуляция) экосистемы.

В реальном мире сообществ ничто идеально сбалансированным быть не может. Таким образом, когда экосистема находится в равновесии, это значит, что она в относительно стабильном состоянии: популяции различных животных остаются в одинаковом диапазоне, их численность может увеличиваться и уменьшаться на определенном этапе, но нет общей тенденции «вверх» или «вниз».

Структура, компоненты и факторы экосистемы

Экосистема определяется как природная функциональная экологическая единица, состоящая из живых организмов (биоценоза) и их неживой окружающей среды (абиотической или физико-химической), которые взаимодействуют между собой и создают стабильную систему. Пруд, озеро, пустыня, пастбища, луга, леса и т.д. являются распространенными примерами экосистем.

Каждая экосистема состоит из абиотических и биотических компонентов:

Структура экосистемы

Абиотические компоненты

Абиотические компоненты представляют собой не связанные между собой факторы жизни или физическую среду, которая оказывает влияние на структуру, распределение, поведение и взаимодействие живых организмов.

Абиотические компоненты представлены в основном двумя типами:

• Климатическими факторами, которые включают в себя дождь, температуру, свет, ветер, влажность и т.д.
• Эдафическими факторами, включающие в себя кислотность почвы, рельеф, минерализацию и т.д.

Значение абиотических компонентов

Почвы содержат минеральные и органические вещества, а также живые организмы. Почва обеспечивает живых существ питательными веществами, влагой и средой обитания. Растительность верхней части почвенного покрова тесно с ней связана через круговорот питательных веществ.

Атмосфера обеспечивает живые организмы углекислым газом (для фотосинтеза) и кислородом (для дыхания). Процессы испарения, транспирации и круговорота воды происходят между атмосферой и поверхностью Земли.

Солнечное излучение нагревает атмосферу и испаряет воду. Свет также необходим для фотосинтеза. Фотосинтез обеспечивает растения энергией, для роста и обмена веществ, а также органическими продуктами для питания других форм жизни.

Большинство живой ткани состоит из высокого процента воды, до 90% и даже более. Немногие клетки способны выжить, если содержание воды падает ниже 10%, и большинство из них погибают, когда вода составляет менее 30-50%.

Вода является средой, с помощью которой минеральные пищевые продукты поступают в растения. Она также необходима для фотосинтеза. Растения и животные получают воду с поверхности Земли и почвы. Основной источник воды — атмосферные осадки.

Биотические компоненты

Живые существа, включая растения, животных и микроорганизмы (бактерии и грибы), присутствующие в экосистеме, являются биотическими компонентами.

На основе их роли в экологической системе, биотические компоненты могут быть разделены на три основные группы:

• Продуценты производят органические вещества из неорганических, используя солнечную энергию;
• Консументы питаются готовыми органическими веществами, произведенными продуцентами (травоядные, хищники и всеядные);
• Редуценты. Бактерии и грибы, разрушающие отмершие органические соединения продуцентов (растений) и консументов (животных) для питания, и выбрасывающие в окружающую среду простые вещества (неорганические и органические), образующихся в качестве побочных продуктов их метаболизма.

Эти простые вещества повторно производятся в результате циклического обмена веществ между биотическим сообществом и абиотической средой экосистемы.

Определение и концепция понятия

Экологическая система — это совокупность живых организмов, их естественных условий обитания и систем связей, с помощью которых осуществляется обмен энергией, веществами и информацией. Понятие «экосистема» было предложено учёным-ботаником А. Тенсли в 1935 году, который посвятил всю свою жизнь изучению процессов ботаники.

Экологическая система выступает отдельной структурной единицей, объединяющей биотические и абиотические факторы. Она характеризуется своей линией саморазвития, определённой организацией и способностью обеспечивать жизненно важные материалы. Понятие экосистемы появилось только в XX веке, но с тех времён её схема значительно усложнилась и продолжает изменяться. На неё влияют естественные причины и вмешательство прогрессивных аспектов.

Природные сообщества не имеют чётких границ. Они разделены такими географическими барьерами, как горы, пустыни, реки, моря или океаны, поэтому они обычно сливаются друг с другом. Переходные зоны между ними называются экотонами.

Экосистему часто называют биогеоценозом, однако учёные считают, что второе понятие нельзя считать полным синонимом этого термина. Биогеоценоз — это аналог экологической системы на начальном уровне, связанный с конкретным участком наземной или водной среды. Экосистема рассматривает абстрактные участки.

В мире существует много различных природных комплексов, но их всех объединяет один и тот же принцип: в любой системе присутствует региональный компонент, называемый биотопом и характеризующийся одинаковым ландшафтом и климатом, а также биоценоз, представленный обитателями группы, постоянно проживающими в биотопе. Вместе они образуют биогеоценоз и не могут существовать отдельно друг от друга.

Примеры искусственных и естественных экосистем

Водные биогеоценозы представлены океанами, морями, реками, озёрами. Человеком создаются водохранилища, городские пруды (декорация и место отдыха), котлованы (место водопоя скота).

Аквариум – простейшая искусственная среда, где образующим фактором является вода. Водоросли служат фотосинтезирующим элементом, рыбы или улитки поглощают созданный водорослями кислород, микроорганизмы разлагают органические остатки. Даже в присутствии всех необходимых частей жизнь аквариума невозможна без своевременной фильтрации, добавления синтетического корма.

Примеры наземно-воздушных естественных экосистем – луга, леса, степи, пустыни, тундра. Распространённые агроценозы – поля, где средообразующими видами выступают злаки, бобовые, подсолнечники. Продуктивность полей поддерживают, обрабатывая их тракторами, комбайнами. Сады создают для сбора фруктов, ягод и разведения декоративных растений; огороды устраивают для получения овощного урожая.

Пастбища – регулируемые человеком луга, предназначенные для выпаса рогатого скота, лошадей, а также сенокошения. Парки для активного отдыха на свежем воздухе часто обустраивают на месте природных лесов. Для создания пешеходных дорожек часть деревьев вырубают, некоторые виды специально высаживают рощами.

Теплицы и оранжереи используют для выращивания теплолюбивых растений на дачных участках либо экзотических видов в ботанических садах. Экосистемы могут быть совсем небольшими, как сад Дэвида Латимера в закупоренной стеклянной бутылке.

Ульи – те же антропогенные экосистемы. Поддержание продуктивности живых организмов требует усилий, что доказывает работа пасечников, которые:

• весной пересаживают пчёл;
• летом помогают пчёлам роиться;
• чистят ульи каждый летний месяц;
• следят за качеством мёда;
• осенью меняют пчелиных маток;
• зимой держат пчёл в темноте, регулируют температуру.

vote

Article Rating

Трофические уровни. Цепи и сети питания, их звенья

Трофический (пищевой) уровень — комплекс организмов с одинаковым типом питания, занимающих определенное положение в пищевой цепи.

Пищевая цепь — последовательность живых организмов, способных передавать питательные вещества и энергию от продуцентов (растений) к консументам (хищникам). Соседние звенья пищевой цепи формируют отношения по принципу «пища — потребитель». То есть, если одна группа организмов становится пищей для другой группы, звенья будут сцеплены.

 Классификация трофических уровней:

1. первый — образуют продуценты (фотосинтезирующие растения);
2. второй — консументы I порядка (травоядные животные: овцы, зайцы, насекомые);
3. третий — консументы II порядка (первичные хищники, для которых пищей служат травоядные животные: змея, поедающая грызунов, или волк, питающийся кроликом);
4. четвертый — консументы III порядка (хищники, питающиеся консументами II порядка, или вторичные хищники: сова, поедающая змей).

Особи одного вида могут занимать несколько трофических уровней в зависимости от источников пищи (например, белый медведь, потребляя ягоды, считается консументом I порядка, но, поедая грызуна, становится консументом II порядка).

Вершину пищевой цепи обычно занимают высшие хищники, которые, как правило, не имеют серьезных врагов (например, крокодил или акула). 

Заключенная в одних организмах энергия потребляется другими организмами в процессе круговорота веществ. Перенос энергии и пищи от ее источника — автотрофов (продуцентов) через ряд организмов происходит по пищевой цепи, путем поедания одних организмов другими. Пищевая цепь — это ряд видов или их групп, каждое предыдущее звено в котором служит пищей для следующего. Число звеньев в ней может быть различным, но обычно их бывает 3 — 5. 

Пищевые цепи подразделяются на:

• пастбищные;
• детритные.

Пастбищные пищевые цепи – это цепи выедания. Основным источником пищи здесь являются зеленые растения (продуценты).

Например, трава (автотроф) → заяц → лиса. Такие пищевые цепи находятся в непосредственной зависимости от солнечной энергии. Круговорот веществ и энергии в природе определяется пастбищными пищевыми цепями. 

Детритные пищевые цепи – это цепи разложения, где в качестве главного источника пищи используются отмершие останки. Органические останки, или детрит, формируют начало детритных пищевых цепей.

Например, листовой опад (детрит) → дождевой червь → дрозд → ястреб-перепелятник. Этот тип пищевой цепи меньше зависит от энергии Солнца. Главный фактор существования данной цепи — приток органических веществ из другой системы. Детритные пищевые цепи осуществляют накопление веществ и энергии в экосистеме.

Значение пищевой цепи:

1.  изучение пищевых цепей позволяет проследить кормовые взаимодействия между разными организмами в экосистеме;
2. знания о пищевых цепях дают возможность оценить механизм движения энергии и проследить перемещение веществ в экосистеме.

Пищевые цепи не изолированы друг от друга. Они взаимодействуют между собой, формируя пищевые сети. Пищевая сеть– это условное образное обозначение трофических взаимоотношений продуцентов, консументов и редуцентов в сообществе. Оценивая схемы пищевых цепей, можно отметить, что каждый организм питается только каким-то определенным организмом. На самом деле, это не всегда так. Как правило, живые организмы могут использовать в качестве источника пищи организмы из разных популяций. Даже организмы из смежных пищевых цепей могут выступать для них компонентом питания. Таким образом, возможно переплетение пищевых цепей с образованием пищевых сетей.

Экосистема смешанного леса

Смешанные леса представляют собой симбиоз экосистем хвойных и лиственных лесов. Они дополняют друг друга, укрепляют, поэтому такая экосистема считается наиболее устойчивой из всех лесных.

Смешанными леса считаются, если к основному виду деревьев добавляются другие породы, но в численном коэффициенте — не более 5%. Поэтому такие леса располагаются между хвойными на севере и широколиственными на юге — в полосе, где расположены территории юга Скандинавии, Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин, Карпат, Кавказа, Дальнего Востока и Юго-Восточной Азии. На американском континенте это территория Великих озер и Калифорнии. В южном полушарии экосистема смешанных лесов располагается в большей части Южной Америки и в Новой Зеландии.

Доминантами в этой экосистеме являются такие деревья как дуб, клен, ель, сосна, липа, вяз. В Америке — секвойя, в горах — лиственница, на Кавказе и дальнем Востоке — бук и пихта.

Потребителями, или консументами в экосистеме смешанных лесов являются животные, птицы, рыбы, земноводные, насекомые, грибы. Замыкают пищевую цепочку могильщики: черви, личинки, микроорганизмы.

Главная особенность экосистемы смешанного леса — устойчивость, которая обуславливается способностью полного заменения вида. То есть, если популяция какого-либо вида исчезнет, ее место спокойно замещается возросшим количеством особей другого вида.

Уязвимое место такой экосистемы — насекомые. Если они исчезнут, то экосистема смешанного леса станет затухать и погибнет.

Биогеоценоз в лесу

Прежде чем привести примеры лесного биогеоценоза, вернемся еще раз к понятию экосистемы. В лесу наблюдается обилие флоры, поэтому его населяет большое количество организмов, существующих в рамках относительно небольшого пространства. Плотность живых организмов здесь довольно высока. Чтобы убедиться в этом, следует рассмотреть хотя бы несколько примеров лесных биогеоценозов:

• Тропический вечнозеленый лес. Получает внушительное количество осадков в год. Основной характеристикой является наличие густой растительности, которая включает высокие деревья на разных уровнях, каждый из которых является убежищем для разных видов животных.
• Тропический лиственный лес составляют кустарники и плотные кусты наряду с широким разнообразием деревьев. Этот тип характеризуется большим разнообразием фауны и флоры.
• Умеренный вечнозеленый лес — здесь довольно много деревьев, а также мхов и папоротников.
• Умеренный лиственный лес расположен во влажных умеренных широтах с достаточным количеством осадков. Лето и зима четко определены, а деревья теряют листья в осенние и зимние месяцы.
• Тайга, расположенная непосредственно перед арктическими регионами, характеризуется вечнозелеными хвойными деревьями. Температура низкая (ниже нуля) в течение полугода, и жизнь в это время здесь будто замирает. В остальные периоды в тайге полно перелетных птиц и насекомых.

Экосистема широколиственного леса

Широколиственные леса распространены на большей части Европы и Восточной Азии, в Северной Америке и к югу от Чили.

Доминирующую роль играют листопадные деревья — те, которые сбрасывают листву с наступлением холодов. Это липы, дубы, ясени, вязы, клены, каштаны. На среднем ярусе растут черемуха, берескеты. Нижний полностью занимают травы и ягоды: пролесник, медуница, земляника и пр.

Класс потребителей в этой экосистеме представлен млекопитающими (лисы, волки, тигры, медведи, ежи, еноты, кабаны, зайцы, белки), птицами (соловьи, снегири, чижи, глухари, кукушки, аисты), рептилиями, амфибиями и рыбами.

Редуцентами являются все те же могильщики, черви и микроорганизмы.

Экосистема широколиственного леса весьма устойчива. Уязвимой она становится во время холодов, когда деревья сбрасывают листву и процесс фотосинтеза замирает. В этот период особая роль отводится редуцентам, которые преобразуют органику в неорганические вещества.

14.7.Общая характеристика биоценоза и биогеоценоза (экосистемы)

Биоценоз. В природе популяции разных видов объединяются
в системы более высокого ранга — сообщества, или биоценозы.

Биоценоз (греч. bios — жизнь, koinos — общий) —
исторически сложившаяся устойчивая совокупность популяций
растений, животных, грибов и микроорганизмов, приспособленных
к совместному обитанию на однородном участке территории или
акватории. Термин «биоценоз» предложил немецкий зоолог
К.Мебиус в 1877г.

Приспособленность членов биоценоза к совместной жизни
выражается в определенном сходстве их требований к важнейшим
абиотическим условиям среды (освещенность, характер увлажнения
почвы и воздуха, тепловой режим и т. д.) и в закономерных
отношениях друг с другом. Связь между организмами необходима
для осуществления их питания, размножения, расселения, защиты
и т. д. Однако в ней кроется и определенная угроза и даже
опасность для существования того или иного индивидуума.
Биотические факторы среды, с одной стороны, ослабляют
организм, с другой — составляют основу естественного отбора —
важнейшего фактора видообразования.

Масштабы биоценотических группировок организмов (биоценозов)
различны — от сообществ на стволе дерева, в норе или на
болотной кочке (их называют микросообществами) до населения
участка дубравы, соснового или елового леса, луга, озера,
болота или пруда. Принципиальной разницы между биоценозами
разных масштабов нет, поскольку мелкие сообщества являются
составной частью более крупных, для которых характерно
возрастание сложности и доли косвенных связей между видами.

Составными частями биоценоза являются фитоценоз
(устойчивое сообщество растений), зооценоз
(совокупность взаимосвязанных видов животных),
микоценоз(сообщество грибов) и микробоценоз (сообщество
микроорганизмов).

Понятия «экотоп» и «биотоп». Участок земной поверхности
(суши или водоема) с однородными условиями обитания,
занимаемый тем или иным биоценозом, называется биотопом
(греч. bios — жизнь, topos — место).

Климатоп (комплекс климатических факторов) и
эдафотоп (почвенно-грунтовые условия) в совокупности
составляют экотоп. Различия между этими понятиями в
том, что биотоп — это условия среды, видоизмененные живыми
организмами, а экотоп — первичный комплекс факторов
физико-геогафической среды без участия живых существ.

В пространственном отношении биотоп соответствует биоценозу.
Границы биоценоза устанавливают по фитоценозу, имеющему легко
распознаваемые черты. Например, сосновые леса легко отличимы
от еловых, верховое болото — от низинного и т. д. Кроме того,
фитоценоз является главным структурным компонентом любого
биоценоза, поскольку определяет видовой состав зоо-, мико- и
микробоценозов.

Биогеоценоз и экосистема. Сообщества организмов тесно
связаны не только друг с другом, но и с абиотической средой.
Растения могут существовать только при наличии света,
углекислого газа, воды, минеральных солей. Животные и другие
гетеротрофные организмы (грибы, большинство бактерий) живут за
счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких
неорганических соединений, как кислород и вода. В любом
биотопе запасы неорганических соединений, необходимых для
поддержания жизнедеятельности населяющих его организмов,
сравнительно малы и постоянно убывают, поэтому необходимо их
возобновление. Из окружающей среды живые организмы поглощают
биогенные элементы и энергию и возвращают их обратно
(например, при дыхании, выделении экскрементов, разложении
растительных и животных остатков). Благодаря этим обменным
процессам биоценоз и окружающая его неорганическая среда
(экотоп) представляют собой сложную систему, получившую
название экосистема или биогеоценоз.

Термин «экосистема» был предложен в 1935 г. английским
экологом А. Тенсли, который подчеркивал, что в природе
органические (биотические) и неорганические (абиотические)
факторы выступают как равноправные компоненты и не следует
отделять организмы от окружающей их среды.

Таким образом, биогеоценоз — это однородный участок
земной поверхности с определенным составом живых организмов
(биоценоз) и определенными условиями среды обитания (биотоп),
которые объединены обменом веществ и энергии в единый
природный комплекс (рис. 14.3). Во многих странах мира
такие природные комплексы называют экологическими системами
(экосистемами).

Рис. 14.3. Биоценоз в экосистеме.

Искусственные экосистемы: поле, сад. Уход за ними

Растения, которые человек специально выращивает для получения из них определенных продуктов, называют культурными.

Обработанные участки земли, засеянные культурными растениями, называются полями. Поле — это искусственная экосистема. На полях выращивают зерновые культуры (пшеница, рожь, кукуруза, гречка и другие), а также овощи (картофель, огурцы, морковь, свекла, помидоры и т.д.).

Все культурные растения являются результатом кропотливого труда многих людей. Ведь именно ученые вывели тысячи сортов культурных растений. Сорт — это созданная человеком совокупность определенных растений, которые имеют необходимые для человека признаки.

На поле растут также растения, которые человек специально не выращивает, но они появляются среди посевов культурных растений. Такие растения называются сорняками. Распространенными сорняками полей является березка, осот, пырей, щирица.

Кроме сорняков, растениям наносят вред некоторые животные. Например, насекомые и клещи. Они питаются растениями и тем самым снижают урожайность.

Для получения высоких урожаев человек должен ухаживать за полем: своевременно проводить обработку почвы, уничтожать сорняки, бороться с вредителями культурных растений, вносить удобрения. Существование экосистемы поля зависит от хозяйственной деятельности человека.

Также чрезвычайно распространенной искусственной экосистемой является сад. Сад — это посадка деревьев и кустарников, которые обеспечивают человека съедобными плодами. Самыми распространенными растениями сада является яблони, вишни, груши, сливы. Рядом с деревьями можно встретить ягодные кусты: смородину, малину, крыжовник и др.

В саду много насекомых и птиц. Некоторые насекомые необходимы растениям, потому что они опыляют цветки, чем способствуют повышению урожайности сада. Но большинство насекомых — вредители, которые повреждают различные части растений. Например, листовертки повреждают плоды, листья, почки деревьев и кустарников, плодожорки — плоды и побеги, щитовки — плоды и кору деревьев, жуки — корни и листья. Птицы, которые живут в саду, приносят пользу, уничтожая большое количество насекомых-вредителей. Это такие привычные для нас воробьи, синички, скворцы.

Сад нуждается в постоянном уходе. С ранней весны до поздней осени проводят обрезку сухих, поврежденных и лишних веток, отбеливают стволы деревьев известковым раствором, подкармливают растения удобрениями, рыхлят почву, убирают листья, покрывают стволы деревьев, особенно молодых, защитными составами, чтобы их кору не повредили зайцы.

Итак, сад и поле — это сложные искусственные экосистемы, где налажены взаимосвязи между всеми компонентами и существуют цепи питания. Гармоничная и продуктивный жизнедеятельность экосистем поля и сада полностью зависит от человека.