Що таке екосистема?
Екосистема це система, яка об'єднує живі організми та їх взаємодію між собою і природою. В екосистемі пов'язано абсолютно все, починаючи від представників живої природи, закінчуючи неживої.
Суть екосистеми
По-своєму важливий кожен організм, він займає певне місце. На прикладі екосистеми невеликих озер можна розглядати кожен вид живих істот, починаючи від бактерій, закінчуючи багатоклітинними рослинами, тваринами. Кожен організм не може жити без окремих об'єктів неживої природи, всьому потрібне повітря, Сонце і вода. Безпосередньо на розвиток організмів в озерах впливає навіть мінеральний склад вод.
Завжди, коли на екосистему впливають невластиві їй організми, можуть відбувається незабутні згубні наслідки. Нові організми так чи інакше спотворюють природний порядок речей, порушують природний баланс, завдаючи шкоди навколишньому середовищу. Так, на прикладі Австралії можна зрозуміти, що після заселення на острів собак, кішок і лисиць відбулося винищення різних сумчастих.
Біотичні члени будь-якої екосистеми безпосередньо залежать один від одного. Можна сказати, що якщо один член екосистеми зникне, то вся система зазнає значних змін. У разі, коли живим істотам бракує світла, води, повітря, вони починають поступово вимирати, без рослин неможливе життя тварин, а без тварин починають вимирати організми, безпосередньо від них залежать.
У природному середовищі системи функціонують за єдиним механізмом. Кожна частина системи залежить від іншої, працює одночасно з нею. Для підтримки природного балансу людина повинна оберігати кожна жива істота. Руйнування екологічних систем відбувається з вини людини і природних катаклізмів.
Екосистема і біогеоценоз
Не можна вважати синонімами поняття екосистема і біогеоценоз. Вони близькі за значенням. Біогеоценоз - та ж екосистема, обмежена фітоценозів. Фітоценоз є спільнота рослин, а також сукупність організмів, які існують спільно на єдиному ділянці земної поверхні. Екосистемою можна узагальнити всі поняття. Кожен біогеоценоз являє собою екосистему, проте не кожна система може бути биогеоценозом.
Види екосистем
Екосистеми можуть бути різних розмірів, існують на різних просторах, як на великих, так і на маленьких. Своя екосистема може бути під камінням, в невеликих водоймах. Екологічні системи можуть охоплювати величезні площі - ліси, пустелі, степи. Технічно, вся планета Земля являє собою одну велику екосистему, загальну для всіх проживаючих в ній істот.
Види екосистем в залежності від масштабу
Екосистеми бувають:
- мікросистеми - невеликі екологічні системи на кшталт маленьких водойм, калюж, окремо взятих дерев і так далі.
- Мезоекосістеми являють собою екологічні системи, що охоплюють великі території.
- біоми (Макроекосистеми) - величезна екологічна система, а також сукупність екосистем, фактори яких аналогічні один одному. Бувають великі тропічні ліси, в яких розташовуються мільйони тварин, об'єкти неживої природи на кшталт озер.
Жодна екосистема не володіє чітко окресленими кордонами. Часто кожну систему відокремлює певний бар'єр: пустелі, архіпелаги, річки, так далі. Так як немає чітких меж, то екологічні системи плавно переходять одна в іншу. Саме тому в озерах може поєднуватися кілька маленьких екосистем одночасно. При цьому у кожної екосистеми вийдуть унікальні характеристики, що відрізняють її від інших. Подібні змішання екосистем називаються Екотон.
Види екосистем в залежності від типу виникнення
Існують певні екосистеми, їх можна розрізнити за типом появи.Вони найчастіше природного походження, але бувають і штучно створені.
- природна екосистема - створена природою. До неї можна віднести ліси, озера, моря і так далі.
- штучні екосистеми створює сама людина: різні городи, сади, т. д.
Типи екосистем
Бувають двох типів: водними, наземними. Решта підтипи екосистем відносяться до однієї з цих груп.
Наземні екосистеми
Поширені на території всієї землі, зустрічаються у всіх куточках планети, бувають унікальними, як, наприклад, в Австралії:
Лісові екосистеми
Тут проживає велика кількість живих організмів, розташованих на порівняно невеликих просторах. Щільність заселення лісів вкрай велика, проте навіть найнезначніші зміни можуть сильно змінити природний баланс на місцевості. У подібних екосистемах маса представників тваринного і рослинного світу. Лісові екологічні системи поділяються на:
- Дощові тропічні ліси, Де щорічно випадає маса опадів. Основні ознаки тропічних лісів такі: густа рослинність з переважанням високих дерев, які розташовуються на різній висоті. У подібних територіях живе безліч живих організмів, де переховується безліч тварин.
- Листування тропічні ліси, В яких крім різноманітних видів тропічних дерев ростуть чагарники. Листування тропіки можна виявити у всіх куточках планети, в них живе не тільки маса рослин, а й різноманітні тварини.
- Помірні вічнозелені ліси, В яких не так багато дерев. У таких областях переважають вічнозелені рослини, щорічно поступово оновлюють своє листя.
- широколистяні ліси, Які ростуть в регіонах з помірною вологістю, де випадає достатня для життя кількість опадів. Взимку дерева скидають листя, оновлюючи покрив навесні.
- тайга, Що виростає безпосередньо біля тундри. У ній розташовуються вічнозелені хвойні дерева, найчастіше негативна температура, а грунту вкрай кислі. Влітку сюди злітається безліч перелітних видів птахів, прокидаються комахи, життя інших тварин тайги б'є ключем.
Приклад: екосистема змішаного лісу
Виробниками представлені різноманітними деревами (дубами, ялинами, соснами, осиками, березами та ін.), Чагарниками (14) і травами (осокою волосистої, зірочник, чорницею і т.д.). Споживачі представлені численними комахами (2). Первинну продукцію лісу споживають лісові полівки (9) і миші, білки, лосі (15), кабани (12), олені, з птахів - клести, зяблики, сойки (7). Другий ешелон споживачів, ті, які споживають в їжу тварин, представлений павуками, хижими жуками - жужелиці, осами, мурахами (10), кровососущими комарами (11). З ссавців - комахоїдними землерийки, барсуком, лисицею, куницею (4), ведмедем. З птахів - комахоїдними дятлами, дроздами (8), Вівчарик (1), мухоловками (13), повзики (6), а також хижими птахами - яструбами (5) і совами.
Пустельна екосистема
Тут не так багато тварин, рослин. Самі системи розташовані поруч з напівпустельними областями, займають приблизно 17% всієї площі суші. Температура дуже висока, води мало, а світла занадто багато.
Екосистема луки
Луга можна зустріти по всьому світу. На їх територіях в основному виростають трави, трохи дерев, чагарників. На луках пасуться тварини, як комахоїдні, так і рослиноїдні.
Можна виділити три екологічні системи лугів
- савани, Які представляють собою тропічні луки з сухим сезоном, в саванная окремо ростуть дерева, чагарники. Подібні рослини - основне джерело їжі травоїдних, на яких полюють хижаки.
- прерії, Що представляють собою помірні трав'яні луки, в яких практично немає великих чагарників, дерев. Там зустрічається різнотрав'я. Клімат швидше посушливий.
- степові луки, Де навколо можна зустріти коротку рослинність. Території степів часто зустрічаються біля напівпустель. Дерева можна зустріти дуже рідко, як правило біля річок, струмків. В степах живуть в основному невеликі звірки.
Гірські екосистеми
У гірській місцевості можна побачити різноманітність місць проживання, в яких проживають багато тварин, ростуть рослини. На вершинах гір в основному суворий клімат, в якому виживають лише альпійські рослини. Проживають в гірських місцевостях звірі часто мають товсту шкіру, яка захищає їх від холодів. На нижніх схилах гір ростуть хвойні дерева.
Водні екосистеми
Водні екологічні системи розташовуються тільки у водному середовищі. До водних середовищ можна віднести кожен водний об'єкт, незважаючи на його розміри. Подібна система поєднує в собі флору, фауну, водні властивості начебто солоності води. За типом водні екосистеми поділяються на кілька видів.
Морські екосистеми
Великими екосистемами можна вважати саме морські. Вони займають більше 70% території планети. У них знаходиться більше 97% водних запасів Землі. У морській воді міститься маса мінералів, а також солей. Екосистеми морів діляться на:
- океанічну - порівняно невелику частину океанів, що розташовується на шельфі континентів;
- Профундальную частина - не насититься сонячним світлом, розташовується на великих глибинах;
- Бентальную частина, де проживають донні живі організми;
- зона припливів;
- зона лиманів;
- області коралів;
- солончаки;
- гідротермальні жерла, В яких безліч хемосинтезирующих бактерій створюють кормову базу для інших істот.
У морських екосистемах зустрічають масу організмів, властивих тільки їм: корали, різні види водоростей, морські організми.
Прісноводні екосистеми
Прісноводні екосистеми являють собою невелику частину земної поверхні - менше 1%. У них міститься 0,009% води від сумарної кількості. Прісноводні екосистеми бувають трьох видів:
- стоячі, В яких повністю відсутня течія. До них відносяться басейни, ставки і озера.
- проточні, Води яких швидко рухаються. До них відносяться струмки, річки.
- болотні, Де грунт постійно затоплюється.
Прісноводні екосистеми є місцями проживання рептилій, земноводних організмів і приблизно 40% видів риб від загальносвітової кількості. У проточних екосистемах міститься високий рівень кисню, підтримуючи безліч жителів видів. Там набагато більше організмів, ніж в стоячих водах.
Замкнута екосистема
У замкнутої екосистемі повністю відсутня обмін речовин із зовнішнім навколишнім середовищем.
Досвід з садом в пляшці Девіда Латімер
У 1960 році британець Девід Латімер вирішив провести незвичайний експеримент - він посадив невеликий сад в пляшці, що не поливаючи його. В саду сформувалася власна замкнута екологічна система, куди не надходить кисень.
Девід посадив всередину пляшки дуже витривалі традесканції, які поступово заповнювали обсяг в 40 літрів. Вони виживали на переробляються речовинах - повітрі, продуктах розкладання і воді.
Пляшка весь час стояла приблизно в 2 метрах від вікна. Так рослина отримувала певну кількість сонячного світла, проростаючи в сторону сонця. Періодично, для рівномірного зростання, Девід повертав її.
Латімер сказав, що жодного разу не підрізав рослина, проте воно виглядає так, ніби спеціально росло до меж тари.
Як працюють сади в пляшках?
Подібні сади в замкнутих просторах працюють як екосистема тому, що герметичність створює окрему екологічну систему, де проживають, розвиваються і розмножуються живі організми. Рослини використовують фотосинтез, тим самим утилізуючи поживні речовини.
Єдиний фактор, який використовується такими екосистемами із зовнішнього середовища - це сонячне світло, без якого неможливий фотосинтез. Світло, що падає на листя рослини, поглинається що містяться в листі білками.Деяка частина енергії сонця залишається на зберігання у вигляді молекул АТФ.
Інша частина світла використовується для переробки води, яка поглинається з грунту корінням рослини. Процес фотосинтезу протилежний клітинному подиху, властивому іншим організмам.
Екосистема також використовує в своїй діяльності клітинне дихання, руйнуючи перероблені матеріали. У цій частині процесів беруть участь грунтові бактерії, переробляючи відходи з виділенням в атмосферу вуглекислого газу. Рослина повторно використовує цей газ. Коло замикається.
Ночами сама рослина використовує клітинне дихання для підтримки життя, при цьому воно розбиває збережені днем поживні речовини. Водний цикл в саду за склом також повністю автоматизований. Вода поглинається корінням рослини, під час транспірації вивільняється в навколишнє середовище і як конденсату опадає на листя і грунт. Цикл також починається заново.
Біосфера-2
Приблизно в кінці 80-х років запустили проект під назвою «Біосфера-2». Біосферою-1 вважається сама планета. Його мета полягала в тому, щоб з'ясувати можливість відтворення земної екосистеми. З цією метою була побудована замкнутому середовищі величиною в 12 000 м2, розташована на території пустелі Сонора, штат Арізона.
Ідея проекту полягала в тому, щоб перевірити - чи зможуть люди виживати в космосі довгий час у створеній штучно земної екосистемі. 8 добровольців ризикнуло виявитися на території «Біосфери-2» в 1991 році. Люди повинні були проживати в цьому місці протягом двох років, повністю відірвавшись від цивілізації. Контакт з навколишнім світом підтримувався б через комп'ютер.
Експеримент не вдався з самого початку - одна з добровольців отримала пошкодження і вирушила додому. Минуло близько року, кількість кисню почало поступово знижуватися, тому його довелося закачувати штучним шляхом. Про чистоту експерименту неможливо говорити в таких умовах.
Наступна проблема, що виникла в Біосфері-2 - неможливість вирощувати продукти. Люди втратили згуртованість, розділилися на дві групи. Вчені почали всерйоз побоюватися за життя і здоров'я випробовуваних, тому експеримент був припинений.
Другий запуск експерименту стався в 1994 році. Деякі проблеми, які виникли у першої групи, зважилися, однак у учасників групи виникали серйозні розбіжності, експеримент знову довелося припинити, але вже через шість місяців. Зараз проект повністю належить університету Арізони, відновити експерименти в 2011 році.
Структура, компоненти, фактори екосистеми
Всі складові екосистеми тісно пов'язані. Абсолютно кожна система складається з декількох компоненотов.
Абіотичні компоненти
Абіотичні компоненти це ніяк не взаємодіють зовнішні чинники. Вони безпосередньо впливають на поведінкові особливості, взаємодія, життя істот на теренах екосистеми. Уявляються двома типами:
- температура;
- едафіческіе чинники.
Абіотичні компоненти відіграють важливу роль в житті, розвитку живих організмів. Рослинам необхідне сонячне світло, без кисню не існує жодна жива істота, так само як і без води.
Біотичні компоненти
Це компоненти живої природи, що розділяються на три типи:
- продуценти (створюють органічні речовини, переробляють вуглекислий газ, енергію);
- консументи (тварини);
- редуценти (переробляють відходи).
Коли коло завершено, процеси починаються заново.
Рівні екосистеми
Для екосистем характерні такі рівні:
- Особина (будь-яка жива істота).
- Популяція (група істот певного виду на певній території).
- Спільнота (сукупність всіх істот на місцевості).
- Екосистема (сукупність природних факторів).
- Біосфера (сукупність кожної екосистеми планети).
Харчова ланцюг і енергія в екосистемі
Всім потрібна енергія для життєдіяльності і розвитку. Живі організми харчуються по-різному.Так, рослини отримують необхідні поживні речовини з грунту і від Сонця. Тварини можуть харчуватися рослинами або іншими тваринами. Подібне співвідношення прийнято називати харчової ланцюжком.
Не варто плутати трофічну ланцюг з харчової - це два різних поняття. Трофічна ланцюг - сукупність всіх харчових ланцюгів, вона має вкрай складну структуру. Енергія поступово передається від одного елемента ланцюга до іншого, деяка частина використовується для життєдіяльності, тому вона не може перейти далі. У коротких ланцюгах енергія зберігається більше. В кінці енергія повністю поглинається навколишнім світом.