Ekosystém: struktura ekosystému, definice, pojem, typy a zajímavosti

V ekologii - vědě o interakci živých organismů mezi sebou a se životním prostředím - je koncept ekosystému jedním ze základních. Muž, který ho představil, byl britský botanik a jeden z prvních ekologů na světě, Arthur Tensley. Termín "ekosystém" se objevil v roce 1935. Nicméně v domácí ekologii bylo výhodné ji nahradit takovými pojmy jako "biogeocenózou" a "biocenózou", která není zcela pravdivá.

Článek odhaluje koncept ekosystému, strukturu ekosystému a jeho jednotlivých složek.

Podstata konceptu

Všechny komunity současně žijících organismů jsou spojeny s anorganickými okolními materiály a energetickými vazbami. Takže rostliny se mohou rozvíjet pouze kvůli konstantní dodávce vody, kyslíku, oxidu uhličitého, minerálních solí. Životní činnost heterotrofů je možná pouze na úkor autotrofů. Potřebují však také vodu a kyslík. Každé konkrétní prostředí by mohlo poskytnout anorganické sloučeniny nezbytné pro život organismů, které je obývají, jen na krátkou dobu, pokud by nebyly obnoveny.

Návrat živin do životního prostředí probíhá nepřetržitě. Proces probíhá jak během života organismů (respirace, defekace, vylučování), tak po jejich smrti. Jinými slovy, jejich komunita s anorganickým prostředím tvoří určitý systém. V tom proud proudů atomů, kvůli životně důležité činnosti organismů, se zpravidla uzavírá do cyklu. V podstatě jde o ekosystém. Struktura ekosystému umožňuje podrobnější studium jeho struktury a povahy existujících vztahů.

Definice ekosystému

Otec ekologie ekologie je považován za amerického biologa Eugena Oduma, který je známý svou průkopnickou prací v této oblasti. V této souvislosti by bylo logické poskytnout jeho interpretaci pojmu, který je v článku uveden.

Podle Y. Oduma každá jednota, která zahrnuje všechny organismy této oblasti, interaguje s fyzickým prostředím takovým způsobem, že je vytvořen energetický tok s dobře definovanou trofickou strukturou, druhovou diverzitou a cirkulací látek (výměna energie a látek mezi abiotickými a biotickými částmi ) uvnitř systému existuje ekosystém. Struktura ekosystému může být viděna z jiného hlediska. Tradičně existují tři druhy: trofické, druhy a prostorové.

Vztah mezi koncepcemi ekosystému a biogeocenózou

Doktrínu biogeocenózy vyvinul sovětský geobotanista a geograf Vladimir Sukachev v roce 1942. V zahraničí se prakticky nepoužívá. Pokud se budeme odvolávat na definice pojmů "ekosystém" a "biogeocenosis", je zřejmé, že mezi nimi neexistuje žádný rozdíl, ve skutečnosti jsou to synonyma.

V praxi však existuje velmi obecný názor, že lze nazvat shodnou pouze s určitou mírou podmíněnosti. Termín "biogeocenóza" se zaměřuje na spojení biocenózy s jakoukoli konkrétní oblastí vodního prostředí nebo půdy. Zatímco ekosystém znamená jakékoliv abstraktní místo. V této souvislosti je obvyklé zvažovat biogeocenoses jako jejich konkrétní případy.

O složení a struktuře ekosystémů

V každém ekosystému lze rozlišit dvě složky - abiotické (neživé) a biotické (živé). Druhá z nich je rozdělena na heterotrofní a autotrofní, v závislosti na způsobu získávání energie organismy. Tyto složky tvoří takzvanou trofickou strukturu.

Jediným zdrojem podpory pro různé procesy v ekosystému a energii pro něj jsou producenti, tj. Organismy schopné asimilovat energii slunce. Představují první trofické úrovni. Následně vzniká na úkor spotřebitelů. Trofická struktura ekosystému je uzavřena rozkladači, jejichž funkcí je překládat neživé organické látky v minerální formě, která může být později asimilována autotrofními organismy. To znamená, že existuje stejný cyklus a nepřetržitý návrat živin do životního prostředí, o kterém mluvil Yu Odum.

Součásti ekosystémů

Struktura ekosystémové komunity má následující složky:

• klimatický režim, který určuje osvětlení, vlhkost, teplotu a další fyzikální vlastnosti prostředí;
• anorganické látky obsažené v oběhu (dusík, fosfor, voda atd.);
• organické sloučeniny, které spojují abiotické a biotické části v procesu oběhu energie a hmoty;
• tvůrci primárních produktů - výrobci;
• fagotrofy (makrokonzistence) - jíst heterotrofy nebo velké částice organických látek z jiných organismů;
• rozkladači - bakterie a houby (hlavně), ničit mrtvou organickou hmotu mineralizací, a tak ji vrátit do oběhu.

Biotická struktura ekosystémů se tedy skládá ze tří trofických úrovní: producentů, spotřebitelů a rozkladatelů. Tvoří takzvanou biomasu (celkovou hmotnost zvířat a rostlinných organismů) biogeocenózy. Pro Zem jako celek se rovná 2423 miliardám tun a lidé "dávají" asi 350 milionů tun, což je v porovnání s celkovou hmotností zanedbatelné.

Producenti

Výrobci jsou vždy prvním článkem v potravinovém řetězci. Tento pojem spojuje všechny organismy, které mají schopnost produkovat anorganické látky organické, t. e. jsou autotrofy. Hlavními producenty jsou zelené rostliny. Syntetizují organické sloučeniny anorganické v procesu fotosyntézy. Navíc je jim možno připsat několik typů chemotrofních bakterií. Mohou provádět pouze chemickou syntézu bez energie slunečního světla.

Případy

Biotická struktura a složení ekosystému také zahrnuje heterotrofní organismy, které konzumují připravené organické sloučeniny vytvořené autotrofy. Jsou nazýváni spotřebiteli. Na rozdíl od rozkládačů, nemají schopnost rozkládat organické látky na anorganické sloučeniny.

Všechna zvířata, stejně jako některá hmyzožravá zvířata (slunce, Venus flytrap atd.) a parazitické rostliny, mikroorganismy. Svazky jsou rozděleny do několika řádů, ale zpravidla jsou zřídka více než čtyři. To je způsobeno skutečností, že v každé fázi přenosu energie a hmoty ztrácí trofický řetězec až 90%.

Všechny organismy, které se živí přímo producentům, patří spotřebitelům prvního řádu. Patří sem parazitické rostliny a býložravci. Dravci, kteří je živí, jsou spotřebitelé řádu II. Do této skupiny patří paraziti bylinožravců.

Je zajímavé, že ve výborném potravinových řetězců stejný typ může patřit k různým objednávkám konzumentů. Existuje mnoho příkladů toho. Zejména myš. Je spotřebitelem prvního a druhého řádu, protože se živí jak býložravým hmyzem a rostlinami.

Reduktory

Termín "dekompozice" má latinský původ a doslovně se překládá jako "obnovení, návrat". To plně odráží jejich význam v ekologické struktuře ekosystémů. Reduktory nebo destruktory jsou organismy, které ničí, přeměňují se na nejjednodušší organické a anorganické sloučeniny, mrtvé zbytky živých. Vrátí vodu a minerální soli do půdy v přístupné formě pro výrobce a tím uzavírají oběh látek v přírodě. Žádný ekosystém nemůže dělat bez rozkládání.

Druhy a prostorové struktury ekosystémů nemají žádný zájem. Odrážejí druhovou rozmanitost organismů a jejich rozložení v prostoru podle individuálních potřeb a životních podmínek.

Struktura druhů

Druhová struktura je sbírka všech druhů tvořících ekosystém, jejich vzájemné vztahy mezi sebou a poměr čísel. V některých případech je primátem u zvířat například biocenosa korálového útesu, v ostatních rostlinách hrají hlavní roli (lužní louky, dubové a smrkové lesy, stepní tráva). Druhová struktura ekosystému odráží její složení, včetně počtu druhů. Závisí to hlavně na zeměpisné poloze místa. Nejznámějším vzorem je, že čím blíž k rovníku, tím více flóry a fauny. A to platí pro všechny formy života, od hmyzu po savce, od lišejníků a mechů až po kvetoucí rostliny.

Jeden hektar amazonského deštného pralesa je domovem téměř 400 stromů, které patří více než 90 druhům a každý z nich má více než 80 různých epifytů. Na podobné ploše smrkového nebo borového lesa mírného pásu narůstá pouze 8-10 druhů stromů a rozmanitost v taigě je omezena na 2-5 druhů.

Horizontální prostorová struktura ekosystému

Mnoho druhů ekosystémů ve vesmíru může být distribuováno různými způsoby, ale vždy v souladu s jejich potřebami a požadavky na stanoviště. Toto umístění zvířat a rostlin v ekosystému získalo název prostorové struktury. Může být horizontální a vertikální.

Živé organismy v prostoru jsou rozloženy nerovnoměrně. Spravidla tvoří skupiny, což je adaptivní rys. Takové klastry určují horizontální strukturu ekosystému. Vykazuje se v bodování, vzoru. Například korálové kolonie, stěhovavé ptáky, stáda antilop, houštinovité houštiny (nahoře nahoře) nebo borůvky. Mikroskupina a mikrokenosa patří do strukturálních (elementárních) jednotek horizontální struktury rostlinných komunit.

Vertikální prostorová struktura

Společné rostoucí skupiny různých druhů rostlin, které se liší v pozici asimilačních orgánů (stonky a listy, oddenky, cibule, hlízy atd.) Se nazývají dlouhé lovné šňůry. Charakterizují vertikální strukturu ekosystému. Lesní ekosystém je v tomto případě nejvýznamnějším příkladem. Většinou jsou dlouhé lovné šňůry zastoupeny různými způsoby života keřů, keřů, stromů, trávy a mechů.

Role prostorové struktury

První vrstva je téměř vždy reprezentována velkými stromy, ve kterých jsou listy umístěny vysoko nad zemí a dobře osvětlené sluncem. Druhá (podologova) vrstva nejsou tak vysoká, mohou absorbovat nepoužité světlo. Dále se jedná o podrost, který představují tyto keře (lískové, řešetlák, popel, atd.), Stejně jako keřové formy stromů (lesní jablka, hruška atd.), Které by za normálních podmínek mohly růst až k výšce stromů prvního stupně. Další úroveň je teenager. To zahrnuje mladé stromy, které se v budoucnu mohou "roztahovat" v první vrstvě. Například borovice, dub, smrk, habr, olše.

Přítomnost vrstvy křovin je charakteristická pro vertikální formu ekosystémové struktury (prostorové). Skládá se z lesních keřů a bylin: jahody, oxalis, konvalinka, kapradiny, borůvky, ostružiny, maliny apod. Následuje konečná vrstva - mechový lišejník.

Všimněte si, že lány, epifyty a také parazitické rostliny patří do skupiny extra-tier vegetace. To je způsobeno skutečností, že je velmi obtížné přiřadit je k nějaké konkrétní vrstvě.

Prostorové hranice ekosystému

Zpravidla není možné vidět jasnou hranici mezi přírodními ekosystémy, pokud nejsou reprezentovány různými krajinnými faktory (řekami, horami, kopci, údolími atd.). Nejčastěji jsou spojeny plynulými přechody. Ty mohou ve skutečnosti samy o sobě být oddělenými ekosystémy. Tvoří ji na křižovatce obce s názvem ekotony. Termín byl zaveden v roce 1905 americkým botanikem a ekologem F. Clementsem.

Úlohou ekotonu je udržovat biologickou rozmanitost ekosystémů, mezi nimiž je způsoben takzvaným regionálním účinkem - kombinací určitých environmentálních faktorů, které jsou vlastní různým ekosystémům. To způsobuje velké životní prostředí, a tudíž ekologické výklenky. V tomto ohledu mohou existovat ekotonové druhy z různých ekosystémů, stejně jako velmi specifické druhy. Příkladem takové zóny je ústí řeky s pobřežními vodními rostlinami.

Hranice ekosystému

Příroda je ovlivněna různými faktory. Na stejném místě se v průběhu času mohou rozvíjet různé ekosystémy. Doba, za kterou se změna uskutečňuje, může být dlouhá a relativně krátká (1-2 roky). Doba trvání existence určitého ekosystému je určena tzv. Posloupností, tj. Pravidelnou a konzistentní změnou v určité oblasti území některých komunit jinými v důsledku vnitřních faktorů vývoje biogeocenózy.