Перемещение вещества и энергии в экосистемах

Содержание

Слайд 2

Экосистемы (А. Тенсли, 1935) - основные единицы природы т.е. любые природные

Экосистемы (А. Тенсли, 1935) - основные единицы природы

т.е. любые природные или

созданные человеком сообщества живых существ вместе со средой обитания, функционирующие как единое целое (лес, озеро, поле…)
Главные признаки для экосистемы –
это наличие круговорота веществ и потока энергии, которые обеспечивают ее относительную стабильность

1. Понятия экосистема и биогеоценоз

Слайд 3

Структура лесной экосистемы

Структура лесной экосистемы

Слайд 4

Биоценоз (от греч. био – живое, ценоз – сообщество) - совокупность

Биоценоз (от греч. био – живое, ценоз – сообщество) - совокупность

всех взаимосвязанных растений, животных, микроорганизмов, проживающих на однородном участке суши или водоема (К.Мебиус, 1877)
(например, водоросли, рыбы, лягушки, жуки, инфузории и т.д., живущие в одном пруду)
Слайд 5

Биотоп (био – живое, топос – место) занимаемое биоценозом пространство и

Биотоп (био – живое, топос – место)

занимаемое биоценозом пространство и вся

неживая среда (земля, вода, воздух, свет, тепло…)
Экосистема = биоценоз +
биотоп
Слайд 6

Биогеоценоз (В.Н.Сукачев, 1940-64) исторически сложившаяся наземная экосистема, объединяющая на основе обмена

Биогеоценоз (В.Н.Сукачев, 1940-64)

исторически сложившаяся наземная экосистема, объединяющая на основе обмена веществ,

энергии и информации сообщество живых организмов (биоценоз)
с пространственной совокупностью абиотических условий (биотоп)
(участок леса, луга, степи…,
но не озеро, поле, город…)
Слайд 7

Схема биогеоценоза и взаимодействия между его компонентами (В.Н.Сукачев, 1940)

Схема биогеоценоза и взаимодействия между его компонентами (В.Н.Сукачев, 1940)

Слайд 8

2.Трофическая структура экосистем и круговорот веществ в них (трофический – связанный

2.Трофическая структура экосистем и круговорот веществ в них (трофический – связанный с

питанием)

(производитель)

(производитель)

(разлагатели) – бактерии и грибы

(потребители)

Слайд 9

Классификация организмов по способу получения энергии

Классификация организмов по способу получения энергии

Слайд 10

Автотрофы – организмы, образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ

Автотрофы – организмы, образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ

среды посредством процессов хемосинтеза и фотосинтеза (растения, часть бактерий)
В экосистеме они играют роль продуцентов.
Продуценты – это автотрофные организмы, образующие первичную продукцию органического вещества в экосистеме из неорганического
Слайд 11

Хемосинтез - использование для синтеза органических веществ энергии окисления водорода, серы,

Хемосинтез

- использование для синтеза органических веществ энергии окисления водорода, серы, сероводорода,

аммиака, железа
(хемоавтотрофные бактерии,
в том числе нитрифицирующие, связанные с плодородием почвы)
Слайд 12

Фотосинтез - это использование энергии солнечного света для синтеза глюкозы из

Фотосинтез - это использование энергии солнечного света для синтеза глюкозы из

углекислого газа и воды:

свет
6 СО2 + 6 Н2О ⎯⎯→С6Н12О6 + 6О2↑

Его осуществляют:
зеленые растения и некоторые микроорганизмы

Слайд 13

Роль продуцентов в том, что из простых неорганических соединений с низкой

Роль продуцентов

в том, что из простых неорганических соединений с низкой потенциальной

энергией они создают сложные органические вещества с высокой потенциальной энергией.
Они превращают энергию солнечного света в химическую и запасают ее.
Слайд 14

В процессе дыхания энергия высвобождается, а затем используется для синтеза: С6Н12О6

В процессе дыхания энергия высвобождается, а затем используется для синтеза:

С6Н12О6 +

Н2О + N, Р, К →
и др. биогены
(вещества, входящие в состав живого)
→ белки, жиры, сложные углеводы, ДНК и т.д.
Слайд 15

Гетеротрофы – организмы, питающиеся готовым органическим веществом других организмов или продуктов

Гетеротрофы

– организмы, питающиеся готовым органическим веществом других организмов или продуктов их

жизнедеятельности (животные, грибы,
большая часть бактерий)
Слайд 16

Совмещение автотрофного и гетеротрофного питания у растений - редкость Заразиха Повилика на клевере Росянка

Совмещение автотрофного и гетеротрофного питания у растений - редкость

Заразиха

Повилика на клевере

Росянка

Слайд 17

Консументы – потребители готового органического вещества других организмов, превращающие его в

Консументы – потребители готового органического вещества других организмов, превращающие его в

органические вещества своего тела (животные, высшие грибы)
Слайд 18

Консументы, питающиеся продуцентами – это первичные консументы = консументы 1-ого порядка

Консументы, питающиеся продуцентами – это первичные консументы = консументы 1-ого порядка

= травоядные = фитофаги (слоны, зайцы, гусеницы, тли)
Консументы питающиеся консументами и убивающие жертву - это хищники = плотоядные = консументы 2-ого, 3-его и более высоких порядков (волки, ежи, орлы, синицы)
Консументы, питающиеся консументами, но не убивающие жертву – это паразиты (комары, аскариды, насекомые-наездники)
Слайд 19

Детрит -мертвая органика растительного или животного происхождения (опавшие листья, трупы, навоз)

Детрит -мертвая органика растительного или животного происхождения (опавшие листья, трупы, навоз)


Консументы, питающиеся детритом – это детритофаги (грифы, падальные мухи, жуки-навозники, дождевые черви, жуки-древоточцы). Часть из них называют сапрофаги (лат. сапрос – гнилой)
Слайд 20

Роль консументов в экосистеме: хищники и паразиты служат регуляторами биологического равновесия

Роль консументов в экосистеме:

хищники и паразиты служат регуляторами биологического равновесия
детритофаги измельчают крупные

части детрита, ускоряя их микробное разложение
Слайд 21

Редуценты (разлагатели) заканчивают разложение органических остатков, осуществляют их полную минерализацию и

Редуценты (разлагатели)

заканчивают разложение органических остатков, осуществляют их полную минерализацию и возвращают

в окружающую среду СО2 , воду и минеральные элементы, которые снова могут использоваться продуцентами (бактерии, низшие грибы)
Слайд 22

Схема круговорота веществ в экосистеме

Схема круговорота веществ в экосистеме

Слайд 23

3. Пищевые цепи и трофические уровни Пищевая цепь – последовательность групп

3. Пищевые цепи и трофические уровни

Пищевая цепь –
последовательность
групп организмов,
где

каждый предыдущий
служит пищей
для последующего
Слайд 24

Трофический уровень - звенья пищевой цепи, равноудаленные от начала, то есть

Трофический уровень

- звенья пищевой цепи, равноудаленные от начала, то есть это

- совокупность организмов, получающих преобразованную в пищу энергию солнца через одинаковое число посредников
Слайд 25

Пищевые цепи на лугу

Пищевые цепи
на лугу

Слайд 26

(3-5 трофических уровней) Пастбищные и паразитные (Начинаются живым растением) = детритные (начинаются мертвой органикой)

(3-5 трофических уровней)

Пастбищные и паразитные
(Начинаются живым растением)

= детритные
(начинаются мертвой органикой)

Слайд 27

Трофические уровни в арктической экосистеме

Трофические уровни
в арктической экосистеме

Слайд 28

Пищевая сеть - схема всех пищевых связей между видами, входящими в сообщество

Пищевая сеть - схема всех пищевых связей между видами, входящими в

сообщество
Слайд 29

4. Поток энергии и продуктивность экосистем Солнце – основной источник энергии для естественных экосистем

4. Поток энергии и продуктивность экосистем

Солнце – основной источник энергии


для естественных экосистем
Слайд 30

Расход энергии на дыхание - окисление органических веществ, чтобы получить энергию,

Расход энергии на дыхание -

окисление органических веществ, чтобы получить энергию, нужную

для жизни (для синтеза других органических веществ, движения, поддержания температуры тела и т.д.)
Слайд 31

Продукция любой экосистемы - это органическое вещество, в котором запасена энергия

Продукция любой экосистемы - это органическое вещество, в котором запасена энергия


Скорость накопления энергии (т.е. скорость производства продукции) называют продуктивностью и измеряют в джоулях, калориях или граммах органического вещества, запасенных в единицу времени на единице площади (или объема)
Слайд 32

Первичная – производится продуцентами Вторичная – производится консументами всех уровней Виды продукции и продуктивности:

Первичная – производится продуцентами
Вторичная – производится консументами всех уровней

Виды продукции и

продуктивности:
Слайд 33

Валовая первичная продукция (100%) расход на дыхание – часть валовой продукции

Валовая первичная
продукция (100%)

расход
на дыхание
– часть валовой
продукции
использованная
растениями
в

процессе
жизнедеятельности
(40-70%)

чистая
первичная
продукция
– часть валовой
продукции
использованная
растениями на
прирост биомассы
(30-60%)

Слайд 34

Биомасса > чистой годичной продуктивности Биомасса = чистой годичной продуктивности Биомасса

Биомасса > чистой годичной продуктивности
Биомасса = чистой годичной продуктивности
Биомасса < чистой

годичной продуктивности

Деревья,
крупные животные

Однолетние организмы

Планктон и другие
коротко живущие организмы

Слайд 35

Закон пирамиды энергий Р.Линдемана (правило 10%) В среднем, при переходе с

Закон пирамиды энергий Р.Линдемана (правило 10%)

В среднем, при переходе с

одного трофического уровня на другой
общая энергия уменьшается приблизительно в 10 раз

Следствие:
число трофических уровней
не может быть слишком большим
(на суше 3-4, в океане до 5 - 6 )

Слайд 36

Различие экосистем по величине биологической продуктивности (Р.Уиттекер,1980) Очень высокой продуктивности >2

Различие экосистем по величине биологической продуктивности (Р.Уиттекер,1980)

Очень высокой продуктивности >2 кг/м2

в год
(тропические леса, посевы сахарного тростника и риса). К ним близки заросли тростника в дельтах Волги, Дона, Урала.
Высокой продуктивности – 1-2 кг/м2 в год
(липовые и дубовые леса, заросли тростника на озерах, посевы кукурузы и люцерны при орошении и удобрении)
Средней продуктивности – 0,25-1 кг/м2 в год
(сосновые и березовые леса, сенокосные луга и степи, большинство наших посевов)
Низкой продуктивности < 0,25 кг/м2 в год
(тундры, пустыни, океан, выбитые скотом пастбища и горные степи на почвах глубиной < 5 см)
Средняя продуктивность экосистем Земли ≤0,3 кг/м2 в год