Наземные экосистемы характеристика особенностей среды обитания. Типы биомов

Министерство образования и науки Украины

НАЦИОНАЛЬНИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

«ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ»

 

 

Кафедра экологии

 

 

 

 

Реферат на тему:

 

«Наземные экосистемы: характеристика особенностей среды обитания. Типы биомов»

 

 

 

                               

                                                          

 

                                                                        Выполнил: Крохмаль А. Г.

                                                              Ст.гр.О-40а

                                                                 Проверила: Новожилова Т.Б.

 

 

 

 

Харьков 2012

План

Введение

1. Состав  и функциональная структура экосистемы.
2. Пищевые цепи и пищевая сеть
3. Характеристика наземных экосистем
4. Типы биомов

Выводы

Список использованной литературы

 

Введение

Экосистема, или экологическая система (от др.-греч. οἶκος — жилище, местопребывание и σύστημα — система) — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз) и физической среды их обитания (биотоп), взаимодействующих  между собой. Одно из основных понятий экологии.

Переходная область между  двумя смежными экосистемами называется экотон.

Биом — совокупность экосистем одной природно-климатической зоны. В определении Юджина Одума, биом — «термин, определяющий крупную региональную или субконтинентальную биосистему, характеризующуюся каким-либо основным типом растительности или другой характерной особенностью ландшафта»

Пример экосистемы — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живую  компоненту системы, биоценоз. Для пруда  как экосистемы характерны донные отложения  определенного состава, химический состав (ионный состав, концентрация растворенных газов) и физические параметры (прозрачность воды, тренд годичных изменений температуры), а также определённые показатели биологической продуктивности, трофический  статус водоёма и специфические  условия данного водоёма. [1]

 

1. Состав  и функциональная структура экосистемы

Каждая экосистема имеет  собственное материально-энергетическое обеспечение и определенную функциональную структуру, основанную на пищевых (трофических) взаимоотношениях (рис. 1.1). Эта структура составлена несколькими группами организмов, каждая из которых выполняет определенную работу в круговороте веществ. Организмы, относящиеся к одному такому звену, образуют трофический уровень, а последовательные связи между трофическими уровнями образуют цепи питания, или трофические цепи. В экосистему входят организмы, различаемые по способу питания - автотрофы и гетеротрофы.

 

Рис. 1.1. Упрощенная схема переноса веществ и энергии в экосистеме

- перенос веществ,               - перенос энергии

 

Автотрофы (самопитающие) - организмы, образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ - в основном из углекислого газа и воды - посредством процессов фотосинтеза и хемосинтеза. Фотосинтез осуществляют фотоавтотрофы - все хлорофиллоносные (зеленые) растения и микроорганизмы.

Фотоавтотрофы (растения) составляют основную массу биоты и полностью отвечают за образование всего нового органического вещества в экосистеме. Автотрофы образуют первый трофический уровень любой полночленной экосистемы.

Гетеротрофы (питающиеся другими) - организмы, потребляющие готовое органическое вещество других организмов и продуктов их жизнедеятельности. Это все животные, грибы и большая часть бактерий.

В отличие от автотрофов-продуцентов  гетеротрофы выступают как потребители  и деструкторы (разрушители) органических веществ. В зависимости от источников питания и участия в деструкции они подразделяются на консументов и редуцентов.

Консументы - потребители органического вещества организмов. К ним относятся:

• консументы I порядка - растительноядные животные (фитофаги), питающиеся живыми растениями (тля, кузнечик, гусь, овца, олень, слон);
• консументы II порядка - плотоядные животные (зоофаги), поедающие других животных, - различные хищники (хищные насекомые, насекомоядные и хищные птицы, хищные рептилии и звери), нападающие не только на фитофагов, но и других хищников. Существует немало животных со смешанным питанием, потребляющих и растительную и животную пищу - плотоядно-растительноядные и всеядные. Консументы I и II порядка занимают соответственно второй, третий, а иногда и следующий трофические уровни в экосистеме.

Особенную группу консументов составляют паразиты и симбиотрофы. И те и другие живут (по меньшей мере на протяжении части жизненного цикла) за счет веществ организма-хозяина. Это уже не только животные (черви, насекомые, клещи), но и различные микроорганизмы, а также некоторые грибы и растения. В отличие от паразитов, часто вызывающих заболевания, а иногда и гибель хозяина, симбиотрофы выполняют жизненно важные для хозяина трофические функции. Это мицелиальные грибы-микоризы, участвующие в корневом питании многих растений; клубеньковые бактерии бобовых, связывающие молекулярный азот; микробиальное население сложных желудков жвачных животных, повышающее перевариваемость и усвоение поедаемой растительной пищи.

Еще одну группу консументов образуют детритофаги, или сапрофаги - животные, питающиеся мертвым органическим веществом - остатками и продуктами жизнедеятельности растений и животных. Это различные черви, членистоногие (клещи, многоножки, личинки насекомых, жуки-копрофаги) и другие животные - все они выполняют функцию очищения экосистем. Детритофаги участвуют в образовании почвы, торфа, донных отложений водоемов.

Редуценты - бактерии и низшие грибы - завершают деструктивную работу консументов и сапрофагов, доводя разложение органики до ее полной минерализации и возвращая в среду экосистемы молекулярный азот, минеральные элементы и последние порции двуокиси углерода.

Все названные группы организмов в любой экосистеме тесно взаимодействуют  между собой, согласуя потоки вещества и энергии. Их совместное функционирование не только поддерживает структуру и  целостность биоценоза, но и оказывает  существенное влияние на абиотические компоненты биотопа, формируя и поддерживая  экологическую среду экосистемы.

Никакая часть экосистемы не может существовать без другой. Если по какой-либо причине происходит нарушение структуры экосистемы, исчезает группа организмов, вид, то по закону цепных реакций может сильно измениться или даже разрушиться все сообщество. [2]

2. Пищевые цепи и пищевая сеть

В функционирующей природной  экосистеме не существует отходов. Все  организмы, живые или мертвые, потенциально являются пищей для других организмов: гусеница ест листву, дрозд питается гусеницами, ястреб способен съесть дрозда. Когда растения, гусеница, дрозд  и ястреб погибают, они в свою очередь перерабатываются редуцентами.

Пищевая цепь – последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой. Пищевые цепи – это также движение питательных веществ от продуцентов, консументов (травоядных, плотоядных и всеядных) к редуцентам и обратно к продуцентам.

 

Рис. 1.2

 

Все организмы, пользующиеся одним типом пищи, принадлежат  к одному трофическому уровню (от греческого слова trophos – «питающиеся»).

Организмы природных экосистем  вовлечены в сложную сеть многих связанных между собой пищевых  цепей. Такая сеть называется пищевой сетью.

 

Рис. 1.3

 

Движение энергии в  экосистемах происходит посредством  двух связанных типов пищевых  сетей: пастбищной и детритной.

 

Рис. 1.4

 

 

В пастбищной пищевой сети живые растения поедаются фитофагами, а сами фитофаги являются пищей для хищников и паразитов.

В детритной пищевой сети отходы жизнедеятельности и мертвые организмы разлагаются детритофагами и деструкторами до простых неорганических соединений, которые вновь используются растениями.[3]

 

3. Характеристика наземных экосистем

В зависимости от условий  существования биоценоза все  экосистемы, существующие на планете  Земля, подразделяются на три типа: 1) наземные; 2) пресноводные; 3) морские.

Наземные экосистемы характеризуются  целым рядом отличительных особенностей среды обитания, которые можно  свести к следующему:

1. В наземных экосистемах  лимитирующим фактором является  влажность. Она колеблется в  довольно широких пределах и  относится к непериодическим  факторам. Продуценты тратят много  воды на транспирацию, поэтому  количество влаги в экосистеме  является определяющим фактором  для ее существования.

2. Температура также имеет  значительные колебания и приводит  к видовому разнообразию, но она  играет меньшую лимитирующую  роль, чем влажность, потому что  изменяется периодически. Все организмы  в ходе эволюции уже приспособились  к тому уровню температуры,  который существует в данных  условиях. Размах колебаний температуры  может быть большим, но он  не выходит за пределы толерантности  организмов.

3. Газовый состав атмосферы  постоянен, поэтому концентрации  кислорода и углекислого газа  не являются лимитирующим фактором.

4. Воздух как среда  обитания не может выполнять  функцию опоры, потому что он  очень разрежен. Опорой служит  субстрат (почва).

5. Почва является не  только опорой, но и практически  единственным источником биогенов.

6. Суша в значительной  степени прерывиста, поэтому разобщенность  организмов велика. Островные экосистемы - пример наибольшей разобщенности.  Прерывистость обусловлена присутствием  гор, рек, озер и т.д.

Что касается характеристики организмов, населяющих наземные экосистемы, то основная часть их представлена высшими эволюционными группами: растения - голосеменными и покрытосеменными; беспозвоночные животные - насекомыми (высшая таксономическая группа среди  беспозвоночных); позвоночные животные - млекопитающими и птицами. Характерным  является то, что в качестве самостоятельной, хорошо развитой подсистемы присутствует почва, которая представляет собой  своеобразное тело на границе между  живой и неживой природой. Она  является не только продуктом жизнедеятельности  живых организмов, но и сама содержит живые организмы.

Из-за большого разнообразия невозможно охарактеризовать все типы наземных экосистем и все жизненные  формы организмов, их населяющие, поэтому мы будем рассматривать на уровне биомов и на трофических уровнях.

Продуценты в наземных экосистемах характеризуются тем, что в основном представлены крупными сосудистыми растениями с хорошо выраженной древесиной. Большинство  наземных продуцентов являются многолетними растениями с накопленной биомассой, поэтому общая биомасса продуцентов  очень большая (99,2%) по сравнению  с биомассой консументов (0,8%). Они в экосистемах выполняют две функции: 1) образование первичной продукции - роль, общая для всех типов экосистем; 2) принимают участие в формировании биотопа - дополнительная средообразующая роль. Участие в средообразовании заключается в том, что продуценты могут оказывать влияние на силу ряда экологических факторов, а также сами являются средой обитания для некоторых организмов.

Консументы в наземных экосистемах характеризуются наибольшим экологическим разнообразием, потому что здесь очень разнообразные условия, а значит, много экологических ниш. Характерно то, что консументы I порядка представлены самыми крупными животными на нашей планете - олени, антилопы, бизоны, зубры, лоси, домашние травоядные животные. В морских экосистемах крупными являются только сирены (5-6 м). Все консументы, кроме основной трофической функции, выполняют дополнительные функции. Насекомые являются опылителями растений. Многие животные принимают участие в распространении плодов и семян. Для этого у растений есть специальные приспособления - крючки, зацепки, яркая окраска плодов и т.д. Некоторые консументы выполняют средообразующую функцию, а без некоторых из них средообразующая функция продуцентов не проявляется. Так, в степных биотопах основная средообразующая роль принадлежит копытным. Без них наблюдается явление недовыпаса - когда дерн не разрыхляется, то семена не прорастают и идет деградация биоценоза. Когда их много, то наблюдается явление перевыпаса - появляются большие оголенные участки почвы, на которых поселяются сорняки и суслики, качество пастбища ухудшается, биоценоз разрушается.

Редуценты в наземных экосистемах представлены тремя порядками и в основном существуют в почве.[5]

4. Типы биомов

Наземные экосистемы, относящиеся  к одной природно-климатической  зоне имеют общую структуру доминирующей растительности и поэтому могут рассматриваться как единый большой биогеоценоз - биом. Биомы являются основными объектами экологической географии. Они различаются по климату, по многим особенностям флоры и фауны, по биологическому разнообразию, но в пределах каждого биома можно встретить множество сходных по приспособлению форм животных и растений, хотя происхождение их различно. Размещение по земной поверхности основных наземных экосистем определяют два абиотических фактора – температура и количество осадков. Климат в разных районах земного шара неодинаков, и поэтому существует климатическая зональность в размещении (распределении) экосистем.