Презентація: Різноманітність екосистем. Розвиток і зміни екосистем

Різноманітність екосистем. Розвиток і зміни екосистем

Екосистема – це сукупність живих організмів та середовища їхнього проживання, що об'єднані системою фізичних, хімічних та біологічних зв'язків. Будова екосистеми Абіотична частина (біотоп) неорганічні сполуки органічні сполуки мікроклімат (рельєф, вологість, температура) Біотична частина (біоценоз) угруповання організмів (фітоценози, зооценози, мікробіоценози, мікоценози)

Структура екосистеми. Структура екосистеми. Просторова. Верхній Ярус. Автотрофи. Нижній Ярус. Гетеротрофи. Видова. Трофічна. Продуценти. Консументи. Редуценти

Екологія як наука. Ернст Геккель вперше ввів поняття «екологія» в 1866 році. Екологія-(від дав.-гр. οἶκος — середовище, житло і λόγος — вчення, наука) — це наука, що вивчає закономірності взаємостосунків організмів з довкіллям, а також організацію і діяльність надорганізмових систем (популяцій, видів, біоценозів, біосфери). Розділи екології: Демекологія (популяції)Синекологія (угруповання)Аутекологія (види)

Склад екосистеми

Глобальні екосистеми Різноманітність екосистем. Мікроекосистеми- невеличкі, тимчасові біоценози, що називаються синузіями, перебувають у обмеженому просторі. До таких екосистем належать трухляві пеньки, мертві стовбури дерев, мурашники тощо. Макроекосистеми- охоплюють величезні території чи водні акваторії, що визначаються характерним для них макрокліматом і відповідають цілим природним зонам. Мезосистеми - займають однотипні ділянки земної поверхні з однаковими фізико-географічними умовами. їх межі, як правило, збігаються з межами відповідних фітоценозів.

{04 E32 BED-D752-4 B09-89 AB-27326 ACCEF2 C}Продуценти. Консументи. Редуценти. Виробники органічної речовини;автотрофні організми, головним чином зелені фотосинтезуючі рослини. Продуценти — організми, які продукують органічні речовини із неорганічних сполук. Організми, які здатні до фотосинтезу. Консументи — це гетеротрофні організми, що одержують енергію за рахунок споживання готової органічної речовини. Серед консументів є травоїдні (тварини, що живляться рослинною їжею), всеїдні (тварини, що споживають як рослинну, так і тваринну їжу), м'ясоїдні, а також паразити. Редуценти - сапрофітні організми (переважно бактерії, гриби), які отримують необхідну для життя енергію від розкладу мертвої органічної матерії рослинного і тваринного походження; р. є останньою ланкою харчового ланцюга.

За походженням екосистеми поділяють на: - природні (наприклад, ліси, річки, озера); - штучні (наприклад, сади, парки, городи, поля, штучні водойми).

Екосистеми і їх види. Природні: Тропічні ліси. Пустелі та напівпустеліОзера, річки болота. Гори. Острови. Сукцесії (первинні і вторинні)

Лісові екосистеми. Ліс – це елемент географічного ландшафту, що складається із сукупності деревних, кущових, трав’яних рослин, тварин і мікроорганізмів, що біологічно взаємозв’язані та впливають один на одного, як і на зовнішнє середовище.Існує шість зональних типів лісу: хвойні, змішані, вологі, екваторіальні, тропічні, ліс сухих областей. У лісових екосистемах зосереджено 80% фітомаси Землі, або 1960 млрд тонн. Вони займають 4 млрд га, або 30% площі суходолу із середнім запасом деревини – 350 млрд куб. м. Щорічно в процесі фотосинтезу ліс утворює 100 млрд т органічної речовини.

Екосистеми трав'яних ландшафтів. До цих екосистем належать степ і луг, пасовища, сінокоси, агробіоценози. Степ займає 6% суходолу і вкритий переважно злаками й багаторічниками. Степ буває субтропічним, саванноподібним різнотрав’ям, чагарниковим, луговим тощо. Агробіоценози – поля, штучні пасовища, городи, сади, виноградники, плантації горіха, ягідники, квітники, лісопаркові смуги. Основа агробіоценозу – це штучний фітоценоз, якість якого залежить від умов середовища, ґрунту, вологи, мікроорганізмів. Агробіоценоз – це 10% суходолу (1,2 млрд га), які дають людині 90% харчів.

Водні екосистеми. Океан – екосистема, взаємопов’язана і взаємообумовлена геофізичними й геохімічними процесами, явище глобального масштабу. Його вода покриває ¾ поверхні Землі товщиною переважно понад 4000 м. Він регулює обмін тепла, газів, мінеральних і органічних речовин.

Біогеоценоз. Біогеоценоз — ділянка земної поверхні, що характеризується певними фізико-географічними умовами (характером мікроклімату, рельєфу, геологічної будови, ґрунту та водного режиму), разом з біоценозом (угрупованням рослинних і тваринних організмів). Біогеоценоз — це угрупування різних видів мікроорганізмів, рослин, тварин, які населяють певні місця проживання, та які стійко підтримують біогенний кругообіг речовин. Людина своєю господарською діяльністю створює штучні біогеоценози – агроценози (поля, сади, виноградники). Агроценози на відміну від природних угруповань (біоценозів, які налічують безліч різноманітних видів), характеризуються однотипністю видового складу і не здатні до саморегуляції.

Схема біогеоценозу. Біогеоценоз є структурною частиною ландшафту. В науку термін біогеоценоз введений академіком В. М. Сукачовим (1944 рік). Біогеоценози можуть бути наземними і водяними. Всі компоненти біогеоценозу створюють єдиний історично сформований природний комплекс, що постійно змінюється внаслідок взаємодії компонентів біогеоценозу між собою, з атмосферою та іншими факторами середовища. Межі окремих біогеоценозів найчастіше визначаються рослинними угрупованнями — фітоценозами, які найкраще відображають зміни, що відбуваються в кожному конкретному природному комплексі.

Властивості біогеоценозівцілісністьздатність до самовідтворенняздатність до саморегуляціїстійкість

Первинна сукцесіячаскаміннялишайникитрав'янисті рослиничагарникисосна, ялина, осикаялиця, береза

Вторинна сукцесіяоднорічні рослинибагаторічні травикущі, малинникимолодий сосновий лісзрілий дубово-сосновий лісчас

Сукцесія. Приклад сукцесії: північний ліс за рік (зліва) та за два роки (справа) після лісової пожежі. Сукцесія (від лат. succesio — наступність, спадкування) — послідовна необоротна й закономірна зміна одного біоценозу (фітоценозу, мікробного угрупування, біогеоценозу й т.д.) іншим на певній ділянці середовища, як правило за періодів та процесів розвитку (ідеї проф. Ю. М. Дмитрієнка).

Екологічна сукцесія – закономірні зміни в структурі екосистем під впливом внутрішньо- чи позасистемних процесів у напрямку переходу до клімаксного стану. В основі сукцесійних змін лежить здебільшого розбалансування процесів продукції біомаси та її деструкції, а також системні зміни біогеохімічних колообігів.Є велика кількість різних класифікацій сукцесій:за характером змін сукцесії поділяють на:автотрофну (продукція перевищує загальну деструкцію);гетеротрофну (з плином часу енергоємність біомаси угруповання зменшується) сукцесії.2) за походженням:первинну – перше заселення живими організмами нових ділянок;вторинну – відновлення природного складу екосистеми після певних порушень.

Приклади сукцесій за ступенем природних чи антропогенних чинників.3) за тенденціями зміни продуктивності та видового багатства – прогресивну та регресивну.4) за наявністю впливу людини: антропогенну та природну. Зокрема нас сьогодні цікавитимуть дві останні класифікації сукцесійних змін ландшафтів.

Приклад первинних сукцесійних процесів від кам’янистого ландшафту до клімаксної лісової екосистеми (Encyclopaedia Britannica, 2006)

Приклад вторинних сукцесійних процесів в результаті дії негативного чинника (лісової пожежі) (Encyclopaedia Britannica, 2006)

Один із чинників вторинних сукцесій – пожежі

Антропогенні втручання майже завжди призводять до несприятливих змін, як приклад – лісові та агроекосистеми зазнають:вилучення біомаси (деревини, в тому числі розкладеної), що веде до зменшення числа редуцентів;штучної підтримки стану екосистеми на стало низькому рівні сукцесійного розвитку – вирубка, викошування тощо;Приклад пасовищної дигресії (поступові зміни фітоценозів під впливом надмірного навантаження).

певного ступеню гемеробності (за Г. Сукоппом – ступінь впливу діяльності людини на екосистему). Зокрема, еугемеробні екосистеми (пшеничні поля, лісові плантації тощо) – штучне внесення органічних та неорганічних речовин для вилучення органічної маси;фрагментованості екосистем – біотопи в межах природних екосистем часто розділені територіями, які займає людина, зокрема дорогами. Градієнт гемеробності (“окультуреності”, себто антропогенного навантаження) на зміну стану ценозів. За Winter et al.,2010.

Класифікація ландшафтних екосистем за ступенем антропогенної трансформації (Г. Сукопп)Щодо гемеробності біогеоценозів слід окремо виділити полігемеробні (кар'єри, терикони, звалища) та метагемеробні (замощення, забудова) екосистеми.полігемеробніолігогемеробніеугемеробніагемеробнімезогемеробні

Зміни антропогенного характеру ведуть до девастації ландшафтів, наприклад свіжого кар'єру чи звалища. Тут відсутні фітоценози, які можуть обмежувати біогеоценоз. Тому це неповноцінний за складом біогеоценоз зі зруйнованим екотопом, зміненим кліматом і майже нерозвиненим біоценозом (перші рослини, збіднений тваринний склад). Приклад девастованого ландшафту. Фото: Chris Townsend

На місці девастованих ділянок ландшафту при зменшенні антропогенного тиску може сформуватися проста піонерна сукцесія, а за нею – більш складні і продуктивні. Та в будь-якому випадку агемеробні чи, бодай, олігогемеробні системи повинні становити більшу частину екосистем планети. Приклад відновлення залісненої ділянки після нещадних вирубувань. Бразилія

Фрагментованість призводить до інсуляризації (фрагменти ареалу, оточені зміненим людиною середовищем, непридатним для життя виду стають “островом”. Такий процес пов'язаний з руйнуванням місць існування. На фрагментах, що збереглися, починається процес зникнення видів. Приклад фрагментованої вирубки лісу на території південної частини Онтаріо (Канада). Фото: Per Breiehagen. Зникнення тим швидше, чим менша площа ділянки і чим більше вона ізольована від найближчих подібних місць існування. Саме тому багаті угруповання не можуть бути острівними і навпаки.

Розглянемо лісові екосистеми в якості прикладу сукцесійних змін. При появі молодих заліснених площ на місці трав’янистих місцевостей ми маємо майже одновікову структуру деревостанів, біомаса невелика, в основному представлена продуцентами, та чиста продукція переважає, присутні консументи І-го, рідше ІІ-го порядків. Приклад сукцесійного розвитку з утворенням клімаксного широколистяного лісу (www.eco-intelligent.com)

По мірі збільшення віку насаджень приріст біомаси зменшується, але значно зростає структурованість екосистем, оскільки на перших етапах сукцесійних змін ми маємо відносно невисокі рівні видового багатства і меншу кількість трофічних ланок. Первинне угруповання і клімаксна екосистема. (https://www.majordifferences.com)

У міру продовження сукцесії зростає потенціал для взаємодії між організмами, оскільки їхні зони впливу частіше перекриваються зі збільшенням щільності заселеності організмами певної ділянки (особливо це стосується рослин). Внаслідок збільшення кількості видів, потенційна складність взаємодій в межах екосистеми також зростає. Традиційне зображення трофічних взаємозв’язків між видами в межах біогеоценозу

Таким чином, можливе паралельне зростання рівня біорізноманіття, а також ступінь і складність взаємодій між індивідами. Прикладом може слугувати широтний градієнт від полярної напівпустелі до високопродуктивних тундрових середовищ. Взаємодія між компонентами тундрових екосистем у вигляді ускладненої версії ланцюга – трофічних сіток

Типи взаємодії включають прямі взаємодії на основі ресурсів (наприклад, конкуренція, хоча в чистому вигляді вона не спостерігається) та непрямі взаємодії, які, ймовірно, включають більш високі трофічні рівні. Наприклад, є свідчення того, що травоїдні тварини можуть стимулювати розвиток судинних рослин, запобігаючи утворенню щільних мохових килимів у тундрах. У вітчизняній літературі теж є багато свідчень, що природний сукцесійний розвиток може сприяти зростанню біорізноманіття.