Биотическая структура экосистем

Несмотря на громадное разнообразие экосистем (от тундры до пустынь), всем им свойственна примерно одинаковая биотическая структура, все они включают одни и те же составляющие. Это продуценты, консументы и редуценты.

Любая экосистема включает несколько трофических(пищевых) уровней.

Продуценты(от лат. produsena- создающий) - это в основном зеленые растения автотрофы(от греч. aiitos- сам; trofo- пища), которые под влиянием солнечной энергии в процессе фотосинтеза с помощью хлорофилла из воды и СО₂ образуют сахара и в качестве побочного продукта выделяют кислород (О₂) Кроме того, к продуцентам относят и хемоавтотрофы- организмы, использующие в качестве питания углерод неорганических соединений и энергию химических превращений одних веществ в другие (азотофиксирующие бактерии).

Консументы - гетеротрофные организмы(от греч. getoros -другой) - потребители органического вещества, созданного автотрофами. К первичным консументамотносятся организмы, питающиеся травой, фитофаги(от греч. fiton- растение, fagos- пожирающий) и паразиты зеленых растений.Среди травоядных в наземной среде преобладают насекомые, грызуны и копытные, а в водной - мелкие ракообразные и моллюски. Вторичные консументыпитаются травоядными. Состав вторичных консументов разнообразен: здесь хищники, убивающие жертву (зоофаги),трупоеды (некрофаги), паразиты и др.

Мертвые растения и животные остатки (опавшие листья, фекалии, детрит) служат пищей консументам - детритофагам(гриф, земляные черви, муравьи). И наконец, редуценты (деструкторы)- организмы, разлагающие органические веществ до простых неорганических -преимущественно микроорганизмы (бактерии, дрожжи, грибы-сапрофиты). Идет процесс, обратный процессу фотосинтеза - распад органических молекул в клетке с выделением энергии, необходимой для жизнедеятельности (клеточное дыхание).

Детритофаги и редуценты играют в биосфере одну и ту же роль -питаются мертвым органическим веществом. Они, в свою очередь, также являются объектом питания. Таким образом, все в природе связано посредством пищевых цепей (или пищевой сети, т.к. одним и тем же веществом питаются сотни, тысячи организмов).

Существуют также симбиотрофы - организмы, ведущие совместный образ жизни. Классический пример: лишайники, представляющие тесное взаимовыгодное сосуществование грибов и водорослей.

Продуценты, первичные, вторичные консументы, детритофаги и редуценты находятся на равных уровнях этой общей схемы, называемых трофическими (пищевыми) уровням» (обычно 3-4 уровня).

Рис. 1.2. Пирамида биомассы

На каждом трофическом уровне биомасса на 90-99 % меньше, чем на предыдущем. К примеру, если биомасса продуцентов составляет 10 т, то фитофагов около 100 кг, а плотоядных около 10 кг.

Таким образом, очевидно, что без непрерывного образования органического вещества экосистема быстро бы "съела" сама себя и прекратила существование.

Разложение и горение - это процессы, обратные росту, при которых из сложных органических молекул строятся простые неорганические вещества, например, окисление сахара (глюкозы):

С₆Н₁₂О_ъ + 6 0₂ = 6 CO₂↑+ 6 Н₂0

Здесь мы наблюдаем закон сохранения массы, который можно сформулировать так: атомы в химических реакциях никогда не исчезают, не образуются вновь и не превращаются друг в друга, они только перегруппируются с образованием различных молекул и соединений.

Однако химическая реакция - это не только перегруппировка атомов, здесь одновременно происходит поглощение и выделение энергии, т.е. бесконечный круговорот веществ и энергий в природе.