Biologie am Lyzeum. Gesetze der Ökosystemorganisation Können Pflanzen als Verbraucher fungieren?

Jede Gesamtheit von Organismen und anorganischen Komponenten, in denen der Stoffkreislauf aufrechterhalten werden kann, wird als Ökosystem oder Ökosystem bezeichnet.
Natürliche Ökosysteme können unterschiedlich groß und lang sein: eine kleine Pfütze mit ihren Bewohnern, ein Teich, ein Meer, eine Wiese, ein Hain, eine Taiga, eine Steppe – all dies sind Beispiele für Ökosysteme unterschiedlicher Größenordnung. Jedes Ökosystem umfasst einen lebenden Teil – eine Biozönose und ihre physische Umgebung. Kleinere Ökosysteme sind Teil immer größerer, bis hin zum Gesamtökosystem der Erde. Der allgemeine biologische Kreislauf der Materie auf unserem Planeten besteht auch aus dem Zusammenspiel vieler weiterer besonderer Kreisläufe.
Ein Ökosystem kann die Stoffzirkulation nur dann gewährleisten, wenn es die vier dafür notwendigen Komponenten umfasst: Reserven biogener Elemente, Produzenten, Konsumenten und Zersetzer.
Produzenten sind grüne Pflanzen, die aus biogenen Elementen, also biologischen Produkten, mithilfe von Sonnenenergieflüssen organisches Material erzeugen.
Verbraucher – Verbraucher davon organische Substanz es in neue Formen umwandeln. Tiere fungieren in der Regel als Konsumenten. Unterscheiden Sie Verbraucher erster Ordnung – pflanzenfressende Arten und zweite Ordnung – Fleischfresser.
Zersetzer sind Organismen, die organische Verbindungen schließlich zu mineralischen zersetzen. Die Rolle von Zersetzern in Biozönosen übernehmen hauptsächlich Pilze und Bakterien sowie andere kleine Organismen, die die abgestorbenen Überreste von Pflanzen und Tieren verarbeiten.
Das Leben auf der Erde existiert seit etwa 4 Milliarden Jahren ununterbrochen, gerade weil es im System der biologischen Stoffkreisläufe stattfindet. Grundlage hierfür sind die pflanzliche Photosynthese und die Nahrungsbeziehungen von Organismen in Biozönosen.
Der biologische Stoffkreislauf erfordert jedoch einen ständigen Energieaufwand.

Im Gegensatz zu chemische Elemente Die Energie der Sonnenstrahlen, die in lebenden Körpern immer wieder vorkommen, kann von Organismen nicht unbegrenzt genutzt werden.
Nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik verschwindet Energie nicht spurlos, sie wird in der Welt um uns herum gespeichert, sondern geht von einer Form in eine andere über. Nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik geht jede Energieumwandlung mit dem Übergang eines Teils davon in einen Zustand einher, in dem er nicht mehr für die Arbeit genutzt werden kann. In den Zellen von Lebewesen entsteht die Energie, die dafür sorgt chemische Reaktionen Bei jeder Reaktion wird es teilweise in Wärme umgewandelt und die Wärme wird vom Körper an den umgebenden Raum abgegeben. Die komplexe Arbeit von Zellen und Organen geht somit mit Energieverlusten des Körpers einher. Jeder Zyklus des Stoffkreislaufs erfordert je nach Aktivität der Mitglieder der Biozönose immer mehr Energie.
Somit vollzieht sich das Leben auf unserem Planeten als ständiger Stoffkreislauf, unterstützt durch den Fluss der Sonnenenergie. Das Leben ist nicht nur in Biozönosen organisiert, sondern auch in Ökosystemen, in denen Verbindung schließen zwischen lebenden und unbelebten Bestandteilen der Natur.
Die Vielfalt der Ökosysteme auf der Erde hängt sowohl mit der Vielfalt lebender Organismen als auch mit den Bedingungen der physischen, geografischen Umwelt zusammen. Tundra-, Wald-, Steppen-, Wüsten- oder Tropengemeinschaften haben ihre eigenen Merkmale biologischer Kreisläufe und Verbindungen Umfeld. Auch aquatische Ökosysteme sind äußerst vielfältig. Ökosysteme unterscheiden sich in der Geschwindigkeit der biologischen Kreisläufe und in der Gesamtmenge der an diesen Kreisläufen beteiligten Materie.
Das Grundprinzip der Ökosystemstabilität – die durch den Energiefluss unterstützte Stoffzirkulation – sichert im Wesentlichen die endlose Existenz des Lebens auf der Erde.
Nach diesem Prinzip nachhaltig Künstliche Ökosysteme und Produktionstechnologien, die Wasser oder andere Ressourcen sparen. Eine Verletzung der koordinierten Aktivität von Organismen in Biozönosen führt in der Regel zu gravierenden Veränderungen der Stoffkreisläufe in Ökosystemen. Dies ist der Hauptgrund dafür Umweltkatastrophen, wie ein Rückgang der Bodenfruchtbarkeit, ein Rückgang der Pflanzenerträge, des Wachstums und der Produktivität von Tieren, die allmähliche Zerstörung der natürlichen Umwelt.

Ende. Siehe Nr. 16, 17/2002

„Sumpf als Ökosystem“

Sumpfmyrte(Chamaedaphna calycalata) hat normalerweise eine Höhe von etwa 25 cm, manchmal bis zu 1 m. Wie beim wilden Rosmarin erscheinen neue Triebe der Myrte jedes Jahr nur aus Erneuerungsknospen an den Spitzen der Zweige des letzten Jahres. Sie blüht im Mai mit kleinen weißen Blüten, die in einseitigen apikalen Büscheln gesammelt sind. Myrte hat einen anderen Namen – Cassandra. Kassandra in der Mythologie Antikes Griechenland Tochter des Königs Priamos von Troja. Von Apollo, der in sie verliebt war, erhielt sie die Gabe der Wahrsagerei, doch nachdem sie seine Liebe abgelehnt hatte, wurde sie dadurch bestraft, dass niemand ihren Vorhersagen glaubte, obwohl sie immer wahr wurden.

Podbel-Weißblatt (Andromeda polifolia) - ein kleiner (bis zu 30 cm) immergrüner Strauch mit schmalen langen Blättern, der in stärker bewässerten Sumpfgebieten wächst. Wenn Sphagnummoose wachsen, entwickeln sie reichlich verzweigte Adventivwurzeln, die sich in der obersten Moosschicht konzentrieren. Der lateinische Name von Podbela – Andromeda – ist mit der griechischen Mythologie verbunden. Unter Kepheus, dem König von Äthiopien, erschien ein Seeungeheuer, das das Land verwüstete und Menschen fraß. Um der Strafe der Götter zu entgehen, beschloss Kefey, seine schöne Tochter Andromeda zu opfern. Doch Perseus, der in sie verliebt war, besiegte das Monster, rettete das Mädchen und heiratete sie. Seitdem blüht Andromeda vor Glück auf. Podbel blüht von April bis Juni mit zartrosa Glocken und färbt den noch verblassten Sumpf rosa.

Heidekraut(Calluna vulgaris) - ein stark verzweigter immergrüner Strauch mit einer Höhe von 30 cm bis 1 m. Dichte Büschel mit zahlreichen kleinen violetten Blüten auf den Triebspitzen erscheinen normalerweise spät, im Juli-August, bleiben aber lange an den Büschen. Das Dickicht dieses Zierstrauchs wird gerne von Bienen und anderen Insekten besucht. Heidehonig ist säuerlich und bitter.

In Sümpfen kommen mehrere Arten vor. Wollgras(Eriophorum), gehört zur Familie der Seggen ( Cyperaceae). Dabei handelt es sich um 30-50 cm hohe Gräser. Der Name kommt von den weißen Büscheln, die nach der Blüte an den Enden der Stängel erscheinen. Wollgras blüht von April bis Mai mit unauffälligen Blüten. Anstelle von Blütenblättern gibt es gerade, glatte, unauffällige Borsten, die sich gegen Ende der Blüte stark verlängern. Sie bilden einen weißen, flauschigen Pinsel, an dessen Basis schwarze, dreieckige Früchte liegen. Zusammen mit den Flusen werden die Samen vom Wind über weite Strecken getragen.

Das Problem der mangelnden Mineralstoffernährung wurde bei einigen Blütenpflanzen durch den Übergang zur Insektenfresserei gelöst, d.h. Verwendung zusammen mit autotrophen und heterotrophen Ernährungsformen. Zu diesen Pflanzen gehören Sonnentau, Pemphigus und Schmetterlinge. Zwei Arten kommen im Sumpf häufig vor Sonnentau– Englisch(Drosera anglica) Und rundblättrig(D. rotundifolia) - unterscheiden sich in der Form der Blätter, die ihnen als Fangvorrichtungen dienen. Beim Englischen Sonnentau sind sie langblättrig, lanzettlich, beim Rundblättrigen sind sie rundlich. Es gibt verschiedene Arten von Sonnentau und Lebensraumbedingungen. Der Rundblättrige Sonnentau bevorzugt trockenere Standorte und die Nähe von Kiefern. Der Englische Sonnentau ist feuchtigkeitsliebender und wächst auf überfluteten Mulden mit einem Wasserstand von mindestens 2 cm über der Oberfläche.

Sonnentau ist eine mehrjährige Pflanze. Im zeitigen Frühjahr erscheint an der Oberfläche eine Knospe, die in der Dicke des Mooses überwintert und Blätter sowie einen langen Stiel mit einem Blütenstand aus kleinen weißen Blüten hervorbringt. Um die Niere herauszunehmen, wächst der Sonnentau jedes Frühjahr bis zur Dicke der vergrößerten Moosdecke. Anhand der erhaltenen Sonnentau-Rosetten kann man das Wachstum von Sphagnum über mehrere Jahre genau messen.

Die Blätter des Sonnentaus beider Arten sind mit zahlreichen (bis zu 200 auf jedem Blatt) roten Drüsenhaaren mit Tröpfchen einer leichten, tauähnlichen Flüssigkeit bedeckt. Daher der Name der Pflanze (aus dem Griechischen). Drosos- Tau). Die Drüsen an den Haaren beginnen in Kontakt mit dem Opfer, eine Verdauungsflüssigkeit abzusondern, die Substanzen enthält, die in ihrer Zusammensetzung Pepsin im menschlichen Magen ähneln. Sonnentau nimmt nur Proteine ​​auf, er benötigt keine Fette und Kohlenhydrate. Der Verdauungsprozess verläuft sehr langsam und dauert mehrere Tage. Experimente mit Sonnentau haben gezeigt, dass die Empfindlichkeit der Drüsen des Sonnentaus viel höher ist als die der Nervenenden an der Spitze der menschlichen Zunge.

Wenn Sie sich den Rändern von Hochmooren nähern, in denen mit Mineralien angereichertes Wasser fließt, können Sie Pflanzen sehen, die an die mesotrophe Ernährung angepasst sind: Sumpfcalla, Dreiblattuhr, Sumpf-Fingerkraut und andere.

Aufgabe 8. Stellen Sie die Zugehörigkeit der entdeckten Pflanzenarten zu Familien fest. Füllen Sie die Tabelle aus.

Der häufigste Vertreter der Baumschicht im Hochmoor ist Waldkiefer(Pinus sylvestris). Sein Wachstum wird jedoch durch zu viel Wasser, eine geringe Menge an mineralischen Nährstoffen und den Sauerstoffmangel des Torfs unterdrückt. In Sümpfen wachsende Kiefern unterscheiden sich in ihrer Struktur von Hochlandkiefern, was zu Beginn des 20. Jahrhunderts diskutiert wurde. schrieb V.N. Suchachow. Sie haben kürzere Nadeln, in denen es mehr Harzdurchgänge gibt, kleinere Zapfen und Samen, eine andere Stammform. Ihr Holz ist dicht, so dass es lange Zeit nicht zusammenbricht, die Jahresringe sind dünn und das Wachstum des Stängels in die Höhe ist sehr langsam.

Aufgabe 9. Bestimmen Sie visuell die Höhe der Kiefer und berechnen Sie das Alter anhand der Wirbel an den Stämmen. Vergleichen Sie das Alter und die Höhe der Pflanzen in trockeneren und feuchteren Teilen des Beets.

Von anderen Pflanzen in den Sümpfen können gefunden werden flauschige Birke(Betula pubescens), die zusammen mit Kiefern lichte Waldbestände bilden. Die Höhe einer Birke und der Durchmesser ihres Stammes hängen vom Wuchsort ab.

Aufgabe 10. Bestimmen Sie die Schichtung der Hochmoorpflanzen. Tragen Sie die Namen der Pflanzenarten in die entsprechenden Spalten der Tabelle ein.

Beantworten Sie die Frage: Wie würden Sie die begrenzte Artenzusammensetzung der Vegetation des Sumpfökosystems erklären?

5. Verbraucher

Die vierte Etappe der Exkursion widmet sich der Artenvielfalt der Verbraucher und ihrer Anpassung an die Umwelt. Die Fauna der Wirbellosen ist vielfältig und hängt vom Lebensraum ab: einem See (Wasseroberfläche, Wassersäule, Boden und Bodensedimente), Gehölzvegetation und offenem Luftraum.

Bevor die Geschichte über die Entomofauna der Sümpfe beginnt, verteilt der Lehrer Tische an die Schüler. 1 und 2 und bittet sie, während der Exkursion die leeren Spalten auszufüllen – geben Sie die Namen der betrachteten und der Gattung zugeordneten Tiere ein oder geben Sie das Vorhandensein einer bestimmten Tiergruppe mit einem „+“-Zeichen an (Aufgaben 11 und 12) .

Es empfiehlt sich, vom See aus mit der Beobachtung der Fauna der Wirbellosen zu beginnen.

Auf der Wasseroberfläche können Schüler Raubinsekten beobachten, die sich von kleinen Tieren ernähren, die versehentlich auf der Wasseroberfläche landen. Zu diesen Insekten gehören großer Wasserläufer(Gerris rufoscutellatus) Und gepanzerter Wasserläufer(G. thoracicus), und auch Spinner(Gurinus). Diese Insekten haben Wasserlarven, deren Entwicklung nicht unbedingt mit diesem bestimmten Reservoir verbunden ist. Dies wird durch die Tatsache bestätigt, dass in Sumpfseen keine geeigneten Bedingungen für die Entwicklung der genannten Insekten vorhanden sind. So hat beispielsweise die Larve des Strudels Luftröhrenkiemen und lebt im Bodensubstrat, das unter Sumpfbedingungen sehr sauerstoffarm ist; Der Wasserläufer legt seine Eier normalerweise auf die Blätter von Wasserpflanzen, und in Seen gibt es keine Blätter höherer Wasserpflanzen, die zum Greifen geeignet sind.

Eine besondere Gruppe sind relativ große und sehr aktive Raubtiere Smoothies(Notonecta glauca) und verschiedene Typen Ruderer(Corixa). Gladysh lebt in den oberflächennahen Schichten, weil. Der Luftvorrat, den es mit sich führt, erhöht den Auftrieb enorm. Ruderer sind weniger mobil. Sie tragen einen Luftvorrat unter ihren Flügeldecken und können länger unter Wasser bleiben. Diese Arten benötigen untergetauchte oder schwimmende Wasservegetation, an der sie sich festsetzen können. Diese Insekten können auch Migranten sein, da sie Abends aktiv fliegen.

In der Wassersäule leben Wassermilben verschiedene Typen bilden eine große Gruppe aquatischer Raubtiere, die hauptsächlich kleine niedere Krebstiere (Daphnien, Zyklopen usw.) sowie kleine Insektenlarven jagen. Diese Verbraucherarten schließen aufgrund ihrer absoluten Ungenießbarkeit kurze Nahrungsketten.

Die Untersuchung tiefer (mehr als 1 m) bodennaher Wasserschichten und Bodensedimente zeigt die Armut der Fauna. Dies ist auf die niedrige Wassertemperatur und den hohen Säuregehalt zurückzuführen, die nicht zur bakteriellen Zersetzung der Bodenpflanzensedimente und zur Sauerstoffsättigung der Umgebung beitragen. Mikroskopische Untersuchungen solcher Ablagerungen zeigen Amöben mit Silikatschalen ( Arcella). Im Moorökosystem sind diese Arten Detritivfresser. Es ist unwahrscheinlich, dass Sie Wassermollusken treffen können, da ihre Kalkschalen schnell zerfallen saure Umgebung. Folglich werden auch Vertreter der Ringelwürmer – Blutegel, die Hauptkonsumenten von Wassermollusken – schwer zu entdecken sein.

Anschließend gehen die Schüler den Grat entlang und der Lehrer spricht über Wirbellose, die außerhalb des Wassers leben.

Mikroskopisch kleine Milben, Vertreter der Spinnentierklasse, leben in der Oberflächenschicht des Sphagnums. In den unteren Moosschichten leben Rädertiere, Kleinkrebse und Bärtierchen, die bei der Bodenbildung keine nennenswerte Rolle spielen. Da die Moorvegetation des Hochmoors überwiegend aus Moosen und windbestäubten Blütenpflanzen besteht, kommen bestäubende Insekten vereinzelt vor. An Sumpf-Fingerkraut(Comarum palustre) findet man einige Hummelarten sowie Bienen und Hummelfliegen. An der Grenze zwischen Sumpf und Wald kommt es zu einem Grenzeffekt und es ist mit einer größeren Diversität bestäubender Insekten bei bestimmten Futterpflanzen zu rechnen.

Hochmoore sind Brutstätten für verschiedene Arten „nicht malariabedingter“ Mücken. Für die Schüler wird es interessant sein zu erfahren, dass die Methode der Beobachtung markierter Individuen die Ansiedlung von Mücken aus einem Stausee in Entfernungen von bis zu 18 km nachgewiesen hat. Für Arten ungeeignete Sumpfbedingungen Anopheles während Mückenlarven Culex stellen das wichtigste Glied in der Nahrungskette dar. Der Lehrer kann die Unterscheidungsmerkmale von Mückengattungen benennen Culex Und Anopheles. Es ist wichtig, die Schüler daran zu erinnern, dass es bei erwachsenen Mücken zu einer geschlechtsspezifischen Nahrungsdifferenzierung kommt, wodurch Männchen und Weibchen unterschiedlichen trophischen Ebenen angehören. Männchen sind Konsumenten erster Ordnung und ernähren sich von Pflanzensäften; Weibchen sind als blutsaugende Insekten Verbraucher von Folgebestellungen in anderen Nahrungsketten.

Der offene Raum über dem Sumpf ist ein großartiges Jagdrevier für Libellen, die aktive Raubtiere sind, die im Flug nach Nahrung suchen. Im Sumpf trifft man häufiger als andere auf einen deutlich sichtbaren Großen Libelle flach(Libellula depressa), sowie ähnliches Libelle mit vier Punkten(L. quadrimaculatum), der einen längeren Bauch und nicht geschwärzte Basen des ersten Flügelpaares hat.

Es ist bekannt, dass alle Libellen das Larvenstadium einer unvollständigen Transformation im Wasser durchlaufen. Die Larven atmen mit Hilfe von inneren (rektalen) Kiemen (Libellen) oder mit Hilfe von drei äußeren trachealen Bauchkiemen (Libellen) mit im Wasser gelöstem Sauerstoff. Larven aller Libellenarten sind aktive Raubtiere, und manchmal werden ziemlich große Wassertiere – Kaulquappen, Fischbrut – zu ihrer Beute. Allerdings sind Libellenlarven im Sumpfökosystem aufgrund des Sauerstoffmangels des Wassers und der Knappheit der Nahrungsversorgung selten.

Auf dem Grat entlang in Richtung Sumpfrand spricht der Lehrer über Baumschädlinge und demonstriert die durch sie verursachten Schäden. Auf dem Hochmoor wachsen ein paar Bäume in niedergedrücktem Zustand: Waldkiefer, Flaumbirke, Weiden. Mit ihnen werden einige Verbraucher pflanzlicher Produkte in Verbindung gebracht.

Spuren des Bunt- und Schwarzspechtes deuten darauf hin, dass die Kiefern von Barbenlarven befallen sind. Ihre Larvengänge und „Wiegen“ finden Sie unter der abgestorbenen Rinde. Unter der Rinde abgestorbener Kiefern ist deutlich bräunliches Mehl zu erkennen. Typograf Borkenkäfer(Ips typographus), parallel zur Baumachse gelegen, die Gebärmuttergänge sowie viele Fluglöcher. Unter der Rinde abgestorbener Kiefern kann man auch zweibeinige räuberische Tausendfüßler sehen.

Die Rinde einiger Birken ist perforiert Birkensplintholz(Scolytus ratzeburgi) ist der größte Vertreter der Familie der Borkenkäfer ( Ipidae). Birkenblattläuse und Mottenraupen kommen immer auf Birkenblättern vor.

Auf Birken und Kiefern kann man auch andere aktive Konsumenten pflanzlicher Produkte sehen - Raupen der Birken- und Kiefernblattwespe, die sich durch visuelle Merkmale leicht von Lepidoptera-Raupen unterscheiden lassen: gut definierte einfache Augen, 11 Beinpaare (8 Bauchbeine + 3 Brustbeine). .

Und schließlich, wenn man sich die Blätter von Birke und Weide ansieht, findet man Spuren der Aktivität kleiner Insekten, ihrer Larven sowie Milben. Dabei handelt es sich um Spuren von Bissen, Nagen, Abfressen des Mesophylls (Abbau), d.h. alles, was bei einer oberflächlichen Untersuchung normalerweise dem Auge entgeht.

Indem der Lehrer den Grat entlang bis zum Rand des Sumpfes geht, kann er den Schülern das Ergebnis der Arbeit einer schwarzen Baumameise am Holz einiger Fichten demonstrieren. Gleichzeitig verwandelt sich der zentrale Teil des Stammes an der Basis oft in Pergamentstaub.

Der Lehrer kann den Schülern empfehlen, während der Exkursion ein kleines Herbarium beschädigter Blätter zu sammeln und dann im Labor die Art ihrer Verbraucher zu bestimmen. Ebenso ist es unter Laborbedingungen nützlich, die Population von Torfmoosen zu betrachten – mikroskopisch kleine pflanzenfressende und räuberische Milben.

Es sei noch einmal darauf hingewiesen, dass das Hochmoor eine einzigartige Lebensgemeinschaft ist, in der Pflanzen als Konsumenten 2. und sogar 3. Ordnung fungieren können: Sonnentau wächst entlang der Bergrücken und Pemphigus in Seen.

Die Geschichte über die Konsumenten des Sumpfökosystems wäre ohne die Erwähnung der Wirbeltiere unvollständig. Ihre Artenvielfalt ist relativ gering. Verbraucher von Seen sind oberflächennah schwimmende und fliegende Insekten Teichfrösche (Rana esculenta), deren Häufigkeit im Sommer direkt von der Biomasse der oben genannten Insekten abhängt. In einiger Entfernung vom Wasserrand – auf den Bergrücken – gibt es zwei eng verwandte Arten: Grasfrosch(R. temporaria) Und Moorfrosch(R.arvalis). Dargestellt ist die Klasse der Reptilien lebendgebärende Eidechse(Lacerta viviparia) Und gemeinsame Viper(Vipera berus), deren Überwinterungsgebiete auf Hochmoore beschränkt sind.

Von den Vögeln im Hochmoor in der Region Moskau kann man sie treffen Stockente(Anas platyrhynchos), der ein Verbraucher 1. Ordnung ist. Vertreten sind Verbraucher 2. Ordnung Gemeiner Kuckuck(Cuculus canorus), Insekten in der Luft fangen, einige Spechtarten, Wiesenpieper(Anthus pratensis), Bachstelzen(Motacilla sp.) und sammelt kleine Wirbellose von der Oberfläche. An der Grenze zwischen Sumpf und Wald kann man sich treffen Zeisig(spinus spinus) Und Haferflocken-Remez(Emberiza Rustica). Es ist zu beachten, dass die Nahrungsgrundlage der meisten der aufgeführten Vogelarten nicht auf Wirbellose beschränkt ist und dass sie auch bereitwillig Pflanzenknospen, deren Samen und Beeren fressen, was durch die schlechten Ernährungsbedingungen des Sumpfökosystems gerechtfertigt ist. Greifvögel sind in der Region Moskau selten und ihre ökologische Nische (Verzehrer 3. Ordnung) wird offenbar von ihnen besetzt Möwen(Larus Minuten). Von den Säugetieren kann der Sumpf besichtigt werden Elch(Alces Alces).

6. Reduzierstücke

Die Rolle der Zersetzer ist im Moorökosystem nicht so groß wie in anderen Ökosystemen, was auf die Besonderheiten abiotischer Faktoren zurückzuführen ist. Immer noch an den Wurzeln einiger Angiospermen man kann Mykorrhiza sehen. Im Sommer und Herbst wachsen im Sumpf Fruchtkörper verschiedener Pilze (im Herbst Steinpilze und Steinpilze). Die Aktivität von Bakterien in Sümpfen ist reduziert, weil. Von Moosen abgesonderte Phenole hemmen mikrobiologische Prozesse. Die geringe Zersetzungsrate organischer Stoffe trägt wiederum zur Anreicherung von Torf im Moorökosystem bei.

Da die Tour recht lang und informativ ist, theoretische Basis Die Organisation des Sumpfökosystems kann ihr in einer Unterrichtsstunde vermittelt werden.
Für Wissensprüfung Während der Exkursion erhalten, gibt der Lehrer den Schülern Aufgaben. Aufgaben können in Gruppen bearbeitet und anschließend im Unterricht besprochen werden. Mit einer kreativen Herangehensweise an die Lösung der Aufgabe können die Schüler Zeichnungen, Collagen und Diagramme erstellen.

Aufgaben zur Überprüfung der auf der Exkursion erworbenen Kenntnisse

1. Beweisen Sie, dass der Sumpf ein Ökosystem ist.
2. Beweisen Sie, dass der Sumpf ein über die Zeit stabiles Ökosystem ist.
3. Beschreiben Sie den Sumpf als Ökosystem gemäß dem Plan: Bodeneigenschaften, Wasserhaushalt, Merkmale der Flora und Fauna.
4. Stellen Sie sich vor, dass Sie bei einem Waldspaziergang unterwegs auf einen Sumpf stoßen. Was werden Sie tun, um seinen Typ zu bestimmen? Woran kann man ein Hochmoor von einem Tiefmoor unterscheiden?
5. Zeigen Sie anhand von zwei bis drei Beispielen die Anpassungsfähigkeit von Pflanzen an die abiotischen Faktoren des Sumpfes.
6. Zeichnen Sie ein Diagramm des Nahrungsnetzes der Hochmoorbewohner.
7. Seminar zum Thema „Wert, Nutzung und Schutz des Ökosystems Feuchtgebiete“

Die Vorbereitungen für das Seminar beginnen zwei Wochen vor dessen Durchführung. Am Stand Forschung Studierende“ werden der Titel des Seminarthemas, ein Fragenkatalog und eine Liste empfohlener Literatur ausgehängt. Den Studierenden werden folgende Themen zur Vorbereitung von Nachrichten angeboten.

1. Die Rolle von Sümpfen bei der Regulierung des Wasserhaushalts der Landschaft.
2. Die Rolle von Sümpfen bei der Regulierung geochemischer Prozesse in der Biosphäre.
3. Die Rolle von Sümpfen bei der Erhaltung der biologischen und landschaftlichen Vielfalt der Biosphäre.
4. Die Nutzung des Sumpfes durch den Menschen.

Um den Fortschritt der Seminarvorbereitung zu kontrollieren, führt der Lehrer Beratungsgespräche, in denen er die geleistete Arbeit analysiert und korrigiert, Empfehlungen gibt und die erledigten Aufgaben überprüft.

Das Seminar beginnt mit einer Einführungsrede des Lehrers, der die Hauptziele des Unterrichts formuliert kurze Beschreibung Thema, betont seine praktische Bedeutung. Mithilfe von Herbariummaterial, Tabellen und Folien aktiviert der Lehrer das von den Schülern auf der Exkursion erworbene Wissen über den Sumpf als Ökosystem. Die Schüler erinnern sich an die grundlegenden Beziehungen zwischen Pflanzen und Tieren in einem Ökosystem. Mit Hilfe eines Lehrers formulieren die Schüler die Schlussfolgerung, dass in den Nahrungsketten der Biogeozänose organische Stoffe synthetisiert und immer wieder umgewandelt werden, wodurch es zu einem kontinuierlichen Stoffkreislauf in der Biosphäre kommt.

Anschließend führt der Lehrer die Schüler in die biologische Produktivität von Sümpfen ein und zeigt die Hauptunterschiede zwischen dem wahren Wachstum von Wäldern und Sümpfen auf. Konzentriert sich im Wald das wahre Wachstum auf die Bäume (sie wachsen), so verwandelt es sich im Sumpf zu etwa 10–20 % in Torf. Dadurch entstehen Sümpfe. Der Rest des Wachstums (80–90 %) zersetzt sich, spaltet sich in chemische Elemente und gelangt in den nächsten Zyklus. Stoffe, die in Torf übergegangen sind, sind vom Stoffkreislauf in der Natur ausgeschlossen.

In den Berichten der Studierenden über die biosphärischen Funktionen des Sumpfökosystems werden die folgenden Bedeutungen von Sümpfen berücksichtigt.

1. Bildung von Grundwasser und Grundwasserressourcen.
2. Regulierung des Hochwasserabflusses.
3. Schutz gegen das Eindringen von Salzwasser in Grund- und Oberflächensüßwasser.
4. Rückhaltung suspendierter Partikel.
5. Anreicherung tierischer Nährstoffe.
6. Entfernung giftiger Substanzen.
7. Globale Kohlenstoffspeicherung.
8. Aufrechterhaltung des Mikroklimas.
9. Erhaltung von Pflanzen- und Tierlebensräumen, einschließlich seltener Arten.

In den Geschichten der Studierenden über die praktische Bedeutung von Sümpfen sollen Fragen der menschlichen Nutzung aufgeworfen werden:

- medizinische Pflanzen;
– Genpool einiger Pflanzen- und Tierarten zur Selektion;
- Beeren und Pilze.

Die Schüler können auch über die verschiedenen Verwendungszwecke von Torf sprechen (Bauwesen, Papierherstellung, Landwirtschaft, Medizin, Kraftstoff).

Der Lehrer ergänzt die Botschaften der Schüler mit einer Geschichte über die Methoden der Torfgewinnung (Fräsen, Aushub, Hydraulik) und macht die Kinder auf die negativen Folgen der Landgewinnung aufmerksam. Zum Abschluss der Betrachtung der Eigenschaften von Torf spricht der Lehrer über die Fähigkeit von Torf, Gegenstände des menschlichen Lebens und Spuren materieller Kultur zu konservieren.

Um den gelernten Stoff zu festigen, stellt der Lehrer den Schülern vor Unterrichtsbeginn folgende Fragen, die sie am Ende des Unterrichts (oder zu Hause) beantworten müssen.

1. Warum sinkt der Grundwasserspiegel, wenn Sümpfe trockengelegt werden?
2. Wie regulieren Sümpfe den Abfluss von Hochwasser?
3. Es gibt die Meinung, dass Wälder die Lunge des Planeten sind, Bäche und Flüsse sein Kreislaufsystem und Sümpfe die Leber und Lunge der Erde sind. Stimmen Sie dieser Aussage zu? Rechtfertige deine Antwort.
4. Wie kann die Anreicherung von Nährstoffen und der Abtransport von Giftstoffen erfolgen? Bodensedimente Sümpfe?
5. Welche der im Sumpf lebenden Pflanzen- und Tierarten sind im Roten Buch aufgeführt?
6. Wie verstehen Sie die Aussage, dass der Sumpf ein globaler Kohlenstoffspeicher ist?
7. Wie kann das Verschwinden von Sümpfen zum Treibhauseffekt beitragen?

Phytophagen und Fleischfresser

Die Struktur der lebenden Materie des Ökosystems. Biotische Struktur. Autotrophe und Heterotrophe

Ökosystem. Ökosystemfunktionen

Homöostase des Ökosystems. ökologische Nachfolgen. Arten natürlicher und anthropogener Sukzessionen. Die Konzepte von Höhepunkt, Stabilität und Variabilität von Ökosystemen.

Populationen in einem Ökosystem.

Produzenten. Verbraucher I, II bestellen. Detritophagen. Reduzierstücke.

Phytophagen und Fleischfresser.

Die Struktur der lebenden Materie des Ökosystems. Biotische Struktur. Autotrophe und Heterotrophe.

Ökosystem. Ökosystemfunktionen.

Thema 3. Ökosystem. Struktur von Ökosystemen

Biokonsum. Bevölkerungsgröße und Nachhaltigkeit der Biosphäre

Die Konzepte von Noosphäre und Technosphäre

Der Begriff „Ökosystem“ wurde 1935 vom englischen Ökologen A. Tensley vorgeschlagen.

Ökosystem ist eine Reihe interagierender lebender Organismen und Umweltbedingungen.

„Jede Einheit (Biosystem), die alle kooperierenden Organismen (biotische Gemeinschaft) in einem bestimmten Gebiet umfasst und mit der physischen Umgebung so interagiert, dass der Energiefluss wohldefinierte biotische Strukturen und die Zirkulation von Substanzen zwischen Leben und Nichtleben schafft.“ -lebende Teile, ist ökologisches System, oder Ökosystem"(Yu. Odum, 1986).

Ökosysteme sind beispielsweise Ameisenhaufen, Waldgebiet, Bauernhofgebiet, Hütte Raumschiff, eine geografische Landschaft oder sogar der gesamte Globus.

Ökologen verwenden auch den vom russischen Wissenschaftler V.N. vorgeschlagenen Begriff „Biogeozänose“. Suchachow. Unter diesem Begriff versteht man die Gesamtheit von Pflanzen, Tieren, Mikroorganismen, Boden und Atmosphäre auf einer homogenen Landfläche. Biogeozänose ist eine der Ökosystemoptionen.

Zwischen Ökosystemen sowie zwischen Biogeozänosen gibt es meist keine klaren Grenzen und ein Ökosystem geht allmählich in ein anderes über. Große Ökosysteme bestehen aus kleineren Ökosystemen.

Reis. „Matroschka“ der Ökosysteme

Auf Abb. Gezeigt wird die „Matroschka“ der Ökosysteme. Je kleiner ein Ökosystem ist, desto enger interagieren die Organismen, aus denen es besteht. In einem Ameisenhaufen lebt ein organisiertes Ameisenteam, in dem alle Verantwortlichkeiten verteilt sind. Es gibt Jägerameisen, Wächter, Baumeister.

Das Ameisenhaufen-Ökosystem ist Teil der Waldbiogeozänose und die Waldbiogeozänose ist Teil der geografischen Landschaft. Die Zusammensetzung des Waldökosystems ist komplexer: Im Wald leben Vertreter vieler Tier-, Pflanzen-, Pilz- und Bakterienarten zusammen. Die Verbindungen zwischen ihnen sind nicht so eng wie bei Ameisen in einem Ameisenhaufen. Viele Tiere verbringen nur einen Teil ihrer Zeit im Ökosystem Wald.

Innerhalb der Landschaft sind verschiedene Biogeozänosen durch ober- und unterirdische Bewegung von Wasser, in dem Mineralien gelöst sind, verbunden. Wasser mit mineralischen Stoffen bewegt sich am intensivsten innerhalb des Einzugsgebiets – eines Stausees (See, Fluss) und der angrenzenden Hänge, aus denen Ober- und Grundwasser in diesen Stausee fließen. Das Ökosystem des Einzugsgebiets umfasst mehrere verschiedene Ökosysteme – Wald, Wiese, Ackerland. Die Organismen all dieser Ökosysteme haben möglicherweise keine direkten Beziehungen und sind durch unterirdische und oberirdische Wasserströme verbunden, die zum Stausee fließen.

Innerhalb der Landschaft werden Pflanzensamen übertragen, Tiere bewegen sich. In einer Biogeozänose befindet sich ein Fuchsbau oder eine Wolfshöhle, und diese Raubtiere jagen in einem großen Gebiet, das aus mehreren Biogeozänosen besteht.

Landschaften werden zu physischen und geografischen Regionen zusammengefasst (zum Beispiel die Russische Tiefebene, das Westsibirische Tiefland), in denen verschiedene Biogeozänosen durch ein gemeinsames Klima verbunden sind. geologische Struktur Territorium und die Möglichkeit der Umsiedlung von Tieren und Pflanzen. Beziehungen zwischen Organismen, einschließlich des Menschen, in den Ökosystemen einer physisch-geografischen Region und der Biosphäre werden durch Veränderungen in der Gaszusammensetzung der Atmosphäre und durchgeführt chemische Zusammensetzung Stauseen.

Schließlich sind alle Ökosysteme der Erde durch die Atmosphäre und den Weltozean verbunden, in den die Produkte der lebenswichtigen Aktivität von Organismen gelangen, und bilden ein einziges Ganzes – Biosphäre.

Das Ökosystem umfasst:

1) lebende Organismen (ihre Gesamtheit kann als Biozönose oder Biota eines Ökosystems bezeichnet werden);

2) nicht lebende (abiotische) Faktoren – Atmosphäre, Wasser, Nährstoffe, Licht;

3) tote organische Substanz – Detritus.

Von besonderer Bedeutung für die Zuordnung von Ökosystemen sind trophisch , d.h. Ernährungsbeziehungen von Organismen, die die gesamte Energie biotischer Gemeinschaften und des gesamten Ökosystems als Ganzes regulieren.

Zunächst werden alle Organismen in zwei große Gruppen eingeteilt – Autotrophe und Heterotrophe.

autotroph Organismen nutzen anorganische Quellen für ihre Existenz und erzeugen so organische Materie aus anorganischer Materie. Zu diesen Organismen gehören photosynthetische Grünpflanzen an Land und in Gewässern, Blaualgen, einige Bakterien aufgrund der Chemosynthese usw.

Da Organismen in Bezug auf Arten und Formen der Ernährung sehr unterschiedlich sind, treten sie in komplexe trophische Wechselwirkungen untereinander ein und erfüllen so die wichtigsten ökologischen Funktionen in biotischen Gemeinschaften. Einige von ihnen produzieren Produkte, andere konsumieren und wieder andere wandeln es in eine anorganische Form um. Sie heißen jeweils: Produzenten, Konsumenten und Zersetzer.

Produzenten- Produzenten von Produkten, von denen sich dann alle anderen Organismen ernähren – das sind grüne Landpflanzen, mikroskopisch kleine Meeres- und Süßwasseralgen, aus denen organische Substanzen hergestellt werden Anorganische Verbindungen.

Verbraucher sind Verbraucher organischer Stoffe. Unter ihnen gibt es Tiere, die ausschließlich pflanzliche Nahrung zu sich nehmen – Pflanzenfresser(Kuh) oder nur das Fleisch anderer Tiere essen - Fleischfresser(Raubtiere) sowie diejenigen, die beides nutzen – „ Allesfresser"(Mann, Bär).

Reduzierer (Destruktoren)- Restauratoren. Sie geben Substanzen aus toten Organismen an die unbelebte Natur zurück und zerlegen organisches Material in einfache anorganische Verbindungen und Elemente (z. B. in CO 2 , NO 2 und H 2 O). Rückkehr in den Boden bzw aquatische Umgebung biogene Elemente und schließen so den biochemischen Kreislauf. Dies geschieht hauptsächlich durch Bakterien, die meisten anderen Mikroorganismen und Pilze. Funktionell sind Zersetzer die gleichen Verbraucher, daher werden sie oft genannt Kleinstverbraucher.

A.G. Bannikov (1977) glaubt, dass Insekten auch bei der Zersetzung toter organischer Substanz und bei Bodenbildungsprozessen eine wichtige Rolle spielen.

Je nach Lebensraum werden Mikroorganismen, Bakterien und andere komplexere Formen unterteilt Aerobic, d.h. Leben in der Gegenwart von Sauerstoff und anaerob Leben in einer sauerstofffreien Umgebung.

Alle lebenden Organismen werden je nach Ernährungsweise in zwei Gruppen eingeteilt:

Autotrophe(aus dem Griechischen. Autos- ich und Trophäe- Ernährung);

Heterotrophe(aus dem Griechischen. Heteros- andere).

Autotrophe Verwenden Sie anorganischen Kohlenstoff ( anorganische Energiequellen) und organische Substanzen aus anorganischen synthetisieren, sie sind die Produzenten des Ökosystems. Je nach Quelle (genutzter) Energie werden sie wiederum in zwei Gruppen eingeteilt:

Photoautotrophe- Sonnenenergie wird zur Synthese organischer Stoffe genutzt. Dies sind grüne Pflanzen, die Chlorophyll (und andere Pigmente) enthalten und Sonnenlicht absorbieren. Der Prozess der Aufnahme wird Photosynthese genannt.

(Chlorophyll ist ein grünes Pigment, das die Farbe pflanzlicher Chloroplasten grün macht. Unter seiner Beteiligung wird der Prozess der Photosynthese durchgeführt.

Choroplasten sind grüne Plastiden, die in Pflanzenzellen und einigen Bakterien vorkommen. Sie dienen der Photosynthese.)

Chemoautotrophe zur Synthese organischer Stoffe verwendet chemische Energie. Dabei handelt es sich um Schwefelbakterien und Eisenbakterien, die Energie aus der Oxidation von Schwefel- und Eisenverbindungen (Chemosynthese) gewinnen. Chemoautotrophe spielen nur in Grundwasserökosystemen eine bedeutende Rolle. Ihre Rolle in terrestrischen Ökosystemen ist relativ gering.

Heterotrophe Sie nutzen den Kohlenstoff organischer Substanzen, die von Produzenten synthetisiert werden, und erhalten zusammen mit diesen Substanzen Energie. Heterotrophe sind Verbraucher(von lat. Konsum- Ich konsumiere), konsumiere organische Stoffe und Zersetzer und zerlegt es in einfache Verbindungen.

Phytophagen(Pflanzenfresser). Dazu gehören Tiere, die sich von lebenden Pflanzen ernähren. Zu den Phytophagen zählen sowohl Kleintiere wie Blattläuse oder Heuschrecken als auch Riesen wie Elefanten. Zu den Phytophagen zählen fast alle Nutztiere: Kühe, Pferde, Schafe, Kaninchen. Es gibt Phytophagen unter Wasserorganismen, zum Beispiel Graskarpfen, die Pflanzen fressen, die Bewässerungskanäle überwuchern. Wichtiger Phytophagen - Biber. Es ernährt sich von Ästen und baut aus den Stämmen Dämme, die den Wasserhaushalt des Territoriums regulieren.

Zoophagen(Raubtiere, Fleischfresser). Zoophagen sind vielfältig. Dabei handelt es sich um kleine Tiere, die sich von Amöben, Würmern oder Krebstieren ernähren. Und große, wie ein Wolf. Raubtiere, die sich von kleineren Raubtieren ernähren, werden Raubtiere zweiter Ordnung genannt. Es gibt Raubpflanzen (Tau, Pemphigus), die Insekten als Nahrung nutzen.

Symbiotrophe. Dabei handelt es sich um Bakterien und Pilze, die sich von den Wurzelsekreten von Pflanzen ernähren. Symbiotrophe sind sehr wichtig für das Leben des Ökosystems. Pilzfäden, die sich in den Wurzeln von Pflanzen verfangen, helfen bei der Aufnahme von Wasser und Mineralien. Symbiotrophe Bakterien nehmen gasförmigen Stickstoff aus der Atmosphäre auf und binden ihn in pflanzenverfügbare Verbindungen (Ammoniak, Nitrate). Dieser Stickstoff wird als biologisch bezeichnet (im Gegensatz zum Stickstoff mineralischer Düngemittel).

Zu den Symbiotrophen zählen auch Mikroorganismen (Bakterien, einzellige Tiere), die im Verdauungstrakt phytophager Tiere leben und ihnen bei der Nahrungsverdauung helfen. Tiere wie Kühe sind ohne die Hilfe von Symbiotrophen nicht in der Lage, das Gras, das sie fressen, zu verdauen.

Detritophagen sind Organismen, die sich von toten organischen Stoffen ernähren. Dies sind Tausendfüßler, Regenwürmer, Mistkäfer, Flusskrebse, Krabben, Schakale und viele andere.

Einige Organismen nutzen sowohl Pflanzen als auch Tiere als Nahrung und sogar Detritus und sind Euryphagen (Allesfresser) – Bär, Fuchs, Schwein, Ratte, Huhn, Krähe, Kakerlaken. Euryphage ist auch ein Mann.

Zersetzer- Organismen, die aufgrund ihrer Position im Ökosystem den Detritophagen nahe stehen, da sie sich auch von toten organischen Stoffen ernähren. Zersetzer – Bakterien und Pilze – zersetzen organisches Material jedoch in mineralische Verbindungen, die in die Bodenlösung zurückkehren und von Pflanzen erneut genutzt werden.

Reduzierer brauchen Zeit, um Leichen zu verarbeiten. Daher gibt es im Ökosystem immer Detritus – einen Vorrat an toter organischer Substanz. Detritus ist Laubstreu auf der Oberfläche von Waldboden (bleibt 2–3 Jahre), der Stamm eines umgestürzten Baumes (bleibt 5–10 Jahre), Bodenhumus (bleibt Hunderte von Jahren), Ablagerungen organischer Substanz auf dem Boden des Waldbodens See - Sapropel - und Torf im Sumpf (über Jahrtausende erhalten). Die langlebigsten Abfälle sind Kohle und Öl.

Auf Abb. Die Struktur des Ökosystems, das auf Pflanzen - Photoautotrophen - basiert, wird gezeigt, und die Tabelle zeigt Beispiele für Vertreter verschiedener trophischer Gruppen für einige Ökosysteme.

Reis. Ökosystemstruktur

Von Autotrophen erzeugte organische Substanzen dienen Heterotrophen als Nahrung und Energiequelle: Phytophagen-Konsumenten fressen Pflanzen, Raubtiere erster Ordnung fressen Phytophagen, Raubtiere zweiter Ordnung fressen Raubtiere erster Ordnung usw. Diese Abfolge von Organismen wird aufgerufen Nahrungskette, seine Verbindungen befinden sich auf verschiedenen trophischen Ebenen (repräsentieren verschiedene trophische Gruppen).

Die trophische Ebene ist die Position jedes Glieds in der Nahrungskette. Die erste trophische Ebene sind Produzenten, alle anderen sind Konsumenten. Die zweite trophische Ebene sind pflanzenfressende Konsumenten; der dritte sind fleischfressende Verbraucher, die sich von pflanzenfressenden Formen ernähren; viertens – Verbraucher, die andere Fleischfresser usw. verzehren. Daher ist es möglich, Verbraucher nach Ebenen zu unterteilen: Verbraucher der ersten, zweiten, dritten usw. Bestellungen (Abb.).

Reis. Ernährungsbeziehungen von Organismen in der Biogeozänose

Lediglich Verbraucher, die sich auf eine bestimmte Lebensmittelart spezialisiert haben, werden nach Ebenen klar verteilt. Es gibt jedoch Arten, die Fleisch und pflanzliche Nahrung fressen (Menschen, Bären usw.), die auf jeder Ebene in Nahrungsketten einbezogen werden können.

Auf Abb. Es werden fünf Beispiele für Nahrungsketten gegeben.

Reis. Einige Nahrungsketten in Ökosystemen

Die ersten beiden Nahrungsketten stellen natürliche Ökosysteme dar – terrestrische und aquatische. Im terrestrischen Ökosystem schließen Raubtiere wie Fuchs, Wolf, Adler, die sich von Mäusen oder Erdhörnchen ernähren, die Kette. Im aquatischen Ökosystem gelangt die Sonnenenergie, die hauptsächlich von Algen aufgenommen wird, an kleine Verbraucher – Daphnien, dann an kleine Fische (Plötze) und schließlich an große Raubtiere – Hecht, Wels, Zander. In landwirtschaftlichen Ökosystemen kann die Nahrungskette vollständig sein, wenn Nutztiere gezüchtet werden (drittes Beispiel), oder verkürzt, wenn Pflanzen angebaut werden, die vom Menschen direkt als Nahrung genutzt werden (viertes Beispiel).

Die obigen Beispiele vereinfachen das tatsächliche Bild, da dieselbe Pflanze von verschiedenen Pflanzenfressern gefressen werden kann und diese wiederum Opfer verschiedener Raubtiere werden. Ein Blatt einer Pflanze kann von einer Raupe oder einer Nacktschnecke gefressen werden, eine Raupe kann Opfer eines Käfers oder eines insektenfressenden Vogels werden, der gleichzeitig den Käfer selbst picken kann. Der Käfer kann auch Opfer einer Spinne werden. Daher werden in der realen Natur keine Nahrungsketten gebildet, sondern Nahrungsnetze.

Wenn Energie von einer trophischen Ebene zur anderen wandert (von Pflanzen zu Phytophagen, von Phytophagen zu Raubtieren erster Ordnung, von Raubtieren erster Ordnung zu Raubtieren zweiter Ordnung), gehen etwa 90 % der Energie durch Kot und Atemkosten verloren. Darüber hinaus fressen Phytophagen nur etwa 10 % der pflanzlichen Biomasse, der Rest füllt den Detritusvorrat auf und wird dann von Zersetzern zerstört. Daher ist die sekundäre biologische Produktion 20-50-mal geringer als die primäre.

Reis. Haupttypen von Ökosystemen

Man nennt jede Kombination von Organismen und anorganischen Bestandteilen, in der der Stoffkreislauf stattfinden kann Ökosystem. Um den Stoffkreislauf im System aufrechtzuerhalten, ist ein Bestand an anorganischen Molekülen in assimilierter Form und drei funktionell unterschiedliche ökologische Gruppen von Organismen erforderlich: Produzenten, Konsumenten und Zersetzer.

Verbraucher (von lat. verbrauchen – nutzen) sind heterotrophe Organismen (alle Lebewesen, die Nahrung biologischen Ursprungs benötigen), die die organische Substanz von Produzenten oder anderen Verbrauchern verbrauchen und in neue Formen umwandeln.

Je nach Stromquelle werden Verbraucher in drei Hauptklassen eingeteilt:

- Phytophagen(Pflanzenfresser) sind Verbraucher 1. Ordnung ernährt sich ausschließlich von lebenden Pflanzen. Vögel fressen beispielsweise Samen, Knospen und Blätter.

• - Raubtiere(Fleischfresser) - Verbraucher 2. Ordnung die sich ausschließlich von pflanzenfressenden Tieren (Phytophagen) ernähren, sowie Verbraucher 3. Ordnung die sich ausschließlich von Fleischfressern ernähren.
• - Euryphagen(Allesfresser), der sowohl pflanzliche als auch tierische Nahrung zu sich nehmen kann. Beispiele sind Schweine, Ratten, Füchse, Kakerlaken und Menschen.

Mit dem Begriff „Verbraucher (erster, zweiter usw.) Ordnung“ können Sie den Platz des Organismus in der Nahrungskette genauer angeben. Reduzierer (z. B. Pilze, Fäulnisbakterien) sind ebenfalls Heterotrophe. Sie unterscheiden sich von Verbrauchern durch die Fähigkeit, organische Substanzen (Proteine, Kohlenhydrate, Lipide usw.) vollständig in anorganische Substanzen (Kohlendioxid, Ammoniak, Harnstoff, Schwefelwasserstoff) zu zersetzen. , den Stoffkreislauf in der Natur vervollständigen und ein Substrat für die Aktivitäten der Produzenten schaffen.

Ein einzelner Organismus kann Konsument verschiedener Ordnungen in verschiedenen trophischen Ketten sein. Beispielsweise ist eine Eule, die eine Maus frisst, sowohl Konsument zweiter als auch dritter Ordnung, und eine Maus ist Konsument erster und zweiter Ordnung, da die Maus beide Pflanzen frisst und pflanzenfressende Insekten.

Das Vorhandensein von vier miteinander verbundenen Blöcken: Produzent – ​​Verbraucher erster Ordnung – Verbraucher zweiter Ordnung – Zersetzer wird immer verfolgt. Wenn von trophischen oder Nahrungsketten in einem Ökosystem die Rede ist, ist diese Funktionskette gemeint.

Ökologische Rolle der Verbraucher besteht in der Verarbeitung der von den Produzenten angesammelten Biomasse und der Schaffung einer neuen, zusätzlichen Biomasse. Auf Kosten der Produzenten erhöhen sie ihre Biomasse, wobei sie natürlich einen Teil der Energie für die Sicherstellung ihrer lebenswichtigen Aktivität aufwenden, insbesondere indem sie sie in der einen oder anderen Form an die Umwelt abgeben (Abb. 36 - 3). Tatsächlich verteilen sie Materie und Energie in Zeit und Raum neu.

Verbraucher nutzen die Biomasse der Vorgänger nicht nur, um ihre eigene zu vermehren, sondern vernichten sie oft einfach, was den Zersetzern das Leben erleichtert.

Die allgemeine Bedeutung der Verbraucher im Stoffkreislauf eigenwillig und mehrdeutig. Sie sind im direkten Kreislaufprozess nicht notwendig: Künstliche geschlossene Modellsysteme aus Grünpflanzen und Bodenmikroorganismen können in Gegenwart von Feuchtigkeit und Mineralsalzen aufgrund der Photosynthese, der Zerstörung von Pflanzenresten und der Einbindung freigesetzter Elemente in ein neues System auf unbestimmte Zeit existieren Zyklus. Dies ist jedoch nur unter stabilen Laborbedingungen möglich. In einer natürlichen Umgebung steigt die Wahrscheinlichkeit, dass solche einfachen Systeme aus vielen Gründen sterben. Die „Garanten“ der Stabilität des Kreislaufs sind in erster Linie die Verbraucher.

Heterotrophe zersetzen im Rahmen ihres eigenen Stoffwechsels die in der Nahrung enthaltenen organischen Stoffe und bauen auf dieser Grundlage die Stoffe ihres eigenen Körpers auf. Die Umwandlung von Substanzen, die hauptsächlich von Autotrophen produziert werden, in Verbraucherorganismen führt zu einer Steigerung Vielfalt lebender Materie. Diversität ist eine notwendige Voraussetzung für die Stabilität jedes kybernetischen Systems vor dem Hintergrund äußerer und innerer Störungen (Ashby-Prinzip). Lebende Systeme – vom Organismus bis zur gesamten Biosphäre – funktionieren nach dem kybernetischen Prinzip der Rückkopplung. Im folgenden Text werden wir immer wieder auf die Bedeutung verschiedener Formen der biologischen Vielfalt (biologische Heterogenität) für das nachhaltige Funktionieren von Ökosystemen stoßen.

Tiere, die den Großteil der Konsumorganismen ausmachen, zeichnen sich durch Mobilität aus, die Fähigkeit, sich aktiv im Raum zu bewegen. So wirken sie effektiv an der Migration lebender Materie teilnehmen, seine Ausbreitung über die Oberfläche des Planeten, die einerseits die räumliche Ansiedlung von Leben anregt und andererseits als eine Art „Garantiemechanismus“ für den Fall der fälligen Zerstörung von Leben an irgendeinem Ort dient aus verschiedenen Gründen.

Ein Beispiel für eine solche „Raumgarantie“ ist die bekannte Katastrophe auf etwa. Krakatau: Durch den Vulkanausbruch im Jahr 1883 wurde das Leben auf der Insel völlig zerstört, erholte sich jedoch innerhalb von nur 50 Jahren wieder – etwa 1200 Arten wurden registriert. Die Besiedlung erfolgte hauptsächlich auf Kosten von Java, Sumatra und den Nachbarinseln, die von der Eruption nicht betroffen waren, von wo aus Pflanzen und Tiere auf unterschiedliche Weise die mit Asche und gefrorenen Lavaströmen bedeckte Insel neu besiedelten. Gleichzeitig erschienen erstmals (nach drei Jahren) Filme von Cyanobakterien auf vulkanischem Tuffstein und Asche. Der Prozess der Gründung nachhaltiger Gemeinschaften auf der Insel geht weiter; Waldzählungen befinden sich noch im Anfangsstadium der Sukzession und sind in ihrer Struktur stark vereinfacht.

Beachten Sie, dass die Einteilung lebender Organismen in Produzenten, Konsumenten und Zersetzer die erste Ebene der biologischen Heterogenität darstellt.

Schließlich ist die Rolle der Verbraucher, vor allem der Tiere, äußerst wichtig Regulatoren der Intensität von Materie- und Energieflüssen entlang trophischer Ketten. Die Fähigkeit zur aktiven Autoregulierung von Biomasse und der Geschwindigkeit ihrer Veränderung auf der Ebene von Ökosystemen und Populationen einzelner Arten wird letztendlich in Form der Aufrechterhaltung der Korrespondenz zwischen den Geschwindigkeiten der Entstehung und Zerstörung organischer Materie in globalen Kreislaufsystemen realisiert. An einem solchen Regulierungssystem sind nicht nur Verbraucher beteiligt, sondern letztere (insbesondere Tiere) zeichnen sich durch die aktivste und schnellste Reaktion auf etwaige Störungen im Biomassegleichgewicht benachbarter trophischer Ebenen aus.

IN Biozönosen lebende Organismen sind nicht nur eng miteinander verbunden, sondern auch miteinander unbelebte Natur. Diese Verbindung wird durch Materie und Energie ausgedrückt.

Wie Sie wissen, ist der Stoffwechsel eine der Hauptäußerungen des Lebens. reden moderne Sprache, Organismen sind offen biologische Systeme, da sie durch einen ständigen Fluss von Materie und Energie, der durch ihren Körper fließt, mit der Umwelt verbunden sind. Die materielle Abhängigkeit der Lebewesen von der Umwelt wurde bereits im antiken Griechenland erkannt. Der Philosoph Heraklit drückte dieses Phänomen bildlich mit folgenden Worten aus: „Unsere Körper fließen wie Bäche, und die Materie erneuert sich in ihnen ständig, wie Wasser in einem Bach.“ Die stofflich-energetische Verbindung des Organismus mit der Umwelt kann gemessen werden.

Die Versorgung lebender Organismen mit Nahrung, Wasser und Sauerstoff ist der Stofffluss Umfeld. Nahrung enthält die Energie, die für das Funktionieren von Zellen und Organen notwendig ist. Pflanzen nehmen Energie direkt auf Sonnenlicht, bewahren Sie es auf chemische Bindungen organische Verbindungen, und dann wird es durch Nahrungsbeziehungen in Biozönosen umverteilt.

V. N. Suchachev
(1880 – 1967)

Bedeutender russischer Botaniker, Akademiker
Der Begründer der Biogeozänologie – der Wissenschaft der natürlichen Ökosysteme

Die Stoff- und Energieströme durch lebende Organismen in den Stoffwechselprozessen sind extrem hoch. Ein Mensch verbraucht beispielsweise im Laufe seines Lebens Dutzende Tonnen Nahrung und Getränke und über die Lunge viele Millionen Liter Luft. Viele Organismen interagieren noch intensiver mit der Umwelt. Pflanzen verbrauchen 200 bis 800 oder mehr Gramm Wasser, um jedes Gramm ihrer Masse zu erzeugen, das sie dem Boden entziehen und in die Atmosphäre verdunsten lassen. Stoffe, die benötigt werden für Photosynthese Pflanzen werden aus Erde, Wasser und Luft gewonnen.

Bei einer solchen Intensität der Materieströme von der anorganischen Natur zu lebenden Körpern sind die Reserven an lebensnotwendigen Verbindungen vorhanden Nährstoffe– wäre auf der Erde längst erschöpft gewesen. Das Leben hört jedoch nicht auf, da biogene Elemente ständig in die Umwelt der Organismen zurückgeführt werden. Dies geschieht in Biozönosen, wo aufgrund der Nährstoffbeziehungen zwischen den Arten die von Pflanzen synthetisierten Nährstoffe entstehen organische Substanz werden schließlich wieder in solche Verbindungen abgebaut, die von Pflanzen wiederverwendet werden können. Das ist wie biologischer Stoffkreislauf.

Somit ist die Biozönose Teil eines noch größeren Komplexes System, zu der neben lebenden Organismen auch deren unbelebte Umgebung gehört, die zum Leben notwendige Materie und Energie enthält. Ohne stofflich-energetische Verbindungen mit der Umwelt kann eine Biozönose nicht existieren. Dadurch stellt die Biozönose eine gewisse Einheit mit ihr dar.

A. Tansley
(1871 – 1955)

Der englische Botaniker führte den Begriff „Ökosystem“ in die Wissenschaft ein

Man nennt jede Kombination von Organismen und anorganischen Bestandteilen, in der der Stoffkreislauf aufrechterhalten werden kann ökologisches System, oder Ökosystem.

Natürliche Ökosysteme können unterschiedlich groß und lang sein: eine kleine Pfütze mit ihren Bewohnern, ein Teich, ein Meer, eine Wiese, ein Hain, eine Taiga, eine Steppe – all dies sind Beispiele für Ökosysteme unterschiedlicher Größenordnung. Jedes Ökosystem umfasst einen lebenden Teil – eine Biozönose und ihre physische Umgebung. Kleinere Ökosysteme sind Teil immer größerer, bis hin zum Gesamtökosystem der Erde. Der allgemeine biologische Kreislauf der Materie auf unserem Planeten besteht auch aus dem Zusammenspiel vieler weiterer besonderer Kreisläufe. Ein Ökosystem kann den Stoffkreislauf nur dann gewährleisten, wenn es die dafür notwendigen vier Komponenten umfasst: Reserven an biogenen Elementen, Produzenten, Verbraucher Und Zersetzer(Abb. 1).

Reis. 1. Notwendige Bestandteile des Ökosystems

Produzenten- Dies sind grüne Pflanzen, die aus biogenen Elementen, also biologischen Produkten, mithilfe von Sonnenenergieströmen organisches Material erzeugen.

Verbraucher- Verbraucher dieser organischen Substanz, die sie in neue Formen verarbeiten. Tiere fungieren in der Regel als Konsumenten. Unterscheiden Sie Verbraucher erster Ordnung – pflanzenfressende Arten und zweite Ordnung – fleischfressende Tiere.

Zersetzer- Organismen, die schließlich organische Verbindungen zu mineralischen vernichten. Die Rolle von Zersetzern in Biozönosen übernehmen hauptsächlich Pilze und Bakterien sowie andere kleine Organismen, die die abgestorbenen Überreste von Pflanzen und Tieren verarbeiten (Abb. 2).

Reis. 2. Zerstörer von totem Holz (Bronzovka-Käfer und seine Larve; Hirschkäfer und seine Larve; große Eichenbarbe und seine Larve; duftender Holzwurm-Schmetterling und seine Raupe; roter Flachkäfer; Tausendfüßler-Kisyak; schwarze Ameise; Asseln; Regenwurm)

Das Leben auf der Erde existiert seit etwa 4 Milliarden Jahren ununterbrochen, gerade weil es im System der biologischen Stoffkreisläufe stattfindet. Grundlage hierfür sind die pflanzliche Photosynthese und die Nahrungsbeziehungen von Organismen in Biozönosen. Der biologische Stoffkreislauf erfordert jedoch einen ständigen Energieaufwand. Im Gegensatz zu chemischen Elementen, die in lebenden Körpern immer wieder vorkommen, kann die von grünen Pflanzen gespeicherte Energie der Sonnenstrahlen von Organismen nicht unbegrenzt genutzt werden.

Nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik verschwindet Energie nicht spurlos, sie wird in der Welt um uns herum gespeichert, sondern geht von einer Form in eine andere über. Nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik geht jede Energieumwandlung mit dem Übergang eines Teils davon in einen Zustand einher, in dem er nicht mehr für die Arbeit genutzt werden kann. In den Zellen von Lebewesen wird die Energie, die für chemische Reaktionen sorgt, bei jeder Reaktion teilweise in Wärme umgewandelt und die Wärme wird vom Körper an den umgebenden Raum abgegeben. Die komplexe Arbeit von Zellen und Organen geht somit mit Energieverlusten des Körpers einher. Jeder Zyklus des Stoffkreislaufs erfordert je nach Aktivität der Mitglieder der Biozönose immer mehr Energie.

Somit ist das Leben auf unserem Planeten dauerhaft Stoffkreislauf unterstützt Fluss der Sonnenenergie. Das Leben ist nicht nur in Biozönosen organisiert, sondern auch in Ökosystemen, in denen eine enge Beziehung zwischen lebenden und nicht lebenden Bestandteilen der Natur besteht.

Die Vielfalt der Ökosysteme auf der Erde hängt sowohl mit der Vielfalt lebender Organismen als auch mit den Bedingungen der physischen, geografischen Umwelt zusammen. Tundra, Wald, Steppe, Wüste oder tropisch Gemeinschaften haben ihre eigenen Merkmale biologischer Kreisläufe und Beziehungen zur Umwelt. Auch aquatische Ökosysteme sind äußerst vielfältig. Ökosysteme unterscheiden sich in der Geschwindigkeit der biologischen Kreisläufe und in der Gesamtmenge der an diesen Kreisläufen beteiligten Materie.

Das Grundprinzip der Ökosystemstabilität – die durch den Energiefluss unterstützte Stoffzirkulation – sichert im Wesentlichen die endlose Existenz des Lebens auf der Erde.

Nach diesem Prinzip können sowohl nachhaltige künstliche Ökosysteme als auch Produktionstechnologien organisiert werden, bei denen Wasser oder andere Ressourcen eingespart werden. Eine Verletzung der koordinierten Aktivität von Organismen in Biozönosen führt in der Regel zu gravierenden Veränderungen der Stoffkreisläufe in Ökosystemen. Dies ist der Hauptgrund dafür Umweltkatastrophen, wie ein Rückgang der Bodenfruchtbarkeit, ein Rückgang der Pflanzenerträge, des Wachstums und der Produktivität von Tieren, die allmähliche Zerstörung der natürlichen Umwelt.