РАЗНОКАЧЕСТВЕННОСТЬ ФОРМ ЖИЗНИ И БИОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ
Устойчивое существование жизни возможно лишь при многообразии, разно качественности ее форм, специфика обмена, которых обеспечивает последовательное использование выделяемых в среду продуктов метаболизма, формирующие биогенный круговорот.
В простейшем виде такой комплиментарный набор качеств форм жизни представлен: продуцентами, консументами, редуцентами, совместная деятельность, которых обеспечивает извлечение веществ из внешней среды, их трансформацию на различных уровнях трофических цепей и минерализацию органических веществ до составляющих, доступных для очередного включения в круговорот.
Продуценты- это живые организмы, которые способны синтезировать органическое вещество из неорганических составляющих с использованием внешних источников энергии. В се продуценты по характеру источника энергии для синтеза органических веществ подразделяются на фотоавтотрофов и хемоавтотрофов.
Консументы -живые существа, не способные строить свое тело на базе использования неорганических веществ, требующих поступления органического вещества извне, в составе пищи. Организмы потребляющие органические вещества по ходу в потоке веществ круговорота они занимают уровень потребителей, облигатно обязанных с автотрофными организмами (консументы 1 порядка) или с другими гетеротрафами, которыми они питаются ( консументы П порядка).
СОЛНЦЕ
КОНСУМЕНТЫ
1 ПОРЯДКА
ПРОДУЦЕНТЫ
КОНСУМЕНТЫ
П ПОРЯДКА
РЕДУЦЕНТЫ
МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА
Упрощенная схема переноса вещества и энергии в процессе биогенного круговорота (Никоноров и др.)
Значение консументов в круговороте веществ:
1. В процессе метаболизма гетеротрофы разлагают полученные в составе пищи органические вещества. Трансформация первично редуцируемых автотрофами веществ в организмах консументов ведет к увеличению разнообразия живого вещества, а это является необходимым условием устойчивости любой экосистемы (принцип Эшбина внешнего и внутреннего возмущения).
2. Животные, составляющие основную часть организмов консументов, подвижны, способны к активному перемещению в пространстве. Этим они способствуют миграции живого вещества, дисперсии его на поверхности планеты, что стимулирует пространственное расселение жизни и служит своеобразным гарантийным механизмом на случай уничтожения жизни в каком-то одном месте.
3. Важная роль консументов, особенно животных, как регуляторов интенсивности потока вещества и энергии.
Редуценты -организмы разлагающие вещества, частичная минерализация органического вещества идет у всех животных, так в процессе дыхания выделяется СО2 , выводится Н2О, минеральные соли, аммиак.
Истинными редуцентами, завершающими цикл разрушения органических веществ, можно считать лишь такие организмы, которые выводят во внешнею среду только неорганические вещества, готовые к вовлечению в новый круговорот. В категорию редуцентов входят многие виды бактерий и грибов. По характеру метаболизма - это организмы восстановители (N де нитрифицирующие бактерии, восстанавливают азот до элементарного состояния).
ТРОФИЧЕСКИЕ УРОВНИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА
Все организмы, выполняющие в экосистеме трофические функции составляют трофические уровни:
1. Трофический уровеньобразуют автотрофные организмы. Они создают уровень первичной продукции и являются первичными продуцентами. Именно они утилизируют внешнюю энергию солнца, создают массу органического вещества (биомассу), являются основой существования жизни вообще и биоценоза в частности.
Живые организмы рождаются, растут, развиваются, в ходе этих процессов меняется их биомасса. Биомассу выражают в единицах энергии или массы не единицу площади (N: ДЖ/м , или т/м ). В сообществах основная доля биомассы приходится на растения (первичная продукция - автотрофы).
Количество создаваемой автотрофами продукции называется первичной продукцией,при этом общее количество биомассы называется валовой продукцией, а прирост биомассы - чистой продукцией.
Часть энергии идет на поддержание жизни и дыхания самих растений - это составляет 40-70% от валовой продукции. Разница между валовой продукцией и дыханием и есть чистая продукция.
Чистая продукция -это скорость наращивания биомассы доступной для потребления гетеротрофов.
Скорость образования первичной продукции называетсябиологической продуктивностью экосистемы. Выражается она в единицах энергии или вещества, отнесенных к площади за 1 сутки.
Животные, грибы, бактерии получают энергию, питаясь растениями (автотрофами) или другими организмами, которые тоже питаются растениями и по характеру питания являются гетеротрофами. Их относят к вторичным продуцентам.
Количество биомассы создаваемое вторичными продуцентами называется вторичной продукцией. Это группу объединяютво второй трофический уровень, который представлен консументами. Их называют трансформаторами-гетеротрофами.
Консументы выделяют различные биоактивные вещества, стимулирующие или угнетающие другие организмы. В этой группе выделяется несколько уровней:
n Консументы 1 порядка
n Консументы П порядка
n и другие.
Третья группа организмов образует в экосистеме функционирующего биоценоза - редуценты.
Различают следующие группы потребителей мертвых организмов:
В общих чертах редуценты можно разделить на фитофаги, зоофаги, миксофаги (смешанные). Вклад каждой группы в функционирование экосистемы неравноценен.
N: для полного круговорота вещества в водоеме видовой состав продуцентов и редуцентов не имеет большого значения, а для промысловых организмов - решающее.
Организмы разных групп по-разному реагируют на антропогенные воздействия.
ТИПЫ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ
Выделяют следующие типы взаимоотношений между популяциями:
n нейтрализмпри котором ассоциация двух популяций не сказывается ни на одной из них;
n взаимное конкурентное подавление, при котором обе популяции активно подавляют друг друга;
n конкуренция из-за ресурсов,при которой каждая популяция неблагоприятно действует на другие при борьбе за пищевые ресурсы в условиях их недостатка;
n аменсализм,при которой одна популяция подавляет другую, но сама не испытывает отрицательного влияния;
n паразитизм -одна популяция использует другую в качестве среды обитания или источника пищи;
n хищничество- одна популяция неблагоприятно воздействует на другую в результате прямого нападения, но тем не менее зависит от другой;
n комменсализм- одна популяция извлекает пользу из объединения, для другой это объединение безразлично;
n протокооперация -обе популяции используют преимущество от объединения, но их связь не облигатна (не обязательна);
n мутуализм -связь популяций благоприятна для роста и выживания обоих.
Ю.Одум подчеркивает 2 важных принципа:
1. В ходе эволюции и развития экосистем существует тенденция к уменьшению роли отрицательных взаимодействий за счет положительных, увеличивающих выживание взаимодействующих видов.
2. В недавно сформировавшихся или новых ассоциациях вероятность возникновения сильных отрицательных взаимодействий больше, чем в старых ассоциациях. Наличие этих принципов не означает, что со временем хищники и паразиты исчезают.
В рамках биосферы как целостности такого не происходит, так как опасности и преодоления их способствуют эволюции.
В природе нет ничего вредного для вида, так как, что вредно для индивида и популяции, полезно для вида с эволюции. Концепция ко эволюции хорошо объясняет эволюцию в системе "хищник-жертва" - постоянное совершенствование и того и другого компонента экосистемы.
Хищники и паразиты регулируют численность популяций, не имеющих механизмов предотвращения перенаселения, следствием чего могло бы быть самоуничтожение. Отрицательные взаимодействия могут ускорить естественный отбор, приводя к возникновению новых адаптаций, морфологических и физиологических признаков и эволюции видов.
Основной особенностью отрицательного взаимодействия популяций является то, что при их синхронности эволюции в стабильной экосистеме степень отрицательного влияния уменьшается. Иными словами, естественный отбор стремится уменьшить отрицательное влияние или вообще устранить взаимодействие популяций, поскольку продолжительное и сильное подавление популяции добычи или хозяина популяцией хищника или паразита может привести к уничтожению одной из них или обеих.
Условием уменьшения отрицательного воздействия является стабильность экосистемы и то, что ее пространственная структура обеспечивает возможность взаимного приспособления популяций. Отрицательные и положительные отношения между популяциями в экосистеме, которые достигают стабильного состояния, в конце концов уравновешивают друг друга.