النظام البيئي (التكاثر الحيوي)- مجموعة من الكائنات الحية المختلفة والمكونات غير الحية للبيئة، المترابطة بشكل وثيق من خلال تدفقات المادة والطاقة.

رئيسي موضوع البحث مع نهج النظام البيئي في علم البيئة، تصبح عمليات تحويل المادة والطاقة بين البيئة الحيوية والتكاثر الحيوي، أي الدورة البيوجيوكيميائية الناشئة للمواد في النظام البيئي ككل.

تشمل النظم البيئية مجتمعات حيوية من أي نطاق مع موطنها (على سبيل المثال، من البركة إلى المحيط العالمي، من الجذع الفاسد إلى غابة التايغا الشاسعة).

وفي هذا الصدد، تتميز مستويات النظام البيئي

مستويات النظام البيئي:

1. النظم الإيكولوجية الدقيقة(جذع فاسد به حشرات وكائنات دقيقة وفطريات تعيش فيه ؛ إناء للزهور) ؛

2. النظم البيئية المتوسطة(بركة، بحيرة، السهوب، إلخ)؛

3. النظم البيئية الكلية(القارة والمحيط)؛

4. النظام البيئي العالمي(المحيط الحيوي للأرض).

النظام البيئي هو نظام متكامل يتضمن مكونات حيوية وغير حيوية. يتفاعلون مع بعضهم البعض. جميع النظم البيئية هي أنظمة مفتوحة وتعمل عن طريق استهلاك الطاقة الشمسية.

تشمل المكونات اللاأحيائية المواد غير العضوية التي يتم تضمينها في الدورات، والمركبات العضوية التي تربط الأجزاء الحيوية وغير الحيوية: الهواء والماء والبيئة الركيزة.

تحتوي المكونات الحيوية للنظام البيئي على نوع وبنية مكانية وغذائية.

يتجلى الهيكل المكاني للنظام البيئي في طبقات: تكون العمليات ذاتية التغذية أكثر نشاطًا في الطبقة العليا - "الحزام الأخضر"، حيث يتوفر ضوء الشمس. تكون العمليات غير المتجانسة أكثر كثافة بالنسبة للطبقة الدنيا. - "حزام بني". هنا تتراكم المواد العضوية في التربة والرواسب.

يتم تمثيل الهيكل الغذائي للنظام البيئي من قبل المنتجين - منتجي المواد العضوية والمستهلكين - مستهلكي المواد العضوية، وكذلك المحللين - تدمير المركبات العضوية إلى مركبات غير عضوية. لا يمكن للنظام البيئي أن يضمن تداول المادة إلا إذا كان يتضمن المكونات الأربعة الضرورية لذلك: احتياطيات العناصر الغذائية والمنتجين والمستهلكين والمحللات. المنتجون هم كائنات ذاتية التغذية، والمستهلكون كائنات غير ذاتية التغذية. تنقسم الكائنات غيرية التغذية إلى كائنات مغذية (تتغذى على الكائنات الحية الأخرى) ونباتات رمامية ومدمرات (بكتيريا وفطريات تحلل الأنسجة الميتة).

في أي نظام بيئي، يحدث تفاعل المكونات ذاتية التغذية وغيرية التغذية في عملية تداول المادة. يتم فقدان ما يصل إلى 90% من المادة والطاقة في كل مرحلة من مراحل السلسلة الغذائية، وينتقل 10% فقط إلى المستهلك التالي (قاعدة 10%). يعتمد معدل تكوين المواد العضوية في النظم البيئية - المنتجات البيولوجية - على طاقة الشمس. الإنتاج البيولوجي للنظم الإيكولوجية هو المعدل الذي يتم به إنشاء الكتلة الحيوية فيها. الإنتاج النباتي أساسي، والإنتاج الحيواني ثانوي. في أي تكاثر حيوي، يكون إنتاج كل مستوى غذائي أقل بعشر مرات من المستوى السابق. الكتلة الحيوية للنباتات أكبر من الكتلة الحيوية للحيوانات العاشبة، وكتلة الحيوانات المفترسة أقل بعشر مرات من كتلة الحيوانات العاشبة (قاعدة هرم الإنتاج البيولوجي). وفي المحيطات، تنقسم الطحالب وحيدة الخلية بمعدل أسرع وتنتج إنتاجًا عاليًا. لكن عددها الإجمالي يتغير قليلاً، لأن مغذيات الترشيح تأكلها بمعدل أقل. بالكاد يكون لدى الطحالب الوقت الكافي للتكاثر من أجل البقاء. تنمو الأسماك ورأسيات الأرجل والقشريات الكبيرة وتتكاثر بشكل أبطأ، ولكن يأكلها الأعداء بشكل أبطأ، لذلك تتراكم كتلتها الحيوية. إذا وزنت كل الطحالب وجميع الحيوانات الموجودة في المحيط، فإن هذه الأخيرة سوف تتفوق. تبين أن هرم الكتلة الحيوية في المحيط مقلوب رأسًا على عقب. وفي النظم الإيكولوجية الأرضية، يكون معدل استهلاك نمو النبات أقل ويشبه هرم الكتلة الحيوية هرم الإنتاج. أقل النظم البيئية إنتاجية هي الصحاري الساخنة والباردة والأجزاء الوسطى من المحيطات. يتم توفير متوسط ​​الإنتاج من الغابات المعتدلة والمروج والسهوب. أعلى زيادة في الكتلة النباتية تحدث في الغابات الاستوائية وعلى الشعاب المرجانية في المحيط.

1. علاقات النظام البيئي

التفاعلات البيئية للسكان والكائنات الفردية في النظام البيئي هي ذات طبيعة مادية ومعلوماتية. بادئ ذي بدء، هذه تفاعلات غذائية (غذائية) تكتسب أشكال مختلفة: العاشبة – أكل النبات. آكلة اللحوم – Zoophagy، أكل الحيوانات الأخرى من قبل بعض الحيوانات، بما في ذلك الافتراس.

سكان الحيوانات العاشبة والحيوانات المفترسة والحيوانات آكلة اللحوم هم مستهلكون للمواد العضوية - مستهلكون يمكن أن يكونوا أوليين وثانويين وثلاثيين. النباتات منتجة.

بعض الروابط البيئية الأكثر دراسة هي بين الحيوانات المفترسة والفرائس. افتراس- هذه طريقة للحصول على الغذاء وإطعام الحيوانات. قيمة الحيوانات المفترسة بالنسبة لعدد الفرائس إيجابية، لأن تقوم الحيوانات المفترسة في المقام الأول بإبادة الأفراد المرضى والضعفاء. وهذا يساهم في الحفاظ على تنوع الأنواع، لأن ينظم عدد السكان في المستويات الغذائية المنخفضة.

التكافل (التبادلية). تتعايش جميع أنواع الأشجار تقريبًا مع الفطريات الدقيقة. تتشابك الفطريات الفطرية مع أجزاء رقيقة من الجذور وتتغلغل في الفضاء بين الخلايا. تؤدي كتلة من خيوط الفطر الدقيقة وظيفة شعر الجذر، حيث تمتص محلول التربة المغذي.

مسابقة -نوع آخر من العلاقة. تسمى أنماط العلاقات التنافسية بمبدأ الاستبعاد التنافسي: لا يمكن لنوعين أن يتواجدا بشكل مستدام في مساحة محدودة إذا كان النمو السكاني محدودًا بمورد حيوي واحد.

إذا كانت الأنواع التي تعيش معًا مرتبطة فقط من خلال سلسلة من الأنواع الأخرى ولا تتفاعل، وتعيش في نفس المجتمع، فإن علاقتها تسمى محايدة. الثدي والفئران في نفس الغابة من الأنواع المحايدة.

التعاون الأولي(برلمان المملكة المتحدة)

معايشة(واحد يستفيد)

المذهبية(نوع واحد يمنع نمو نوع آخر)

1. تتدفق الطاقة في النظام البيئي

النظم البيئية الطبيعية هي أنظمة مفتوحة : يجب أن يتلقوا المواد والطاقة ويتنازلوا عنها.

داخل النظم البيئية هناك تداول مستمر للمادة والطاقة. يتم توفير مراحل هذه الدورة من قبل مجموعات مختلفة من الكائنات الحية التي تؤديها وظائف مختلفة:

1. المنتجين(من اللاتينية Producentis - إنتاج وإنشاء) الكائنات الحية التي تشكل مواد عضوية من مواد غير عضوية. بادئ ذي بدء، هذه نباتات تنتج الجلوكوز من الماء وثاني أكسيد الكربون من خلال عملية التمثيل الضوئي باستخدام طاقة الشمس.

أ) في المحيطوغيرها من المسطحات المائية، والمنتجون هم الطحالب المجهرية

العوالق النباتيةوكذلك الطحالب الكبيرة.

ب) على الأرض– هذه نباتات عليا كبيرة (الأشجار والشجيرات والأعشاب).

2. المستهلكين(من اللاتينية تستهلك - تستهلك) - الكائنات الحية التي تعيش على المواد العضوية التي أنشأها المنتجون. يشمل المستهلكون جميع الحيوانات التي تأكل النباتات وبعضها البعض.

أ) مستهلكو الدرجة الأولى - العاثيات النباتية(الحيوانات العاشبة - ذوات الحوافر والقوارض وبعض الحشرات) ؛

ب ) المستهلكين من الدرجة الثانية– الحيوانات آكلة اللحوم (الطيور والثدييات الحشرية والبرمائيات والأسماك);

ج) المستهلكين من الدرجة الثالثة– الحيوانات المفترسة الكبيرة (الأسماك المفترسة والطيور والثدييات).

3. المحللون(من اللاتينية المخفض - العودة والاستعادة) - الكائنات الحية التي تتلقى الطاقة عن طريق تحلل المواد العضوية الميتة ( المخلفات )، في حين تطلق المحللات عناصر غير عضوية لتغذية المنتجين. وتشمل هذه البكتيريا والفطريات.

ونتيجة لتفاعل هذه المجموعات من الكائنات الحية، يحدث تداول المادة والطاقة في النظام البيئي

النظام البيئي- هذه هي الوحدة الوظيفية للكائنات الحية وموائلها. أساسي صفاتالنظم البيئية - عدم أبعادها ونقص رتبتها. ويسمى استبدال بعض الكائنات الحيوية بأخرى على مدى فترة طويلة من الزمن بالخلافة. تسمى الخلافة التي تحدث على الركيزة المشكلة حديثًا بالأساسية. تسمى الخلافة في منطقة تشغلها النباتات بالفعل بالخلافة الثانوية.

وحدة تصنيف النظام البيئي هي المنطقة الأحيائية - المنطقة الطبيعيةأو منطقة ذات ظروف مناخية معينة ومجموعة مقابلة من الأنواع النباتية والحيوانية السائدة.

النظام البيئي الخاص - التكاثر الحيوي - هو جزء من سطح الأرض ذو ظواهر طبيعية متجانسة. عناصرالتكاثر الحيوي هو مناخي، edaphotope، hydrotope (biotope)، وكذلك phytocenosis، داء الحيوان وmicrocoenosis (biocenosis).

من أجل الحصول على الغذاء، يقوم الناس بإنشاء النظم الإيكولوجية الزراعية بشكل مصطنع. وهي تختلف عن الطبيعية في انخفاض مقاومتها واستقرارها، ولكن في إنتاجيتها الأعلى.

النظم البيئية هي الوحدات الهيكلية الأساسية للمحيط الحيوي

النظام البيئي، أو النظام البيئي، هو الوحدة الوظيفية الأساسية في علم البيئة، لأنه يشمل الكائنات الحية و

البيئة غير الحية - المكونات التي تؤثر بشكل متبادل على خصائص بعضها البعض، والظروف اللازمة للحفاظ على الحياة بالشكل الموجود على الأرض. شرط النظام البيئيتم اقتراحه لأول مرة في عام 1935 من قبل عالم البيئة الإنجليزي أ. تانسلي.

وبالتالي، يُفهم النظام البيئي على أنه مجموعة من الكائنات الحية (المجتمعات) وموائلها، والتي تشكل، بفضل دورة المواد، نظامًا مستقرًا للحياة.

ترتبط مجتمعات الكائنات الحية بالبيئة غير العضوية عن طريق روابط المواد والطاقة الأقرب. لا يمكن للنباتات أن توجد إلا بسبب الإمداد المستمر بثاني أكسيد الكربون والماء والأكسجين والأملاح المعدنية. تعيش الكائنات غيرية التغذية على الكائنات ذاتية التغذية، ولكنها تحتاج إلى إمدادها بمركبات غير عضوية مثل الأكسجين والماء.

في أي موطن معين، فإن احتياطيات المركبات غير العضوية اللازمة لدعم حياة الكائنات الحية التي تعيش فيها لن تستمر طويلا إذا لم يتم تجديد هذه الاحتياطيات. تحدث عودة العناصر الغذائية إلى البيئة أثناء حياة الكائنات الحية (نتيجة التنفس والإفراز والتغوط) وبعد وفاتها نتيجة تحلل الجثث وحطام النباتات.

وبالتالي يشكل المجتمع نظاما معينا مع البيئة غير العضوية التي يميل فيها تدفق الذرات الناتج عن النشاط الحيوي للكائنات الحية إلى الانغلاق في دورة.

أرز. 8.1. هيكل التكاثر الحيوي ومخطط التفاعل بين المكونات

يستخدم مصطلح "التكاثر الحيوي" الذي تم اقتراحه في عام 1940 على نطاق واسع في الأدب الروسي. ب. نسوكاشيف.ووفقا لتعريفه، فإن التكاثر الحيوي هو "مجموعة من الظواهر الطبيعية المتجانسة (الغلاف الجوي والصخور والتربة والظروف الهيدرولوجية) على مدى معين من سطح الأرض، والتي لها خصوصية خاصة لتفاعلات هذه المكونات التي تتكون منها و نوع معين من تبادل المادة والطاقة بينها وبين الظواهر الطبيعية الأخرى، وتمثل وحدة جدلية متناقضة داخليًا، في حركة وتطور مستمرين.

في التكاثر الحيوي V.N. حدد سوكاشيف كتلتين: com.ecotop- مجموعة من الشروط بيئة غير حيويةو التكاثر الحيوي- مجمل جميع الكائنات الحية (الشكل 8.1). غالبًا ما يُنظر إلى البيئة البيئية على أنها بيئة غير حيوية لا تتحول بواسطة النباتات (المجمع الأساسي لعوامل البيئة الفيزيائية الجغرافية)، والبيئة الحيوية عبارة عن مجموعة من عناصر البيئة اللاأحيائية المعدلة بواسطة أنشطة تكوين البيئة للكائنات الحية.

هناك رأي مفاده أن مصطلح "التكوين الحيوي" يعكس إلى حد كبير الخصائص الهيكلية للنظام الكلي قيد الدراسة، في حين أن مفهوم "النظام البيئي" يشمل في المقام الأول جوهره الوظيفي. في الواقع، لا يوجد فرق بين هذه المصطلحات.

تجدر الإشارة إلى أن الجمع بين بيئة فيزيائية وكيميائية محددة (منظار حيوي) مع مجتمع من الكائنات الحية (التكاثر الحيوي) يشكل نظامًا بيئيًا:

النظام البيئي = Biotope + التكاثر الحيوي.

يتم ضمان حالة التوازن (المستقر) للنظام البيئي على أساس دورات المادة (انظر الفقرة 1.5). وتشارك جميع مكونات النظم البيئية بشكل مباشر في هذه الدورات.

للحفاظ على تداول المواد في النظام البيئي، من الضروري أن يكون لديك مخزون من المواد غير العضوية في شكل قابل للهضم وثلاث مجموعات بيئية مختلفة وظيفيًا من الكائنات الحية: المنتجون والمستهلكون والمحللون.

المنتجينالكائنات ذاتية التغذية قادرة على بناء أجسامها باستخدام مركبات غير عضوية (الشكل 8.2).

أرز. 8.2. المنتجين

المستهلكون -كائنات غيرية التغذية تستهلك المواد العضوية من المنتجين أو المستهلكين الآخرين وتحولها إلى أشكال جديدة.

المحللونإنهم يعيشون على المواد العضوية الميتة، ويحولونها مرة أخرى إلى مركبات غير عضوية. هذا التصنيف نسبي، حيث أن المستهلكين والمنتجين أنفسهم يعملون جزئيًا كمحللات أثناء الحياة، ويطلقون منتجات التمثيل الغذائي المعدنية في البيئة.

من حيث المبدأ، يمكن الحفاظ على دورة الذرات في النظام دون رابط وسيط - المستهلكين، وذلك بفضل أنشطة مجموعتين أخريين. ومع ذلك، فإن مثل هذه النظم البيئية تحدث على سبيل الاستثناءات، على سبيل المثال، في تلك المناطق التي تتكون فيها المجتمعات من الكائنات الحية الدقيقة فقط. تلعب الحيوانات دورًا رئيسيًا في الحفاظ على وتسريع الهجرة الدورية للذرات في النظم البيئية.

يختلف حجم النظم البيئية في الطبيعة بشكل كبير. تختلف أيضًا درجة إغلاق دورات المادة التي يتم الحفاظ عليها فيها، أي. تكرار مشاركة نفس العناصر في الدورات. كنظم بيئية منفصلة، ​​يمكننا أن نعتبر، على سبيل المثال، وسادة من الأشنات على جذع شجرة، أو جذعًا متحللًا مع سكانه، أو مسطحًا مائيًا صغيرًا مؤقتًا، أو مرجًا، أو غابة، أو سهوبًا، أو صحراء، أو المحيط بأكمله، وأخيرًا، كامل سطح الأرض الذي تشغله الحياة.

في بعض أنواع النظم البيئية، يكون نقل المادة خارج حدودها كبيرًا جدًا بحيث يتم الحفاظ على استقرارها بشكل أساسي من خلال تدفق نفس الكمية من المادة من الخارج، في حين أن الدورة الداخلية غير فعالة. وتشمل هذه الخزانات المتدفقة والأنهار والجداول والمناطق الواقعة على المنحدرات الجبلية شديدة الانحدار. تتمتع الأنظمة البيئية الأخرى بدورة أكثر اكتمالًا من المواد وتكون مستقلة نسبيًا (الغابات والمروج والبحيرات وما إلى ذلك).

النظام البيئي هو عمليا نظام مغلق. وهذا هو الفرق الأساسي بين النظم البيئية والمجتمعات والسكان، وهي أنظمة مفتوحة تتبادل الطاقة والمادة والمعلومات مع بيئتها.

ومع ذلك، لا يوجد نظام بيئي واحد على الأرض لديه تداول مغلق تماما، حيث لا يزال يحدث الحد الأدنى من تبادل الكتلة مع البيئة.

النظام البيئي عبارة عن مجموعة من مستهلكي الطاقة المترابطين الذين يقومون بعمل للحفاظ على حالة عدم التوازن بالنسبة إلى موطنهم من خلال استخدام تدفق الطاقة الشمسية.

وفقا للتسلسل الهرمي للمجتمعات، تتجلى الحياة على الأرض أيضا في التسلسل الهرمي للنظم الإيكولوجية المقابلة. تنظيم النظام البيئي للحياة هو واحد من الشروط الضروريةوجودها. كما ذكرنا سابقًا، فإن احتياطيات العناصر الحيوية اللازمة لحياة الكائنات الحية على الأرض بشكل عام وفي كل منطقة محددة من سطحها ليست غير محدودة. فقط نظام الدورات هو الذي يمكن أن يمنح هذه الاحتياطيات خاصية اللانهاية اللازمة لاستمرار الحياة.

فقط مجموعات الكائنات الحية المختلفة وظيفيًا يمكنها الحفاظ على الدورة وتنفيذها. إن التنوع الوظيفي والإيكولوجي للكائنات الحية وتنظيم تدفق المواد المستخرجة من البيئة إلى دورات هو أقدم خاصية للحياة.

ومن وجهة النظر هذه، فإن الوجود المستدام للعديد من الأنواع في النظام البيئي يتحقق بسبب اضطرابات الموائل الطبيعية التي تحدث فيه باستمرار، مما يسمح للأجيال الجديدة باحتلال المساحة التي تم إخلاؤها حديثًا.

مفهوم النظام البيئي

الهدف الرئيسي لدراسة علم البيئة هو النظم البيئية، أو النظم البيئية. يحتل النظام البيئي المكان التالي بعد التكاثر الحيوي في نظام مستويات الطبيعة الحية. عندما نتحدث عن التكاثر الحيوي، كنا نقصد الكائنات الحية فقط. إذا نظرنا إلى الكائنات الحية (التكاثر الحيوي) بالتزامن مع العوامل البيئية، فهذا بالفعل نظام بيئي. وبالتالي، فإن النظام البيئي عبارة عن مجمع طبيعي (نظام خامل حيويًا) يتكون من الكائنات الحية (التكاثر الحيوي) وموائلها (على سبيل المثال، الغلاف الجوي خامل، والتربة، والخزان خامل حيويًا، وما إلى ذلك)، ومترابط بواسطة تبادل المواد والطاقة.

تم تقديم مصطلح "النظام البيئي"، المقبول بشكل عام في علم البيئة، في عام 1935 من قبل عالم النبات الإنجليزي أ. تانسلي. كان يعتقد أن النظم البيئية، "من وجهة نظر عالم البيئة، تمثل الوحدات الطبيعية الأساسية على سطح الأرض"، والتي لا تشمل "مجموعة معقدة من الكائنات الحية فحسب، بل أيضًا مجموعة كاملة من العوامل الفيزيائية التي تشكل ما نحن عليه". نسمي البيئة الأحيائية عوامل الموائل في حد ذاتها بالمعنى الواسع" وأكد تانسلي أن النظم البيئية تتميز بأنواع مختلفة من التمثيل الغذائي ليس فقط بين الكائنات الحية، ولكن أيضًا بين العضوية والعضوية مادة غير عضوية. وهذا ليس مجرد مجمع من الكائنات الحية، ولكنه أيضًا مزيج من العوامل الفيزيائية.

النظام البيئي (النظام البيئي)— الوحدة الوظيفية الأساسية للبيئة، والتي تمثل وحدة الكائنات الحية وموائلها، والتي تنظمها تدفقات الطاقة والدورة البيولوجية للمواد. هذا هو المجتمع الأساسي للكائنات الحية وموطنها، أي مجموعة من الكائنات الحية التي تعيش معًا وظروف وجودها (الشكل 8).

أرز. 8. النظم البيئية المختلفة : أ – البركة المنطقة الوسطى(1 - العوالق النباتية؛ 2 - العوالق الحيوانية؛ 3 - الخنافس السباحة (اليرقات والكبار)؛ 4 - صغار الكارب؛ 5 - رمح؛ 6 - يرقات المشيرونوميد (البعوض النطري)؛ 7 - البكتيريا؛ 8 - حشرات النباتات الساحلية؛ ب - المروج (I - المواد غير الحيوية، أي المكونات غير العضوية والعضوية الرئيسية II - المنتجين (النباتات)؛ III - المستهلكين الكبار (الحيوانات): أ - الحيوانات العاشبة (المهرات، فئران الحقل، وما إلى ذلك)؛ أو السابروبس (لافقاريات التربة) ج- الحيوانات المفترسة "الجبلية" (الصقور) ؛ المحللون الرابعون (البكتيريا والفطريات المتعفنة) ؛

يمكن تطبيق مفهوم "النظام البيئي" على الأشياء بدرجات متفاوتة من التعقيد والحجم. ومن أمثلة النظام البيئي غابة استوائية في مكان وزمان معينين، يسكنها آلاف الأنواع من النباتات والحيوانات والميكروبات التي تعيش معًا وتتصل بالتفاعلات التي تحدث بينها. النظم البيئية هي تكوينات طبيعية مثل المحيط والبحر والبحيرة والمروج والمستنقعات. يمكن أن يكون النظام البيئي عبارة عن ربوة في مستنقع، أو شجرة متعفنة في غابة تعيش عليها وفيها كائنات حية، أو عش نمل به نمل. أكبر نظام بيئي هو كوكب الأرض.

يمكن أن يتميز كل نظام بيئي بحدود معينة (النظام البيئي لغابات التنوب، النظام البيئي للمستنقعات في الأراضي المنخفضة). ومع ذلك، فإن مفهوم "النظام البيئي" في حد ذاته ليس له رتبة. إنها تتميز بخاصية عدم الأبعاد، ولا تتميز بالقيود الإقليمية. عادة، يتم تحديد النظم البيئية من خلال عناصر البيئة اللاأحيائية، على سبيل المثال، الإغاثة، وتنوع الأنواع، والظروف الفيزيائية والكيميائية والتغذوية، وما إلى ذلك. لا يمكن التعبير عن حجم النظم البيئية بوحدات القياس المادية (المساحة، الطول، الحجم، وما إلى ذلك). يتم التعبير عنه كإجراء نظامي يأخذ في الاعتبار عمليات التمثيل الغذائي والطاقة. لذلك، يُفهم النظام البيئي عادةً على أنه مجموعة من مكونات البيئة الحيوية (الكائنات الحية) والبيئة اللاأحيائية، والتي تحدث أثناء تفاعلها دورة حيوية كاملة إلى حد ما، يشارك فيها المنتجون والمستهلكون والمتحللون. يستخدم مصطلح "النظام البيئي" أيضًا فيما يتعلق بالتكوينات الاصطناعية، على سبيل المثال، النظام البيئي للمنتزه، والنظام البيئي الزراعي (النظام البيئي الزراعي).

يمكن تقسيم النظم البيئية إلى النظم البيئية الدقيقة(شجرة في الغابة، غابة ساحلية من النباتات المائية)، النظم البيئية المتوسطة(مستنقع، غابة الصنوبر، حقل الجاودار) و النظم البيئية الكلية(المحيط، البحر، الصحراء).

حول التوازن في النظم البيئية

النظم البيئية المتوازنة هي تلك التي "تتحكم" في تركيزات العناصر الغذائية، وتحافظ على توازنها مع المراحل الصلبة. المراحل الصلبة (بقايا الكائنات الحية) هي نتاج النشاط الحيوي للكائنات الحية. تلك المجتمعات والسكان الذين يشكلون جزءًا من النظام البيئي المتوازن سيكونون أيضًا في حالة توازن. ويسمى هذا النوع من التوازن البيولوجي متحركحيث أن عمليات الموت يتم تعويضها بشكل مستمر بظهور كائنات جديدة.

تخضع الأنظمة البيئية المتوازنة لمبدأ الاستدامة الذي وضعه لو شاتيليه. ونتيجة لذلك، تتمتع هذه النظم البيئية بالتوازن، وبعبارة أخرى، فهي قادرة على تقليل التأثيرات الخارجية مع الحفاظ على التوازن الداخلي. لا تتحقق استدامة النظام البيئي عن طريق النزوح التوازنات الكيميائيةولكن عن طريق تغيير معدلات تركيب وتحلل العناصر الغذائية.

من الأمور ذات الأهمية الخاصة طريقة الحفاظ على استقرار النظم البيئية، بناءً على المشاركة في الدورة البيولوجية للمواد العضوية التي كان ينتجها النظام البيئي سابقًا ويتم وضعها جانبًا "في الاحتياطي" - الخشب والجثث (الخث، الدبال، القمامة). في هذه الحالة، يكون الخشب بمثابة ثروة مادية فردية، ويكون الميت بمثابة ثروة جماعية تنتمي إلى النظام البيئي ككل. وتزيد هذه "الثروة المادية" من قدرة النظم البيئية على الصمود، مما يضمن بقائها أثناء التغيرات المناخية المعاكسة، والكوارث الطبيعية، وما إلى ذلك.

يكون استقرار النظام البيئي أكبر، كلما كان حجمه أكبر وأكثر ثراءً وتنوعًا في أنواعه وتكوينه السكاني.

النظم البيئية أنواع مختلفةيستخدم خيارات مختلفةالطرق الفردية والجماعية لتخزين الاستدامة بنسب مختلفة من الثروة المادية الفردية والجماعية.

وبالتالي، فإن الوظيفة الرئيسية لمجمل الكائنات الحية (المجتمع) المدرجة في النظام البيئي هي ضمان حالة التوازن (المستقر) للنظام البيئي على أساس دورة مغلقة من المواد.

قوانين تنظيم النظام البيئي

في التكاثر الحيوي، ترتبط الكائنات الحية ارتباطًا وثيقًا ليس فقط مع بعضها البعض، ولكن أيضًا مع بعضها البعض الطبيعة الجامدة. ويتم التعبير عن هذا الارتباط من خلال المادة والطاقة.

الأيض، كما تعلمون، هو أحد المظاهر الرئيسية للحياة. في اللغة الحديثة، الكائنات الحية هي أنظمة بيولوجية مفتوحة، لأنها مرتبطة مع بعضها البعض بيئةالتدفق المستمر للمادة والطاقة التي تمر عبر أجسادهم. تم تحقيق الاعتماد المادي للكائنات الحية على البيئة مرة أخرى اليونان القديمة. وقد عبّر الفيلسوف مجازياً عن هذه الظاهرة بالكلمات التالية: "أجسادنا تتدفق مثل الجداول، والمادة تتجدد فيها باستمرار، مثل الماء في النهر". يمكن قياس علاقة المادة والطاقة بين الكائن الحي وبيئته.

إن تدفق الغذاء والماء والأكسجين إلى الكائنات الحية هو تدفقات للمادة من البيئة. يحتوي الغذاء على الطاقة اللازمة لعمل الخلايا والأعضاء. تمتص النباتات طاقة ضوء الشمس مباشرة، وتخزنها في الروابط الكيميائية للمركبات العضوية، ومن ثم يتم إعادة توزيعها من خلال العلاقات الغذائية في التكاثر الحيوي.

إن تدفقات المادة والطاقة عبر الكائنات الحية في عمليات التمثيل الغذائي كبيرة للغاية. فالإنسان مثلاً يستهلك خلال حياته عشرات الأطنان من الطعام والشراب، وملايين اللترات من الهواء عبر رئتيه. تتفاعل العديد من الكائنات الحية مع بيئتها بشكل أكثر كثافة. ولتكوين كل جرام من كتلتها، تنفق النباتات ما بين 200 إلى 800 جرام أو أكثر من الماء، الذي تستخرجه من التربة وتتبخر في الغلاف الجوي. تحصل النباتات على المواد اللازمة لعملية التمثيل الضوئي من التربة والماء والهواء.

مع مثل هذه الكثافة من تدفقات المادة من الطبيعة غير العضوية إلى الأجسام الحية، فإن احتياطيات المركبات اللازمة للحياة - العناصر الحيوية - قد استنفدت منذ فترة طويلة على الأرض. ومع ذلك، فإن الحياة لا تتوقف، لأن العناصر الغذائية تعود باستمرار إلى البيئة المحيطة بالكائنات الحية. يحدث هذا في التكاثر الحيوي، حيث، نتيجة للعلاقات الغذائية بين الأنواع، يتم في النهاية تدمير المواد العضوية التي تصنعها النباتات مرة أخرى إلى مركبات يمكن للنباتات استخدامها مرة أخرى. هذه هي الطريقة التي تنشأ بها الدورة البيولوجية للمواد.

وبالتالي، فإن التكاثر الحيوي هو جزء من نظام أكثر تعقيدا، والذي يشمل، بالإضافة إلى الكائنات الحية، بيئتها غير الحية، التي تحتوي على المادة والطاقة اللازمة للحياة. لا يمكن أن يوجد التكاثر الحيوي دون وجود روابط مادية وطاقية مع البيئة. ونتيجة لذلك، فإن التكاثر الحيوي يمثل وحدة معينة معه.

تسمى أي مجموعة من الكائنات الحية والمكونات غير العضوية التي يمكن فيها الحفاظ على دورة المادةالنظام البيئي ، أو النظام البيئي .

يمكن أن تكون النظم البيئية الطبيعية ذات أحجام ونطاقات مختلفة: بركة صغيرة مع سكانها، وبركة، ومحيط، ومرج، وبستان، وتايغا، وسهوب - كل هذه أمثلة على النظم البيئية بمقاييس مختلفة. يتضمن أي نظام بيئي جزءًا حيًا - التكاثر الحيوي وبيئته المادية. تعد النظم البيئية الأصغر حجمًا جزءًا من أنظمة بيئية أكبر بشكل متزايد، حتى النظام البيئي المشتركأرض. تتكون الدورة البيولوجية العامة للمادة على كوكبنا أيضًا من تفاعل العديد من الدورات الخاصة. لا يمكن للنظام البيئي أن يضمن تداول المادة إلا إذا كان يتضمن المكونات الأربعة الضرورية لذلك: احتياطيات العناصر الغذائية، المنتجين والمستهلكين و المحللات .

المنتجين- هذه نباتات خضراء تنتج مادة عضوية من عناصر حيوية، أي منتجات بيولوجية، باستخدام تدفقات الطاقة الشمسية.

المستهلكين- مستهلكو هذه المادة العضوية ومعالجتها في أشكال جديدة. عادة ما تعمل الحيوانات كمستهلكين. هناك مستهلكون من الدرجة الأولى - الأنواع العاشبة (العاثيات النباتية) ومن الدرجة الثانية - الحيوانات آكلة اللحوم (الحيوانات).

المحللون- الكائنات الحية التي تحول المركبات العضوية إلى مركبات معدنية بشكل كامل. يتم تنفيذ دور المحللات في التكاثر الحيوي بشكل رئيسي عن طريق الفطريات والبكتيريا، وكذلك الكائنات الحية الصغيرة الأخرى التي تعالج بقايا النباتات والحيوانات الميتة.

مدمرات الأخشاب الميتة(الخنفساء البرونزية ويرقتها؛ خنفساء الأيل ويرقتها؛ خنفساء البلوط الكبيرة ذات القرون الطويلة ويرقتها؛ فراشة دودة الخشب ذات الرائحة ويرقاتها؛ الخنفساء المسطحة الحمراء؛ حريش العقيدات؛ النمل الأسود؛ قمل الخشب؛ دودة الأرض)

تستمر الحياة على الأرض منذ حوالي 4 مليارات سنة دون انقطاع على وجه التحديد لأنها تحدث في نظام الدورات البيولوجية للمادة. الأساس في ذلك هو عملية التمثيل الضوئي للنبات والروابط الغذائية بين الكائنات الحية في التكاثر الحيوي. ومع ذلك، فإن الدورة البيولوجية للمادة تتطلب إنفاقًا ثابتًا للطاقة. على عكس العناصر الكيميائية التي تدخل بشكل متكرر في الأجسام الحية، فإن طاقة ضوء الشمس التي تحتفظ بها النباتات الخضراء لا يمكن للكائنات الحية أن تستخدمها إلى أجل غير مسمى.

ووفقاً للقانون الأول للديناميكا الحرارية، فإن الطاقة لا تختفي دون أثر؛ فهي محفوظة في العالم من حولنا، بل تنتقل من شكل إلى آخر. ووفقا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية، فإن أي تحول للطاقة يكون مصحوبا بانتقال جزء منها إلى حالة لم يعد من الممكن استخدامها للعمل. في خلايا الكائنات الحية، تتحول الطاقة التي توفر التفاعلات الكيميائية جزئيًا إلى حرارة أثناء كل تفاعل، ويتبدد الحرارة بالجسم في الفضاء المحيط به. وبالتالي فإن العمل المعقد للخلايا والأعضاء يكون مصحوبًا بفقدان الطاقة من الجسم. كل دورة من دورة تداول المواد، اعتمادا على نشاط أعضاء التكاثر الحيوي، تتطلب المزيد والمزيد من إمدادات الطاقة الجديدة.

وهكذا فإن الحياة على كوكبنا تحدث كدورة ثابتة من المواد، مدعومة بتدفق الطاقة الشمسية. لا يتم تنظيم الحياة في الكائنات الحية فحسب، بل أيضًا في الأنظمة البيئية، حيث يوجد ارتباط وثيق بين المكونات الحية وغير الحية في الطبيعة.

في الغابات، تستخدم جميع الكائنات العاشبة (المستهلكة من الدرجة الأولى) في المتوسط ​​حوالي 10-12% من النمو السنوي للنباتات. تتم معالجة الباقي بواسطة المحللات بعد موت أوراق الشجر والخشب. في النظم البيئية السهوب، يتزايد دور المستهلكين بشكل كبير. يمكن للحيوانات العاشبة أن تأكل ما يصل إلى 70٪ من إجمالي كتلة النباتات الموجودة فوق سطح الأرض دون التأثير بشكل كبير على معدل تجددها. يعود جزء كبير من المادة المأكولة إلى النظام البيئي في شكل براز، والذي يتحلل بنشاط بواسطة الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات الصغيرة. وبالتالي، فإن نشاط المستهلكين يسرع بشكل كبير تداول المواد في السهوب. يعد تراكم فضلات النباتات الميتة في النظم البيئية مؤشرا على تباطؤ معدل الدوران البيولوجي.

يرتبط تنوع النظم البيئية على الأرض بتنوع الكائنات الحية وبظروف البيئة المادية والجغرافية. تتمتع مجتمعات التندرا أو الغابات أو السهوب أو الصحراء أو المناطق الاستوائية بخصائصها الخاصة في الدورات البيولوجية وعلاقاتها بالبيئة. كما أن النظم البيئية المائية متنوعة للغاية. تختلف النظم البيئية في سرعة الدورات البيولوجية وفي الكمية الإجمالية للمواد المشاركة في هذه الدورات.

كما أن البحار عبارة عن أنظمة بيئية ضخمة ومعقدة. على الرغم من عمقها الهائل، إلا أنها مأهولة بالحياة حتى القاع. يوجد في البحار تداول مستمر للكتل المائية، وتنشأ تيارات، وتحدث مد وجزر بالقرب من الساحل.

يخترق ضوء الشمس فقط الطبقات السطحية من الماء التي تقل عن 200 متر، ويعتبر التمثيل الضوئي للطحالب مستحيلا. لذلك، تعيش الكائنات غير المتجانسة فقط في الأعماق - الحيوانات والبكتيريا. وبالتالي، فإن أنشطة المنتجين والجزء الأكبر من المحللين والمستهلكين منفصلة بقوة في الفضاء. تغوص المادة العضوية الميتة في النهاية إلى القاع، لكن العناصر المعدنية المنطلقة تعود إلى الطبقات العليا فقط في الأماكن التي توجد بها تيارات صاعدة قوية. في الجزء الأوسط من المحيطات، يكون تكاثر الطحالب محدودًا بشكل حاد بسبب نقص العناصر الغذائية، كما أن "إنتاجية" المحيط في هذه المناطق منخفضة كما هي الحال في الصحاري الأكثر جفافًا.

إن المبدأ الأساسي لاستدامة النظم البيئية - دورة المادة المدعومة بتدفق الطاقة - يضمن بشكل أساسي وجود الحياة التي لا نهاية لها على الأرض.

واستنادا إلى هذا المبدأ، يمكن تنظيم النظم الإيكولوجية الاصطناعية المستدامة وتقنيات الإنتاج التي توفر المياه أو الموارد الأخرى. عادة ما يستلزم انتهاك النشاط المنسق للكائنات الحية في التكاثر الحيوي تغييرات كبيرةدورات المادة في النظم البيئية. وهذا هو السبب الرئيسي لمثل هذا الكوارث البيئيةمثل انخفاض خصوبة التربة، وانخفاض إنتاجية النباتات، ونمو وإنتاجية الحيوانات، والتدمير التدريجي للبيئة الطبيعية.

في النظم البيئية الأرضية، تلعب التربة في المقام الأول دور تخزين واحتياطي تلك الموارد الضرورية لحياة التكاثر الحيوي. النظم البيئية التي لا تحتوي على تربة - مائية، صخرية، على المياه الضحلة ومقالب النفايات - غير مستقرة للغاية. من السهل أن ينقطع تداول المواد فيها ويصعب استئنافه.

الجزء الأكثر قيمة من التربة هو الدبال - مُجَمَّعوالتي تتكون من مادة عضوية ميتة نتيجة نشاط العديد من الكائنات الحية. يوفر الدبال تغذية طويلة الأمد وموثوقة للنباتات، لأنه يتحلل ببطء شديد وتدريجي، ويطلق العناصر الغذائية. وتتميز التربة التي تحتوي على كمية كبيرة من الدبال بخصوبة عالية، كما أن النظم الإيكولوجية تتمتع بالمرونة.

يمكن بسهولة ملاحظة النظم البيئية غير المستقرة التي تكون فيها دورة المادة غير متوازنة في مثال البرك أو البحيرات الصغيرة. في مثل هذه الخزانات، خاصة إذا تم غسل الأسمدة من الحقول المحيطة، تتطور بسرعة كل من النباتات الساحلية والطحالب المختلفة. ليس لدى النباتات الوقت الكافي لمعالجتها من قبل سكان الأحياء المائية، وعندما تموت، تشكل طبقات من الخث في القاع. تصبح البحيرة ضحلة وتتوقف تدريجياً عن الوجود، وتتحول أولاً إلى مستنقع ثم إلى مرج رطب. إذا كان الخزان صغيرا، فيمكن أن تحدث هذه التغييرات بسرعة كبيرة، على مدى عدة سنوات.

تتكون النظم البيئية من مكونات حية وغير حية، تسمى على التوالي حيويو لا حيوي. تسمى مجموعة الكائنات الحية ذات المكون الحيوي بالمجتمع.

وتشمل دراسة النظم البيئية، على وجه الخصوص، توضيح ووصف العلاقات الوثيقة القائمة بين المجتمع والمكون اللاأحيائي.

من المفيد تقسيم المكون الحيوي إلى كائنات ذاتية التغذية وغيرية التغذية. وبالتالي، فإن جميع الكائنات الحية سوف تقع في واحدة من مجموعتين. تقوم الكائنات ذاتية التغذية بتجميع المواد العضوية التي تحتاجها من مواد غير عضوية بسيطة، وباستثناء البكتيريا الكيميائية التغذية، تقوم بذلك من خلال عملية التمثيل الضوئي، باستخدام الضوء كمصدر للطاقة. تتطلب الكائنات غيرية التغذية مصدرًا للمواد العضوية وتستخدم (باستثناء بعض البكتيريا) الطاقة الكيميائية الموجودة في الطعام الذي تستهلكه. تعتمد الكائنات غيرية التغذية على الكائنات ذاتية التغذية في وجودها، وفهم هذا الاعتماد ضروري لفهم النظم البيئية.

يشتمل المكون غير الحي أو اللاأحيائي للنظام البيئي بشكل أساسي على 1) التربة أو الماء و2) المناخ. تحتوي التربة والماء على خليط من المواد العضوية وغير العضوية. تعتمد خصائص التربة على الصخر الأم الذي تقع عليه والذي تتكون منه جزئيا. يتضمن مفهوم المناخ عوامل مثل الضوء ودرجة الحرارة والرطوبة، والتي تحدد إلى حد كبير تكوين أنواع الكائنات الحية التي تتطور بنجاح في نظام بيئي معين. بالنسبة للأنظمة البيئية المائية، تعتبر درجة الملوحة مهمة جدًا أيضًا.

المكون الحيوي للنظم الإيكولوجية

ترتبط الكائنات الحية في النظام البيئي من خلال قواسم مشتركة من الطاقة والمواد المغذية. يمكن تشبيه النظام البيئي بأكمله بآلية واحدة تستهلك الطاقة والمواد المغذية للقيام بالعمل.

تنشأ العناصر الغذائية في البداية من المكون غير الحيوي للنظام، والتي يتم إعادتها إليه في النهاية إما كنفايات أو بعد موت الكائنات الحية وتدميرها. وهكذا، تحدث دورة المغذيات في النظام البيئي، والتي تشارك فيها المكونات الحية وغير الحية. تسمى هذه الدورات بالدورات البيوجيوكيميائية. القوة الدافعة وراء هذه الدورات هي في النهاية طاقة الشمس. تستخدم كائنات التمثيل الضوئي طاقة ضوء الشمس مباشرة ثم تنقلها إلى ممثلين آخرين للمكون الحيوي. والنتيجة هي تدفق الطاقة والمواد الغذائية من خلال النظام البيئي. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن العوامل المناخية للمكون اللاأحيائي، مثل درجة الحرارة وحركة الغلاف الجوي والتبخر وهطول الأمطار، يتم تنظيمها أيضًا من خلال توفير الطاقة الشمسية.

يمكن أن توجد الطاقة على شكل أشكال مختلفة قابلة للتحويل، مثل الطاقة الميكانيكية والكيميائية والحرارية والكهربائية. يسمى الانتقال من شكل إلى آخر بتحويل الطاقة.

وهكذا فإن جميع الكائنات الحية عبارة عن محولات للطاقة، وفي كل مرة يتم فيها تحويل الطاقة، يتم فقدان جزء منها على شكل حرارة. وفي نهاية المطاف، تتبدد كل الطاقة التي تدخل المكون الحيوي للنظام البيئي على شكل حرارة. تسمى دراسة تدفق الطاقة عبر النظم البيئية علم طاقة النظام البيئي.

السلاسل الغذائية والمستويات الغذائية

داخل النظام البيئي، يتم إنشاء المواد العضوية المحتوية على الطاقة بواسطة الكائنات ذاتية التغذية وتكون بمثابة غذاء (مصدر للمادة والطاقة) للكائنات غيرية التغذية. مثال نموذجيالحيوان يأكل النباتات. وهذا الحيوان بدوره يمكن أن يأكله حيوان آخر، وبهذه الطريقة يمكن نقل الطاقة من خلال عدد من الكائنات الحية - كل واحد لاحق يتغذى على السابق، ويزوده بالمواد الخام والطاقة. ويسمى هذا التسلسل بالسلسلة الغذائية، ويسمى كل رابط بالمستوى الغذائي. يشغل المستوى الغذائي الأول الكائنات ذاتية التغذية، أو ما يسمى بالمنتجين الأساسيين. تسمى الكائنات الحية من المستوى الغذائي الثاني المستهلكين الأساسيين، والمستهلكين الثالث - الثانويين، وما إلى ذلك. عادة ما يكون هناك أربعة أو خمسة مستويات غذائية ونادرا ما يزيد عن ستة.

المنتجين الأساسيين

المنتجون الأساسيون هم الكائنات ذاتية التغذية، وخاصة النباتات الخضراء. تقوم بعض بدائيات النوى، مثل الطحالب الخضراء المزرقة وبعض أنواع البكتيريا، بعملية التمثيل الضوئي أيضًا، لكن مساهمتها صغيرة نسبيًا. تقوم عملية التمثيل الضوئي بتحويل الطاقة الشمسية (الطاقة الضوئية) إلى طاقة كيميائية موجودة في الجزيئات العضوية التي تُبنى منها الأنسجة. البكتيريا المصنعة كيميائيًا، والتي تستخرج الطاقة من المركبات غير العضوية، تساهم أيضًا بشكل صغير في إنتاج المادة العضوية.

في النظم الإيكولوجية المائية، المنتجون الرئيسيون هم الطحالب - وهي في كثير من الأحيان كائنات صغيرة وحيدة الخلية تشكل العوالق النباتية للطبقات السطحية للمحيطات والبحيرات. على الأرض، يتم توفير معظم الإنتاج الأولي من خلال أشكال أكثر تنظيمًا تتعلق بعاريات البذور وكاسيات البذور. أنها تشكل الغابات والمروج.

المستهلكين الأساسيين

يتغذى المستهلكون الأساسيون على المنتجين الأساسيين، أي أنهم من الحيوانات العاشبة. على الأرض، تشمل الحيوانات العاشبة النموذجية العديد من الحشرات والزواحف والطيور والثدييات. أهم مجموعات الثدييات العاشبة هي القوارض وذوات الحوافر. وتشمل الأخيرة حيوانات الرعي مثل الخيول والأغنام والماشية، والتي تتكيف مع الجري على أصابع قدميها. في النظم الإيكولوجية المائية (المياه العذبة والبحرية)، تتمثل الأشكال العاشبة عادة في الرخويات والقشريات الصغيرة. تتغذى معظم هذه الكائنات الحية - cladocera ومجدافيات الأرجل، ويرقات السرطان، والبرنقيل، وذوات الصدفتين (مثل بلح البحر والمحار) - عن طريق ترشيح الكائنات الأولية الصغيرة من الماء. ويشكل العديد منها، جنبًا إلى جنب مع الأوليات، الجزء الأكبر من العوالق الحيوانية التي تتغذى على العوالق النباتية. تعتمد الحياة في المحيطات والبحيرات بشكل كامل تقريبًا على العوالق، حيث أن جميع سلاسل الغذاء تقريبًا تبدأ بها.

المستهلكين من الدرجة الثانية والثالثة

المواد النباتية (مثل الرحيق) > الذبابة > العنكبوت > الزبابة > البومة

عصارة شجيرة الورد > المن > الخنفساء > العنكبوت > طائر آكل الحشرات > الطيور المفترسة

· المحللات والمخلفات (سلاسل الغذاء المخلفات)

هناك نوعان رئيسيان من سلاسل الغذاء - الرعي والمخلفات. فيما يلي أمثلة لسلاسل المراعي التي تشغل فيها النباتات الخضراء المستوى الغذائي الأول، والثاني حيوانات الرعي، والثالث الحيوانات المفترسة. لا تزال أجسام النباتات والحيوانات الميتة تحتوي على طاقة و"مواد بناء"، بالإضافة إلى إفرازات أثناء الحياة، مثل البول والبراز. تتحلل هذه المواد العضوية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة، وهي الفطريات والبكتيريا، التي تعيش على شكل نباتات رمامية على المخلفات العضوية. وتسمى هذه الكائنات المحللات. يطلقون إنزيمات هضمية على الجثث أو النفايات ويمتصون منتجات الهضم. قد يختلف معدل التحلل. المواد العضويةيتم استهلاك البول والبراز وجثث الحيوانات في غضون أسابيع، في حين أن الأشجار والفروع المتساقطة يمكن أن تستغرق سنوات عديدة لتتحلل. تلعب الفطريات دورًا مهمًا للغاية في تحلل الخشب (وغيره من بقايا النباتات)، حيث تفرز إنزيم السليولاز، الذي يعمل على تليين الخشب، مما يتيح للحيوانات الصغيرة اختراق المادة المخففة وامتصاصها.

تُسمى قطع المواد المتحللة جزئيًا بالمخلفات، وتتغذى عليها العديد من الحيوانات الصغيرة (آكلات المخلفات)، مما يؤدي إلى تسريع عملية التحلل. نظرًا لأن كلا من المحللات الحقيقية (الفطريات والبكتيريا) والمخلفات (الحيوانات) متورطة في هذه العملية، يُطلق على كليهما أحيانًا اسم المحللات، على الرغم من أن هذا المصطلح في الواقع يشير فقط إلى الكائنات الحية الرمية.

يمكن للكائنات الأكبر حجمًا، بدورها، أن تتغذى على المخلفات، ومن ثم يتم إنشاء نوع مختلف من السلسلة الغذائية - سلسلة تبدأ بالمخلفات:

المخلفات > المخلفات > المفترس

تشمل مخلفات المجتمعات الحرجية والساحلية دودة الأرض، قمل الخشب، يرقة ذبابة الجيف (الغابة)، متعددة الأشواك، الذبابة القرمزية، الهولوثوريان (المنطقة الساحلية).

فيما يلي سلسلتان غذائيتان نموذجيتان من مادة ديتريتال في غاباتنا:

فضلات الأوراق > دودة الأرض > الشحرور > الباشق

الحيوان الميت > يرقات ذبابة الجيف > ضفدع العشب > ثعبان العشب الشائع

بعض المخلفات النموذجية هي ديدان الأرض، قمل الخشب، ذوات القدمين والأصغر (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и черви-энхитреиды.

مكون غير حيوي في النظام البيئي

اللاأحيائية، أي. وينقسم العنصر غير الحي في النظام البيئي إلى عوامل ايدافيكية (تربة) ومناخية وطبوغرافية وعوامل فيزيائية أخرى، بما في ذلك تأثيرات الأمواج والتيارات البحرية والحرائق.

النظام البيئي هو نظام بيولوجي يتكون من مجموعة من الكائنات الحية، وموائلها، بالإضافة إلى نظام من الروابط التي تتبادل الطاقة فيما بينها. حاليا، هذا المصطلح هو المفهوم الأساسي للبيئة.

بناء

لقد تمت دراستهم مؤخرًا نسبيًا. يميز العلماء فيه مكونين رئيسيين - حيوي وغير حيوي. الأول ينقسم إلى غير متجانسة (بما في ذلك الكائنات الحية التي تحصل على الطاقة نتيجة أكسدة المواد العضوية - المستهلكة والمحللة) وتتلقى الطاقة الأولية لعملية التمثيل الضوئي والتخليق الكيميائي، أي المنتجين).

المصدر الوحيد والأهم للطاقة اللازمة لوجود النظام البيئي بأكمله هم المنتجون الذين يمتصون طاقة الشمس والحرارة والروابط الكيميائية. ولذلك، فإن الكائنات ذاتية التغذية تمثل أول النظام البيئي بأكمله. يتم تشكيل المستويات الثاني والثالث والرابع على حساب المستهلكين. يتم إغلاقها بواسطة محللات قادرة على تحويل المواد العضوية غير الحية إلى مكون غير حيوي.

إن خصائص النظام البيئي، والتي يمكنك أن تقرأ عنها بإيجاز في هذه المقالة، تشير إلى إمكانية التطور الطبيعي والتجديد.

المكونات الرئيسية للنظام البيئي

هيكل وخصائص النظام البيئي هي المفاهيم الرئيسية التي تتعامل معها البيئة. من المعتاد تسليط الضوء على المؤشرات التالية:

النظام المناخي، ودرجة الحرارة المحيطة، وكذلك الرطوبة وظروف الإضاءة؛

المواد العضوية التي تربط بين المكونات اللاأحيائية والحيوية في دورة المواد؛

المركبات غير العضوية الداخلة في دورة الطاقة؛

المنتجون هم كائنات حية تنتج منتجات أولية.

البلعميات هي كائنات غيرية التغذية تتغذى على كائنات حية أخرى أو جزيئات كبيرة من المواد العضوية؛

السابروتروفس هي كائنات غيرية التغذية يمكنها تدمير المواد العضوية الميتة وتمعدنها وإعادتها إلى الدورة.

يشكل مزيج المكونات الثلاثة الأخيرة الكتلة الحيوية للنظام البيئي.

يعمل النظام البيئي، الذي تتم دراسة خصائصه في علم البيئة، بفضل كتل من الكائنات الحية:

1. Saprophages - تتغذى على المواد العضوية الميتة.
2. العاثيات الحيوية - تأكل الكائنات الحية الأخرى.

استدامة النظام البيئي والتنوع البيولوجي

ترتبط خصائص النظام البيئي بتنوع الأنواع التي تعيش فيه. كلما كان التنوع البيولوجي أكثر اتساعًا وتعقيدًا، زاد استقرار النظام البيئي.

إن التنوع البيولوجي مهم للغاية لأنه يسمح بتكوين عدد كبير من المجتمعات، تختلف في الشكل والبنية والوظيفة، ويوفر فرصة حقيقية لتكوينها. ولذلك، كلما ارتفع التنوع البيولوجي، زاد عدد المجتمعات التي يمكنها العيش، وزاد عدد التفاعلات البيوجيوكيميائية التي يمكن أن تحدث، مع ضمان الوجود المعقد للمحيط الحيوي.

هل العبارات التالية حول خصائص النظام البيئي صحيحة؟ ويتميز هذا المفهوم بالنزاهة والاستقرار والتنظيم الذاتي والتكاثر الذاتي. العديد من التجارب والملاحظات العلمية تعطي إجابة إيجابية على هذا السؤال.

إنتاجية النظام البيئي

أثناء دراسة الإنتاجية، تم طرح مفاهيم مثل الكتلة الحيوية والعائد الثابت. يحدد المصطلح الثاني كتلة جميع الكائنات الحية التي تعيش على وحدة مساحة الماء أو الأرض. لكن الكتلة الحيوية هي أيضًا وزن هذه الأجسام، ولكن من حيث الطاقة أو المادة العضوية الجافة.

تشمل الكتلة الحيوية أجسامًا كاملة (بما في ذلك الأنسجة الميتة في الحيوانات والنباتات). ولا تصبح الكتلة الحيوية كتلة نخرية إلا عندما يموت الكائن الحي بأكمله.

المجتمعات هي تكوين الكتلة الحيوية من قبل المنتجين، دون استبعاد الطاقة التي يمكن إنفاقها على التنفس لكل وحدة مساحة لكل وحدة زمنية.

هناك المنتجات الأولية الإجمالية والصافية. الفرق بينهما هو تكلفة التنفس.

إن صافي إنتاجية المجتمع هو معدل تراكم المواد العضوية، التي لا تستهلكها الكائنات غيرية التغذية، ونتيجة لذلك، تستهلكها المحللات. من المعتاد حساب السنة أو موسم النمو.

الإنتاجية الثانوية للمجتمع هي معدل تراكم الطاقة من قبل المستهلكين. كلما زاد عدد المستهلكين في النظام البيئي، تتم معالجة كميات أكبر من الطاقة.

التنظيم الذاتي

تشمل خصائص النظام البيئي التنظيم الذاتي، والذي يتم تنظيم فعاليته من خلال تنوع السكان والعلاقات الغذائية بينهم. عندما يتناقص عدد أحد المستهلكين الأساسيين، تنتقل الحيوانات المفترسة إلى الأنواع الأخرى التي كانت في السابق ذات أهمية ثانوية بالنسبة لها.

يمكن أن تتقاطع السلاسل الطويلة مما يخلق إمكانية تنويع العلاقات الغذائية اعتمادًا على عدد الفرائس أو محصول النبات. في الأوقات الأكثر ملاءمة، يمكن استعادة عدد الأنواع - وبالتالي، يتم تطبيع العلاقات في التكاثر الحيوي.

التدخل البشري غير الحكيم في النظام البيئي يمكن أن يكون له عواقب سلبية. تضاعف عدد اثني عشر زوجًا من الأرانب التي تم إحضارها إلى أستراليا إلى عدة مئات الملايين من الأفراد على مدى أربعين عامًا. حدث هذا بسبب عدم كفاية عدد الحيوانات المفترسة التي تتغذى عليها. نتيجة لذلك، تدمر الحيوانات ذات الفراء جميع النباتات في البر الرئيسي.

المحيط الحيوي

المحيط الحيوي هو نظام بيئي من أعلى المستويات، يوحد جميع النظم البيئية في نظام واحد ويوفر إمكانية الحياة على كوكب الأرض.

كيف تتم دراسة النظام البيئي العالمي من قبل علم البيئة. من المهم معرفة كيفية عمل العمليات التي تؤثر على حياة جميع الكائنات الحية ككل.

يشمل المحيط الحيوي المكونات التالية:

- المحيط المائي- هذه هي القشرة المائية للأرض. إنه متنقل ويخترق كل مكان. الماء مركب فريد من نوعه وهو أحد أسس الحياة لأي كائن حي.

- أَجواء- أخف طائرة محمولة جواً تقترب من الفضاء الخارجي. وبفضلها يتم تبادل الطاقة مع الفضاء الخارجي؛

- الغلاف الصخري- القشرة الصلبة للأرض، المكونة من الصخور النارية والرسوبية.

- بيدوسفير- الطبقة العليا من الغلاف الصخري بما في ذلك التربة وعملية تكوين التربة. إنه يحد جميع الأصداف السابقة، ويغلق جميع دورات الطاقة والمادة في المحيط الحيوي.

المحيط الحيوي ليس نظامًا مغلقًا، حيث يتم إمداده بالكامل تقريبًا بالطاقة الشمسية.

النظم البيئية الاصطناعية

النظم البيئية الاصطناعية هي أنظمة تم إنشاؤها نتيجة للنشاط البشري. وهذا يشمل التكاثر الزراعي والنظم الاقتصادية الطبيعية.

يختلف تكوين النظام البيئي الذي أنشأه الإنسان وخصائصه الأساسية قليلاً عن النظام البيئي الحقيقي. كما أن لديها المنتجين والمستهلكين والمحللين. ولكن هناك اختلافات في إعادة توزيع تدفقات المادة والطاقة.

تختلف النظم البيئية الاصطناعية عن النظم البيئية الطبيعية في المعايير التالية:

1. عدد أقل بكثير من الأنواع وغلبة واضحة لواحد أو أكثر منها.
2. استقرار منخفض نسبيًا واعتماد قوي على جميع أنواع الطاقة (بما في ذلك البشر).
3. سلاسل غذائية قصيرة بسبب قلة تنوع الأنواع.
4. دورة مفتوحة من المواد بسبب إزالة منتجات المجتمع أو المحاصيل من قبل الإنسان. وفي الوقت نفسه، فإن النظم البيئية الطبيعية، على العكس من ذلك، تدرج أكبر قدر ممكن منها في الدورة.

إن خصائص النظام البيئي الذي تم إنشاؤه في بيئة اصطناعية أدنى من خصائص البيئة الطبيعية. إذا لم تحافظ على تدفقات الطاقة، فسيتم استعادة العمليات الطبيعية بعد وقت معين.

النظام البيئي للغابات

يختلف تكوين وخصائص النظام البيئي للغابات عن النظم البيئية الأخرى. في هذه البيئة، تهطل الأمطار أكثر بكثير مما تسقط فوق الحقل، لكن معظمها لا يصل أبدًا إلى سطح الأرض ويتبخر مباشرة من الأوراق.

يتكون النظام البيئي للغابات المتساقطة من عدة مئات من الأنواع النباتية وعدة آلاف من الأنواع الحيوانية.

النباتات التي تنمو في الغابة هي منافسين حقيقيين وتكافح من أجل الحصول على ضوء الشمس. كلما انخفض المستوى، استقرت الأنواع الأكثر تحملاً للظل هناك.

المستهلكون الأساسيون هم الأرانب البرية والقوارض والطيور والحيوانات العاشبة الكبيرة. تنتقل جميع العناصر الغذائية الموجودة في أوراق النباتات في الصيف إلى الفروع والجذور في الخريف.

يشمل المستهلكون الأساسيون أيضًا اليرقات وخنافس اللحاء. يتم تمثيل كل مستوى غذائي بعدد كبير من الأنواع. دور الحشرات العاشبة مهم جدا. إنها ملقحات وتعمل كمصدر للغذاء للمستوى التالي من السلسلة الغذائية.

النظام البيئي للمياه العذبة

يتم إنشاء الظروف الأكثر ملاءمة لحياة الكائنات الحية في المنطقة الساحلية للخزان. هذا هو المكان الذي يسخن فيه الماء بشكل أفضل ويحتوي على أكبر قدر من الأكسجين. وهنا يعيش عدد كبير من النباتات والحشرات والحيوانات الصغيرة.

نظام العلاقات الغذائية في المياه العذبة معقد للغاية. تستهلك الأسماك العاشبة والرخويات ويرقات الحشرات النباتات العليا. وهذا الأخير بدوره مصدر غذاء للقشريات والأسماك والبرمائيات. تتغذى الأسماك المفترسة على الأنواع الصغيرة. تجد الثدييات أيضًا طعامًا هنا.

لكن بقايا المواد العضوية تسقط في قاع الخزان. تتطور عليها البكتيريا التي تستهلكها الأوليات والرخويات التي تتغذى بالترشيح.