Жизнь в биосфере поддерживается постоянным притоком солнечной энергии, который воспринимается молекулами живых клеток и через фотосинтез преобразуется в энергию химических связей. Химические вещества переходят от одних организмов к другим по трофическим цепям. При этом живой организм извлекает энергию из пищи, используя упорядоченность ее химических связей. Часть энергии расходуется на поддержание жизненных процессов, часть теряется, а 5—20 % передается организмам последующих пищевых уровней. Не израсходованная на дыхание часть биомассы разлагается редуцентами. В итоге вся биомасса при распаде высвобождает всю содержавшуюся в ней энергию. Таким образом, экосистемы, хотя энергия в них на какое-то время задерживается, представляют собой энергетически открытые системы. Поэтому постоянный приток солнечной энергии — необходимое условие существования экосистемы.[ ...]
Высвобождающаяся энергия безвозвратно теряется для системы (принцип энтропии), а химические элементы могут использоваться снова в круговороте веществ.[ ...]
Практически все вещества земной коры с разной скоростью и в разных количествах проходят через организмы. Однако для жизни необходимы около 20 биогенных элементов. Эти элементы, постоянно входящие в состав организмов, необходимы им для жизнедеятельности.[ ...]
Важнейшими биогенными элементами являются — кислород (составляет около 70 % массы организмов), углерод (18 %), водород (10 %), азот, кальций, калий, фосфор, магний, сера, хлор, натрий. Это так называемые универсальные биогенные элементы, присутствующие в клетках всех организмов. Некоторые биогенные элементы имеют важное значение только для определенных групп живых существ (например, бор для растений, ванадий для асци-дий и т.п.). В. И. Вернадский считал, что все химические элементы, постоянно присутствующие в живых организмах и играющие определенную физиологическую роль, включены в постоянный круговорот веществ или биогеохимические циклы.[ ...]
Движущими силами круговорота веществ служат потоки энергии Солнца и деятельность живого вещества, приводящие к перемещению огромных масс химических элементов, концентрированию и перераспределению аккумулированной в процессе фотосинтеза энергии. Благодаря фотосинтезу и непрерывно действующим циклическим круговоротам биогенных элементов создается устойчивая организованность всех экосистем и биосферы в целом, осуществляется их нормальное функционирование.[ ...]
Нормальные биогеохимические циклы не являются замкнутыми, хотя степень обратимости годичных циклов важнейших биогенных элементов достигает 95—98 %. Неполная обратимость (незамкну-тость) — одно из важнейших свойств биогеохимических циклов, имеющая планетарное значение. Именно это обусловило биогенное накопление кислорода и азота в атмосфере, различных химических элементов и соединений в земной коре. Например, за счет неполной обратимости цикла углерода в течение последних 600 млн. лет накопились огромные запасы углеродистых отложений (известняков, битумов, углей, нефти и т.д.), оцениваемые в 1016—1017 т.[ ...]
Основание в пирамидах чисел и биомассы может быть меньше, чем последующие уровни (так называемые обращенные пирамиды). Это встречается в экосистемах, где продуценты крупные и малочисленные по сравнению с консументами. Например, лес, где главные продуценты — древесные растения. Нормальные пирамиды чисел встречаются в биоценозах, где продуценты мелкие и многочисленные, например на лугах и в степи. Пирамида энергии всегда стоит “правильно”, суживается кверху, так как в отличие от двух предыдущих учитывает время преобразований.[ ...]
Таким образом, можно сделать заключение, что в наземных экосистемах уменьшение количества доступной энергии обычно сопровождается уменьшением биомассы и численности особей на каждом трофическом уровне.[ ...]
Все существующие естественные экологические системы можно разделить на два основных типа — наземные и водные. Несмотря на то что в обоих типах сообществ присутствуют и действуют основные экологические компоненты, существуют и значительные функциональные и структурные отличия.[ ...]
В сухопутных (наземных) экосистемах продуценты (автотроф-ный компонент) — крупные организмы, у которых от года к году происходит накопление биомассы. Например, прирост деревьев в лесу, рост трав за сезон вегетации, созревание семян и плодов (накопление надземной биомассы) или разрастание корневой системы травянистых растений на лугах и в степях (накопление подземной биомассы). Накопленную биомассу можно изъять в виде урожая.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Экологические пирамиды |
 |