ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.09.2020
Просмотров: 4591
Скачиваний: 25
136
нием
используемой
энергии
.
Это
своего
рода
удаление
из
системы
«
неупорядоченности
».
Следовательно
,
биологические
системы
,
в
том
числе
и
экосистемы
,
представляют
собой
открытые
неравно
-
весные
термодинамические
системы
,
постоянно
обменивающиеся
с
внешней
средой
веществом
и
энергией
,
уменьшая
при
этом
энтро
-
пию
внутри
себя
,
но
увеличивая
ее
вовне
в
соответствии
с
закона
-
ми
термодинамики
.
Любые
жизненные
процессы
сопровождаются
превращениями
энергии
(
химической
в
тепловую
и
т
.
д
.),
которая
в
этом
случае
не
создается
и
не
уничтожается
.
Энергия
,
которую
получает
Земля
в
виде
света
,
уравновешивается
энергией
,
излучаемой
с
ее
поверхно
-
сти
в
форме
невидимого
теплового
излучения
.
При
потере
способно
-
сти
добывать
и
хранить
достаточное
количество
энергии
любая
био
-
логическая
система
стала
бы
закрытой
системой
и
,
в
соответствии
со
вторым
законом
термодинамики
,
утратило
бы
упорядоченность
.
По
-
добная
ситуация
привела
бы
к
дестабилизации
и
гибели
системы
.
Все
жизненные
процессы
в
экосистемах
управляются
потоком
энергии
,
превращающейся
из
ее
концентрированных
форм
в
рассе
-
янные
.
Биологические
(
живые
системы
)
в
отличие
от
неживых
(
на
-
пример
,
машин
),
используя
часть
имеющейся
внутри
них
доступ
-
ной
энергии
,
способны
самовосстанавливаться
и
выводить
из
себя
«
неупорядоченность
» —
энтропию
.
Основное
количество
солнечной
энергии
,
попадающей
в
экоси
-
стемы
Земли
,
превращается
в
тепло
и
уходит
за
пределы
биосферы
,
лишь
незначительная
ее
часть
превращается
в
потенциальную
энергию
химических
связей
.
Консументы
и
редуценты
получают
потенциальную
химическую
энергию
,
созданную
продуцентами
в
процессе
фото
-
и
хемосинтеза
.
На
каждом
этапе
передачи
энергии
от
одного
организма
к
другому
значительная
ее
часть
рассеивается
в
виде
тепла
.
Передача
же
энергии
в
экосистемах
происходит
в
процессе
круговорота
веществ
.
Круговорот
веществ
в
экосистеме
представляет
собой
цикли
-
ческий
процесс
преобразования
организмами
неорганических
ве
-
ществ
в
органические
,
последующего
перераспределения
их
между
звеньями
пищевых
цепей
,
разрушения
мертвой
органики
до
неорга
-
нических
соединений
и
возврата
последних
в
окружающую
среду
.
Схема
круговорота
веществ
и
потока
энергии
в
экосистеме
представлена
на
рисунке
4.2.6.
Ре
по
зи
то
ри
й
Ба
рГ
У
137
Рисунок
4.2.6 —
Круговорот
веществ
и
поток
энергии
в
экосистеме
Как
видно
из
этой
схемы
,
продуценты
потребляют
энергию
Солнца
,
поглощают
из
окружающей
среды
углекислый
газ
,
воду
и
растворенные
в
ней
минеральные
вещества
.
В
процессе
фотосинте
-
за
образуется
первичное
органическое
вещество
,
в
котором
запа
-
сется
солнечная
энергия
.
Неорганические
соединения
,
в
первую
очередь
углекислый
газ
,
идут
на
построение
молекул
органическо
-
го
вещества
.
Затем
продуценты
передают
органическое
вещество
консументам
,
другими
словами
,
консументы
поедают
продуцентов
и
перераспределяют
органическое
вещество
между
собой
.
После
смерти
консументов
мертвое
органическое
вещество
потребляется
редуцентами
,
которые
минерализуют
(
разрушают
до
неорганиче
-
Ре
по
зи
то
ри
й
Ба
рГ
У
138
ских
составляющих
)
его
.
При
минерализации
мертвой
органики
выделяется
углекислый
газ
и
неорганические
вещества
.
Эти
неорганические
вещества
опять
в
свою
очередь
потребля
-
ются
продуцентами
.
Последние
могут
передавать
мертвое
органи
-
ческое
вещество
непосредственно
редуцентам
,
минуя
консументов
.
Что
мы
наблюдаем
,
например
,
в
процессе
листопада
осенью
,
когда
листья
не
поедаются
фитофагами
.
Таким
образом
,
основная
последовательность
круговорота
ве
-
ществ
замыкается
.
Кроме
того
,
следует
заметить
,
что
в
процессе
ды
-
хания
все
функциональные
компоненты
экосистемы
потребляют
ки
-
слород
и
выделяют
углекислый
газ
.
Углекислый
газ
в
окружающую
среду
выделяется
также
и
продуцентами
,
и
консументами
в
процессе
дыхания
,
как
продукт
окисления
органических
веществ
.
Энергия
,
высвобождаемая
при
окислении
органических
веществ
,
использует
-
ся
организмами
для
обеспечения
своей
жизнедеятельности
,
и
после
преобразования
выделяется
в
окружающую
среду
в
виде
тепла
.
В
пределах
экосистемы
и
биосферы
можно
говорить
только
о
потоке
энергии
,
но
не
о
круговороте
энергии
.
Круговорот
энергии
в
этих
случаях
не
идет
,
так
как
происходит
постоянное
поступление
энергии
из
космоса
,
от
Солнца
и
рассеивание
тепловой
энергии
,
уходящей
в
космическое
пространство
.
Круговорот
веществ
в
отдельной
экосистеме
не
абсолютен
.
Между
экосистемами
происходит
постоянный
обмен
веществом
и
энергией
.
В
этом
обмене
активную
роль
играют
живые
организмы
наряду
с
абиотическими
обменными
процессами
в
биосфере
.
4.2.8
Динамика
и
стабильность
экосистем
Для
экосистемы
,
как
и
для
любой
биологической
системы
,
свойст
-
венна
динамика
.
Различают
суточную
и
сезонную
динамику
экосистем
.
Суточную
динамику
экосистемы
обеспечивают
в
первую
очередь
жи
-
вотные
,
как
наиболее
динамичная
ее
часть
.
Большое
значение
в
дина
-
мике
экосистем
играют
суточные
миграции
животных
.
Они
зависят
от
изменений
в
характере
действия
различных
факторов
в
течение
суток
.
Типичными
являются
суточные
миграции
морского
планктона
и
обитателей
почвы
,
которые
днем
держатся
на
глубине
,
а
ночью
поднимаются
в
поверхностные
слои
.
Для
животных
свойственны
Ре
по
зи
то
ри
й
Ба
рГ
У
139
миграции
из
одной
экосистемы
в
другую
на
протяжении
суток
(
см
.
п
. 3.1.6
Динамика
популяций
во
времени
и
пространстве
).
У
растений
в
течение
суток
также
изменяются
интенсивность
и
характер
физиологических
процессов
.
Так
,
в
ночные
часы
не
проис
-
ходит
фотосинтез
,
в
результате
чего
может
меняться
(
хотя
бы
и
не
-
значительно
)
состав
воздуха
в
экосистеме
.
У
большинства
растений
опыление
осуществляется
в
светлое
время
суток
,
у
некоторых
цвет
-
ки
раскрываются
только
ночью
и
опыляются
ночными
животными
.
Могут
происходить
в
экосистеме
и
непериодические
колебания
численности
отдельных
видов
либо
изменяться
их
активность
под
воздействием
различных
экологических
факторов
.
Например
,
при
обилии
осадков
летом
активизируются
слизевики
(Myxomicota, Ac-
rastomycota)
,
разрушающие
мертвую
древесину
в
лесных
экосисте
-
мах
.
А
с
понижением
влажности
воздуха
и
почвы
,
слизевики
резко
снижают
свою
активность
,
соответственно
снижается
и
скорость
утилизации
мертвой
древесины
в
экосистеме
,
что
оказывает
прямое
влияние
на
скорость
круговорота
веществ
в
экосистеме
.
Более
существенные
изменения
происходят
в
экосистемах
в
ре
-
зультате
сезонной
динамики
.
Они
обусловлены
биологическими
циклами
организмов
,
зависящими
от
сезонной
цикличности
при
-
родных
явлений
.
Смена
времен
года
оказывает
значительное
влия
-
ние
на
жизнедеятельность
организмов
,
стимулирует
смену
фаз
ак
-
тивности
как
у
растений
(
периоды
покоя
и
активного
роста
,
цвете
-
ния
,
плодоношения
,
листопада
и
т
.
д
.),
так
и
у
животных
(
период
размножения
,
спячка
,
зимний
сон
,
диапауза
и
т
.
д
.).
На
видовую
структуру
,
биомассу
,
количество
мертвого
органического
вещества
и
обмен
веществ
в
экосистеме
оказывают
влияние
и
сезонные
ми
-
грации
животных
,
которые
также
имеют
ритмичный
характер
(
пе
-
релеты
птиц
,
летучих
мышей
,
нерестовые
миграции
рыб
и
др
.).
В
связи
с
тем
,
что
характер
суточных
и
сезонных
изменений
ус
-
ловий
обитания
более
или
менее
постоянен
в
течение
длительного
времени
,
в
экосистемах
исторически
сформировались
механизмы
,
приводящие
сообщество
организмов
в
соответствие
с
динамикой
окружающей
среды
.
Биологические
ритмы
возникли
как
приспо
-
собление
к
ритмичности
в
неживой
природе
.
Они
позволяют
эко
-
системам
находиться
в
состоянии
динамического
равновесия
и
вес
-
ти
стабильное
существование
,
несмотря
на
некоторые
изменения
структуры
и
интенсивности
экосистемных
процессов
.
Ре
по
зи
то
ри
й
Ба
рГ
У
140
В
процессе
суточной
и
сезонной
динамики
целостность
экоси
-
стем
обычно
не
нарушается
.
Экосистема
испытывает
лишь
перио
-
дические
колебания
своих
качественных
и
количественных
харак
-
теристик
.
Но
экосистема
может
подвергаться
воздействию
факто
-
ров
,
которые
существенно
изменяют
или
полностью
разрушают
ее
.
Такой
процесс
связан
с
изменением
условий
существования
.
В
подобных
случаях
развивается
другая
,
более
приспособленная
к
новым
условиям
экосистема
.
Этот
процесс
называется
экологиче
-
ской
сукцессией
.
Экологическая
сукцессия
(
succession
—
последовательность
,
смена
) —
это
последовательная
смена
одной
экосистемы
(
биоценоза
)
другой
.
Цепь
сменяющих
друг
друга
экосистем
(
биоценозов
)
называется
сукцессионным
рядом
или
серией
(
этапами
или
стадиями
).
В
сукцессионном
ряду
каждая
экосистема
(
биоценоз
)
представ
-
ляет
собой
определенную
стадию
формирования
конечной
,
завер
-
шающей
или
климаксиой
экологической
системы
(
климаксиого
сообщества
).
Живые
организмы
в
этой
последовательной
смене
играют
основную
роль
,
определяя
структуру
экосистемы
,
находя
-
щуюся
в
прямой
зависимости
от
условий
обитания
биоценоза
.
При
переходе
к
новой
стадии
экологической
сукцессии
необязательно
,
чтобы
на
данной
территории
исчезали
бы
все
или
большинство
ви
-
дов
.
Виды
более
ранних
стадий
сохраняются
при
наличии
опреде
-
ленных
условий
.
Например
,
светолюбивые
травянистые
растения
могут
хорошо
себя
чувствовать
и
в
климаксном
лесу
,
произрастая
на
опушке
,
полянах
или
других
открытых
участках
.
При
усложнении
сообщества
усложняются
и
связи
между
компо
-
нентами
экосистемы
.
Менее
приспособленные
к
новым
условиям
за
-
мещаются
более
приспособленными
,
и
так
до
тех
пор
,
пока
не
появятся
виды
,
для
которых
условия
среды
являются
полностью
приемлемыми
.
В
этих
условиях
они
уже
не
замещаются
другими
видами
и
формируют
устойчивое
сообщество
,
имеющее
свои
защитные
механизмы
против
разных
неблагоприятных
воздействий
извне
,
например
от
видов
-
конкурентов
.
В
результате
сообщество
становится
стабильным
и
дости
-
гает
своей
завершающей
стадии
,
т
.
е
.
становится
климаксным
.
Классическим
примером
экологической
сукцессии
является
формирование
экосистемы
елового
леса
на
брошенных
старопа
-
хотных
землях
(
рис
. 4.2.7) [16].
Ре
по
зи
то
ри
й
Ба
рГ
У