Продуценты, консументы, редуценты
Геохимические обороты могут циркулировать без участия биологических компонентов, но их скорость значительно выше из-за такого участия. Для циркуляции кальция это особенно правильно, так как в основном осаждение солей кальция является результатом поглощения и накопления кальция в телах животных и растений (скелеты кораллов и высших животных, раковины моллюсков и т.д.), которые концентрируются на морском дне после гибели организмов. Влияние живых организмов не так важно для круговорота воды, но высшие растения существенно ускоряют его. Они играют роль своеобразных «насосов», всасывающих воду из почвы и возвращающих ее в атмосферу в процессе транспирации.
Исторически сложилось так, что биологический компонент встроен в абиотические циклы. Он был основан на особенностях этих предыдущих циклов, изменил их и, наконец, сформировал новые биохимические «питательные» циклы, которые намного быстрее и локализованы. Иногда их называют малыми или биологическими циклами. В настоящее время все потоки материи внутри Земли протекают под значительным влиянием биологических отсеков. Начиная с кембрийского периода, биота стала важным геологическим фактором, который сформировал современное лицо Земли.
Пищевые цепи
Хотя биологический цикл каждого биогенного элемента характеризуется своими собственными свойствами, все элементы включают миграцию биомассы в пищевых цепях. Перенос вещества в ходе круговорота включает следующие основные этапы:
- поглощение и накопление живыми организмами элементов из абиотической среды;
- распределение вещества среди организмов в результате травоядности, хищничества и паразитизма;
- территориальная миграция организмов;
- образование мертвого органического вещества в результате выделения и гибели организмов;
- разложение мортмассы и возвращение элементов в абиотическую среду.
Элементы экосистемы
В соответствии с местом, занимаемым видами в пищевых сетях, элементы обычно делятся на три основные группы:
- продуценты (используют внешнюю энергию, солнечную или неорганическую химию, и осуществляют биосинтез: генерируют органическое вещество);
- консументы (используют химическую энергию живой ткани других организмов);
- редуценты (используют химическую энергию мортмассы и осуществляют ее биодеградацию: разложение до простых неорганических веществ).
Классификация таких организмов была первоначально предложена А. Л. Лавуазье в 1792 году, а затем, в другой форме, была разработана У. Пфеффером в 1886 году.
Роль продуцентов, консументов и редуцентов в биоценозе
Основными участниками круговорота питательных веществ являются продуценты и редуценты. Первые являются «двигателем» круговорота; они вовлекают в оборот элементы из абиотической среды и отправляют их дальше в составе постоянно генерирующего высокоэнергетического органического вещества.
Редуценты «закрывают» цикл; они возвращают элементы в абиотическую среду, где они могут быть снова использованы продуцентами. Абиотическое разложение имеет место, но его интенсивность очень мала. Без продуцентов доступные элементы сконцентрировались бы в биомассе и покинули окружающую среду; цикл остановился бы, и развитие жизни прекратилось бы. Простейшие искусственные устойчивые экосистемы, функционирующие в закрытых колбах, включали популяции продуцентов (одноклеточные водоросли) и редуцентов (бактерии и грибы).
Теоретически можно представить себе продуцентов, самостоятельно реализующих функцию сокращения по отношению к собственной биомассе. Но на самом деле эта возможность не реализуется. Этот факт можно объяснить отсутствием эволюционных причин формирования «самодостаточных» организмов, если верна гипотеза о происхождении гетеротрофов (продуцентов и редуцентов) до продуцентов. Стабильные биологические циклы могут формироваться постепенно, в процессе совместной адаптации продуцентов и редуцентов. Тесный симбиоз и видовое своеобразие характерны для отношений между ними.
Наиболее распространенные потоки вещества в биосфере, включая пищевые цепи и абиотические актуальные пути, представлены в виде четырех экосистем различной природы: наземная; шельфовая; открытое море; глубоководный черный гейзер. Основным циклом для каждой экосистемы является цикл 1: «продуценты — мортмасса — редуценты — неорганические соли — продуценты».
Для наземной экосистемы это может быть: «продуценты — редуценты мусора — продуценты почвы»;
Для водной: «продуценты — отложения — редуценты — продуценты воды».
Циклы инициируются блоком — продуценты, который преобразует солнечную энергию в химическую в процессе фотосинтеза. Это самый быстрый и универсальный цикл в биосфере.
Нет времени решать самому?
Наши эксперты помогут!
Контрольная
| от 300 ₽ |
Реферат
| от 500 ₽ |
Курсовая
| от 1 000 ₽ |
Математические модели биологического круговорота
Базовым элементом для формального описания биологического круговорота является модель элементарного оборота. Для такого элементарного биогеоценотического элемента можно предложить специальный термин «биогеоценоз». Биогеоценоз может включать одну или несколько популяций продуцентов (в качестве источника энергии и ядра ассоциации); редуцентов, которые замыкают биогеохимические циклы; и консументов, которые стимулируют энергетические процессы в системе.
Виды биогеоценоза характеризуются некоторым уровнем совместной адаптации. Основными особенностями межпопуляционных отношений в нем являются: низкий уровень конкуренции в результате эффективного разделения ниш; высокоразвитый взаимовлияние, особенно в парах «продуцент-редуцент». Естественно, области экологического оптимума видов должны иметь общую часть.
Биогеоценоз может характеризоваться одним доминирующим элементом, но обычно в его структуре также можно распознать некоторые второстепенные. В целом, большинство природных экосистем представляют собой суперпозицию нескольких биогеоценозов в результате пространственной неоднородности, экзогенных факторов и т.д.
