Редуценты

Формы взаимоотношений живых организмов

Совместная жизнь организмов в рамках одного биогеоценоза протекает на фоне тесной взаимосвязи, которая бывает:

Взаимополезной (мутуализм) – когда выгоду от сосуществования получают оба партнёра разных биологических видов, что увеличивает их шансы на выживание.
Полезнонейтральной (коменсализм) – когда пользу извлекает только одна сторона, в то время как другой стороне от этого «ни жарко, ни холодно».
Полезновредной (паразитизм и хищничество) – при этом типе взаимоотношений один участник добивается собственного благополучия за счёт другого путём причинения ему вреда или даже смерти. Классический пример эгоизма.
Взаимовредной (антагонизм и конкуренция) – здесь особи находятся во враждебных отношениях, ведя борьбу за существование.
Нейтральновредной (аменсализм) – ненамеренное причинение вреда (встречается у растений).
Нейтральной – в этой схеме стороны сосуществуют мирно, не извлекая односторонних преимуществ и не причиняя друг другу вреда.

Каждому типу взаимоотношений отведена своя роль в поддержании динамического равновесия в биогеоценозе.

В то же время в отдельных экосистемах некоторые факторы могут отсутствовать в связи со спецификой климатических, географических и других природных условий.

Пример лугового круговорота

Важное значение имеют все звенья, обозначенные в примере. Круговорот веществ на лугу — необходимое условие для существования данного сообщества

Почва способна обогащаться полезными веществами и элементами только благодаря деятельности ее обитателей — микроорганизмов-детритофагов, червей, мокриц и прочих существ. Без этого условия растениям будет недоставать неорганики для фотосинтеза и роста, а значит, будет в дефиците и органическое вещество, которое они производят. Такое, как крахмал, целлюлоза, белок и прочие. Это приведет к сокращению численности животных и птиц, а значит, и органического вещества в целом. Пострадают в итоге и детритофаги, так цикл нарушится.

Круговорот веществ на лугу можно проиллюстрировать и более конкретным примером. Попробуем составить такую схему.

Минеральные соли, вода, углекислый газ, кислород потребляет ромашка аптечная.
Пчела медоносная опыляет обозначенное растение и поедает его пыльцу, то есть углеводы и белки.
Пчелоед и осоед склевывают пчелу медоносную и потребляют органическое вещество ее тела (хитин, белок, углеводы).
Луговая полевка и другие мелкие грызуны и более крупные виды поедают органическую составляющую растений и насекомых.
Пустельга (птица) поедает грызунов и потребляет питательные вещества.
После смерти все животные и насекомые попадают на землю, где их тело подвергается разложению на составляющие соединения деятельностью микроорганизмов, червей, мокриц и других детритофагов.
В результате почва снова насыщается неорганическими солями, водой и прочими соединениями, которые поглощают корни растений.

Изменения энергии

Энергия, как и вещества, претерпевает ряд изменений в ходе процессов в экосистемах. Вся она делится на два основных вида:

солнечного света;
химических связей.

В ходе построения цепей питания энергия как раз и переходит из одной формы в другую. При этом происходят частичные ее потери. Ведь она расходуется на жизненные процессы каждого существа, рассеивается в виде тепла

Именно поэтому важно, чтобы солнечная энергия как первоисточник постоянно пополняла запасы любого сообщества

Непосредственно в форме света от Солнца ее могут потреблять только такие организмы, как:

растения;
бактерии;
фотосинтезирующие одноклеточные.

После них вся энергия переходит в следующую форму — химические связи соединений. В данной форме ее потребляют гетеротрофные представители биосферы.

Видовая и пространственная структуры экосистемы

При рассмотрении любых экосистем в горизонтальном и вертикальном направлении, можно отметить неоднородность расположения в них живых организмов.

Видовая структура экосистемы – это многообразие видов, их взаимодействие и соотношение численности. Различные сообщества, состоящие из разных видов, образуют видовое разнообразие экосистемы. Например, в степи на площади 100 м2 произрастают растения, принадлежащие к 100 разным видам.

. Например, в степях доминантами являются ковыль и типчак, так как именно представители этих видов преобладают в экосистеме по численности. Доминанты определяют структуру экосистемы и, как правило, не имеют врагов, что дает им заметное преимущество к процветанию.

Эдификатор

— основной образователь среды. Обычно доминирующий вид является и эдификатором. Например, сосна в сосновом бору считается как доминантом, так и эдификатором. Во-первых, по биомассе сосна значительно превосходит остальные организмы данной экосистемы, а во-вторых, она создает условия для существования “соседей”, затеняя нижние ярусы, окисляя почву.

Пространственная структура экосистемы – это расположение популяций разных видов в экосистеме. Пространственная структура экосистемы бывает вертикальной и горизонтальной. Растительность определяет главным образом вертикальную структуру экосистемы. Совокупность растений одинаковой высоты формирует ярусы. Выделяют около пяти ярусов, образованных разными жизненными формами растений: древесный (верхний и нижний), кустарниковый, кустарниково-травяной, мхово-лишайниковый. Высокие деревья (сосна, ель, дуб, береза) составляют верхний (первый) ярус. Далее располагаются деревья пониже (рябина, осина, черемуха, яблоня), образующие второй ярус. Затем идут кустарники (шиповник, жимолость, крушина, ежевика), формирующие третий ярус. Мхи, низкорослые травы и лишайники создают самый нижний ярус.

Ярусное расположение растительности определяется, прежде всего, их неодинаковой потребностью в солнечном свете: верхний ярус занимают светолюбивые растения, под пологом которых прячутся теневыносливые.

Лучшие статьи : Безногие (червяги)

Животные также могут занимать тот или иной растительный ярус, практически не покидая его.

Ярусность бывает не только надземная, но и подземная. Почвенную ярусность определяет характер залегания корневой системы различных растений. Корни наиболее высоких деревьев проникают на большую глубину, чем корни кустарников, ближе к поверхности располагаются корни мелких травянистых растений, а непосредственно на ней — мхи. При этом, в поверхностных слоях почвы корней значительно больше, чем в глубинных.

Горизонтальная структура экосистемы (мозаичность) – это неравномерное распределение популяций отдельных видов по площади. Мозаичность возникает вследствие неоднородности рельефа почвы, а также может быть результатом деятельности человека (например, кострища, выборочная рубка). Животные тоже оказывают влияние на горизонтальную структуру экосистемы (вытаптывание копытными травостоя, образование муравейников).

Горизонтальная структура экосистемы Вертикальная структура экосистемы

Вертикальная и горизонтальная структуры экосистемы позволяют организмам наиболее эффективно использовать световой поток, минеральные вещества почвы и влагу.

Редуценты

Грибы, растущие на отмершей древесине – пример редуцентов

Редуценты – это последнее звено в простой пищевой цепи. Их также называют деструкторы или сапротрофы. К ним относятся микроорганизмы и грибы, которые разрушают органический материал, перерабатывая его в неорганические и простейшие органические соединения. Если животное умирает, то его тело съедают редуценты. Они избавляются от всего, что больше не является живым, расщепляя органику на простые питательные вещества и возвращают их в почву. Затем эти вещества используются продуцентами, и цикл начинается снова. Примером редуцентов в африканской саванне служат бактерии и грибы, разлагающие останки мертвых животных и растений.

Саморазвитие и сукцессия экосистем

Абсолютно устойчивое состояние экосистемы никогда не достигается по причине:■ непостоянства условий внешней среды;■ изменений, происходящих в самой экосистеме вследствие жизнедеятельности ее организмов.

Саморазвитие экосистемы — ее способность к циклическим и поступательным изменениям, вызванным различными причинами.■ Циклические изменения обычно связаны с суточными и сезонными изменениями внешних условий и биологическими ритмами организмов.■ Поступательные изменения вызываются постоянно действующими внешними или внутренними факторами и приводят к смене одного биогеоценоза другим (сукцессии).

Сукцессия — закономерная, последовательная, необратимая и направленная смена (на определенной территории) одного биогеоценоза другим.

Смена одного фитоценоза в экосистеме другим составляет сукцессионный ряд. При отсутствии нарушений сукцессия завершается образованием более устойчивого сообщества, находящегося в относительном равновесии с абиотической средой (ельник, дубрава, ковыльные степи, торфяное болото и др.).

❖ Причины сукцессий:

■ внешние: постоянно действующие внешние факторы: изменение на данной территории климата и почвенно-грунтовых условий (заболачивание, засоление), в том числе в результате хозяйственной деятельности человека (вырубки лесов, орошения земель в засушливых районах, осушения болот, внесения удобрений на луга, распашки, усиленного выпаса скота и т.д.);

■ внутренние: изменения, возникающие в биотопе вследствие жизнедеятельности организмов при длительном существовании популяций на одном месте, из-за чего биотоп становится малопригодным для одних видов, но пригодным для других. В результате на этом месте развивается другой, более приспособленный к новым условиям биоценоз.

Изменение условий среды обитания (биотопа) неизбежно приводит к изменению (смене) биоценоза. В результате на месте прежнего биогеоценоза (экосистемы) возникает новый. Ведущая роль в процессе смены биогеоценозов принадлежит растениям, хотя биогеоценозы изменяются как единое целое. Одновременно с изменением растительности изменяется и животный мир.

❖ Классификация сукцессий в зависимости от состояния и свойств среды:

■ первичные, начинающиеся на участках, лишенных почвы и растительности (на голых скалах, песчаных дюнах, образовавшихся водоемах, наносах рек, застывших лавовых потоках и т.п.; они длятся сотни и тысячи лет. Важнейшей стадией таких сукцессий является образование почвы путем накопления отмерших растительных остатков или продуктов их разложения;

■ вторичные, происходящие на месте сформировавшихся сообществ после их нарушения в результате эрозии, пожара, вырубки, засухи, вулканического извержения и т.п. Поскольку в таких местах обычно сохраняются богатые жизненные ресурсы, эти сукцессии протекают быстро (в течение десятков лет).

Видовая и пространственная структуры экосистемы

Видовая структура экосистемы определяется также и соотношением численности особей разных видов в экосистеме. Например, в одном лесу могут обитать около 10 видов птиц по 100 особей каждого вида. В другом лесу то же количество видов включает неоднородное соотношение особей каждого вида: особи одних видов по численности могут превосходить другие виды, и наоборот. Виды, в популяции которых содержится наибольшее количество особей, называются доминантами. Например, в степях доминантами являются ковыль и типчак, так как именно представители этих видов преобладают в экосистеме по численности. Доминанты определяют структуру экосистемы и, как правило, не имеют врагов, что дает им заметное преимущество к процветанию.

Эдификатор — основной образователь среды. Обычно доминирующий вид является и эдификатором. Например, сосна в сосновом бору считается как доминантом, так и эдификатором. Во-первых, по биомассе сосна значительно превосходит остальные организмы данной экосистемы, а во-вторых, она создает условия для существования “соседей”, затеняя нижние ярусы, окисляя почву.

Животные также могут занимать тот или иной растительный ярус, практически не покидая его.

Горизонтальная структура экосистемы
Вертикальная структура экосистемы

Вещества экосистемы

Очевидно, что в одной экосистеме в тесном взаимодействии находится два основных типа вещества: органические и неорганические. Из органики это:

белки;
жиры;
углеводы.

Неорганические соединения следующие:

вода;
углекислый газ;
минеральные соли;
ряд важных макроэлементов.

Очень важным условием для нормального функционирования любой экосистемы является постоянный приток солнечной энергии. Ведь растения могут осуществлять фотосинтез только при этом условии. Кроме того, энергия, которая заключается в химических связях соединений, рассеивается в виде тепла в достаточно больших количествах. Поэтому вещества не могут циркулировать в неизменном состоянии без потерь.

Уровни

Трофическая цепь может состоять из разного количества звеньев (уровней). Каждый из них означает особое место, занимаемое тем или иным живым существом в этой линейке. Пять уровней — самый длинный вариант построения такой последовательности.

Итак:

Первый уровень занимают автотрофы, производящие то, что они едят. При этом в ход идет энергия Солнца или быстротекущей воды (горные источники), или неорганические химические вещества.
На второй ступени — первичные растительноядные потребители. Они употребляют в пищу продуцентов. Эти создания могут иметь как микроскопические (насекомые), так и достаточно крупные размеры (копытные травоядные: корова, коза, овца).
Третьими идут потребители второго уровня – звери и пернатые, которые охотятся на первичных консументов. В качестве примера можно назвать дрозда, ворону, кошку.
Представители четвертой ступени поедают вышеупомянутых. Так, сова или филин едят более мелких птичек, в чей рацион входят насекомые-фитофаги. Или тигр, иногда не брезгующий лягушками, которые, как известно, питаются водными членистоногими.
Пятый, высший уровень пирамиды возглавляют самые крупные хищники, способные одолеть большую и опасную дичь. К таковым причисляется ястреб, охотящийся даже на сов, или акула, которая съедает все, что удастся поймать.

Стоит отметить, что человек также входит в эту систему, при этом может принадлежать к совершенно различным звеньям. Несмотря на это, именно homo sapiens с течением эволюции стал называть себя вершиной трофической пирамиды, поскольку он способен, если не физически, то при помощи созданных им орудий и технологий одолеть любое дикое животное.

Что такое пищевая цепь

Это процесс, обеспечивающий перенос или обмен энергией и веществами, позволяющий последним циркулировать в биосфере. При этом энергетические потери составляют больше 80 % — они выделяются в виде тепла. Цепь имеет линейную структуру (вариант — экологическая пирамида), составляется из нескольких звеньев. Они в свою очередь могут состоять из одной или нескольких групп живых существ, служащих пищей для вышерасположенных ярусов.

Структуру построения экологической пирамиды, чью основу представляет собой вышеописанная теория, графически представил в 1920-х гг. британский зоолог Ч. Элтон: на ней продемонстрированы также в зависимости от типа разность в биомассе, популяции и передаваемой энергии различных уровней пирамиды.

Правило пирамиды гласит: чем выше ярус, тем меньше биомасса и популяция относящихся к нему организмов.

Субъекты трофической цепи разделяются на три вида в зависимости от играемой в ней роли: продуценты, консументы и редуценты. Все они объединены в природе множеством трофических связей. Более сложные схемы пищевых взаимоотношений на разных уровнях складываются в своеобразные трофические сети.

Продуценты

На нижней ступени стоят продуценты, или автотрофы, — организмы, производящие употребляемые ими в пищу органические вещества, синтезируя их из простых молекул. Они производят самое большое количество энергии по сравнению с другими нишами, питая всю цепочку.

В мире существует две разновидности автотрофов в зависимости от способа, которым они синтезируют питательные соединения:

фотоавтотрофы, производящие фотосинтез при помощи солнечных лучей, поглощая углекислый газ и производя сахар (при этом еще одним побочным продуктом при выработке питания является кислород), примеры: зеленые растения, водоросли, цианобактерии;
хемоавтотрофы, прибегающие к химическим реакциям, чтобы преобразовать неорганические соединения (водород, аммиак и др.) в органику, в качестве примера можно назвать нитрифицирующие бактерии.

Продуценты — основа всего живого на Земле. Без них не обходится ни одна линия питания, второе их наименование — производители.

Консументы

Консументы — это уже потребительская ступень питания. Гетеротрофы, как еще называют эту группу, не способны самостоятельно производить пищу.

Обмен веществ в их организмах происходит за счет поглощения продуцентов или побочных продуктов их жизнедеятельности.

Гетеротрофы могут происходить из совершенно разных классов существ: млекопитающие, насекомые, грибы и даже растения (среди них тоже встречаются хищники).

Консументы делятся на порядки, их число доходит в разных вариантах пирамиды до четырех.

Порядок зависит от того, представителей какого уровня поедает животное:

Консументы первого уровня довольствуются редуцентами — к таким гетеротрофам можно отнести ряд насекомых (божья коровка, стрекоза), зверей (заяц, антилопа) или птиц (колибри).
Представители второго порядка поглощают тех, кто относится к предыдущей группе. Среди них лисы, охотящиеся на зайцев, насекомоядные пернатые (ласточки, скворцы), плотоядные пауки и растения (росянка, жирянка, альдрованда пузырчатая).
Вершиной гетеротрофов являются хищные птицы (ястреб, орел) и млекопитающие (лев, волк и, разумеется, человек).

В морской экосистеме консументы — основная часть цепи питания, они поглощают около 70—80 % всей имеющейся биомассы (речь идет преимущественно о планктоне).

Редуценты

Данные организмы (называемые также деструкторами, сапрофагами), перерабатывающие отмершие органические останки животных и растений, замыкают круговорот веществ, возвращая минералы и неорганические соединения для синтеза продуцентам.

Они запускают процесс разложения органики.

Само название «редуцент» означает «возвращающий», а «деструктор» — «разрушающий».

Эти создания, как правило, отличаются крохотными размерами, за исключением крупных падальщиков (редуцентов второго порядка), не оставляют отходов жизнедеятельности (экскрементов). К ним относятся часть бактерий, грибов и насекомых (жук-навозник, дождевой червь). Сапрофагов называют «санитарами» экосистем, поскольку они способствуют очищению окружающей среды от гнили и отравляющих веществ, поедая остатки разлагающихся организмов.

Биологическое значение

Составление цепей питания помогает контролировать численность каждой из популяций во множестве существующих экосистем. По этим линейным изображениям ученым-биологам и экологам удобно отслеживать изменения в видовом многообразии той или иной зоны, просчитывать характер и степень влияния на виды тех или иных факторов: загрязнения, урбанизации, подселения новых пород, смена климата, экологические проблемы.

Достаточно наглядно показывают трофические пирамиды превосходство одной популяции над другой, их взаимоотношения, когда резкое увеличение одного вида ведет к сокращению другого. Таким образом, изучение пищевых взаимосвязей в природе при помощи трофических цепей способствует контролю над состоянием экологии и защите уязвимых разновидностей животных, грибов и растений, поддержанию естественного баланса в биосфере.

Жизненный круг

Представьте себе круговорот веществ, который происходит, например, в африканской саванне. Трава растет и поедается антилопой. Антилопу ловит и съедает гепард. Гепард умирает, съедается бактериями, и питательные вещества возвращаются в почву. Эти питательные вещества используются травой, так как она продолжает расти в саванне. У каждого организма есть цель. Схема потока энергии через организмы, как в примере выше подходит для любой другой экосистемы.

При рассмотрении круговорота веществ в экосистеме необходимо учитывать три основные группы организмов:

Продуценты (растения)
Консументы (животные)
Редуценты (бактерии и грибы)

Эти группы основаны на том, как организм получает пищу. Продуценты, консументы и редуценты взаимосвязаны в пищевых цепях и пищевых сетях, а также зависят друг от друга для выживания.

Причины и последствия разрушения биоценоза леса

Существует множество факторов угрозы лесному биогеоценозу. Все они могут быть разделены на антропогенные и природные.

Природные факторы:

Абиотические, не связанные с живой природой. Это атмосферные явления, чрезвычайные природные ситуации.
Биотические. К ним относятся эпидемические факторы, болезни, фактор размножения различных вредителей. Уменьшение популяций птиц способствует росту числа вредных насекомых, пожирающих листву деревьев, других растений.

Антропогенное влияние на природу чрезвычайно велико. Это:

Вырубка лесов.
Промышленные загрязнения воздушной среды и воды.
Вольное или невольное провоцирование лесных пожаров.

Вырубка леса

Это приводит к возрастанию стихийных бедствий, ухудшению условий жизни людей, разрушению общей экосферы планеты.

Трудно выделить какой-либо из факторов как наиболее разрушительный. Все они опасны.
Очевидно, что только общие усилия способны предотвращать разрушение биоценозов и оберегать лес, который является природной жемчужиной земли. Мы должны передать это достояние следующим поколениям.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Текст слайда:

Подготовила ученица 11 «А» классаКлюшкина Александра

Редуценты

Слайд 2

Текст слайда:

Экосистема-любой комплекс из сообщества живых организмов и неживых компонентов среды их обитания, связанных между собой обменом вещества и энергии.

Слайд 3

Текст слайда:

Редуценты-организмы, осуществляющие деструкцию органических веществ: разлагающие органические остатки и продукты жизнедеятельности автотрофов и гетеротрофов до более простых органических и, в итоге, до неорганических веществ.

Слайд 4

Текст слайда:

К редуцентам относятся грибы, различные бактерии, детритофаги (питающиеся мертвой органикой). Большинство редуцентов обитает в почве и воде, многих животных (консументов) также можно отнести к редуцентам, так как в процессе их жизнедеятельности происходит минерализация органического вещества.

Грибы и бактерии производят собственные ферменты, которые воздействуют на разрушенную органику, затем поглощают продукты переваривания. Дождевые черви в земле и мелкие беспозвоночные в воде заглатывают органические частички.

Изучая действие бактериальных ферментов, способных проникнуть внутрь отмерших организмов, человек смог использовать эти свойства и создать первый антибиотик – пенициллин.

Слайд 5

Текст слайда:

Пример редуцентов
Простая водная экосистема — пруд. Здесь растут кувшинки, камыши, водоросли, живут рыбы, земноводные и другие водные обитатели. Отмирая, останки рыб и растений оседают на дно, и становятся пищей для местных редуцентов. Перерабатывая останки, они насыщают воду необходимыми веществами, которые используют водоросли и другие обитатели пруда для своей жизнедеятельности.

Слайд 6

Текст слайда:

От животных-детритофагов редуценты отличаются прежде всего тем, что не оставляют твёрдых непереваренных остатков (экскрементов). Животных-детритофагов в экологии традиционно относят к консументам. В то же время все организмы выделяют углекислый газ и воду, а часто и другие неорганические (аммиак) или простые органические (мочевина) молекулы, и таким образом принимают участие в разрушении (деструкции) органического вещества.

детритофагов

консументам

Слайд 7

Текст слайда:

Экологическая роль
Редуценты возвращают минеральные соли в почву и воду, делая их доступными для продуцентов-автотрофов, и таким образом замыкают биотический круговорот. Поэтому экосистемы не могут обходиться без редуцентов (в отличие от консументов, которые, вероятно, отсутствовали в экосистемах в течение первых 2 млрд лет эволюции, когда экосистемы состояли из одних прокариот).

Слайд 8

Текст слайда:

Роль редуцентов
Редуценты играют важную роль в экосистеме. Они не просто минерализуют органические остатки, но и подготавливают пищу для продуцентов. В ходе своей жизнедеятельности редуценты постоянно снабжают минеральными веществами почву и воду, которые в свою очередь поглощают продуценты, таким образом, редуценты являются замыкающим звеном в пищевой цепочке и участником полного био-круговорота.

Слайд 9

Текст слайда:

Польза для природы и человека
Общая глобальная польза редуцентов очевидна. Но кроме нее есть и факультативные бонусы, которые человеческое общество получило, изучая деятельность редуцентов. Первый антибиотик был природного происхождения, и в основе этого антибиотика лежит деятельность бактерии-разрушителя.

Изучение бактериальных ферментов, которые способны проникать внутрь отмерших органических клеток, дало толчок развитию направления, которое изучало возможность использования этих способностей для проникновения в живые клетки и их уничтожение. Именно так и был найден первый антибиотик естественного происхождения – пенициллин. В природе антибиотики в основном продуцируются такой бактерией-редуцентом, как актиномицета.

Слайд 10

Текст слайда:

Конец.

Продуценты

Луговая трава, получающая энергию для роста в процессе фотосинтеза является типичным примером продуцентов

Продуценты — это организмы, которые сами производят себе еду. Им не нужно брать питательные вещества у других организмов. Они получают свою энергию от солнца и производят из нее органические вещества посредством фотосинтеза. Продуценты относятся к автотрофам (организмы, которые синтезируют органические вещества из неорганических). Большинство продуцентов — это растения, но есть и микроорганизмы, которые производят питательные вещества с помощью фотосинтеза или хемосинтеза. Продуценты являются начальным звеном любой простой пищевой цепи. Если в качестве примера рассматривать экосистему африканской саванны, то к продуцентам относятся все растения, произрастающие в ней.

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.