Структура и функционирование экосистем

Экосистема — совокупность живых организмов и среды их обитания, связанных обменом веществ и энергии. Биотоп — неживая часть экосистемы (климат, почва, вода). Биоценоз — совокупность живых организмов. Продуценты (автотрофы) — организмы, создающие органические вещества из неорганических путем фотосинтеза или хемосинтеза (растения, цианобактерии). Консументы (гетеротрофы) — потребители органического вещества. Консументы I порядка — растительноядные, II порядка — хищники, питающиеся растительноядными. Редуценты (деструкторы) — организмы, разлагающие мертвое органическое вещество до минеральных соединений (бактерии, грибы).

Пищевая цепь — последовательность организмов, в которой каждый предыдущий служит пищей последующему. Пастбищная цепь начинается с продуцентов: трава → кузнечик → лягушка → змея → орел. Детритная цепь начинается с мертвого органического вещества: опад → дождевой червь → крот → лиса. Пищевая сеть — совокупность пищевых цепей, переплетенных между собой. Трофический уровень — совокупность организмов, занимающих определенное положение в пищевой цепи. Экологическая пирамида отражает соотношение между трофическими уровнями по численности, биомассе или энергии. Правило 10%: на каждый следующий уровень переходит около 10% энергии предыдущего.

Круговорот веществ обеспечивает циркуляцию химических элементов между живыми организмами и средой. Круговорот углерода: фотосинтез связывает CO₂ в органические вещества, дыхание и разложение возвращают CO₂ в атмосферу. Круговорот азота: фиксация атмосферного азота бактериями, усвоение растениями в виде нитратов, возврат в атмосферу денитрифицирующими бактериями. Поток энергии в экосистеме однонаправлен: солнечная энергия улавливается продуцентами, передается по пищевым цепям, рассеивается в виде тепла. Продуктивность экосистемы — скорость образования биомассы. Первичная продукция создается продуцентами, вторичная — консументами. Сукцессия — последовательная смена биоценозов на одной территории. Первичная сукцессия начинается на безжизненном субстрате, вторичная — после нарушения. Климаксное сообщество — устойчивое состояние экосистемы.