Кто такие сапрофиты в биологии

Сапрофитные 🦠 бактерии

«Все, что не убивает ☠️, делает сильнее ♥️» — известная цитата Ф. Ницше. Но, фраза не про людей, а про сапрофитовые бактерии. Сапрофиты — одна из категорий бактерий, населяющих планету. Элементы разлагают органику в воде, почве, участвуют в минерализации и круговороте химических элементов, являются звеньями в преобразовании углерода, серы и фосфора

Кто такие сапрофиты❓

«Если не любите бактерии, то Вам не повезло с планетой. Земля — планета бактерий» К. Вентер

Бактерии сапрофиты — микроорганизмы, которые питаются органическими веществами распада. Выполняют роль 🧹 дворников, которые очищают место для новой жизни, разлагая органику на составляющие давая функционировать другим организмам.

Для нормального существования необходимы соединения:

Для жизнедеятельности используют продукты 🍃 разложения и гниения. Выделяют пищеварительные ферменты, начинают всасывать и усваивать ряд растворенных продуктов, извлекая питательные микроэлементы из мертвого с разлагающим органическим материалом.

Бактерии сапрофиты — мельчайшие патогены, представителями которых называются:

Сапрофитные бактерии — элементы, которые не наносят вред и присутствуют на человеке🧑🏻

👆 Однако❗ Под воздействием снижения иммунитета и чрезмерного увеличения численности бактерий, сапрофиты приводят к инфекционному заболеванию 🤧: пневмонии, менингиту.

Сапрофиты также низшие существа, некоторые из которых могут причинить вред человеку. Например, пылевые клещи. Элементы живут везде, питаясь пылью.

Сапрофиты делятся на группы:

Для чего используют бактерии сапрофиты ❓

Сапрофитные бактерии занимают первое место в живом мире. Часть из них участвует в переработке органических отходов.

Компоненты (химически индивидуальные вещества) называются санитарами окружающей природы, звеном в круговороте органики, разлагающие ткани на компоненты. Элементы минерализуют почву и преобразуют химические вещества. В данном случае используют для фосфорного, азотистого, углеродного преобразования и брожения.

Разложившиеся материалы под действием бактерий содержат такие питательные вещества как кальций, железо и фосфор, служащие основой для развития растений. Конечным продуктом выступают молекулы углеводов, которые выделяются в окружающую среду и улавливаются в качестве процесса фотосинтеза.

Как увеличить эффективность сапрофитов ❓

Сапрофиты — бактерии, размножающиеся делением каждые полчаса при благоприятных условиях

Компоненты незаменимы для переработки органики, освобождения почвы от патогенной флоры, тяжелых металлов и химических загрязнений. Элементы необходимы для высвобождения окружающей среды от опасных продуктов гниения. Получаемые субстраты от бактерий содержат улучшенные питательные вещества и биоудобрения для растительности. Поэтому чем больше сапрофитов, тем выше результативность обработки органики и промышленности.

Процессу размножения препятствует 🌞 солнце, магнитное поле. Помогает уровень влажности, кислотности, температурный режим. Для роста бактерий нужна обильная влажность. Чем меньше воды, тем меньше клеток. Кислотность — главенствующая роль во влиянии на развитие бактерий. Для бактериального роста требуется кислотность 4-9 рН. Температура 🌡️ также играет роль на результативность бактериального действия, роста. Режим должен быть не больше 25 градусов.

Один из способов утилизации разложения органики и организмов – вермикультивирование.

Вермикультивирование называется процедурой разведения технологических пород микроорганизмов для переработки органики. Сущность процесса состоит в утилизации органики и получения объемов продукции – биогумуса.

Переработка заключается в подготовке органики ферментации. Процедура нужна, чтобы масса перестала выделять опасные газы. Микроорганизмы поглощают субстрат, наращивают личную численность и биомассу и помогают в улучшенном разложении органики. Поэтому вермикультивирование называется популярным утилизационным способом органического разложения.

Заключение 🦠

В результате сапрофиты — бактерии, которые питаются рядом органических веществ распада. Компоненты незаменимы для освобождения почвы от патогенной микрофлоры, тяжелых металлов и загрязнений.

Бактерии требуются для высвобождения окружающей среды от продуктов гниения. Для улучшения работы необходимы благоприятные условия, в частности, повышенная влажность, отсутствие чрезмерного солнечного света и ряд других факторов.

Вспомогательным способом разложения органики сапрофитам называется вермикультивирование. Это отрасль занимающаяся переработкой органических отходов в биомассу червей и удобрения.

Источник

Значение бактерий-сапрофитов как элементов любой экосистемы

Бактерии сапротрофы — чем питаются, роль в жизни человека

Для эффективного лечения паразитарных заболеваний наши читатели советуют средство от паразитов «Intoxic». В его состав входят лекарственные растения, эффективно очищающие организм от паразитов. Подробнее…

Бактерии присутствуют везде: в воде, воздухе, почве, в горной местности и даже горячих гейзерах. В качестве своего места обитания могут выбрать растения, животных и даже человека.

Бактерии имеют очень маленький размер и различные формы, благодаря чему могут проникать даже в самые труднодоступные места, являются стойкими к воздействию температур и другим неблагоприятным условиям существования. По способу питания бывают автотрофными и гетеротрофными.

Последние, в свою очередь, делятся на сапоротрофов (сапрофиты) и симбионтов. Рассмотрим подробнее бактерий сапрофитов.

Основные свойства сапрофитов

Сапротрофы являются гетеротрофными организмами, которые в качестве питательных веществ используют продукты жизнедеятельности, разложения, гниения других живых организмов. Процесс поглощения пищи происходит за счет выделения на потребляемый продукт специального фермента, который его расщепляет.

Сапрофиты включают в себя большую часть представителей царства Бактерии. Как правило, в своем составе не имеют хлорофилла. Имеют большое сходство с паразитами, считается, что последние имеют свое происхождение от сапоротрофов.

Сапрофиты — это не патогенные микроорганизмы, однако иногда среди них встречаются и патогены (например, синегнойная палочка, кишечная палочка и др.).

В человеческом организме эти бактерии заселяют кишечник, ротовую полость, влагалище и др.

Специфика питания бактерий сапротрофов

Питание — это процесс накопления энергии и питательных веществ. Для нормального существования бактериям необходим ряд питательных веществ, таких как:

В лабораторных условиях для размножения сапрофитов в качестве питательных сред используют автолизат из дрожжей, сыворотку из молока, мясные гидролизаты, некоторые растительные экстракты.

Показательным процессом наличия в продуктах сапрофитов является образование гнили. Опасность составляют продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов, так как являются достаточно токсичными. Сапрофиты являются своего рода санитарами в окружающей среде.

Основные представители сапрофитов:

Физиологические процессы бактерий сапротрофов

Среди этих микроорганизмов можно выделить:

Новинка в области медицины, большой шаг в лечении паразитов!

В виде эффективного лекарства от паразитов врачи советуют принимать препарат «Gelminton». В основе состава средства лежат только натуральные компоненты природного происхождения, они выращивались в местах со 100% чистой экологией, и обладают проверенным эффектом, позволяющим быстро справляться с любыми видами глистов. Мнение врача…

Практически все разнообразие сапрофитов в результате своей жизнедеятельности производит различные трупные яды, сероводород, циклические ароматические соединения (например, индол). Наиболее опасными для человека являются сероводород, тиол и диметилсульфоксид, которые могут привести к сильным отравлениям и даже смерти.

Сапротрофы берут участь в процессе гниения.

Схожесть сапрофитов с бактериями паразитами

Поскольку по своей природе эти виды достаточно сложно отличить, то возникла следующая классификация:

Факультативные сапрофиты

Их можно назвать полупаразитами или условными сапротрофами. Сюда относятся микроорганизмы, которые могут существовать без питательной среды с живыми клетками. В некоторых случаях они похожи на сапрофиты, но во многом являются паразитами. Очень плохо растут на питательных средах, занимают очень важное место в природе.

Факультативные паразиты

Их можно назвать условными паразитами или наполовину сапрофитами. Сюда относятся микроорганизмы, которые ведут свой образ жизни подобно сапротрофам. Однако при различных условиях среды могут поселиться на живом организме и вести свой образ жизни подобно паразитам.

Роль сапротрофов в жизни человека

Этот вид бактерий играет очень весомую роль в круговороте природы. В то же время предметом для их питания служат вещи, которые в той или иной мере важны для человека.

Сапротрофы играют очень большую роль в переработке органических остатков. Так как любой организм в конце своего жизненного пути погибает, питательная среда для этих микроорганизмов будет существовать непрерывно.

Сапрофиты вырабатывают в виде продуктов своей жизнедеятельности множество составляющих веществ, необходимых для питания других организмов (процессы брожения, преобразования в природе серы, азота, фосфорных соединений и т.

Доцент, к.м.н — Дворниченко Виктория Владимировна:

“Известно, что для избавления от паразитов (аскариды, острицы и т.д.) используются аптечные препараты, которые назначаются врачами. Но речь пойдет не о них, а о тех лекарствах, которые можно использовать самим и в домашних условиях…” Читать далее >>>

Сапрофиты – это

Разделение живых существ по типу питания

Каждый живой организм для обеспечения своего существования нуждается в поступлении извне определенных веществ или энергии. Процесс потребление этих ресурсов называется питанием.

По способу питания все живые организмы делятся на два типа:

Автотрофы – организмы, способные самостоятельно производить необходимые для них органические вещества из неорганических. К ним относится большинство растений, добывающих себе питание из углекислого газа и воды при помощи энергии солнца.

Гетеротрофы – существа, нуждающиеся в готовых органических веществах. Это огромная группа живых организмов, внутри которой предусмотрена еще масса классификаций.

Гетеротрофы делятся на биотрофов и сапротрофов. Первые питаются живыми организмами: животными или растениями.

К ним же относятся и паразиты, приспособившиеся к такой жизни, когда их хозяин одновременно является для них и пищей, и домом.

Определение

Само слово заимствовано из другого языка, точнее, оно скомбинировано из двух греческих слов: sapros – “гнилой” и phyton – “растение”.

Они распространены повсюду – в воде, земле, воздухе, а также в организмах живых существ.

Чаще всего сапрофиты – это особи, не наносящие вреда своему хозяину.

Человек даже не догадывается, какое огромное количество различных микроорганизмов постоянно находится на его коже и внутри тела, при этом не вызывая никаких заболеваний.

Однако под воздействием негативных факторов (снижение иммунитета, чрезмерное увеличение количества микробов) все может измениться, и сапрофиты способны стать причиной инфекционной болезни.

Живой мир

Сапрофиты занимают важное место в круговороте веществ в природе, расщепляя сложные органические вещества до простых, подчищая мир от гниющих останков животных. Кто же относится к этой группе трудяг? Довольно широко распространены в мире сапрофиты.

Примеры их можно встретить в каждом царстве.

Они во множестве встречаются среди бактерий (одноклеточных простейших организмов), среди грибов (от плесени до грибов, потребляемых человеком в пищу), среди растений (от водорослей до цветущих растений типа орхидеи).

Среди животных тоже встречаются сапрофиты (примеры их мы тоже назовем). Однако тогда их будет правильнее называть сапротрофами или сапрофагами.

В животном мире к сапрофитам относятся некоторые насекомые (жуки-навозники, кожееды, личинки мух и других насекомых), дождевые черви, многие ракообразные (речные раки, донные бокоплавы).

Среди крупных представителей животного мира это птицы (вороны, грифы, стервятники), некоторые рыбы и различные животные (гиены, медведи и все, кому приходится питаться падалью).

Бактерии-сапрофиты

Бактерии – это настолько мелкие организмы, что рассмотреть их возможно только в самые сильные микроскопы, увеличивающие в сотни раз.

И хотя в обычной жизни человеку не дано их увидеть, сталкиваться с результатами их деятельности приходится ежедневно. Так, благодаря им возможно существование кисломолочной продукции и вина.

И в то время как некоторые бактерии вызывают инфекционные заболевания, другие из них приносят человеку огромную пользу.

Среди них можно назвать, например, некоторые кишечные палочки и бифидобактерии, обитающие в пищеварительном тракте человека. Именно они помогают организму усваивать полезные вещества и борются с патогенной флорой.

Растения-сапрофиты

Хотя растения и относятся к автотрофам (то есть они сами создают для себя питание при помощи солнечного света), это не мешает многим из них быть одновременно в некоторой мере и сапрофитами. Для существования они нуждаются в поступлении дополнительных органических веществ из почвы.

Среди растений сапрофиты – это ананасные, орхидные, бегониевые и некоторые кактусовые, а также многие мхи, папоротники и водоросли.

Грибы-сапрофиты

Грибы-симбионты хотя и живут за счет других организмов, но одновременно и приносят им пользу, выделяя необходимые минеральные вещества и перерабатывая отходы. Среди них белый гриб, подосиновик, масленок, рыжик, подберезовик, моховик и многие другие.

Грибы, которые питаются органическими веществами, оставшимися от погибших животных и растений или их выделений, носят название сапрофиты. Примеры таких грибов, которые нам хорошо знакомы: сморчки, строчки, шампиньоны, дождевики. Также в эту категорию относится огромное количество плесневых грибов, поражающих продукты.

Клещи-сапрофиты

Эти мелкие организмы – наши постоянные соседи, обитающие в домашней пыли. В больших количествах они находятся прямо в нашей постели – в подушках, матрасах и одеялах. Сами по себе они неспособны наносить вреда, поскольку не кусают человека и не являются переносчиками каких-либо инфекций. Однако продукты их жизнедеятельности могут оказаться опасными для людей-аллергиков.

Сапрофиты и паразиты способны за короткий промежуток времени полностью восстановить свою популяцию, поэтому не стоит гнаться за способами, обещающими полное избавление от них.

При соблюдении элементарных гигиенических процедур (стирка белья, своевременная замена матрасов и подушек, влажная уборка помещения) можно поддерживать количество вредных клещей-сапрофитов на относительно безопасном для здоровья уровне.

Заключение

Как мы узнали, сапрофиты – это организмы, поддерживающие свое существование за счет употребления мертвого органического материала. Большинство из них безвредны, многие полезны и лишь некоторые опасны. Как бы там ни было, их существование в природе просто необходимо, именно они обеспечивают круговорот веществ и энергии, без которого жизнь остановилась бы.

Сапрофиты и паразиты: что это такое и примеры бактерий

Термин паразиты – обширен и часто люди понимают под ними всех обитателей растительной среды, которые в качестве пищи используют органику. Однако сапрофиты и паразиты разительно различаются как по характеристикам, так и по жизненному циклу.

Паразитарные формы жизни

Паразиты – это существа низшего класса, имеющие растительное или животное происхождение. Само понятие переводится как «нахлебник», что полностью отражает суть паразитирующих организмов. Примеры паразитов для человека:

Организмы могут выжить только за счет носителя, питаясь тканями живого существа или растения. Место обитания выбирают внутри или снаружи носителя: листва, плоды, дерма, внутренние органы, слизистая оболочка.

Почти все виды микроорганизмов опасны для человека. Вирусы угрожают жизнедеятельности, гельминты отравляют организм токсическими выделениями, грибок уничтожает микрофлору, вызывает некрозы.

В некоторых случаях отсутствие медицинской помощи приводит к летальному исходу.

Жизненный цикл любых видов практически всегда многоступенчатый, в этом различия сапрофитов и паразитов. У последних множество промежуточных стадий переформирования. Например, для гельминтов требуется начальная среда развития (водная), затем промежуточный носитель, а только потом конечный хозяин, в теле которого и достигается полная зрелость червя.

Факт! При заражении «нахлебниками» всегда требуется терапевтическое лечение. Это может быть народная методика или медикаментозное, хирургическое вмешательство.

Живые организмы, относящиеся к сапрофитам

Сапрофиты – это бактерии и микроорганизмы, питающиеся останками животных, растений. Являясь низшими существами, почти все микроорганизмы безопасны для человека. Но есть и такие, которые могут причинить вред, например, пылевой клещ.

Этот обитатель живет на любых поверхностях, питается пылью. Еще пример вредных бактерий – кишечная палочка, вызывающая тяжелые патологии при попадании внутрь живого организма.

Вызывая инфекционное заболевание, палочка может спровоцировать пневмонию, менингит, сепсис – заболевания с высоким риском летального исхода.

Важно! Место обитания видов простейших – мертвые туши КРС, других животных. Несмотря на то, что организмы не питаются живыми тканями, пища все равно должна иметь органическую природу.

Микроорганизмы никогда не поселяются в химических и прочих веществах – данная среда для них губительна.

Именно поэтому меры профилактики от клеща, кишечной палочки включают обработку рук и влажную уборку с применением мыльных растворов.

Жизненный цикл организмов не отличается сложностью. В процессе симбиоза образуется жизнеспособная особь, способная к дальнейшему размножению спорами.

Различия между сапрофитами и паразитами

Какие бактерии называют сапрофитами

Название этой группы бактерий произошло от двух греческих слов: “sapros”, что означает гнилой, и “phyton” — растение. Сапрофиты питаются продуктами жизнедеятельности других организмов или растительными и животными тканями.

Большая часть существующих бактерий относится к сапрофитам. Они разлагают различные органические вещества в почве и воде, вызывают порчу пищевых продуктов, участвуют в минерализации, нитрификации и аммонификации. Азотобактерии, клостридии и микобактерии принимают участие в фиксации азота.

Некоторые из этих бактерий отличаются своей требовательностью к субстрату. Они могут расти только на сложных субстратах, используя для поддержания жизнедеятельности молоко, гниющие растительные остатки, трупы животных.

В качестве обязательных компонентов питания им необходимы определенные углеводы и органические формы азота в виде набора белков, пептидов и аминокислот. Такие бактерии называют субстрат-специфичными.

Вещества, являющиеся прекрасным источником углерода для одних микроорганизмов, могут быть непригодны и даже токсичны для других.

Отдельные сапрофиты нуждаются в витаминах, нуклеотидах или компонентах для синтеза — азотистых основаниях и пятиуглеродных сахарах. Культивируют их обычно на средах, которые содержат мясные гидролизаты, растительные экстракты, автолизаты дрожжей или молочную сыворотку. Существуют «всеядные» сапрофиты, они способны использовать в качестве источника углерода различные органические соединения — спирты, белки, органические кислоты и углеводы.

Некоторые виды болезнетворных бактерий существуют как сапрофиты во внешней среде, в то же время в определенных условиях сапрофиты могут вызывать заболевания людей и животных, попадая в их организм.

Существуют сапрофиты, способные подавлять рост патогенной и гнилостной микрофлоры, например, в желудочно-кишечном тракте теплокровных.

Среди продуктов жизнедеятельности некоторых из них есть вещества, стимулирующие иммунитет.

Сапрофиты нашли широкое применение в получении различных биологически активных соединений — интерлейкинов, интерферонов и инсулина. Изучается вопрос о возможном применении сапрофитов для очистки сточных вод. Путем биодеградации они способны разрушать различные отходы и загрязнения.

Составные части экосистемы

С экосистемных позиций, озеро, лес или какие-нибудь другие элементы природы представляются нам состоящими из двух основных компонентов: автотрофного компонента (автотрофный — значит самопитающийся), способного фиксировать световую энергию и использовать в пищу простые неорганические вещества, и геротрофного компонента (гетеротрофный значит питающийся готовыми органическими веществами), который разлагает, перестраивает и использует сложные вещества, синтезированные автотрофными организмами.

Эти функциональные компоненты расположены в виде налегающих друг на друга слоев, причем наибольшее число автотрофных организмов расположено в верхнем слое, куда поступает световая энергия, тогда как интенсивная гетеротрофная деятельность сосредоточена в местах скопления органического вещества в почве и в иле.

С точки зрения структуры, удобно выделить четыре компонента экосистемы: 1) абиотические вещества — основные элементы и составные части среды; 2) производители — продуценты, автотрофные элементы (в основном зеленые растения); 3) крупные потребители, или макроконсументы, — гетеротрофные организмы (главным образом животные, пожирающие другие организмы или измельчающие органические вещества); 4) разлагатели, или микроконсументы (называемые также сапрофитами или сапробными организмами), гетеротрофные организмы (в основном бактерии и грибы), которые разлагают сложные составные компоненты мертвой протоплазмы, абсорбируют продукты распада и освобождают простые вещества, используемые продуцентами.

Эти экосистемы — наиболее крайние типы, встречающиеся в биосфере; они сильно подчеркивают сходства и отличия всех экосистем.

Наземная экосистема (представлена полем, изображенным слева) и открытая водная система (представлена либо озером, либо морем, изображенным справа) населены абсолютно разными организмами, за исключением, может быть, некоторых бактерий, способных жить и в той и в другой среде.

Несмотря на это, в обоих типах экосистем присутствуют и действуют основные экологические компоненты. На суше автотрофы обычно представлены крупными растениями, обладающими корнями; тогда как в глубоких водоемах роль автотрофов берут на себя микроскопические взвешенные в воде растения, носящие название фитопланктона (phyton — растение; plankton — взвешенный).

При определенном количестве света и минеральных веществ за определенный период времени мельчайшие растения способны образовывать такое же количество пищи, как и крупные растения. Оба типа продуцентов обеспечивают жизнь одинаковому количеству консументов и разлагателей. В дальнейшем сходства и различия сухопутных и водных экосистем будут разобраны более детально.

Для того чтобы понять взаимоотношение строения и функции, необходимо оценить структуру экосистемы с разных точек зрения. Связь продуцентов и консументов представляет собой один тип структуры, называемой трофической (trophe — питание), и каждый «пищевой» уровень носит название трофического уровня.

Количество живого материала на различных трофических уровнях или в популяции носит название «урожая в поле», термин, одинаково применимый как к растениям, так и к животным. «Урожай в поле» может быть выражен или количеством организмов на единицу площади, или количеством биомассы, т. е.

массы тела организмов (живой вес, сухой вес, сухой вес без зольного остатка, вес углерода, количество калорий), или в каких-либо других единицах, пригодных для целей сравнения.

«Урожай в поле» не только представляет собой потенциальную энергию, но играет большую роль в снижении колебаний физических условий, а также и как обиталище, или жизненное пространство, для организмов. Таким образом, деревья в лесу не только являются запасами энергии, которые обеспечивают пищу или топливо, но изменяют климат и создают убежища для птиц и людей.

Количество безжизненного материала, как-то: фосфора, азота и т. д., имеющееся в данное время, может рассматриваться как состояние стабильности, или стабильное количество.

Необходимо различать количества материалов и организмов, имеющихся в наличии в тот или иной момент времени в среднем на протяжении определенного периода, и скорость изменений состояния стабильности и «урожай в поле» за единицу времени.

Функции изменения скоростей будут в деталях рассмотрены после знакомства с некоторыми другими аспектами структуры экосистемы.

Количество и распределение как неорганических, так и органических веществ, сосредоточенных либо в биомассе, либо в окружающей среде, должны считаться важной характеристикой любой экосистемы. Об этом в общей форме можно было бы говорить как о биохимической структуре.

Так, например, огромный экологический интерес представляет знание количества хлорофилла на единицу земной или водной поверхности. Крайне важно знать также количество органического вещества, растворенного в воде. Помимо этого, необходимо представлять видовую структуру экосистемы.

Экологическая структура отражает не только число тех или иных видов, но и видовое разнообразие экосистемы.

Последнее проявляется в форме отношений между видами и числом индивидов или биомассой и в форме рассеяния (пространственного распределения) индивидов всех видов, входящих в состав сообщества.

Надо подчеркнуть, что экосистемы могут быть ограничены различными размерами. Объектами исследования может быть небольшой пруд, большое озеро, участок леса и даже маленький аквариум.

Экосистемой можно считать любую единицу, если в ней присутствуют ведущие и взаимодействующие компоненты, создающие хотя бы на короткое время функциональную стабильность. Наша биосфера как целое представляет собой серию переходов — градиентов (от гор к долинам, от побережий к глубинам моря и т. д.

), которые в сумме создают «хемостат», а именно константность химического состава воздуха и воды в течение долгого периода времени. Не особенно важно, где проводить границы между градиентами, поскольку экосистема в первую очередь представляет собой функциональное единство.

Надо, конечно, указать, что в природе часто встречаются разрывы в градиентах, которые обеспечивают удобные и функционально логические границы. Так, например, берег озера может быть понят как правильная граница между двумя резко отличными экосистемами, а именно озером и лесом.

Чем больше и чем разнообразнее экосистема, тем она стабильней и относительно независимей от действия прилегающих систем. Так, озеро целиком может рассматриваться как более самостоятельная единица, чем часть озера, однако для целей исследования можно считать экосистемой даже отдельную часть озера.

Экосистема. Биология 8 класс Сонин

Вопрос 1. Что такое экосистема?

Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов, среды их обитания, системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.

Вопрос 2. Как в экосистемах осуществляется круговорот веществ?

Все живые организмы в процессе жизнедеятельности находятся в постоянном и активном взаимодействии с окружающей средой. Суть этого взаимодействия заключается в обмене веществом и энергией. Жизнедеятельность экосистемы и круговорот веществ в ней возможны только при условии постоянного притока энергии. Основной источник энергии на Земле — солнечное излучение. Энергия Солнца переводится фотосинтезирующими организмами в энергию химических связей органических соединений. Передача энергии по пищевым цепям подчиняется второму закону термодинамики: преобразование одного вида энергии в другой происходите потерей части энергии. При этом ее перераспределение подчиняется строгой закономерности: энергия, получаемая экосистемой и усваиваемая продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументам первого, второго и других порядков, а затем редуцентам с падением потока энергии на каждом трофическом уровне. В связи с этим круговорота энергии не бывает.

В отличие от энергии, которая используется в экосистеме только один раз, вещества используются многократно из-за того, что их потребление и превращение происходит по кругу. Этот круговорот осуществляется живыми организмами экосистемы (продуцентами, консументами, редуцентами) и называется биологическим круговоротом веществ. Под биологическим круговоротом понимается поступление химических элементов из почвы и атмосферы в живые организмы, в которых поступающие элементы превращаются в новые сложные соединения, и возвращение их в почву и атмосферу в процессе жизнедеятельности.

Экологические системы суши и Мирового океана связывают и перераспределяют солнечную энергию, углерод атмосферы, влагу, кислород, водород, фосфор, азот, серу, кальций и другие элементы. Жизнедеятельностью растительных организмов (продуцентов) и их взаимодействиями с животными (консументами), микроорганизмами (редуцентами) и неживой природой обеспечивается механизм накопления и перераспределения солнечной энергии, поступающей на Землю.

Важнейшим аспектом существования жизни на Земле являются круговороты (биогеохимические циклы), в которые вовлечены вода и основные биогенные химические элементы — С, Н, О, N, Р, S, Fe, Mg, Mo, Mn, Cu, Zn, Ca, Na, К и др. Все циклы состоят из двух фаз: органической (во время которой вещество или элемент находится в составе живых организмов) и неорганической. Последовательные переходы вещества из одной фазы в другую совершаются бесчисленное количество раз. Так, например, ежегодно проходит через органическую фазу и возвращается в неорганическую 1/7 часть всего углекислого газа и 1/4500 часть кислорода атмосферы; подсчитано, что вся вода оборачивается за 2 млн лет.

Вопрос 3. Можно ли озеро считать экосистемой?

Озеро можно считать экосистемой, так как там происходит круговорот веществ и энергии, живые организмы взаимодействуют друг с другом и само озеро является для них единой средой обитания.

Вопрос 4. Какие группы организмов имеются в каждой экосистеме?

В каждую экосистему входят группы организмов разных видов, различимые по способу питания:

гетеротрофы (“питающиеся другими”).

Дитритофаги, или сапрофаги, – организмы, питающиеся мертвым органическим веществом – остатками растений и животных.

Все названные группы организмов в любой экосистеме тесно взаимодействуют между собой, согласуя потоки вещества и энергии.

Их совместное функционирование не только поддерживает структуру и целостность биоценоза, но и оказывает существенное влияние на абиотические компоненты биотопа, обусловливая самоочищение экосистемы, ее среды.

Вопрос 5. Кто такие производители? Какова роль потребителей? Какие живые организмы являются разрушителями?

Живые компоненты могут быть подразделены на производителей, потребителей и разрушителей в зависимости от характера их участия в поддержании экосистемы как стабильного, взаимосвязанного целого. Организмы-производители (или продуценты) — зеленые растения, создающие органические соединения из простых неорганических веществ. Типичное маленькое озеро характеризуется продуцентами двух типов — это крупные растения, растущие вдоль берега или плавающие в мелкой воде, и микроскопические плавучие растения, преимущественно водоросли, распространенные во всей толще воды до той глубины, на которую проникает свет. Эти мельчайшие растения, составляющие фитопланктон, становятся заметны только при скоплении их в больших количествах — они придают воде зеленоватый оттенок. Обычно в озерах фитопланктон — более важный производитель, чем крупные растения.

Организмы-потребители являются гетеротрофами; в экосистеме озера это насекомые, их личинки, ракообразные, рыбы и, по-видимому, некоторые моллюски. Первичные потребители — травоядные, питающиеся растениями, а вторичные потребители — плотоядные, питающиеся первичными потребителями, и т. д.

Вопрос 6. Что такое цепь питания?

Цепь питания – цепь взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих органическое вещество и энергию из исходного пищевого вещества. Каждое предыдущее звено цепи питания является пищей для следующего звена.

Вопрос 7. Рассмотрите два типа цепей питания, изображенные на рисунке на странице 206. Предложите аналогичные примеры.

Цепь питания, начинающаяся с живой органики: трава — заяц — лиса — падальщик — бактерии.

Цепь питания, начинающаяся с мертвой органики: детрит – дождевые черви – ястреб – бактерии.

Вопрос 8. Что такое экологическая пирамида? Какое значение имеет правило десяти процентов?

Экологическая пирамида – это структурное изображение в виде прямоугольников с одинаковым масштабом и расположение их друг над другом трофических уровней.

Представителям четвертого трофического уровня (например, хищнику, поедающему другого хищника) достанется только около одной тысячной доли той энергии, усвоенной растением, с которого начиналась пищевая цепь. Поэтому отдельные цепи питания в природе не могут иметь слишком много звеньев, энергия в них быстро иссякает.

Вопрос 9. Что произойдет, если нарушить одно из звеньев цепи питания?

Сложная структура цепей питания обеспечивает целостность и динамичность биоценоза. Сокращение численности организмов одного звена в цепи питания приводит к нарушениям целостности биоценоза.

Принципы организации экосистем

Природное сообщество живых организмов – все вместе – осваивают определенную территорию. Поскольку условия для жизни на Земле очень сильно различаются, то и живые организмы поселяются там избирательно.

Одни заселяют гниющий пенек, другие – водные просторы океана, иным больше подходит лес или поле. «Население» природного сообщества в процессе жизнедеятельности поддерживает устойчивость и целостность всей системы.

Экосистемой называется любое сообщество живых организмов вместе с его физической средой обитания, функционирующее как единое целое.

Для каждой экосистемы характерны не только определенная среда (воздушная, водная, наземная), включающая климатический режим, но и определенная характеристика физической среды (температура, влажность), жизнь экосистемы обеспечивает и определенный химический состав экосистемы – неорганические вещества (вода, углекислый газ, соединения азота и др.), которые включаются в круговорот, и органические соединения (белки, углеводы, жиры и др.), связывающие живую и неживую ее части.

Много ли на Земле экосистем? Они сформировались в результате длительной эволюции и заполняют собой участки суши или водоемов. В океане своя экосистема, в лесу своя экосистема, в степи, в поле, в озере, реке, даже в гниющем пеньке своя собственная экосистема.

Вся природа Земли образует единую глобальную экосистему. Один ученый, обсуждая вопрос о размерах экосистем, пошутил так: «От кочки до оболочки», имея в виду «живую» земную оболочку – биосферу.

Очень важно понять, что сообщество – это не сумма видов, не случайно поселившиеся вместе растения, животные и микроорганизмы. Между отдельными видами существуют устойчивые связи. Именно взаимодействие всех компонентов экосистемы создает ее устойчивость, единство и целостность.

Это проявляется в том, что у сообщества есть свои особенности и свойства, закономерности существования и развития.

Существуют различные классификации экосистем. Приведем наиболее распространенную, в которой экосистемы классифицируются по размеру:

Множество экологических фактороввоздействуют на любой организм в окружающей среде. Познакомимся с традиционной классификацией экологических факторов.

Абиотические факторы – это комплекс физических условий окружающей среды, влияющих на живой организм (температура, давление, радиационный фон, влажность, состав атмосферы, морских и пресных вод, почвы и др.). Очевидна глубокая связь главных абиотических факторов окружающей среды (температура, влажность, освещенность и др.) с климатом, их решающее значение в распространении видов живых организмов.

Биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие (конкуренция, хищничество, паразитизм и др.).

Антропогенные факторы – это совокупность влияний деятельности человека на окружающую среду. Как вы знаете, в настоящее время масштаб деятельности человека настолько велик и так сильно воздействует на природную среду, что, к сожалению, может даже сделать ее совсем непригодной для жизни.

Отметим условность этой классификации, как любой другой, а также существование целого ряда других классификаций экологических факторов. Организмы обычно поселяются в такой среде, где условия для жизнедеятельности ближе всего к оптимальным. При этом они должны непрерывно приспосабливаться ко всему комплексу экологических факторов.

Рассмотрим, как устроена экосистема (мы сделаем это в упрощенном виде, опуская некоторые даже существенные детали). Каждую экосистему характеризует, прежде всего видовой состав живых организмов и их пищевые связи. В качестве примера наземной экосистемы рассмотрим экосистему леса. Она начинается с зеленых растений (деревьев и т.д.).

Если бы не трудились зеленые растения, осуществляющие фотосинтез, создавая на свету из минеральных веществ органические, то не было бы пищи (органических веществ) для многочисленного лесного населения и не состоялась бы вся экосистема леса.

Как только органическое вещество создано, его потребляет следующее звено экосистемы – травоядные и всеядные животные. А ими, в свою очередь, питаются хищники. В «нашем» лесу это – прежде всего волки, лисы и рыси.

После их гибели органические вещества отмерших животных, в свою очередь, потребляют бактерии (так называемые сапрофиты, превращая их в минеральные вещества. Тоже самое бактерии сделают и с другими погибшими организмами, и с опавшими листьями, с любым органическим веществом. Этот процесс, как известно, называется гниением. 1 куб.

см. лесной почвы может содержать несколько миллионов бактерий-сапрофитов! В любой экосистеме бактерии играют великую роль: они перерабатывают органические вещества в минеральные. При этом выделяется большое количество тепла. Многие животные используют это тепло для утепления своих гнезд или норок.

А уж потом переработкой создаваемых бактериями минеральных вещество опять займутся растения, превращая их в органические. Цикл замыкается. Экосистемы, пищевая цепь в которых начинается с зеленых растений, могут быть наземными и водными.

Структуру наземной экосистемы, как мы видели, составляют растения, животные, микроорганизмы, а также такие факторы, как почва, воздух, солнечная энергия. В наземной экосистеме зеленые растения – это обычно крупные растения (деревья, кустарники, травы), имеющие корни.

В водной экосистеме первичное звено также составляют растения – это водоросли. Микроскопические водоросли плавают в воде, они как будто «взвешены» в их толще. Их называют фитопланктон, то есть растительный планктон. Они производят органическое вещество. Следующее звено также плавающие организмы, питающиеся фитопланктоном.

Это микроскопические рачки, инфузории – простейшие одноклеточные животные организмы. Их назвали зоопланктон.

И фитопланктон, и зоопланктон служат пищей для следующего звена пищевой цепочки – рыб, затем следуют хищные рыбы и другие водные животные-хищники (например, тюлень и др.).

Обратим внимание: структура пищевой цепи в обеих экосистемах одинакова, отличие лишь в видовом составе живых организмов и факторов среды.

Как Вы думаете, можно ли аквариум считать экосистемой? Почему?

Разумеется, чем больше разнообразие видов организмов, тем разнообразнее и сложнее их пищевые связи. Это имеет большое значение для жизни всей экосистемы.

Представим себе, что заболели и погибли травоядные животные одного вида. Цепь не прервется, если имеются травоядные животные других видов, которыми могут питаться хищники. Экосистема сохранится.

То есть, чем больше многообразие компонентов экосистемы, тем она устойчивее. Видео 3.

Рассмотрите рисунок пруда и попытайтесь дать характеристику его экосистемы через видовой состав живых организмов и их связанность пищевыми цепочками.

В естественных экосистемах пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетены. Они формируют сложные пищевые сети, так как различные звенья цепей могут служить пищей не одному, а многих другим звеньям.

Пищевые сети составляют каркас экосистем, и нарушения в них могут приводить к непредсказуемым последствиям. Особенно ранимыми оказываются экосистемы с относительно простыми пищевыми цепями, т.е. те, в которых круг объектов питания конкретного вида недостаточно широк (например, многие экосистемы Арктики).

Выпадение одного из звеньев может повлечь за собой распад всей сети питания и деградацию экосистемы в целом.

Каждый биогеоценоз является экосистемой, но не каждая экосистема соответствует биогеоценозу

Любой биогеоценоз выделяется только на суше. В водной среде биогеоценозы не выделяются. Биогеоценоз имеет конкретные границы. Οʜᴎ определяются границами растительного сообщества – фитоценоза.

Структура биогеоценоза

Помимо пяти базовых крупных слагающих компонентов биогеоценоза, которые составляют его функциональную структуру, в его пределах можно выделить более мелкие морфологические структурно- функциональные элементы – консорции.

Консорция – совокупность разнородных организмов, жизнедеятельность которых в пределах биогеоценоза связана на базе пищевых (трофических) и пространственных (топических) связей с центральным видом (консоргентом), автотрофным организмом (зелœеное растение).

Консорция объединяет автотрофные и гетеротрофные организмы, которые тесно связаны между собой на базе пространственных и пищевых взаимоотношений и зависят от центрального вида, или ядра.

Экологическая система, или экосистема – основная функциональная единица в экологии, т.к. в нее входят организмы и неживая среда.

Термин ʼʼэкосистемаʼʼ впервые был применен в 1935 ᴦ. А. Тенсли.

Структура экосистемы формируется потоком энергии и круговоротом веществ.

Экосистема – это любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединœенные в единое функциональное целое, возникающее на базе взаимозависимости и причинно- следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами.

Экосистема обладает общими свойствами:

Ø эмерджентность системы – степень несводимости свойств системы к свойствам составляющих ее элементов. Свойства системы зависят не только от составляющих ее элементов, но и от особенностей взаимодействия между ними (к примеру, явление синœергизма, когда при взаимодействии некоторых токсических соединœений получаются еще более ядовитые вещества);

Ø принцип крайне важно го разнообразия элементов сводится к тому, что любая система не может состоять из абсолютно одинаковых элементов, более того, разнообразие элементов, ее составляющих, является необходимым условием функционирования. Нижний предел разнообразия равен 2; верхний – стремится к бесконечности. Разнообразие и наличие разных фазовых состояний веществ, составляющих экосистему, определяют ее гетерогенность;

Ø устойчивость динамической системы и ее способность к самосохранению зависит от преобладания внутренних взаимодействий над внешними.

В случае если внешнее воздействие на биологическую систему превосходит энергетику ее внутренних взаимодействий, то это может вызвать необратимые изменения или гибель системы.

Устойчивое или стационарное состояние динамической системы поддерживаются непрерывно выполняемой внешней работой, для чего необходимы приток энергии, ее преобразование в системе и отток за пределы системы;

Ø принцип неравновесности, сводится к тому, что системы, функционирующие с участием живых организмов, являются открытыми, в связи с этим для них характерно поступление и отток энергии и вещества, что невозможно осуществить в условиях равновесного состояния. Следовательно, любая экосистема представляет собой открытую, динамическую, неравновесную систему.

Система может находиться в состоянии равновесности и неравновесности, при этом ее поведение существенно различается. В соответствии со 2-м законом термодинамики к равновесному состоянию приходят всœе закрытые системы (системы не получающие энергии извне).

Подавляющее большинство систем относится к открытым, обменивающимся с окружающей средой энергией, веществом и информацией;

Ø по виду обмена веществом или энергией системы классифицируются следующим образом:

1. изолированные системы (обмен невозможен);

2. замкнутые системы (обмен веществом невозможен, а обмен энергией может происходить в любой форме);

3. открытые системы (возможен любой обмен веществом и энергией). Системы, которые взаимосвязаны потоками вещества, энергии и информации, носят название динамических.

Любая живая система представляет собой динамическую открытую систему;

Ø принцип эволюции: возникновение, существование и развитие всœех экосистем обусловлено эволюцией. Динамические самоподдерживающиеся системы эволюционируют в сторону усложнения и возникновения системной иерархии (образование подсистем). Эволюция любой экосистемы ведет к увеличению суммарного потока энергии, проходящей через нее.

Основные сообщества состоят из продуцентов, консументов и редуцентов.В пределах названных групп отдельные виды могут принимать главенствующее участие в регуляции энергетического обмена и оказывать более заметное влияние на среду обитания других видов. Такие виды называются экологическими доминантами.

Степень доминирования в сообществе одного или нескольких видов выражается показателœем доминирования, который отражает значение каждого вида для сообщества.

Показатель доминирования (с), отражающий степень доминирования каждого вида в сообществе, определяется как сумма квадратов отношений показателœей значимости видов (ni) к общей оценке значимости (N):

c = å (ni / N)2

Для оценки видового разнообразия используются следующие критерии: видовое богатство (d), показатель выравненности (e), показатель общего разнообразия (H), или показатель Шеннона:

Видовое богатство (d):

d1 = (S-1) / log N ;

d2 = S / 100 особей

Показатель выравненности (e): e = H / log S

Н- общая оценка значимости вида

Показатель общего разнообразия (H), или показатель Шеннона:

H =å (ni / N) log (ni / N) или H = å Pi log Pi

ni – оценка ʼʼзначимостиʼʼ для каждого вида,

Pi –вероятность ʼʼзначимостиʼʼ для каждого вида Pi гетеротрофы или

автотрофы —–> консументы ——> редуценты (деструкторы)

Эти живые компоненты (продуценты, консументы, редуценты) рассматриваются как три функциональных царства природы, т.к. их разделœение основано на типе питания и используемом источнике энергии.

Экосистемы подразделяются на:

– естественные – природные;

Каждый биогеоценоз является экосистемой, но не каждая экосистема соответствует биогеоценозу. – понятие и виды. Классификация и особенности категории “Каждый биогеоценоз является экосистемой, но не каждая экосистема соответствует биогеоценозу.” 2017, 2018.

Источник