Tarp biocenozės ir abiotinės aplinkos nuolat vyksta medžiagų ir energijos apytaka, todėl gamtoje formuojasi vieninga ir pastovi biologinė sistema - ekosistema.

Ekosistemą sudaro įvairūs augalai, gyvūnai ir mikroorganizmai bei fizikinių ir cheminių aplinkos sąlygų visuma.

Ekosistema- tai sausumos paviršiaus ar vandens erdvės dalis, kurioje gyvena įvairūs augalai, gyvūnai ir mikroorganizmai, kartu su abiotine aplinka sudarantys vieningą kompleksą, jame nuolat vyksta medžiagų ir energijos apytaka, o ši biosistema vystosi toliau, priklausomai nuo konkrečių aplikos sąlygų.

Pirmasis biocenozės terminą ekologijos moksle pavartojo vokiečių biologas K. Moebiusas 1877m. Dabar biocenoze laikomas sausumos arba vandens baseino plote gyvenančių augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų visuma, tarp kurių nuolat vyksta medžiagų ar energijos apytaka ir yra susiformavę palyginti pastovūs, tarpusavio santykiai bei ryšiai.

Vėliau buvo pateikta biotopo- biocenozės gyvenamosios erdvės- sąvoka.

Biocenozę sudaro trys pagrindiniai gyvosios gamtos deriniai: fitocenozė, zoocenozė ir mikrobocenozė bei mikroorganizmų pasaulis.

Biocenozės komponentai

• Pirma- gyvosios aplinkos vienetas nagrinėjama augalų bendrija (fitocenozė), kuri iš esmės yra priklausoma nuo geosistemos abiotinių veiksnių struktūros.
• Fitocenozė- tam tikros augimvietės augalų rūšių visuma su jai būdinga sandara, kurią lemia augimvietės komplekso tarpusavio santykiai ir aplinkos veiksniai.
• Ją sudaro fototropiniai organizmai (gr. Autos- pats, trophe- maistas, pho, photos- šviesa)- producentai, arba gamintojai (lot. Pro- prieš, ducere- vesti).
• Tai aukštesnieji augalai- medžiaikrūmai, žolės bei samanos ir dumbliai.

• Antra- tyrinėjama gyvūnų bendrija (zoocenozė), kurią daugiausia veikia mitybos grandynių susipynimas.
• Zoocenozę sudaro tam tikrame sausumos ar vandens baseino plote gyvenančių įvairių gyvūnų visuma su jai būdinga sandara ir rūšine sudėtimi; ši visuma egzistuoja priklausomai nuo tarpusavio santykių ir aplinkos veiksnių, o energiją gauna iš producentų pagamintos organinės medžiagos.

Zoocenozę sudaro 4 pagrindinės heterotrofinių (gr. Heteros- kitas, trophe- maistas) organizmų, arba konsumentų (lot. Fitofagai- organizmai, mintantys fitoplanktonu, grybais, kerpėmis, aukštesniųjų augalų lapais, ūgliais, žieve, šaknimis ir kitomis dalimis. Zoofagai- tai gyvūnai, mintantys kitais gyvūnais. Jie skirstomi į plėšrūnus ir parazitus. Kaprofagai- gyvūnai, mintantys kitų organizmų ekskrementais (kai kurie vabalai). Ir paskutinė grupė konsumentų yra nekrofagai,kurie minta lavonais. Gyvūnai, kurie minta organine, nepradėjusia irti madžiaga, vadinami biofagai. Tai bestuburiai ir stuburiniai gyvūnai, gyvenantys sausumoje, vandenyje ir dirvožemyje.

• Bei paskutinis biocenozės komponentų yra mikrobocenozė, arba mikroorganizmų pasaulis, sudaro reducentai (lot. Reducent- vedantis atgal), dar vadinami destruktoriais.
• Tai aerobinės ir anaerobinės bakterijos, aktinomicetai, grybai, kai kurie pirmuonys.
• Jie minta gyvąja ir negyvąja organine medžiaga; ją skaldo iki neorganinių junginių.

Biotopo komponentai

Biotopo sąvoką ekologijoje pirmasis pavartojo f. Dalas (Dahl, 1903), norėdamas apibūdinti biocenozės abiotinių sąlygų visumą. Dabar biotopu ( gr. F. Ramadas nurodo, jog biotopas užima įvairaus dydžio geografinį rajoną (teritoriją) su jam būdingais abiotiniais aplinkos veiksniais: geografinėmis sąlygomis, Saulės radiacija, vėjo, temperatūros, drėgnumo režimu, vandens srovėmis, mineralinių elementų ir medžiagų koncentracija dirvožemyje ir vandenyje bei kitais aplinkos elementais. Biotopu gali būti vienodos pievos, stepės, miško, pelkės, dykumos, ežero dalys.

Ekosistemos abiotiniai ir biotiniai veiksniai veikia kartu, sudarydami atvirą medžiagų ir energijos srautų formuojamą sistemą.

B. Johansenas, T. Rabotnovas ir kt. pritaria V. Sukačiovo koncepcijai ir mano, kad ekosistemą sudaro ekotopas ir biocenozė. Ekotopo terminą 1915 m. Pirmasis pavartojo G. Visockis.

B. Mirkino ir g. Rozenbergo nuomone, ekotopas (gr. Oikos- namas, topos- vieta) yra aplinkos veiksnių kompleksas ir sudaro ekosistemos egzistavimo pagrindą. Kiti autoriai nurodo, jog ekotopas- tai organizmų gyvenamoji vieta su būdingomis dirvožemio, grunto, mikroklimato ir kitais aplinkos veiksniais. Bei ekotopas yra turinio ir struktūros atžvilgiu homogeninis ir dėl to iš kitų išskiriantis geobosferos fragmentas.

Heefas, Haase ir Klugas kartu su bendraautoriais atliko ekosistemos tyrimus, mėgindami kaip galima daugiau medžiaginių ir energetinių santykiu išreikšti išmatuojamais arba matematiškai apskaičiuojamais dydžiais.

Pagal apimtį ekosistemos skirstomos į mikroekosistemas, mezoekosistemas ir makroekosistemas.

• Mikroekosistema galima laikyti nedidele ir konkrečia miško, pievos, stepės, ežero, upės ir kt.
• Sausumos ekosistemas galima suskirstyti į tokias grupes: miškų, pievų- stepių, dykumų ir antropologinio pobūdžio ekosistemas.

Mitybos ryšiai

Maisto medžiagos - tai cheminiai elementai C, H, N, O, P, S bei junginiai, į kuriuos įeina šie ir kiti elementai. tuo tarpu gliukozė- anglies turintis organinis junginys.

Fotosintetindami ir gamindami organines molekules, autotrofai ekosistemai tiekia organinių maisto medžiagų (ž.pav. Šiomis jų pagamintomis organinėmis molekulėmis naudojasi visi heterotrofai, iš jų pasidarydami statybinių medžiagų bei naudojami jas kaip energijos šaltinis.

Bendroji pirminė produkcija yra visas energijos kiekis, kurį ekosistemos gamintojai sukaupia organinių medžiagų pavidalu per tam tikrą laiką. Ekosistemos pirminę produkciją gali gerokai veikti fizikiniai veiksniai, pvz., klimatas, dirvos tipas ir t.t.

Tik dalis autotrofų pagamintų maisto medžiagų atitenka heterotrofams, nes organines molekules, kaip energijos šaltinis, ląstelėms kvėpuoti vartoja ir patys augalai. Tik jų dalimi ( apie 55% visos bendrosios pirminės produkcijos) gali pasinaudoti heterotrofai. Ši dalis vadinama grynąja pirmine produkcija arba tiesiog pirmine produkcija.

Antrinė produkcija- tai heterotrofinių organizmų (konsumentų ir destruktoriu) sukurta gyvoji biomasė (zoomasė, sukaupta energija) tam tikrame ploto arba erdvės vienete per atitinkamą laiko periodą.

Kai kalbame apie medžiagų naudojimą ir ribotus gamtinius išteklius, pravartu prisiminti mmaterijos tvarumo dėsnį, kuris sako, kad materija iš niekur neatsiranda ir niekur neprapuola, tik keičiasi jų formos. Kadangi žemė medžiagų apykaitos požiūriu praktiškai yra uždara sistema, tai vadovaujantis materijos tvarumo dėsniu, bendras medžiagų kiekis joje yra sąlyginai pastovus.

Antrasis termodinamikos ddėsnis teigia, kad enerijai pereinant iš vienos formos į kitą, dalis jos virsta šiluma,kuri ne taip tinka gyviesiems organizmams. Analizuodami energijos srautus remsimės gamtinės ekosistemos lygmeniu.

• Pirmame trofiniame lygmenyje gamintojai, daugiausia žalieji augalai, fotosintezės metu saulės energiją transformuoja aukštos kokybės cheminę energiją.
• Fotosintezei augalai panaudoja labai mažai menką į žemės paviršių patenkančios saulės energijos kiekį- viso labo apie 1%.
• Apie 30% saulės energijos atsispindi nuo žemės paviršiaus, 45% tiesiogiai įšildo žemės paviršių ir apie 24% saulės energija sunaudojama drėgmės garinimui.
• Pažymėtina, kad ši fotosintezei nepanaudojama saulės energija sukuria kitus kinetinės energijos šaltinius, kuriuos žmonija gali panaudoti savo energetinėms reikmėms tenkinti.
• Nevienodai įšilus skirtingų platumų žemės paviršiui ooro masių srautai pradeda judėti ir susidariusių vėjų energija vis plačiau naudojama elektros gamybai.

• Antrame ekosistemų trofiniame lygmenyje žolėdžiai apsirūpina energija misdami žaliaisiais augalais, jų vaisiais ir sėklomi.
• Kadangi gyvūnai ne tik kvėpuoja, bet ir juda, tai savo gyvybinėms funkcijoms palaikyti sunaudoja žymiai didesnę dalį įsisavintos eenergijos nei žalieji augalai.

Gamtinėse ekosistemose susiklosto sudėtingi mitybos ryšiai t.y. mitybos tinklai.

• Gyvaėdžių mitybos tinklas; ji prasideda antžemine augalijos dalimi.
• Detritinis mitybos tinklas.

Nuokrituose gyvenančios bakterijos ir grybai yra skaidytojai, bet žuvę savo ruožtu jie gali tapti maistu kitiems detritaėdžiams, mintantiems dirvos organinėms medžiagoms.

Mitybos grandinės miško ekosistemoje, pav. Iš 5 pav. Matyti, vienas su kitu organizmai yra susiję, t.y. Tokios schemos, rodančios, kas kuo minta, vadinamos mitybos grandinėmis. O mitybos lygmuo- tai visi organizmai, kurie maitinasi tam tikro lygio mitybos grandinėse.

Visose gamtinėse ekosistemose nuolat vyksta mitybos grandinių energetiniai pokyčiai ir pereinant iš vieno mitybos lygio į kitą energija mažėja arba skaidosi, tai sudaro atitinkamą mitybos struktūrą.

Kiekviena mitybos struktūra turi tam tikrų ypatumų, kurie yra saviti ttam tikriems ekosistemų tipams. Mitybos struktūrą galima išmatuoti ir išreikšti produkcija ploto vienete arba energijos kiekiu, asimiliuotu ploto vienete per tam tikrą laiko vienetą nuosekliuose mitybos lygiuose.

Energetinius ryšius tarp organizmų, priklausančių skirtingiems mitybos lygmenims, ekologai vaizduoja ekologinėmis piramidėmis (kartais yra vadinamos Eltono piramidėmis, nes 1927 m. Č. Eltonas pasiūlė mitybos struktūros grafinį vaizdavimą). Piramidės pagrindą sudaro pirmasis mitybos lygis ( producentų lygis), o kiti lygiai sudaro aukštus ir viršūnę. Įvairių mitybos lygmenų biomasė, arba sausasis svoris (g/m2) Silver Springso pelkėje (JAV, Florida).

Ekologinės piramidės gali būti trijų pagrindinių tipų: skaičių, biomasės ir energijos piramidės.

• Biomasės piramidė (ž.pav.6) leidžia nepaisyti organizmų dydžio; mat biomasė- tai individų skaičius, padaugintas iš vidutinės vieno individo masės.
• Biomasės piramidė rodo organizmų biomasę tam tikru laiko momentu kiekviename ekosistemos mitybos grandinės lygyje.
• Tik trūkumas tas, kad dalyvauja vieno mitybos lygio visi bendrijos komponentai, kurie yra skirtingos cheminės sudėties ir turi skirtingą energetinę reikšmę.

Jei tam tikro mitybos lygio organizmai nėra labai įvairaus dydžio, tuomet piramidė normaliai laiptuoja. Jei žemesnio mitybos lygio individai yra mažesni nei aukštesnių lygių, yra atvirkštinė biomasės piramidė (ž.pav.7). Atvirkštinė biomasės ppiramidė, pav.

• Skaičių piramidė rodo tam tikrų rūšių individų gausumą.
• Tai ekosistemos mitybos struktūros paprasta grafinė išraiška, rodanti, kad augalų yra daugiau nei žolėdžių, vabzdžių daugiau negu paukščių ir t.t.
• Tokiu būdu galima sakyti, kad pereinant iš vieno mitybos lygio į kitą individų sksaičius mažėja, o jų matmenys didėja.

• Energijos piramidė parodo energijos transformavimo efektyvumą ekosistemoje ir mitybos grandins produktyvumą.
• Ji pateikia kur kas tikslesnių duomenų apie sistemos funkcinę organizaciją, lyginant su ankščiau nagrinėtomis.
• Energijos piramidė išreiškiama akumuliuotu energijos kiekiu (kcal) atitinkamam plotui per laiko vienetą kiekvename mitybos lygyje, o skaičių ir biomasės bei energijos piramidė parodo, kaip greitai maistas (energija) praeina visą mitybos grandinę.

Gyvų organizmų sudėtyje vyrauja šeši elementai, kurie daro per 95% jų masės, tai anglis, deguonis, vandenilis, azotas, fosforas ir siera. Be šešių elementų augalams reikia palyginti didelių kiekių kalcio, kalio ir magnio, todėl šios medžiagos vadinamos makroelementais. Kadangi visų šių elementų kiekiai žemėje yra gana pastovūs, tai norint palaikyti gyvų organizmų funkcijas jie turi cirkuliuoti ratu. ir šie apytakiniai cheminių medžiagų srautai tarp gyvosios (bio) ir negyvosios gamtos (geo) tęsiasi milijonus metų. Ir visiškai tikėtina, kad kalcis, kuris dabar randasi jūsų kauluose, kažkada buvo jau išnykusių mamutų iltyse.

• Dujiniame cikle, kuris čia pateikiamas anglies ir azoto ciklų pavyzdžiai, ratu keliaujanys elementai grįžta ten, iš kur ir buvo paimti- į atmosferą.
• Biosferoje vanduo keliauja ratu.
• Gėlas vanduo susidaro iš sūraus, jam išgaravus.
• Garavimą skatina Saulė.

Vanduo į orą patenka ir iš sausumos bei augalų (garavimas iš augalų vadinamas transpiracija). Jis garuoja ir iš vandens telkinių. Kadangi sausuma paprastai yra aukščiau jūros lygio, uupėmis gėlas vanduo teka į jūras.

Visi gėlo vandens ištekliai susitelkę stovinčiuose telkiniuose, tekančiuose telkiniuose ir po žeme. Aukščiausiame vandens prisotintame grunto sluoksnyje esantis vanduo vadinamas gruntiniu. Gėlas vanduo, kuris sudaro vos apie 3 % visų pasaulio vandens išteklių, priskiriamas aatsinaujinantiems ištekliams, nes ekosistemose jo pasipildo nuolat.

Iš šios lygties aiškiai matyti, kad vykstant ląstelių aerobiniam kvėpavimui, į aplinką išskiriamas anglies dioksidas, o vykstant fotosintezei, jis sunaudojamas. Sausumoje augantys augalai pasdisavina anglies dioksidą iš oro, kurį per fotosintezę paverčia organinėmis medžiagomis, o šias kaip maistą vartoja ir gamintojai, ir vartotojai. Vandens ekosistemos anglies dioksido mainus su atmosfera aatlieka netiesiogiai.

Ore esantis anglies dioksidas reaguoja su vandeniu ir sudaro bikarbonatą; bikarbonatas yra angies šaltinis dumbliams, kurie sintetina sau ir kitiems organizmams reikalingas maisto medžiagas. Be atmosferoje esančių anglies junginių, anglies šaltinis yra ir gyvi bei žuvę organizmai. Jei žuvę organizmai nesuyra dėl kažkokių priežasčių, jie suanglėja, arba karbonizuojasi. Karbonizacija - tai toks fizikinis procesas, per kurį žuvusieji organizmai virsta akmens anglimis, nafta ir gamtinėmis dujomis. Šias anglių aatsargas paprastai vadiname iškastiniu kuru.

Dauguma iškastinio kuro susidarė karbono periode- prieš 286- 360 milijonų metų, kai ypač daug nesuirusių organinių medžiagų pateko po žeme. Dar vienas anglies šaltinis - kiautai, sudaryti iš kalcio karbonato. Organizmams žuvus, šie nusėda į vandenynų dugną. Azotas yra gausiausias atmosferos elementas. Pagal tūrį jis (N2) sudaro 78 % atmosferos, bet dirvoje gana dažnai trūksta, ir jo trūkumas riboja augalų augimą. Augalai patys negali ore esančio azoto įjungti į organines molekules, todėl priklauso nuo tą gebančių įvairiausių bakterijų. Taip susidaro azoto apytakos ratas . Procesas, kai azotas (N2) ... Pažiūrėk į 1 paveikslėlį.

Plėšrūnų prisitaikymas medžioti grobį

Dauguma plėšrūnų puikiai girdi. Jų gera uoslė, aštri rega. Nemažai plėšrūnų turi į priekį nukreiptas akis. Dėl to jie mato erdvinį vaizdą. Plėšriųjų paukščių rega labai gera. Pelėsakalis gali pamatyti pelę iš kilometro atstumo. Pelėdų akys skirtos matyti naktį. Medžiodami šie paukščiai vadovaujasi labai jautria klausa.

Plėšrūnai yra greičiausi gyvūnai. Sakalas nusižiūri skrendantį grobį. Paskui numuša jį krisdamas žemyn 300 kilometrų per valandą greičiu. Liūtai iš pradžių sėlina, paskui staigiai įsibėgėja ir vejasi auką. Gepardas gali bėgti didesniu nei 100 kilometrų per valandą greičiu.

Žinduoliai plėšrūnai turi aštrius dantis. Jais gyvūnai sugriebia ir nužudo grobį. Plėšriųjų paukščių nagai skirti grobiui sugriebti, snapas - mėsai plėšyti. Kai kurie plėšrūnai turi nuodų liaukų. Suleidę nuodų jie nužudo arba paralyžiuoja grobį. Paskui jį praryja arba iščiulpia.

Daugelio gyvūnų, taip pat ir plėšrūnų kūnas yra slepiamosios spalvos. Užsimaskavęs plėšrūnas gali sėkmingai tykoti grobio arba nepastebėtas prie jo prisėlinti.

Plėšrūnai yra prisitaikę medžioti grobį:

• gerai išsivystę jutimai;
• ištvermė, greitis ir vikrumas;
• aštrūs dantys, nagai, snapas grobiui sugriebti ir nužudyti, nuodų liaukos;
• slepiamoji spalva.

Plėšrūnai atlieka gamtos sanitarų vaidmenį. Jie išgaudo senus, ligotus arba sužalotus individus. Lieka sveiki, galintys susilaukti stiprių palikuonių individai.

Plėšrūnų aukomis dažnai tampa jaunikliai. Pavyzdžiui, vilkai, lapės ir plėšrieji paukščiai išgaudo daugiau kaip pusę vasarą gimusių kiškučių. Tai naudinga kiškių populiacijai, nes išlieka geriausiai prisitaikę individai.

Plėšrūnai turi didelę įtaką grobio populiacijai. Plėšrūnų populiacija irgi priklauso nuo grobio. Tarkime, ekosistemoje pagausėjo pelėnų (6 pav.). Kadangi maisto gausu, suopiai išmaitina daugiau jauniklių. Plėšrūnų populiacija irgi padidėja. Pagausėję suopiai išgaudo vis daugiau pelių. Grobio populiacija ima mažėti, plėšrūnams darosi vis sunkiau rasti maisto. Dalis suopių ir jų jauniklių žūva iš bado. Plėšrūnų populiacija sumažėja, bet tada vėl ima gausėti grobio.

---