Экосистема - это совокупность живых организмов, обменивающихся непрерывно энергией, веществом и информацией друг с другом и с окружающей средой. Энергию определяют как способность производить работу. Свойства энергии описываются законами термодинамики.
Потоки энергии в экосистемах Пищевые цепи и пищевая сеть.
В функционирующей природной экосистеме не существует отходов. Все организмы, живые или мертвые, потенциально являются пищей для других организмов: гусеница ест листву, дрозд питается гусеницами, ястреб способен съесть дрозда. Когда растения, гусеница, дрозд и ястреб погибают, они в свою очередь перерабатываются редуцентами.
Пищевая цепь - последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой. Пищевые цепи - это также движение питательных веществ от продуцентов, консументов (травоядных, плотоядных и всеядных) к редуцентам и обратно к продуцентам.
Все организмы, пользующиеся одним типом пищи, принадлежат к одному трофическому уровню (от греческого слова trophos - "питающиеся").
Организмы природных экосистем вовлечены в сложную сеть многих связанных между собой пищевых цепей. Такая сеть называется пищевой сетью.
Движение энергии в экосистемах происходит посредством двух связанных типов пищевых сетей: пастбищной и детритной
В пастбищной пищевой сети живые растения поедаются фитофагами, а сами фитофаги являются пищей для хищников и паразитов.
В детритной пищевой сети отходы жизнедеятельности и мертвые организмы разлагаются детритофагами и деструкторами до простых неорганических соединений, которые вновь используются растениями.
Пирамиды энергетических потоков.
С каждым переходом из одного трофического уровня в другой в пределах пищевой цепи или сети совершается работа и в окружающую среду выделяется тепловая энергия, а количество энергии высокого качества, используемой организмами следующего трофического уровня, снижается.
Правило 10%: при переходе с одного трофического уровня на другой 90% энергии теряется, и 10% передается на следующий уровень.
Чем длиннее пищевая цепь, тем больше теряется полезной энергии. Поэтому длина пищевой цепи обычно не превышает 4 - 5 звеньев.
Пирамиды численностей и биомасс.
Мы можем собрать все образцы организмов в экосистеме и подсчитать численность всех видов, обнаруженных на каждом трофическом уровне. Такая информация необходима для создания пирамиды численностей для экосистем.
Сухой вес всех органических веществ, содержащихся в организмах экосистемы, называется биомассой. Каждый трофический уровень пищевой цепи или сети содержит определенное количество биомассы. Ее можно вычислить, если собрать все живые организмы с различных произвольно выбранных участков. Собранные экземпляры необходимо рассортировать по трофическим уровням, высушить и взвесить. Полученные данные в дальнейшем используются для построения пирамиды биомасс для определенной экосистемы.
Чистая первичная продуктивность растений.
Скорость, с которой растения экосистемы производят полезную химическую энергию или биомассу, называется чистой первичной продуктивностью.
Чистая первичная продуктивность = скорость, с которой растения производят химическую энергию в процессе фотосинтеза - скорость, с которой растения расходуют химическую энергию в процессе дыхания
Первый закон (начало) термодинамики или закон сохранения энергии утверждает, что энергия может переходить из одной формы в другую, но она не исчезает и не создается заново.
Закон подразумевает, что в результате превращения энергии никогда нельзя получить ее больше, чем затрачено. Выход энергии всегда равен ее затратам.
Закон справедлив как для обычных систем состоящих большого числа частиц, так и для систем из небольшого числа частиц.
Первый закон термодинамики: Существует два способа изменения внутренней энергии - теплопередача и работа.
дельта U = A+Q дельта U - изменение внутренней энергии тела; Q - полученное им количество теплоты; A - совершенная над телом работа.Эта формула гласит, что изменение внутренней энергии тела есть величина равная сумме количества теплоты, полученной этим телом. и совершенной над ним работы.
