Экосистема леса — характеристика, структура и типы

Лесная экосистема — это функциональная единица или система, состоящая из почвы, деревьев, кустарников, трав, грибов, микроорганизмов, насекомых, животных, птиц и человека в качестве взаимодействующих единиц. Лес является крупной и сложной экосистемой, которая поддерживает большое видовое разнообразие.

Кроме того, лес намного более стабилен и устойчив к негативным изменениям по сравнению с небольшими экосистемами, такими как водно-болотные угодья и луга.

Экосистема леса, как и любая другая экосистема, также состоит из абиотических и биотических компонентов. Абиотические факторы включают элементы неживой природы, такие как воздух, вода, солнечный свет, почва и т.п. Биотические факторы включают живые организмы, которые принято разделять на три основные группы: продуценты, консументов и редуценты.

Эти компоненты взаимодействуют друг с другом и взаимосвязь между ними делает природную экосистему самодостаточной.

Экосистема (биогеоценоз).
Структуры экосистемы

Раздел ЕГЭ: 7.2. Экосистема (биогеоценоз), ее компоненты: продуценты, консументы, редуценты, их роль. Видовая и пространственная структуры экосистемы. Трофические уровни. Цепи и сети питания, их звенья. Правила экологической пирамиды. Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания)



Экосистема — совокупность живых организмов, тесно взаимодействующих между собой и со средой обитания.

Биогеоценоз — это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых и неживых компонентов, которые объединены в единую систему обмена веществ и энергии. Комплекс живых компонентов — биоценоз, комплекс неживых компонентов — биотоп. Биогеоценоз относительно экосистемы выступает как частное от общего. Биогеоценозы — один из вариантов реально существующих экосистем.

Экосистема (биогеоценоз)

Свойства экосистемы:

Устойчивость — способность выдерживать изменения, создаваемые внешними воздействиями.
Саморегуляция — способность поддерживать определенную численность особей популяций в сообществе.

СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМЫ

1) Биотическая часть

  • Продуценты — автотрофные организмы, преобразующие энергию Солнца или химических реакций в энергию органических соединений. К этой группе относятся растения и некоторые бактерии.
  • Консументы — гетеротрофные организмы, использующие готовые органические вещества (в виде пищи) как источник энергии и веществ, необходимых для их жизни деятельности.
  • Редуценты — грибы и гетеротрофные микроорганизмы, разлагающие органические вещества до неорганических.

2) Абиотическая часть

  • Неорганические соединения.
  • Органические соединения.
  • Климатические факторы.

продуценты, консументы, редуценты

ВИДОВАЯ И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРЫ ЭКОСИСТЕМЫ

Видовая структура экосистемы — совокупность видов растений и животных, образующих данный биогеоценоз. Она представлена всеми группами организмов. Нарушение какого-либо звена в цепи питания вызывает нарушение экосистемы в целом.

Популяции разных видов в экосистеме распределены особым образом (пространственная структура). Основу вертикальной структуры формирует растительность. Ярусность — разделение сообщества как в надземном, так и подземном пространстве на этажи. Мозаичность — характер горизонтального распределения виден в биотопе, определяемый неоднородностью почвенных условий, рельефом и деятельностью человека.


  • Вернуться к Списку конспектов по Биологии.
  • Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по биологии

Устойчивость лесных экосистем

устойчивость экосистем России
(Схема устойчивости экосистем России)

Среди всех лесных экосистем наиболее устойчивой является экосистема смешанного леса. Далее, в порядке убывания следуют широколиственные, хвойные и тропические леса.

Это объясняется плотностью произрастания деревьев и степенью проникновения солнечных лучей в самые нижние ярусы леса. Так, например, в смешанных лесах деревья растут не плотно, оставляя свободное пространство для солнечных лучей. Лучи проникают до самой земли, оказывая значительное влияние на деятельность редуцентов, которые, в свою очередь, вырабатывают полезные вещества для роста самих деревьев.

В хвойных лесах макушки деревьев нередко смыкаются, препятствуя солнечному свету. То же происходит и в тропиках, где из-за обилия растений редуценты просто не в состоянии перерабатывать такое огромное количество органики. А потому в тропиках, несмотря на то, что растения здесь вырабатывают самое большое количество кислорода, и углекислый газ консервируется в огромных количествах.

Экологические функции леса

Защита деревьев от вырубки является важной экологической задачей. Лес оказывает огромное влияние на природные процессы и компоненты биосферы:

  • Климатические. Квадратный километр леса за сутки производит 10 тонн кислорода богатого ионами. Многолетние растения стабилизируют уровень углерода в атмосфере, связывая молекулы углекислого газа и уменьшая парниковый эффект. Растения замедляют скорость ветра, не позволяя пыли подниматься в воздух. Влага от осадков, испаряющаяся с поверхности листьев, увеличивает влажность, снижает температуру атмосферы
  • Гидрологические. Корни деревьев задерживают осадки, не позволяя им размывать верхний плодородный слой почвы, предотвращают возникновение селей, оползней. Корневая система является биологическим фильтром, улучшая бактериальные свойства грунтовых вод, родников, рек.
  • Биологические. Лес – среда обитания животных, растений и птиц. Разнообразие биологических видов тропических лесов превосходит любые другие экосистемы.
  • Экономические. Древесина – природное сырье, используемое человеком в различных промышленных отраслях. Ее добыча и продажа является важной статьей доходов России, Канады, США и других стран.
  • Рекреационные. Насыщенная кислородом атмосфера лесов оказывает лечебное воздействие на здоровье людей, улучшает самочувствие при болезнях органов дыхания, аллергиях, положительно влияет на нервную систему. Во всем мире популярен экотуризм. Кора и плоды деревьев, а также лесные ягоды активно используются в медицине и косметологии.

Позитивное воздействие разделяют на локальное, региональное и глобальное. Реакционные компоненты означают, что уничтожение лесов в разных частях света коснется планеты и климата в целом.

Хвойный

ХвойныйЭкосистема хвойного леса формируется в холодных климатических условиях. Среднегодовая температура этой природной зоны от +5

0

С до – 5

0

С. Небольшой уровень осадков – до 200 мм. В основном они выпадают в виде снега. Зима долгая. Лето короткое. Но световой день длинный. Такой температурный и световой режим не дают влаге быстро испаряться с поверхности почвы, а это прекрасные условия для роста хвойных пород деревьев.

Распространены они в Северной Америке и Евразии. В южном полушарии такие леса не создают единого массива. В Южной Америке и в Австралии встречаются в основном в горах.

Еще одно название хвойного леса – тайга. В ней множество видов растений, но деревья хвойных пород доминируют и занимают верхний ярус в экосистеме. Иголка, которая в этих породах заменяет лист, не опадает в зависимости от времени года. По ней легко скатывается снег. Она «укрыта» от морозов слоем смолы, а небольшая поверхность позволяет хорошо переносить холода и отдавать меньше влаги при испарении. Фотосинтез эти деревья не прекращают даже при температуре 0

0

С.

В тропиках, на определенных видах почв, могут расти сосновые леса. Они имеют свой видовой состав.

ХвойныйОсновные виды такие: пихта, сосна, ель, тсуга и лиственница. Еще одной их отличительной чертой, кроме иголок вместо листьев, являются шишки. Наличие иголок вместо листьев еще не говорит о том, что все хвойные вечнозеленые. Есть породы деревьев, которые сезонно сбрасывают иголки.

Хвойные лесные экосистемы населяют мхи и лишайники, которые вместе с деревьями также относятся к продуцентам. Они не только участвуют в процессе фотосинтеза, но и являются питательной базой для следующего звена пищевой цепи – потребителей — животных.

Главными и вершиной трофической цепи этого вида леса являются хищники, в частности, кошачьи — тигр и рысь. Водятся волки, медведи, лисы и другие хищники. Травоядные млекопитающие в основном из семейства оленьих. Есть заяц, белка, куница, соболь, еж и древесный дикобраз, разные виды птиц.

«Работа» редуцентов или разрушителей в них зависит от плотности сомкнутости крон или полога. Есть леса темнохвойные и светлохвойные. Первые состоят из сортов теневыносливых деревьев, которые тесно сомкнуты, отчего плотность полога высокая. Это замедляет процессы переработки органических веществ и формирование гумуса. Почвы потому менее плодородны. В светлохвойных солнечный свет проникает к почве легче и процессы в ней идут быстрее.

Южнее хвойного располагается смешанный.

Смешанный

Смешанные лесаЭкосистема смешанного леса представляет собой смешение двух экосистем, обусловленное наличием в ней лиственных и хвойных пород. Так, экосистемы дополняют и укрепляют друг друга, а образовавшаяся в результате общая становится более устойчивой. Смешанным он считается тогда, когда к одному виду деревьев примешивается другой в объеме не менее 5%. Потому неслучайно, что такие леса располагаются между хвойными с севера и широколиственными с юга. В основном они встречаются в климатических зонах с теплым летом и холодной зимой. Со среднегодовым количеством осадков до 700 мм. Почвы их произрастания – дерново-подзолистые или бурые с большим количеством перегноя.

Природная зона этих лесов – умеренного пояса: южная часть Скандинавии, Восточно-Европейская и Западно-Сибирские равнины, Карпаты, Кавказ, Дальний Восток, Юго-Восточная Азия. На Американском континенте – Аппалачи, регион Великих озер и Калифорния в Северной Америке, большая часть Южной Америки и Новая Зеландия.

Основными породами деревьев являются: ель, сосна, дуб, клен, липа, ясень и вяз. На Кавказе и Дальнем Востоке добавляются бук и пихта. В горных регионах – лиственница, а в Америке – секвойя. Растения, представляющие нижние ярусы также имеют широкое видовое разнообразие.

Богатый растительный мир смешанных лесов – это продуценты и автотрофы, то есть организмы, которые синтезируют с помощью солнечной энергии кислород и органические вещества из неорганических. Они — основа любой экосистемы, и смешанные леса не являются исключением.

Смешанные лесаСледующий этап в пищевой цепи принадлежит потребителям или консументам, организмам гетеротрофным. Их общая масса на порядок меньше растительной – зеленой, что является основным правилом жизнеспособности экосистемы. К ним относят: животных, птиц, рыб, земноводных, пресмыкающихся, насекомые, грибы и бактерии. Он менее разнообразен. Это: грызуны — зайцы, белки, мыши; млекопитающие — олени, лоси, волки, лисы; пернатые – сова, дятел; насекомые – клещи, комары, пауки; простейшие – бактерии.

Замыкают пищевую цепь – могильщики — разрушители или редуценты: личинки насекомых, черви, микроорганизмы.

Особенностью пищевой цепи смешанного леса является устойчивость, за счет видового взаимного дополнения и, если необходимо, замены. При снижении популяции или исчезновении какого-либо вида продуцентов, он замещается количеством особей другого. Такое правило не работает в отношении насекомых. Они являются опылителями растений, а их личинки — редуцентами. Их исчезновение приведет к затуханию экосистемы.

Смешанные лесные экосистемы сменяют широколиственные.

Широколиственный

ШироколиственныйУ широколиственного леса экосистема характеризуется видовым разнообразием растений листопадных или летне-зеленых, то есть сбрасывающих листву в осенне-зимний период. Их листья имеют широкие листовые пластины. Произрастают такие леса во влажном и умеренно влажном климате с высокой температурой. Лето продолжительное. Зима – мягкая. Почвы они предпочитают серые, подзолистые, бурые или, даже, черноземы. Ареалы распространения – Европа, Северная Америка, Восточная Азия, Новая Зеландия и юг Чили.

Основу леса и его верхние ярусы представляют: граб, липа, ясень, вяз, клен, бук, дуб и каштан. Ниже идут лещина, черемуха и бересклеты. «Первый этаж» у пролесника, сныти, зеленчука, медуницы и так далее. Все это продуценты.

ШироколиственныйПотребители – консументы, это такие млекопитающие, как: кабан, олень, лось, зубр, бобр, белка, еж, лисица, рысь, волк, тигр, скунс, енот и бурый медведь. Птицы: чиж, рябчик, соловей, синица, снегирь, глухарь, тетерев, сова, филин, аист, утка и другие. Рептилии, амфибии и рыбы также являются потребителями. Это уж, гадюка, медянка, лягушка, жаба, саламандра, сом, щука, карповые и лососевые.

Редуценты или могильщики широколиственного леса практически все те же, что и в других экосистемах – черви, личинки насекомых, микроорганизмы.

Экосистема широколиственного леса также устойчива и хорошо себя регулирует. Особенностью является период, когда деревья без листы. Процесс фотосинтеза останавливается. «Главная» роль переходит к редуцентам, которые должны максимально преобразовать органические соединения в неорганические.

На экваторе лиственные меняют тропические лесные экосистемы.

↑ Интересные факты

  • Учеными подсчитано, что на планете Земля произрастает около 3 триллионов деревьев.
  • Человечество сократило лесные массивы на 45 %. Каждый год уничтожается по 95 млн. стволов.
  • Самая лесная страна в Европе – Финляндия.Меньше всего леса в Великобритании. Лес занимает всего 6 % территории.
  • Одним деревом за год производится 120-680 кг кислорода, связывание 34 кг углерода, нейтрализование 80 кг вредного вещества, сбор 20 кг пыли и фильтрация 100000 куб. м воздуха.
  • 80 кг собранной макулатуры спасёт 1 дерево.Чтобы произвести бумагу, каждый год мир вырубает 125 млн. деревьев.

Антропогенное влияние

Хозяйственная деятельность человека привела к активному уничтожению лесных массивов. Древесина используется в качестве строительного и отделочного материала. Насаждения выкорчевывают для освобождения территории под строительство зданий, прокладывания магистралей, создание полей и пастбищ. В Индии за последние 50 лет количество лесных насаждений сократилось в 2 раза. Бразилия в 2017 году сократила количество заповедников, и вырубка деревьев за год увеличилась на рекордные 13,7%. Такая политика грозит исчезновением тропических лесов.

Антропогенное влияние

Использование лесов в качестве рекреационного объекта приводит к их истощению. Туристический отдых, создание пешеходных троп, приводит к повреждениям нижнего яруса растений. Места кострищ оставляют участки земли, непригодными для роста травяного покрова на протяжении 5-7 лет. Зарубки на древесине и поломанные ветви разрушают структуру деревьев, снижают их защиту от насекомых и болезней. Загрязнение лесополосы неорганическими отходами, отравляющими почву при разложении, нарушает химический состав почвы и негативно влияет на питание растений.

Животные образуют сложные пищевые цепочки. Браконьерство приводит к частичному или полному уничтожению биологических видов. Уничтожение отдельного вида живых организмов нарушает экологическое равновесие системы.

Лесные пожары особенно опасны для широколиственных и хвойных первичных лесов, которые не могут самостоятельно восстанавливаться. После пожара на их месте образуется вторичный смешанный лес с преобладанием мелколиственных деревьев и кустарников.

Тропический

ТропическийУ тропического леса экосистема сформировалась на основе теплого тропического, субтропического и экваториального климата. Они опоясывают Землю по экватору. Разнообразие флоры и фауны продиктовано исключительно количеством и распределением осадков по временам года. Есть леса влажного экваториального пояса и сухого тропического. Если влажность примерно одинакова в течение года, то они стоят вечнозеленые. Если нет, то зеленые только зимой.

Влажные тропические леса имеют очень разнообразную флору. Доминируют в ней деревья, которых может быть до 100 видов на га. Основные виды деревьев — это: диптерокарповые, бобовые, миртовые и пальмы. Из остальных видов растительности необходимо выделить папоротники, которые существуют на разных ярусах тропического леса. Всего таких ярусов три. Верхний достигает 55 метров в высоту, следующий до 30 и нижний до 20. Травы здесь могут достигать высоты 6 метров. Например: банан. Размывают границы ярусов такие растения, как лианы, эпифиты, бамбук, папоротник и так далее.

В сезонных листопадных лесах растут терминалии, далбергии, альбиции, бамбук, тиковое и эбеновое дерево, пальмы, лавр и сахарный тростник. Основными травами являются злаки. Иногда, для удержания влаги, растения покрыты колючками.

ТропическийВидовое разнообразие потребителей тропических превосходит любые другие леса. Многие виды животных большую часть времени проводят на деревьях. Самые известные – обезьяны, белки-летяги, ленивцы. Там живут и птицы – попугаи, дятлы, туканы, колибри и много других. Пресмыкающиеся также обитают в местах максимального «скопления» пищи, то есть на деревьях. Это – хамелеоны, змеи, гекконы, ягуаны, агамы и, даже земноводные лягушки, пытаются взобраться повыше. Исключительно наземных видов животных не много, но они очень крупные. Основные их виды: слон, носорог, бегемот, буйвол, жираф. Многообразны по внешнему виду беспозвоночные – муравьи, термиты, многоножки и бабочки.

Растения второго яруса, обычно столь плотно смыкают полог, что не пропускают солнечного света. Это отрицательно сказывается на «деятельности» разрушителей. В листопадных лесах редуценты, а это в основном грибы и термиты, которые также не могут переработать такой огромный объем органической массы. Потому тропические, при столь интенсивном «производстве» кислорода – около 55,5 Гт в год, «консервируют» в своем органическом веществе до 4,6 Гт углекислого газа.

Климатическое влияние

Выброс отходов в атмосферу от промышленных и нефтедобывающих предприятий повышает содержание в воздухе оксидов серы, фтор, озон и углерод. Соединение этих веществ с водяным паром облаков образуют кислотные осадки. При выпадении кислотных дождей нарушается способность корневой системы поглощать минеральные вещества из почвы, что приводит к усыханию деревьев.

Климатическое влияние

Увеличение содержания углекислого газа в атмосфере создает парниковый эффект и нарушение климата на планете, с которыми леса не могут полностью справятся. Из-за несоответствия погодных условий определенному времени года сокращается количество растений. Высокая температура провоцирует возникновение лесных пожаров, а длительная зима истощает структуру древесной коры.

Ярусы лесной экосистемы

Структура леса включает в себя несколько ярусов. На схемах хорошо видно вертикальное расположение уровней.

  • Древесный: в нем в широколиственных лесах выделяют деревья первой величины, или первый ярус, (например, дуб) и деревья второй величины (например, яблоня), или второй ярус;
  • Кустарниковый: это средний ярус, он ниже пяти метров, его типичные представители — шиповник, бузина, терновник, калина;
  • Травянистый: здесь иногда выделяют три подъяруса в зависимости от высоты травы; к этому ярусу относятся не только травы, но также папоротники, полукустарники, древесный подрост;
  • Приземный: здесь можно найти мхи, лишайники, грибы, низкие травы;
  • Подстилка представлена в основном мертвыми организмами и редуцентами;
  • Гумусовый горизонт почв служить местообитанием личинок, дождевых червей, клещей, мокриц и т.п..

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий