Штучна екосистема - це антропогенна, створена людиною екосистема. Для неї справедливі всі основні закони природи, але, на відміну від природних екосистем, вона не може розглядатися як відкрита. Створення та спостереження за малими штучними екосистемами дозволяє отримати велику інформацію про можливий стан навколишнього середовища внаслідок великомасштабних впливів на неї людини. З метою виробництва сільськогосподарської продукції людиною створюється нестійка, штучно створена та регулярно підтримувана агроекосистема (агробіоценоз ) - поля, пасовища, городи, сади, виноградники та ін.

Відмінності агроценозів від природних біоценозів: незначна видова різноманітність (агроценоз складається з невеликої кількості видів, що мають високу чисельність); короткі ланцюги живлення; неповний кругообіг речовин (частина поживних елементів виноситься з урожаєм); джерелом енергії є не лише Сонце, а й діяльність людини (меліорація, зрошення, застосування добрив); штучний добір (дія природного відбору ослаблена, відбір здійснює людина); відсутність саморегуляції (регуляцію здійснює людина) та інших. Таким чином, агроценози є нестійкими системами і здатні існувати лише за підтримки людини. Як правило, агроекосистеми характеризуються високою продуктивністю проти природними екосистемами.

Урбосистеми (урбаністичні системи) -- штучні системи (екосистеми), що у результаті розвитку міст, і є осередок населення, житлових будинків, промислових, побутових, культурних об'єктів тощо.

У їх складі можна виділити такі території: промислові зони , де зосереджено промислові об'єкти різних галузей господарства та є основними джерелами забруднення навколишнього середовища; селітебні зони (житлові або спальні райони) з житловими будинками, адміністративними будинками, об'єктами побуту, культури тощо); рекреаційні зони , призначені для відпочинку людей (лісопарки, бази відпочинку тощо); транспортні системи та споруди , пронизують всю міську систему (автомобільні та залізниці, метрополітен, заправні станції, гаражі, аеродроми тощо). Існування урбоекосистем підтримується за рахунок агроекосистем та енергії горючих копалин та атомної промисловості.

Екосистема - це сукупність живих організмів, які безперервно обмінюються речовиною, інформацією та енергією один з одним і навколишнім середовищем. Енергію визначають як здатність виконувати роботу. Її характеристики описуються законами термодинаміки. Перший закон термодинаміки або закон збереження енергії стверджує, що енергія може переходити з однієї форми до іншої, але вона не зникає і не створюється заново.

Другий закон термодинаміки говорить: за будь-яких перетвореннях енергії частина її втрачається як тепла, тобто. стає недоступною для подальшого використання. Міра кількості енергії, недоступної для використання, або інакше міра зміни упорядкованості, що відбувається при деградації енергії, є ентропією. Чим вища упорядкованість системи, тим менша її ентропія.

Мимовільні процеси ведуть систему до стану рівноваги з довкіллям, до зростання ентропії, виробництва позитивної енергії. Якщо неживу неврівноважену з довкіллям систему ізолювати, то будь-який рух у ній скоро припиниться, система загалом згасне і перетвориться на інертну групу матерії, що у термодинамічному рівновазі з довкіллям, тобто може з максимальної ентропією.

Це найбільш ймовірне для системи стан і мимоволі без зовнішніх впливів вона вийти з нього не зможе. Так, наприклад, розпечена сковорода охоловши, розсіявши тепло, сама вже не нагріється; енергія при цьому не загубилася, вона нагріла повітря, але змінилася якість енергії, вона вже не може виконувати роботу. Таким чином, у неживих системах стійкий їхній рівноважний стан.

У живих систем є одна важлива відмінність від неживих систем - вони роблять постійну роботу проти врівноваження з довкіллям. У живих системах стійкий нерівноважний стан. Життя - це єдиний Землі природний мимовільний процес, у якому ентропія зменшується. Це можливо тому, що всі живі системи відкриті для обміну енергією.

У навколишньому середовищі є величезна кількість дарової енергії Сонця, а в складі найживішої системи є компоненти, що мають механізми для уловлювання, концентрування та подальшого розсіювання цієї енергії у навколишньому середовищі. Розсіювання енергії, тобто збільшення ентропії, - це процес, характерний для будь-якої системи, як неживої, так і живої, а самостійне уловлювання та концентрування енергії - це здатність лише живої системи. У цьому відбувається вилучення порядку, організації з довкілля, тобто вироблення негативної енергії - негоентропії. Такий процес утворення порядку в системі хаосу навколишнього середовища називається самоорганізацією. Він веде до зменшення ентропії живої системи, протидіє її врівноваженню з довкіллям.

Таким чином, будь-яка жива система, у тому числі й екосистема, підтримує свою життєдіяльність завдяки, по-перше, наявності в навколишньому середовищі надлишку дарової енергії; по-друге, здатність цю енергію вловлювати і концентрувати, а використавши - розсіювати в довкілля стану з низькою ентропією.

Уловлюють енергію Сонця і перетворюють її на потенційну енергію органічної речовини рослини - продуценти. Енергія, отримана у вигляді сонячної радіації, у процесі фотосинтезу перетворюється на енергію хімічних зв'язків.

Енергія Сонця, що доходить до Землі, розподіляється наступним чином: 33 % її відображається хмарами і пилом атмосфери (це так зване альбедо або коефіцієнт відображення Землі), 67 % поглинається атмосферою, поверхнею Землі та океаном. З цієї кількості поглиненої енергії лише близько 1% витрачається на фотосинтез, а вся решта енергії нагрів атмосферу, сушу і океан, перевипромінюється в космічний простір у формі теплового (інфрачервоного) випромінювання. Цього 1% енергії достатньо для забезпечення їй усієї живої речовини планети.

Процес акумуляції енергії в організмі фотосинтетиків пов'язаний із збільшенням маси організму. Продуктивність екосистеми - це швидкість, з якою продуценти засвоюють променисту енергію в процесі фотосинтезу, утворюючи органічну речовину, яка може бути використана як їжа. Масу речовин, створених продуцентом – фотосинтетиком, позначають як первинну продукцію, це біомаса рослинних тканин. Первинна продукція поділяється на два рівні - валову та чисту продукцію. Валова первинна продукція- це загальна маса валової органічної речовини, створювана рослиною в одиницю часу при даній швидкості фотосинтезу, включаючи витрати на дихання (частина енергії, яка витрачається на процеси життєдіяльності; це веде до зменшення біомаси).

Та частина валової продукції, яка не витрачена «на дихання», називається чиста первинна продукція. Чиста первинна продукція - це резерв, з якого частина використовується як їжа організмами - гетеротрофами (консументами I порядку). Отримана гетеротрофами з їжею енергія (так звана велика енергія) відповідає енергетичній вартості загальної кількості їжі. Однак ефективність засвоєння їжі ніколи не досягає 100% і залежить від складу корму, температури, сезону та інших факторів.

Функціональні зв'язки у екосистемі, тобто. її трофічну структуру, можна зобразити графічно, як екологічних пірамід. Підставою піраміди служить рівень продуцентів, а наступні рівні утворюють поверхи та вершину піраміди. Відомо три основні типи екологічних пірамід.

Піраміда чисел (піраміда Елтона) відбиває чисельність організмів кожному рівні. Ця піраміда відбиває закономірність - кількість особин, що становлять послідовний ряд ланок від продуцентів до консументів, неухильно зменшується.

Піраміда біомас чітко вказує на кількість всієї живої речовини на даному трофічному рівні. У наземних екосистемах діє правило піраміди біомас: сумарна маса рослин перевищує масу всіх травоїдних, а їхня маса перевищує всю біомасу хижаків. Для океану правило піраміди біомас недійсне – піраміда має перевернутий вигляд. Для екосистеми океану характерне накопичення біомаси на високих рівнях у хижаків.

Піраміда енергії (продукції) відбиває витрачання енергії у трофічних ланцюгах. Правило піраміди енергії: на кожному попередньому трофічному рівні кількість біомаси, що створюється за одиницю часу (або енергії), більша, ніж на наступному.

Екосистема включає всі живі організми (рослини, тварини, гриби і мікроорганізми), які в тій чи іншій мірі, взаємодіють один з одним і навколишнім неживим середовищем (клімат, грунт, сонячне світло, повітря, атмосфера, вода і т.п. .).

Екосистема немає певного розміру. Вона може бути такою ж великою, як пустеля або озеро, або маленькою, як дерево або калюжа. Вода, температура, рослини, тварини, повітря, світло та ґрунт – всі взаємодіють разом.

Суть екосистеми

В екосистемі кожен організм має своє місце чи роль.

Розглянемо екосистему маленького озера. У ньому можна знайти всі види живих організмів, від мікроскопічних до тварин і рослин. Вони залежать від , такої як вода, сонячне світло, повітря і навіть кількість поживних речовин у воді. (Натисніть , щоб дізнатися докладніше про п'ять основних потреб живих організмів).

Схема екосистеми озера

Щоразу, коли "стороння" (жива істота(а) або зовнішній фактор, наприклад, підвищення температури) вводяться в екосистему, можуть статися катастрофічні наслідки. Це відбувається тому, що новий організм (або фактор) здатний спотворювати природний баланс взаємодії та нести потенційну шкоду чи руйнацію нерідної екосистеми.

Як правило, біотичні члени екосистеми разом з їх абіотичними факторами залежать один від одного. Це означає, що відсутність одного члена або одного абіотичного фактора може вплинути на всю екологічну систему.

Якщо немає достатньої кількості світла та води, або, якщо ґрунт містить мало поживних речовин, рослини можуть загинути. Якщо рослини гинуть, тварини, які від них залежать, також виявляються за загрозою. Якщо тварини, що залежать від рослин гинуть, інші тварини, що залежать від них також загинуть. Екосистема у природі працює однаково. Усі її частини мають функціонувати разом, щоб підтримувати баланс!

На жаль, екосистеми можуть зруйнуватися внаслідок стихійних лих, таких як пожежі, повені, урагани та виверження вулканів. Людська діяльність також сприяє руйнуванню багатьох екосистем.

Основні види екосистем

Екологічні системи мають невизначені розміри. Вони здатні існувати на невеликому просторі, наприклад, під каменем, що гниє пні дерева або в невеликому озері, а також займати значні території (як весь тропічний ліс). З технічної точки зору нашу планету можна назвати однією величезною екосистемою.

Схема невеликої екосистеми гниючого пня

Види екосистем залежно від масштабу:

• Мікроекосистема- екосистема невеликого масштабу, як ставок, калюжа, пень дерева тощо.
• Мезоекосистема- екосистема, така, як ліс чи велике озеро.
• Біом.Дуже велика екосистема або сукупність екосистем з аналогічними біотичними та абіотичними факторами, такими як цілий тропічний ліс з мільйонами тварин і дерев та безліччю різних водних об'єктів.

Межі екосистем не позначені чіткими лініями. Їх часто поділяють географічні бар'єри, такі як пустелі, гори, океани, озера та річки. Оскільки межі є суворо встановленими, екосистеми, зазвичай, зливаються друг з одним. Ось чому озеро може мати безліч невеликих екосистем із своїми власними унікальними характеристиками. Вчені називають таке змішування "Екотон".

Види екосистем за типом виникнення:

Крім перелічених вище видів екосистем, існує також поділ на природні і штучні екологічні системи. Природна екосистема створюється природою (ліс, озеро, степ і т.д.), а штучна - людиною (садок, присадибна ділянка, парк, поле та ін.).

Типи екосистем

Існує два основних типи екосистем: водні та наземні. Будь-які інші екосистеми світу відносяться до однієї з цих двох категорій.

Наземні екосистеми

Наземні екосистеми можуть бути знайдені в будь-якому місці світу та поділені на:

Лісові екосистеми

Це екосистеми, в яких є велика кількість рослинності або велика кількість організмів, що живуть у відносно невеликому просторі. Таким чином, у лісових екосистемах щільність живих організмів є досить високою. Невелика зміна у цій екосистемі може вплинути весь її баланс. Також у таких екосистемах можна зустріти величезну кількість представників фауни. Крім того, лісові екосистеми поділяються на:

• Тропічні вічнозелені ліси або тропічні дощові ліси:, Що одержують середню кількість опадів більше 2000 мм на рік. Вони характеризуються густою рослинністю, у якій переважають високі дерева, розташовані різних висотах. Ці території є притулком різних видів тварин.
• Тропічні листяні ліси:Поряд з величезною різноманітністю видів дерев тут також зустрічаються чагарники. Даний тип лісу зустрічається в багатьох куточках планети і є домом для великої різноманітності представників флори і фауни.
• : Мають досить невелику кількість дерев. Тут переважають вічнозелені дерева, які оновлюють своє листя протягом усього року.
• Широколистяні ліси:Розташовані у вологих помірних регіонах, які мають достатню кількість опадів. У зимові місяці дерева скидають своє листя.
• : Розташована безпосередньо перед , тайга визначається вічнозеленими хвойними деревами, мінусовими температурами протягом півроку та кислими ґрунтами. У теплу пору року тут можна зустріти велику кількість перелітних птахів, комах та .

Пустельна екосистема

Пустельні екосистеми розташовані в районах пустель і одержують менше 250 мм опадів на рік. Вони займають близько 17% усієї суші Землі. Через надзвичайно високу температуру повітря, поганий доступ і інтенсивне сонячне світло, і не настільки багаті, як в інших екосистемах.

Екосистема лука

Луги розташовані в тропічних та помірних регіонах світу. Територія луки в основному складається з трав, з невеликою кількістю дерев та чагарників. Луга населяють тварини, що пасуться, комахоїдні і рослиноїдні. Виділяється два основних види екосистем лугу:

• : Тропічні луки, що мають сухий сезон і характеризуються деревами, що окремо ростуть. Вони забезпечують їжею велику кількість травоїдних тварин, також є місцем полювання багатьох хижаків.
• Прерії (помірні луки):Це область з помірним трав'яним покривом, повністю позбавлена ​​великих чагарників та дерев. У преріях зустрічається різнотрав'я та висока трава, а також спостерігаються посушливі кліматичні умови.
• Степові луки:Території сухих лук, що розташовуються поблизу напівзасушливих пустель. Рослинність цих лук коротша, ніж у саванах і преріях. Дерева зустрічаються рідко, як правило, знаходяться на берегах річок і струмків.

Гірські екосистеми

Гірська місцевість забезпечує різноманітний спектр місць проживання, де можна знайти велику кількість тварин і рослин. На висоті зазвичай переважають суворі кліматичні умови, в яких можуть вижити тільки альпійські рослини. Тварини, які живуть високо в горах, мають товсті шуби для захисту від холодів. Нижні схили зазвичай покриті хвойними лісами.

Водні екосистеми

Водна екосистема - екосистема, розташована у водному середовищі (наприклад, річки, озера, моря та океани). Вона включає водну флору, фауну, а також властивості води, і поділяється на два типи: морську і прісноводну екологічні системи.

Морські екосистеми

Є найбільшими екосистемами, що покривають близько 71% поверхні Землі та містять 97% води планети. Морська вода містить велику кількість розчинених мінералів та солей. Морська екологічна система поділяється на:

• Океанічну (щодо дрібної частини океану, що знаходиться на континентальному шельфі);
• Профундальну зону (глибоководна область не пронизана сонячним світлом);
• бентальну область (область, заселена донними організмами);
• Приливну зону (місце між низькими та високими припливами);
• Лимани;
• Коралові рифи;
• Солончаки;
• Гідротермальні жерла, де хемосинтезуючі складають кормову базу.

Багато видів організмів живуть у морських екосистемах, а саме: бурі водорості, корали, головоногі молюски, голкошкірі, динофлагелляти, акули тощо.

Прісноводні екосистеми

На відміну від морських екосистем, прісноводні охоплюють лише 0,8% поверхні Землі та містять 0,009% від загальної кількості світових запасів води. Існує три основні види прісноводних екосистем:

• Стоячі: води, де відсутня течія, як басейни, озера або ставки.
• Проточні: швидко рухомі води, такі як струмки та річки.
• Водно-болотні угіддя: місця, де постійно або періодично затоплений грунт.

Прісноводні екосистеми є місцями проживання рептилій, земноводних та близько 41% видів риб у світі. Води, що швидко рухаються, зазвичай містять більш високу концентрацію розчиненого кисню, тим самим підтримують більшу біологічну різноманітність, ніж стоячі води ставків або озер.

Структура, компоненти та фактори екосистеми

Екосистема визначається як природна функціональна екологічна одиниця, що складається з живих організмів (біоценозу) та їх неживого навколишнього середовища (абіотичного або фізико-хімічного), які взаємодіють між собою та створюють стабільну систему. Ставок, озеро, пустеля, пасовища, луки, ліси і т.д. є найпоширенішими прикладами екосистем.

Кожна екосистема складається з абіотичних та біотичних компонентів:

Структура екосистеми

Абіотичні компоненти

Абіотичні компоненти є не пов'язані між собою фактори життя або фізичне середовище, що впливає на структуру, розподіл, поведінку та взаємодію живих організмів.

Абіотичні компоненти представлені переважно двома типами:

• Кліматичними факторами, які включають дощ, температуру, світло, вітер, вологість і т.д.
• Едафічними факторами, Що включають кислотність грунту, рельєф, мінералізацію і т.д.

Значення абіотичних компонентів

Атмосфера забезпечує живі організми вуглекислим газом (для фотосинтезу) та киснем (для дихання). Процеси випаровування, транспірації та відбуваються між атмосферою та поверхнею Землі.

Сонячне випромінювання нагріває атмосферу та випаровує воду. Світло також необхідне для фотосинтезу. забезпечує рослини енергією, для зростання та обміну речовин, а також органічними продуктами для харчування інших форм життя.

Більшість живої тканини складається з високого відсотка води до 90% і навіть більше. Небагато клітин здатні вижити, якщо вміст води падає нижче 10%, і більшість з них гинуть, коли вода становить менше 30-50%.

Вода є середовищем, за допомогою якого мінеральні харчові продукти надходять до рослин. Вона також потрібна для фотосинтезу. Рослини та тварини отримують воду з поверхні Землі та ґрунту. Основне джерело води – атмосферні опади.

Біотичні компоненти

Живі істоти, включаючи рослини, тварин та мікроорганізми (бактерії та гриби), присутні в екосистемі, є біотичними компонентами.

На основі їхньої ролі в екологічній системі, біотичні компоненти можуть бути розділені на три основні групи:

• Продуцентивиробляють органічні речовини з неорганічних, використовуючи сонячну енергію;
• Консументихарчуються готовими органічними речовинами, виробленими продуцентами (травоїдні, хижаки та );
• Редуценти.Бактерії та гриби, що руйнують відмерлі органічні сполуки продуцентів (рослин) і консументів (тварин) для харчування, та викидають у навколишнє середовище прості речовини (неорганічні та органічні), що утворюються як побічні продукти їх метаболізму.

Ці прості речовини повторно виробляються в результаті циклічного обміну речовин між біотичним співтовариством та абіотичним середовищем екосистеми.

Рівні екосистеми

Для розуміння рівнів екосистеми розглянемо наступний малюнок:

Схема рівнів екосистеми

Особина

Особина - це будь-яка жива істота чи організм. Особи не розмножуються з індивідуумами інших груп. Тварини, на відміну рослин, зазвичай, ставляться до цього поняття, оскільки деякі представники флори можуть схрещуватися коїться з іншими видами.

У наведеній вище схемі можна помітити, що золота рибка взаємодіє з навколишнім середовищем і буде розмножуватися виключно з представниками свого виду.

Населення

Населення - група особин даного виду, які живуть у певній географічній області в даний момент часу. (Прикладом може бути золота рибка і її виду). Зверніть увагу, що населення включає особин одного виду, які можуть мати різні генетичні відмінності, такі як колір вовни/очей/шкіри та розмір тіла.

Спільнота

Спільнота включає всіх живих організмів на певній території, в даний момент часу. У ньому можуть бути популяції живих організмів різних видів. У наведеній вище схемі, зверніть увагу, як золоті риби, лососьові, краби та медузи співіснують у певному середовищі. Велика спільнота, як правило, включає біорізноманіття.

Екосистема

Екосистема включає спільноти живих організмів, що взаємодіють з навколишнім середовищем. На цьому рівні живі організми залежать від інших абіотичних факторів, таких як каміння, вода, повітря та температура.

Біом

Простими словами, є сукупність екосистем, мають схожі показники зі своїми абиотическими чинниками, адаптованими до довкілля.

Біосфера

Коли ми розглядаємо різні біоми, кожен з яких переходить в інший, формується величезна спільнота людей, тварин і рослин, що живуть у певних місцях проживання. є сукупністю всіх екосистем, які представлені на Землі.

Харчовий ланцюг та енергія в екосистемі

Усі живі істоти повинні харчуватися, щоб отримувати енергію, необхідну зростання, руху і розмноження. Але чим ці живі організми харчуються? Рослини отримують енергію від Сонця, деякі тварини їдять рослини, інші їдять тварин. Це співвідношення годування в екосистемі називається харчовим ланцюгом. Харчові ланцюги, як правило, є послідовністю того, хто ким харчується в біологічному співтоваристві.

Нижче наведені деякі живі організми, які можуть розміститися в харчовому ланцюзі:

Схема харчового ланцюга

Харчовий ланцюг - це не те саме, що і . Трофічна мережа є сукупністю багатьох харчових ланцюгів і є складною структурою.

Передача енергії

Енергія передається харчовими ланцюгами від рівня до іншого. Частина енергії використовується для зростання, розмноження, пересування та інших потреб і не доступна для наступного рівня.

Коротші харчові ланцюги зберігають більше енергії, ніж довгі. Витрачена енергія поглинається довкіллям.

Приклади природних екосистем: листяні ліси, тундра, ставки і т. п. У кожній з таких екосистем можна знайти всі три групи організмів, необхідних для життєздатної екосистеми: це - продуценти, зелені рослини, макроконсументи - травоїдні та хижі тварини, мікроконсументи - редуценти - це гриби, бактерії, які харчуються мертвими рослинними та тваринними рештками.

Приклади штучних екосистем: акваріум, біологічні очисні споруди. Штучні екосистеми є гетеротрофними, тобто споживають готову їжу. Прикладом штучної гетеротрофної екосистеми може бути місто (див. рис.1.4 у ДОДАТКУ 2).

Місто як екосистема відрізняється тим, що для нього дуже велику роль відіграють середовище на вході та середовище на виході. Від природних екосистем місто відрізняється:

1) великим припливом концентрованої енергії ззовні (пальне, копалини, електроенергія),

2) більшою потребою у надходженні речовин ззовні,

3) більш потужним і отруйним потоком відходів, багато з яких синтетичні, тобто більш токсичні, ніж вихідна сировина.

Біосфера – найбільша екосистема

Найбільшою екосистемою є біосфера планети. Біосфера - область існування живої речовини (Вернадський В.І.) – найбільша екосистема на Землі. Біосфера включає як живу речовину, так і неживу ( "кісна" за Вернадським). Біосфера виникла 3,4 – 4,5 млрд.років назад. Вона є результатом взаємодії живої речовини з неживим (біоти з абіотою).

Будова біосфери: літосфера -верхня частина твердої поверхні земної кори; гідросфера -водна оболонка Землі (моря, океани, річки, озера): тропосфера -нижні верстви земної атмосфери.

Верхня межа біосфери розташовується на висоті ~ 20-25 км, там, де найбільш щільний озоновий шар, що захищає живу речовину, життя від УФ випромінювання. Нижня межа біосфери знаходиться приблизно 2-3 км вглиб на суші і 1-2 км нижче дна океану. За час існування біосфера пройшла складний шлях розвитку - еволюцію. Головним етапом стало виникнення життя Землі. Існують різні гіпотези, які пояснюють факт появи життя. Наприклад:

1. Життя виникло на Землі внаслідок випадкового поєднання речовин та відповідних умов (метан, водень + висока) температура,УФ-випромінювання).

2. Гіпотеза позаземного походження життя – т.з. теорія панспермії, через яку життя було занесено Землю з Космосу та інших.

Приблизно 1,5 млн. років тому на Землі з'явилася людина, походження якої теж заперечується різними теоріями, а саме:

Людина сформувалася внаслідок еволюції;

Людина прийшла з Космосу і т.д.

З появою людського суспільства з'явилася потужна природна сила, яка свідомо, цілеспрямовано, закономірно і незворотно змінює всю природу, всю біосферу. У якому напрямі? В. І. Вернадський, безліч праць якого присвячено майбутньому нашої планети, бачив це так: "Закономірним та неминучим - етапом розвитку біосфери є етап розумного регулювання взаємовідносин людини та природи.На цьому періоді еволюції біосфери розвиток її піде шляхом ноогенезу.Головне завдання цього періоду – виправлення порушень та шкоди, яку людство завдало природі, запобігання подібним порушенням у майбутньому.

Екосистема як сукупність живих організмів, що співіснують у певному середовищі, взаємодіють між собою шляхом обміну речовинами та енергією, не змогла повною мірою задовольнити потреби людини. Бо не всі організми, на його думку, корисні. Людина не хоче бути частиною системи, вона хоче керувати нею, стати врівень із законами природи, отримувати більше, ніж має енергії та їжі. Так, поряд із природною, а часто й замість неї, з'явилася екосистема штучна чи створена людиною. Її основним завданням стала зміна видового складу на користь рослин та тварин, які максимально відповідають вимогам людини. Згодом він став змінювати й умови довкілля, додаючи у ній ті елементи, які сприяли зростанню й розвитку які його живих організмів і відповідно пригнічували не цікавлять.

Таким чином, характеризується штучна екосистема, що отримала назву агробіоценоз, підвищеною врожайністю для рослинного світу та продуктивністю для тварини, тих сортів та видів, які заздалегідь визначені людиною як пріоритетні, культурні або культивовані. З появою технічних можливостей впливу чи управління абіотичними чинниками, тобто довкіллям, система отримала ширше поняття – агробіогеоценозу.

Піддавшись такому активному впливу, природні екосистеми зазнали суттєвих змін і перетворилися на штучні.

Тепер вони не мають такої широкої різноманітності видів, часто кількість видів скорочено до мінімуму - одного або двох. Внаслідок чого вона перестала саморегулюватися, самовідновлюватись та бути стійкою. Для того, щоб існувати, їй необхідне постійне втручання людини.

Рослини та тварини, яким створені ідеальні чи оптимальні умови для зростання та кількісного збільшення, самостійно харчуватися та виживати у боротьбі з іншими видами не можуть. Нині близько 10% суші Землі зайнято агросистемами, у яких щорічно вирощується до 2,5 млрд. тонн сільськогосподарської продукції чи 90% енергії. У той же час види та сорти конкуренти пригнічуються або знищуються, з метою забезпечення комфортних умов штучно вирощуваних. Порушується харчовий чи трофічний ланцюг, а це вже тягне за собою зникнення рослин і тварин, які не є конкурентами для культивованих. Екосистема перестає бути системою як такої і з першою помилкою чи недостатньою увагою людини, гине. Прикладів цього достатньо.

Для створення та підтримки агроценозів людина застосовує певний комплекс заходів та заходів. Це: виведення сортів та видів із заздалегідь встановленими характеристиками, застосування спеціально розроблених систем та продуктів харчування, обробіток ґрунту, його меліорація або зрошення, внесення добрив та переважних речовин.

Приклади та історія виникнення

Як приклад, штучної екосистеми – город, сад чи присадибну ділянку; тваринницька ферма; поле, що відведене для вирощування певного сорту сільськогосподарської культури; озеро – для промислового розведення риби та рукотворне водоймище для утримання екзотичних риб, молюсків, ракоподібних, рослин та тварин. Останнім є величезний океанаріум або звичайний домашній акваріум - невелика штучна екосистема.

Моделювання екосистем у штучній замкнутій водоймі займається акваріумістика. У неї різні цілі та напрямки – це наукове вивчення, вирощування культур та розведення живих організмів у комерційних цілях, декоративне та інші.

Займатися такою діяльністю люди стали з давніх-давен. Перші басейни зі спеціально виведеними кольоровими рибками були у Єгипті та Китаї. Перші прообрази сучасних акваріумів з'явилися 1843 року. Їхнім автором була Жанна Вільпре-Пауер. Перший акваріум, в якому одночасно містилися риби та підводні рослини, з'явився в 1841 році.

Основним напрямом діяльності всіх видів акваріумістики є селекція та виведення нових видів та сортів підводної флори та фауни. Хоча збереження та вивчення їх також має велике значення, особливо у науковому її напрямі. Звичайно, є ще комерційна акваріумістика, основна мета якої – отримання прибутку. Але і вона сприяє цілям збереження, вивчення та селекції, хоча незаконна її частина – браконьєрство, має, безперечно, негативний характер.

Види та основні характеристики

Екосистема акваріума або прозорої ємності, заповненої водою та призначеної для утримання живих організмів, формується на підставі кількох умов, це об'єм судини та характеристика води.

За обсягом акваріуми поділяють на: домашні – до 1 куб. м. води та публічні, які можуть бути понад 3000 куб. м. До останніх належить ємність у китайському парку розваг міста Чжухай. Її обсяг 22,7 тис. куб. м. Певних вимог щодо розмірів ємності немає. При визначенні необхідного розміру, виходять із природи проживання живих організмів, що плануються розмістити в акваріумі. Особливість одна - чим більше обсяг акваріума, тим ближче створена в ньому екосистема до природної, а значить, вона більш стійка, може саморегулюватися і самоочищатися.

Другим критерієм є характеристика води. У зв'язку з тим, що екосистема акваріума може складатися з будь-яких видів водної флори та фауни, то за місцем проживання вони різняться на прісноводних і морських. Це можуть бути: риби, рослини, молюски, ракоподібні, рептилії, земноводні, корали і таке інше.

За складом води виробляють екосистеми: прісноводні, солонуваті і морські. Перший вид поділяється на псевдомор, який не містить рослин і риб, має жорстку воду і наповнюється камінням та цихлідами, за рахунок чого і нагадує морські коралові рифи; і голландська, що заселяється рослинами. Другий, солонуватий, поділяється на морський вигляд і мангрові чагарники. Найскладніший у змісті – морський акваріум. Вода має бути свіжою і містити велику кількість морської солі. У ємності мають створюватися штучні течії. Поділяють цей вид на рибний та рифовий.

Ємності для акваріумів повинні відповідати низці вимог. Вони мають бути міцними та прозорими. За конструкцією вони можуть бути безкаркасні, каркасні та безшовні.

Для контролю абіотичних чинників, хоча за умови штучності їх створення – з волі людини, скоріше можна назвати антропогенними, екосистеми та забезпечення її правильного функціонування застосовують: аератори, фільтри, термометри тощо.

Об'єм ємності, технічне обладнання, склад води та інше обладнання акваріума залежить від його призначення. Воно буває декоративним та спеціальним.

Флора і фауна

Тваринний і рослинний світ, що формує в акваріумі маленьку штучну екосистему, складається за пріоритетами і бажаннями людини і завданнями, що перед ним ставляться.

Риби найбільш поширені жителі акваріумів всіх типів, видів та напрямків. Їхня сортова різноманітність досягає декількох тисяч видів. Найбільш відомі та популярні: харацинові, коропові, пецилієві, лабіринтові та сомові. З рептилій в акваріумах містяться водяні черепи. Земноводних представляють аксолотлі, шпорцеві жаби та тритони. Молюски - це, звичайно, равлики, але можуть утримуватися і перловиці. З розвитком технологій і за модою, в даний час, в акваріумах все частіше можна зустріти ракоподібних. Таких як: флоридські червоні та австралійські сині раки, а також креветок – Амано та вишневих.

Яким би не був за величиною величезний океанаріум або кімнатний акваріум - це маленька штучна екосистема, агроценоз, в якому обмежена кількість видів рослин і тварин, що не дає йому можливості самостійно існувати, оновлюватися, регулюватися, а, отже, він дуже вразливий і схильний до загибелі . Це правило відноситься до будь-якої штучно створеної системі. Її загибель повністю совісті того, хто її створив.

Відео - Екосистема акваріума

Ціль:охарактеризувати особливості складу та протікаючих процесів у штучній екосистемі.

Питання вхідного контролю:

1. Що таке екологічна піраміда та які напрями природного відбору на кожному її ступені?

2. Яке значення для стійкості біогеоценозу його видового різноманіття?

3. Які показники дії абіотичних факторів можуть пригнічувати життєдіяльність рослин чи тварин?

Загальні відомості: Екосистема, або екологічна система(від др.-грец. οἶκος - житло, місцеперебування і σύστημα - система) - біологічна система, що складається з спільноти живих організмів (біоценоз), середовища проживання (біотоп), системи зв'язків, що здійснює обмін речовиною та енергією між ними. Одне з основних понять екології. Приклад екосистеми - ставок з рослинами, рибами, безхребетними тваринами, мікроорганізмами, що складають живу компоненту системи, біоценоз. Для ставка як екосистеми характерні донні відкладення певного складу, хімічний склад (іонний склад, концентрація розчинених газів) та фізичні параметри (прозорість води, тренд річних змін температури), а також певні показники біологічної продуктивності, трофічний статус водойми та специфічні умови даної водойми. Інший приклад екологічної системи - листяний ліс у середній смузі Росії з певним складом лісової підстилки, характерною для цього типу лісів ґрунтом і стійким рослинним співтовариством, і, як наслідок, із строго певними показниками мікроклімату (температури, вологості, освітленості) та відповідним таким умовам середовища комплексом тваринних організмів. Важливим аспектом, що дозволяє визначати типи та межі екосистем, є трофічна структура співтовариства та співвідношення виробників біомаси, її споживачів та руйнівних біомасу організмів, а також показники продуктивності та обміну речовини та енергії.

Штучні екосистеми- це екосистеми, створені людиною, наприклад, агроценози, природно-господарські системи чи біосфера.

Штучні екосистеми мають той самий набір компонентів, що й природні: продуценти, консументи та редуценти, але є суттєві відмінності у перерозподілі потоків речовини та енергії. Зокрема, створені людиною екосистеми відрізняються від природних наступним: меншим числом видів та переважанням організмів одного або декількох видів (низька вирівняність видів); невисокою стійкістю та сильною залежністю від енергії, що вноситься в систему людиною; короткими ланцюгами живлення через невелику кількість видів;

незамкненим кругообігом речовин внаслідок вилучення врожаю (продукції співтовариства) людиною, тоді як природні процеси навпаки прагнуть включити в кругообіг якомога більшу частину врожаю. Без підтримки енергетичних потоків з боку людини в штучних системах з тією чи іншою швидкістю відновлюються природні процеси та формується природна структура компонентів екосистеми та речовинно-енергетичних потоків між ними.

Обладнання:картки із зображенням штучних екосистем.

Порядок виконання роботи:

Розгляньте виданий вам об'єкт і виявите найбільш очевидні взаємодії в екосистемі, позначте фактори середовища, яким вони відповідають.

Дайте відповідь на питання:

1. Яке значення для організмів мають інші живі організми, що мешкають поряд?

2. Назвіть тварин – мешканців екосистеми. Як вони пов'язані з рослинним світом екосистеми? Чи можливе їх існування без рослин?

3. Які зміни можуть виникнути в екосистемі, якщо з якихось причин загинуть водорості та вищі рослини?

4. Які організми є основою багатьох ланцюгів харчування в даній екосистемі?

5. Як виявляється правило екологічної піраміди у цій екосистемі?

6. Які ще види відносин, крім харчових, існують в екосистемах?

7. Яким чином один вид може забезпечувати поширення іншого чи інших видів?