Кратко охарактеризуйте эколого биологическую роль продуцентов

Обновлено: 05.07.2024

Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ, которые необходимы для поддержания жизни. Главным источником энергии для подавляющего большинства живых организмов на Земле является Солнце. Фотосинтезирующие организмы (зеленые растения, цианобактерии, некоторые бактерии) непосредственно используют энергию солнечного света. При этом из углекислого газа и воды образуются сложные органические вещества, в которых часть солнечной энергии накапливается в форме химической энергии. Органические вещества служат источником энергии не только для самого растения, но и для других организмов экосистемы. Высвобождение заключенной в пище энергии происходит в процессе дыхания. Продукты дыхания — углекислый газ, вода и неорганические вещества — могут вновь использоваться зелеными растениями. В итоге вещества в данной экосистеме совершают бесконечный круговорот. При этом энергия, заключенная в пище, не совершает круговорот, а постепенно превращается в тепловую энергию и уходит из экосистемы. Поэтому необходимым условием существования экосистемы является постоянный приток энергии извне.

Таким образом, основу экосистемы составляют автотрофные организмы — продуценты (производители, созидатели), которые в процессе фотосинтеза создают богатую энергией пищу — первичное органическое вещество. В наземных экосистемах наиболее важная роль принадлежит высшим растениям, которые, образуя органические вещества, дают начало всем трофическим связям в экосистеме, служат субстратом для многих животных, грибов и микроорганизмов, активно влияют на микроклимат биотопа. В водных экосистемах главными производителями первичного органического вещества являются водоросли.

Готовые органические вещества используют для получения и накопление энергии гетеротрофы, или консументы (потребители). К гетеротрофам относятся растительноядные животные (консументы I Порядка), плотоядные, живущие за счет растительноядных форм (консументы II порядка), потребляющие других плотоядных (консументы 3 порядка) и т. д.

Особую группу консументов составляют редуценты (разрушители или деструкторы), разлагающие органические остатки продуцентов и консументов до простых неорганических соединений, которые затем используются продуцентами. К редуцентам относятся главным образом микрорганизмы — бактерии и грибы. В наземных экосистемах особенно важное значение имеют почвенные редуценты, вовлекающие в общий круговорот органические вещества отмерших растений (они потребляют до 90% первичной продукции леса). Таким образом, каждый живой организм в составе экосистемы занимает определенную экологическую нишу (место) в сложной системе экологических взаимоотношений с другими организмами и абиотическими условиями среды.

Организмы первого трофического уровня называются первичными продуцентами. На суше большую часть продуцентов составляют растения лесов и лугов; в воде это, в основном, зелёные водоросли. Кроме того, производить органические вещества могут синезелёные водоросли и некоторые бактерии.

Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего трофического уровня – вторичными консументами и т. д. Первичные консументы – это травоядные животные (многие насекомые, птицы и звери на суше, моллюски и ракообразные в воде) и паразиты растений (например, паразитирующие грибы). Вторичные консументы – это плотоядные организмы: хищники либо паразиты. В типичных пищевых цепях хищники оказываются крупнее на каждом уровне, а паразиты – мельче.

Существует ещё одна группа организмов, называемых редуцентами. Это сапрофиты (обычно, бактерии и грибы), питающиеся органическими остатками мёртвых растений и животных (детритом). Детритом могут также питаться животные – детритофаги, ускоряя процесс разложения остатков. Детритофагов, в свою очередь, могут поедать хищники. В отличие от пастбищных пищевых цепей, начинающихся с первичных продуцентов (то есть с живого органического вещества), детритные пищевые цепи начинаются с детрита (то есть с мёртвой органики).

В схемах пищевых цепей каждый организм представлен питающимся организмами какого-то определённого типа. Действительность намного сложнее, и организмы (особенно, хищники) могут питаться самыми разными организмами, даже из различных пищевых цепей. Таким образом, пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые сети.

Пищевые сети служат основой для построения экологических пирамид. Простейшими из них являются пирамиды численности, которые отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне.

Задавайте вопросы нашему консультанту, он ждет вас внизу экрана и всегда онлайн специально для Вас. Не стесняемся, мы работаем совершенно бесплатно.

Также оказываем консультации по телефону: 8 (800) 600-76-83, звонок по России бесплатный!

Для удобства анализа эти количества отображаются прямоугольниками, длина которых пропорциональна количеству организмов, обитающих в изучаемой экосистеме, либо логарифму этого количества. Часто пирамиды численности строят в расчёте на единицу площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах).

В пирамидах численности дерево и колосок учитываются одинаково, несмотря на их различную массу. Поэтому более удобно использовать пирамиды биомассы, которые рассчитываются не по количеству особей на каждом трофическом уровне, а по их суммарной массе. Построение пирамид биомассы – более сложный и длительный процесс.

Пирамиды биомассы не отражают энергетической значимости организмов и не учитывают скорость потребления биомассы. Это может приводить к аномалиям в виде перевёрнутых пирамид. Выходом из положения является построение наиболее сложных пирамид – пирамид энергии. Они показывают количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень экосистемы за определённый промежуток времени (например, за год – чтобы учесть сезонные колебания). В основание пирамиды энергии часто добавляют прямоугольник, показывающий приток солнечной энергии. Пирамиды энергии позволяют сравнивать энергетическую значимость популяций внутри экосистемы. Так, доля энергии, проходящей через почвенных бактерий, несмотря на их ничтожную биомассу, может составлять десятки процентов от общего потока энергии, проходящего через первичных консументов.

Органическое вещество, производимое автотрофами, называется первичной продукцией. Скорость накопления энергии первичными продуцентами называется валовой первичной продуктивностью, а скорость накопления органических веществ – чистой первичной продуктивностью. ВПП примерно на 20 % выше, чем ЧПП, так как часть энергии растения тратят на дыхание. Всего растения усваивают около процента солнечной энергии, поглощённой ими.

При поедании одних организмов другими вещество и пища переходят на следующий трофический уровень. Количество органического вещества, накопленного гетеротрофами, называется вторичной продукцией. Поскольку гетеротрофы дышат и выделяют непереваренные остатки, в каждом звене часть энергии теряется. Это накладывает существенное ограничение на длину пищевых цепей; количество звеньев в них редко бывает больше 6. Отметим, что эффективность переноса энергии от одних организмов к другим значительно выше, чем эффективность производства первичной продукции. Средняя эффективность переноса энергии от растения к животному составляет около 10 %, а от животного к животному – 20 %. Обычно растительная пища энергетически менее ценна, так как в ней содержится большое количество целлюлозы и древесины, не перевариваемых большинством животных.

Изучение продуктивности экосистем важно для их рационального использования. Эффективность экосистем может быть повышена за счёт повышения урожайности, уменьшения помех со стороны других организмов (например, сорняков по отношению к сельскохозяйственным культурам), использования культур, более приспособленных к условиям данной экосистемы. По отношению к животным необходимо знать максимальный уровень добычи (то есть количество особей, которые можно изъять из популяции за определённый промежуток времени без ущерба для её дальнейшей продуктивности).

Получите консультацию: 8 (800) 600-76-83
Звонок по России бесплатный!

Когда человек бывает в комнате без головы?

Вопрос: Какое изобретение конца 19 века резко снизило процент детей рождающихся с генетическими отклонениями в сельской местности?

Бесплатная консультация
по телефону ГОРЯЧЕЙ ЛИНИИ:
8 (800) 600-76-83
ежедневно с 6.00 до 21.00
Звонок по России бесплатный!

Эти организмы отличаются друг от друга по огромному числу биологических признаков, типу питания и другим особенностям.

Но все организмы можно разбить на три большие группы по их функциональному назначению — это продуценты, консументы и редуценты.

Сегодня мы подробно поговорим про группу под названием продуценты, которых можно по праву считать основой жизни на нашей планете.

Продуценты — это.

Продуценты — это организмы, которые создают органические вещества (в основном углеводы) из неорганических соединений (главным образом из углекислого газа). Их ещё называют автотрофами (что это?).

К этой категории относятся практически все зелёные растения, так как только они способны использовать солнечную энергию для получения питательных веществ из воды, почвы и воздуха. Этот процесс называется фотосинтезом, а сами растения получили название фотоавтотрофы.

К продуцентам относятся и некоторые виды бактерий, которые умеют синтезировать органику даже при отсутствии солнечного излучения, получая энергию за счёт сложных химических реакций. Эти микроорганизмы классифицируются как хемоавтотрофы.

Характерной особенностью продуцентов является то, что им совсем необязательно заниматься поиском пищи: их прирождённые, данные природой способности позволяют обеспечивать рост и дальнейшее полноценное развитие.

В результате своей деятельности продуценты выделяют в экосистему (что это такое?) Земли биологическую массу. Её суммарный годовой объём (первичная валовая продукция) на суше оценивается в 220-240 млрд.тонн, а на море – в 100-120 млрд.тонн сухой массы.

Примерно половина этого громадного количества идёт на поддержание жизнедеятельности самих продуцентов (дыхание и корневые выделения), так что чистая первичная продукция будет в два раза меньше.

Именно она составляет пищевую цепочку потребителей – консументов.

Приведённые цифры являются усреднёнными, так как разные источники приводят довольно сильно отличающиеся друг от друга данные в зависимости от принятого метода исследований.

Продуценты-фотоавтотрофы

Клетки фотоавтотрофов содержат хлорофилл, который участвует в процессе фотосинтеза, то есть в образовании органической материи из неорганических субстанций, в основном из углекислого газа (СО2) и воды (Н2О).

Как уже отмечалось, эти организмы представлены, главным образом, зелёными растениями, которые являются первичными и основными производителями органических веществ. То есть, они служат питательной средой для остальных организмов.

Сюда же относятся и цианобактерии – единственные микроорганизмы, обладающие способностью к фотосинтезу.

Фотоавтотрофы присутствуют не только на суше, но и в водной среде, но только там, куда проникает солнечный свет (так называемая фотическая зона).

Они нередко вступают в симбиоз (что это такое?) с другими растениями, которые не в состоянии использовать энергию солнца для фотосинтеза. В качестве примера можно привести лишайник – ассимилированное образование, состоящее из зелёных микроскопических водорослей (либо цианобактерий) и грибов.

Продуценты-хемоавтотрофы

Хемотрофы, не имея возможности поглощать энергию солнечного света, используют другую альтернативу – окислительно-восстановительную химическую реакцию с участием сероводорода, метана, серы, двухвалентного железа и других неорганических соединений.

Эти организмы встречаются только среди бактерий, причём их количество по сравнению с фотоавтотрофами невелико. Тем не менее их физиологические, биологические и химические свойства имеют большое значение для функционирования экосистемы в целом.

Хемоавтотрофов классифицируют по типу вещества, принимающего участие в окислительной реакции:

нитрифицирующие бактерии;
водородные бактерии;
серобактерии;
железобактерии.

На сегодняшний день науке известны несколько тысяч видов этих микроорганизмов, и новые открытия наверняка продолжатся.

Продуценты, редуценты и консументы

Любой биоценоз – это совокупность множества организмов. Они отличаются по биологическим признакам, типу питания и другим особенностям.

Однако по функциональной значимости это многообразие сводится к трём большим группам:

продуценты – производители органических веществ из неорганических субстанций;
консументы – потребители накопленной продуцентами энергии;
редуценты – переработчики мёртвой органики.

У каждой группы – свои задачи, но в совокупности они обеспечивают общий баланс экосистемы.

Ниже приводится сравнительная таблица главных участников биоценоза:

Если не будет продуцентов – вымрут вообще все: и консументы, и редуценты. Жизнь остановится.

Какие организмы относятся к продуцентам

Все автотрофы. Они делятся на две группы: фототрофы и хемотрофы.

К фототрофам относятся растения и цианобактерии. Их особенность – наличие хлоропластов (это такие органоиды в клетках, которые придают листьям бактерий и цианобактериям зеленый цвет). Хлоропласты умеют накапливать энергию солнечного света и на ее основе создавать органические вещества. Процесс, в рамках которого это происходит, называется фотосинтез.

К хемотрофам относятся только некоторые бактерии. Их очень мало. Они интересны тем, что обитают на самом дне океанов, где собирается сероводород и некоторые другие химические соединения. Клетки бактерий-хемотрофов устроены таким образом, что умеют расщеплять сероводород, получать энергию от его распада и использовать ее для синтеза органики.

Хемотрофы производят совсем крошечный объем органики. Он почти полностью потребляется ими самими.

Зачем нужны продуценты

С них начинается зарождение жизни. Во всех смыслах этого слова. Первыми живыми организмами на земле были именно продуценты, которые могли сами себя обеспечивать органическими веществами. Они усиленно размножались, их становилось все больше, масса органики на земле постоянно нарастала.

С продуцентов начинается развитие любого биогеоценоза. Например, появляется где-то в океане большой-большой остров. Сначала он пустынный, на нем ничего нет. А потом на этой пустынной земле появляются первые продуценты – лишайники, затем травянистые растения, кустарники, деревья.

Если остров не совсем отрезан от суши, то на него могут прийти звери и прилететь птицы. Если полностью отрезан, то на нем будут только продуценты (растения) и редуценты (бактерии), которые будут разлагать мертвые растения, чтобы эта мертвая масса не накапливалась.

Продуцентов в любом биогеоценозе всегда большинство. Если предположить, что продуценты каким-то образом будут полностью уничтожены, то биогеоценоз исчезнет.

Приведу такой грубый пример: на земле растет трава (продуцент), ее едят овцы (консументы), волки едят овец (консументы), бактерии и грибы доедают то, что остаются и разлагают мертвых продуцентов и консументов. Если будут съедены все растения, овцы умрут от голода, за ними умрут волки (тоже от голода), бактерии и грибы постепенно переварят их всех и то же умрут.

Заключение

Если есть вопросы по этой теме или по любой другой, связанной с биологией, – пишите их тоже. Я всегда отвечаю на все комментарии.

Из этой статьи вы узнайте, что такое продуценты, консументы и редуценты, а также как они взаимодействуют друг с другом и какова их роль в экосистеме.

Жизненный круг

Представьте себе круговорот веществ, который происходит, например, в африканской саванне. Трава растет и поедается антилопой. Антилопу ловит и съедает гепард. Гепард умирает, съедается бактериями, и питательные вещества возвращаются в почву. Эти питательные вещества используются травой, так как она продолжает расти в саванне. У каждого организма есть цель. Схема потока энергии через организмы, как в примере выше подходит для любой другой экосистемы.

При рассмотрении круговорота веществ в экосистеме необходимо учитывать три основные группы организмов:

Продуценты (растения)
Консументы (животные)
Редуценты (бактерии и грибы)

Эти группы основаны на том, как организм получает пищу. Продуценты, консументы и редуценты взаимосвязаны в пищевых цепях и пищевых сетях, а также зависят друг от друга для выживания.

Продуценты

Продуценты – это организмы, которые сами производят себе еду. Им не нужно брать питательные вещества у других организмов. Они получают свою энергию от солнца и производят из нее органические вещества посредством фотосинтеза. Продуценты относятся к автотрофам (организмы, которые синтезируют органические вещества из неорганических). Большинство продуцентов – это растения, но есть и микроорганизмы, которые производят питательные вещества с помощью фотосинтеза или хемосинтеза. Продуценты являются начальным звеном любой простой пищевой цепи. Если в качестве примера рассматривать экосистему африканской саванны, то к продуцентам относятся все растения, произрастающие в ней.

Консументы

Консументы – не производят питательные вещества самостоятельно. Они должны употреблять в пищу других животных или растения, чтобы получить энергию для поддержания жизнедеятельности. Консументы относятся гетеротрофами (организмы, которые не способны на синтез органических веществ из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза. Выделяют первичные (первого порядка) и вторичные (второго порядка) консументы. Первичные консументы являются следующим звеном в простой пищевой цепи. Это растительноядные, или травоядные животные. Они не едят других животных. В дополнение к антилопе, упомянутой ранее, к консументам первого порядка в африканской саванне также относятся слоны, буйволы, жирафы, зебры и др. животные.

В простой пищевой цепи вторичные консументы следуют сразу же за первичными. К ним относятся плотоядные или всеядные животные. Консументы второго порядка едят консументов первого порядка. Плотоядные животные питаются только мясом, в то время как всеядные употребляют и мясо, и растения. В дополнение к гепарду, к вторичным консументам в африканской саванне принадлежат львы и леопарды, которые охотятся на зебр, антилоп и др. травоядных животных.

Редуценты

Редуценты – это последнее звено в простой пищевой цепи. Их также называют деструкторы или сапротрофы. К ним относятся микроорганизмы и грибы, которые разрушают органический материал, перерабатывая его в неорганические и простейшие органические соединения. Если животное умирает, то его тело съедают редуценты. Они избавляются от всего, что больше не является живым, расщепляя органику на простые питательные вещества и возвращают их в почву. Затем эти вещества используются продуцентами, и цикл начинается снова. Примером редуцентов в африканской саванне служат бактерии и грибы, разлагающие останки мертвых животных и растений.

Вывод

Давайте подведем итог из вышеописанного! Продуценты, такие как деревья или трава, производят свои собственные питательные вещества посредством фотосинтеза и начинают этот цикл. Затем их съедают первичные консументы, не способные производить питательные вещества самостоятельно, например жирафы, антилопы или зебры. Далее лев, который относится к консументам второго порядка съедает, например, зебру. Когда лев умирают, его тело разлагают редуценты, возвращая в почву питательные вещества, чтобы снова начать круговорот веществ в экосистеме.

К данным представителям живого мира относится большая часть растений, синтезирующих органические вещества с помощью механизмов фотосинтеза, а также некоторые типы бактерий, называемых хемотрофами, отличающиеся способностью химически синтезировать органику без необходимости в солнечном свете.

Продуценты представляют собой первое звено пищевой цепи. Их особенностью является отсутствие потребности в поиске пищи. Природа наделила эти организмы функцией самостоятельно расти и развиваться. В результате жизнедеятельности продуцентов в экосистему выделяется биологическая масса, половина объема которой используется самими организмами для дыхания и корневых выделений. Остальная часть составляет пищевую цепочку потребителей или консументов.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Какие организмы относятся к этой категории (виды)

В данную группу входят практически все типы зеленых растений по причине их уникальной способности преобразовывать солнечный свет в питательные вещества, получаемые из воды, грунта, атмосферы. Процесс, который они выполняют, называется фотосинтезом, а сами организмы получили название фотоавтотрофы.

Категория продуцентов включает и некоторые виды бактерий. Данные представители живого мира обладают способностью синтезировать органические вещества в условиях, при которых отсутствует солнечный свет. Энергия в этом случае получается путем сложных химических процессов. Данные микроорганизмы по характеристике относятся к хемоавтотрофам.

Зеленые растения

В клетках фотоавтотрофов содержится хлорофилл. Вещество необходимо для осуществления фотосинтеза. Таким образом, органическая материя образуется из неорганических субстанций таких, как углекислый газ и вода. К данным организмам по признакам относятся в основном зеленые растения. Первичные и основные производители органических веществ представляют собой питательную среду для остального живого мира.

Фотоавтотрофов можно встретить не только на суше. В областях под водой, которые доступны для солнечного света, также обитают многие виды этих организмов.

Особенность фотоавтотрофов заключается в возможности симбиоза с другими представителями растительного мира, которые не обладают возможностями для потребления солнечной энергии с целью фотосинтеза. Яркими примерами являются лишайники в виде ассимилированных образований, в состав которых входят зеленые микроскопические водоросли, либо цианобактерии, и грибки.

Бактерии

Хемотрофы не способны поглощать солнечную энергию. Альтернативой питания для этих организмов является окислительно-восстановительная химическая реакция, в которой участвует сероводород, метан, сера, двухвалентное железо и другие неорганические соединения. Классификация хемоавтотрофов осуществляется, исходя из вида вещества, участвующего в процессе окисления. Их список:

нитрифицирующие бактерии;
водородные бактерии;
серобактерии;
железобактерии.

В настоящее время ученые выделяют несколько тысяч видов таких микроорганизмов. Новые открытия продолжаются. Термин хемоавтотрофы характерен для мира бактерий. По сравнению с зелеными растениями их численность невелика. Однако, благодаря уникальным физиологическим, биологическим и химическим свойствам, хемоавтотрофы характеризуются большим значением, необходимы для создания и функционирования всей экосистемы.

Характерные черты продуцентов

Группа данных представителей животного мира включает фототрофы, которые представлены в основном растениями, и хемотрофы, в число которых преимущественно входят бактерии. В рамках наземных экосистем продуценты являются доминантами по следующим параметрам:

масса;
численность;
энергетическая роль.

В водной экосистеме продуценты превосходят другие сообщества по численности и значении. По такому показателю, как биомасса, в данном случае эти организмы могут не доминировать.

Что вырабатывают

Результат деятельности продуцентов в экосистеме представляет собой валовую биологическую продукцию. Понятие включает суммарную или общую продукцию организмов, их групп, экосистем или биосферы в общем, в том числе затраты ресурсов на дыхание. При исключении расхода энергии на жизнедеятельность самих продуцентов получается показатель чистой первичной продукции.

Какие объемы биологической массы

Проективное покрытие территории продуцентами и эффективность фотосинтеза определяют валовую или чистую первичную продукцию экосистем и биосферы в целом. На образование биомассы тратится менее 1% солнечного света, который попадает на поверхность растительного организма. Суммарно объем первичной валовой продукции распределяется следующим образом:

на суше – 220-240 млрд тонн сухой массы;
в море – 100-120 млрд тонн сухой массы.

Показатели чистой первичной продукции вдвое меньше, что связано с затратами валовой продукции на жизнедеятельность продуцентов. На территории суши масса чистой продукции составляет 110-120 млрд тонн сухого вещества, а в море – 50-60 млрд тонн.

Где берут питательные вещества

Продуценты производят органику из неорганических веществ. Автофоры первыми создают продукцию для биосферы и формируют экосистему. Исходя из способа накопления веществ, организмы классифицируются следующим образом:

Фотоавтотрофы в процессе переработки солнечной энергии получают сахар из углекислого газа.
Хемоавтотрофы окисляют различные минеральные соединения с водородом, азотом, серой, железом и аммиакам для получения энергии.

Существуют продуценты, которые преобразуют химические вещества в органику без солнечной энергии. К таким организмам относятся бактерии-хемотрофы.

Основная роль продуцентов в природе

Сложно переоценить значение фотоавтотрофов и хемоавтотрофов для экосистемы. В процессе жизнедеятельности продуценты производят органику, которая является пищей для других представителей животного мира. В группу продуцентов включены разновидности растений, включая разные виды деревьев, луговых трав, культур. Органические вещества, в свою очередь, потребляют консументы или потребители. Травоядные животные поглощают траву, мясо этих животных составляет рацион питания хищников. От коров, коз, овец человек получает молоко и другие продукты. Ягодами кустарников питаются птицы, насекомые и другие представители животного мира. Роль продуцентов:

производство пищи для других организмов;
звено в круговороте веществ и энергии в природе;
сохранение устойчивости экосистемы.

Благодаря продуцентам, неорганические вещества преобразуются в органические, что является источником пищи для редуцентов первого порядка. Данные организмы представляют собой источник питания для редуцентов второго порядка. Таким образом, продуценты составляют основу жизни на планете. При их отсутствии не смогут существовать редуценты первого и следующих порядков.

Примеры организмов-продуцентов

Основа экосистемы представлена организмами первого трофического уровня. Данная группа представителей живого мира называется первичными продуцентами. На территории суши они представлены растениями в лесах и на лугах. В водной среде продуценты существуют в виде зеленых водорослей. Производителями органических веществ, кроме того, являются синезеленые водоросли и некоторые бактерии. К группе относятся разные виды деревьев, мхов, папоротников. В зависимости от процесса получения органических веществ продуценты бывают:

Читайте также: