자연의 물질순환과 에너지의 흐름. 생태계의 에너지와 물질의 흐름

기체 액체 또는 고체 상태에서 가장 단순한 광물 및 유기광물 성분의 형성으로, 이는 이후에 물질 순환의 새로운 주기를 위한 성분이 됩니다. 나머지 66개 중 대부분은 대기와 토지를 따뜻하게 하고, 증발하고, 생태계의 물 순환을 풍력 에너지로 변환하는 데 사용됩니다. 물 순환 수문 순환 물 순환의 결과로 행성 물 공급의 축적, 정화 및 재분배가 발생합니다.

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5강

물질과 에너지의 순환

자연의 물질과 에너지의 순환은 여러 가지 상호 연관된 과정으로 구성됩니다.

1. 규칙적으로 반복되거나 연속적인 에너지 흐름과 새로운 화합물의 형성 및 합성.
2. 물리적, 화학적, 생물학적 작용제의 영향을 받아 에너지의 지속적이고 주기적인 전달 및 재분배, 합성된 화합물의 제거 및 지시된 이동.
3. 생물학적 또는 비생물적 환경 요인의 영향으로 이전에 합성된 화합물의 분해 및 파괴(파괴).
4. 기체, 액체 또는 고체 상태의 가장 단순한 광물 및 유기광물 성분의 형성으로, 이는 이후에 물질 순환의 새로운 주기를 위한 성분이 됩니다.

태양의 에너지

원자력을 포함하여 알려진 모든 유형의 에너지의 조상은 태양입니다. 3일 안에 지구는 석탄, 가스, 석유, 목재 등 기존의 천연 매장량을 모두 태워 방출할 수 있는 양의 에너지를 태양으로부터 받습니다.

태양 에너지는 자외선, 가시광선(빛), 적외선 및 기타 형태의 복사 에너지와 전자기 에너지의 스펙트럼으로 우주로 방출됩니다.

쌀. 지구 표면을 오가는 에너지의 흐름

태양 에너지의 약 34%는 구름, 먼지, 대기 중의 기타 물질은 물론 지구 표면 자체에 의해 즉시 우주로 다시 반사됩니다. 나머지 66% 중 대부분은 대기와 토지를 가열하고, 증발과 생태계의 물 순환에 사용되며 풍력 에너지로 변환됩니다. 그리고 이 에너지 중 극히 일부(0.023%)만이 녹색 식물에 포획되어 광합성 과정에 사용되어 유기 화합물을 형성합니다.

물의 순환(수문학적 순환)

물 순환의 결과로 지구에 공급되는 물을 축적, 정화 및 재분배합니다.

쌀. 단순화된 물 순환 다이어그램

태양 에너지와 중력은 바다, 대기, 존재 및 생명체 사이에서 물을 지속적으로 이동시킵니다. 이 주기에서 가장 중요한 프로세스는 다음과 같습니다.증발 (물을 수증기로 변환),응축 (수증기를 액체 방울로 변환),강수량 (비, 이슬비, 우박, 눈) 및 물의 흐름이 다시 바다로 흘러 순환이 다시 시작됩니다.

들어오는 태양 에너지의 영향으로 물은 바다, 강, 호수, 토양 및 식물 표면에서 증발하여 대기로 들어갑니다. 바람과 기단은 수증기를 지구의 다른 지역으로 운반합니다. 대기의 특정 부분에서 온도가 감소하면 구름이나 안개 형태의 작은 물방울 덩어리가 형성됩니다. 결국, 물방울은 서로 합쳐져서 너무 무거워져서 강수 형태로 육지 표면이나 수역에 떨어집니다.

평균적으로 물 분자는 약 10일 동안 공기 중에 머물다가 강수를 통해 땅으로 떨어집니다. 지구상의 전체 강수량 중 약 절반이 열대 우림에 내립니다.

땅에 떨어지는 담수 중 일부는 빙하에서 얼어붙습니다. 그러나 대부분의 물은 근처의 호수, 하천, 하천으로 흘러들어가서 다시 바다로 돌아가 환류를 완성합니다.

대부분의 물은 땅속 깊이 스며듭니다. 그곳에서 지하수는 대수층에 축적됩니다. 그러나 지하수의 순환은 지표수와 대기수의 순환보다 비교할 수 없을 정도로 느리게 발생합니다. 지하 샘과 하천은 결국 지표면으로 돌아와 강과 호수로 들어가고, 그곳에서 다시 증발하거나 바다로 흘러갑니다.

인간은 두 가지 방식으로 물 순환을 방해합니다.

• 강, 호수, 대수층에서 다량의 담수를 추출합니다. 인구 밀도가 높거나 관개가 심한 지역에서는 물 회수로 인해 지하수가 고갈되거나 바다 염수가 지하 대수층으로 유입되었습니다.
• 농업 개발, 광업, 도로 및 주택 건설을 위한 토지 피복 감소. 이로 인해 지하수 지표수의 침투가 감소하여 지하수 함양이 감소하고 홍수 위험이 증가하며 유출 속도가 증가하여 토양 침식이 증가합니다.

생지화학적 순환

모든 요소 또는 그 화합물은 유기체의 생명에 필요하며 성장과 번식이라고합니다.영양소. 여기에는 유기 물질(설탕 및 단백질)과 무기 물질(물, 이산화탄소, 산소, 질산염, 인산염, 철, 분필)이 모두 포함됩니다.

약 40개의 원소와 그 화합물이 생명체에 가장 중요합니다. 대량으로 필요한 이러한 요소를 영양소라고 합니다.다량 영양소. 여기에는 탄소, 산소, 수소, 질소, 인, 황, 칼슘, 마그네슘, 칼륨이 포함됩니다. 그들은 97을 구성합니다: 인체의 질량.

그 밖에 생명에 필요한 약 30여 가지의 소량 또는 미량의 원소를 영양소라고 합니다.미량원소. 이들은 철, 구리, 아연, 염소, 요오드입니다.

지구상의 대부분의 원소는 살아있는 유기체가 직접 사용할 수 없는 상태에 있습니다. 다행스럽게도 영양소로 필요한 요소와 그 화합물은 지속적으로 순환되며 흡수에 필요한 형태로 변형될 수 있습니다.

생물권 내 물질 순환은 생물학적, 지구화학적, 지구물리학적 요인의 결합된 작용에 의해 결정됩니다.

생물학적 주기는 영양, 먹이그물, 번식, 성장, 이동, 사망, 분해, 광물화 등 유기체의 생명 활동에 의해 결정됩니다.

Abiogenic주기는 생물학적주기보다 훨씬 일찍 발생했습니다. 여기에는 지질학적, 지구화학적, 수문학 및 대기 과정의 전체 복합체가 포함됩니다.

물질의 순환을 상징하는 것은 원이 아니라 나선이다. 이는 새로운 주기가 이전 주기를 정확히 반복하지 않고 새로운 것을 도입하여 시간이 지남에 따라 매우 중요한 변화를 가져옴을 의미합니다.

주요 순환에는 탄소, 산소, 질소, 인, 황 및 생물 양이온의 순환이 포함됩니다.

탄소 순환

쌀. 생물권의 탄소 순환

탄소는 유기 화합물 분자의 주요 "건축 자재"입니다. 대부분의 육상 식물은 대기로부터 이산화탄소를 흡수하여 필요한 탄소를 얻습니다. 농도는 0.04%입니다. 식물성 플랑크톤(수생 생태계에 떠다니는 미세한 식물)은 물에 용해된 이산화탄소로부터 탄소를 얻습니다.

광합성 과정에서 식물과 생산자는 이산화탄소의 탄소를 포도당과 같은 복합 유기 화합물의 탄소로 전환합니다.

이산화탄소 + 물 + 태양 에너지 = 포도당 + 산소

그런 다음 세포 호흡 과정을 통해 포도당 및 기타 복합 유기 화합물이 분해되어 생산자가 재사용할 수 있도록 탄소를 다시 이산화탄소로 변환합니다.

포도당 + 산소 = 이산화탄소 + 물 + 에너지

탄소 순환, 또는 가장 이동성이 높은 형태인 이산화탄소에서 생산자, 소비자, 분해자라는 영양 사슬이 명확하게 보입니다.

탄소는 대기, 수권 및 생물체 사이를 빠르게 순환합니다. 행성 탄소 중 일부는 석탄, 갈탄, 석유, 천연가스, 이탄, 셰일 등 화석 연료의 형태로 오랜 기간 동안 "고정"되어 있으며, 암석권에서 형성되는 과정은 수백만 년 동안 지속되었습니다. 이 형태에서 탄소는 광물 연료가 추출되고 연소될 때 발생하는 이산화탄소의 형태로 대기에 재도입될 때까지 "고정" 상태로 유지됩니다.

탄소 순환에 대한 인간의 간섭은 특히 1950년대 이후 급속한 인구 증가와 자원 사용의 결과로 극적으로 증가했으며 주로 두 가지 방식으로 발생합니다.

• 충분한 재조림 없이 숲과 기타 식생을 제거하여 이산화탄소를 흡수할 수 있는 식생의 총량을 줄입니다.
• 탄소 함유 화석 연료 및 목재의 연소. 생성된 이산화탄소는 대기로 유입되고, 그 함량이 점진적으로 증가하면 소위 "온실 효과"가 발생합니다.

질소 순환

쌀. 생물권의 질소 순환

질소 순환은 생물권의 모든 영역을 포괄합니다. 식물은 질소를 수소와 산소와 결합하는 형태로만 흡수하기 때문에 식물에 의한 흡수는 제한적입니다. N 0 3- 및 NH 4 ). 그리고 이것은 대기 중 질소 매장량이 무궁무진하다는 사실에도 불구하고(부피의 78%). 환원제(파괴자) 또는 오히려 토양 박테리아는 죽은 유기체의 단백질 물질을 점차적으로 분해하여 이를 암모늄 화합물, 질산염 및 아질산염으로 전환합니다. 질산염 중 일부는 순환 중에 지하수에 들어가 오염시킵니다.

질소는 붕괴 중에 방출된 가스와 함께 다시 대기로 돌아갑니다. 사실, 번개가 치는 동안 그 일부가 공기 중에서 산화되어 빗물과 함께 토양에 들어가지만 이런 식으로 박테리아의 도움을받는 것보다 10 배나 적게 고정됩니다.

질소 순환에 대한 인간의 개입은 다음과 같습니다.

• 화석 연료가 연소되면 다량의 산화질소가 대기 중으로 방출됩니다(아니요 ). 산화질소는 대기 중의 산소와 결합하여 이산화질소(아니오 2 ), 수증기와 상호작용할 때 질산( HNO3 ). 이 산은 산성 침전의 구성 요소가 됩니다.
• 비료를 사용하면 "온실가스"인 아산화질소가 대기 중으로 방출됩니다( N2O)
• 비료가 들판에서 씻겨 나갈 때 수생 생태계에서 질산염과 암모늄 이온의 양이 증가합니다. 과도한 영양분은 조류의 급속한 성장으로 이어지며, 조류의 분해로 인해 용존 산소가 소모되어 대량의 물고기가 죽게 됩니다.

인 순환

쌀. 생물권의 인 순환

인, 주로 인산염 이온(PO) 형태 3- 및 NRO 4 2- )은 식물과 동물 모두에게 필수적인 영양소입니다. 유전 정보를 전달하는 DNA 분자의 일부입니다. 유기체에 필요한 화학 에너지를 저장하고 세포 호흡에 사용되는 ATP 및 ADP 분자; 식물과 동물 세포에서 세포막을 형성하는 지방 분자; 뼈와 치아를 구성하는 물질도 있습니다. 전체 인 순환은 수중과 육상의 두 부분으로 나눌 수 있습니다.

인은 육지와 얕은 바다의 퇴적물에서 살아있는 유기체로 천천히 이동한 다음 다시 되돌아옵니다. 인광석의 느린 분해(또는 풍화)에 의해 방출되는 인은 토양 수분에 의해 용해되고 식물 뿌리에 흡수됩니다.

동물은 식물이나 다른 초식동물을 먹음으로써 필요한 인을 얻습니다. 이 인의 대부분은 동물 배설물과 죽은 동식물의 분해 산물 형태로 토양, 강으로 돌아가고 결국에는 불용성 인산염 퇴적물로 해저로 돌아갑니다.

인의 일부는 물고기를 먹는 새(펠리컨, 가넷, 가마우지 등)의 인이 풍부한 배설물인 구아노의 형태로 육지 표면으로 돌아갑니다. 그러나 자연 과정과 인위적 활동의 결과로 매년 비교할 수 없을 정도로 많은 양의 인산염이 육지 표면에서 바다로 씻겨 나가고 있습니다. 인 순환에 대한 인간의 개입은 주로 두 가지 옵션으로 귀결됩니다.

• 광물질 비료 및 세제 생산을 위한 대량의 인광석 채굴;
• 가축 농장에서 오염된 유출수, 들판에서 씻어낸 인산염 비료, 처리 및 처리되지 않은 도시 폐수가 유입될 때 수생 생태계에서 인산염 이온의 과잉이 증가합니다. 이러한 요소의 과잉은 남조류 및 기타 수생 식물의 "폭발적인" 성장을 촉진하여 수생 생태계의 중요한 균형을 뒤흔듭니다.

정의 1

에너지는 모든 유형의 물질의 움직임과 상호작용을 측정하는 복잡한 척도입니다.

생물권의 여러 블록에서 순환하고 재사용되어 순환을 형성할 수 있는 물질과 달리 에너지는 일정한 단방향 흐름입니다. 이러한 흐름에서 에너지는 열로 공간으로 소산될 때까지 한 형태에서 다른 형태로 변환될 수 있습니다.

전체 생물권은 외부 공간에서 에너지를 흡수하여 내부 작업으로 전달할 수 있는 단일 공간 구성으로 간주될 수 있습니다.

살아있는 유기체는 생물권의 주요 소비자이자 에너지 변환기입니다. 예를 들어, 생산자는 자유 복사 에너지를 화학적으로 결합된 에너지로 변환하며, 이는 이후 한 생물권 구조에서 다른 생물권 구조로 전달됩니다. 각 에너지 전환에는 열로의 전환과 환경에서의 소산이 수반됩니다. 생산자로부터 1차 소비자에게 에너지를 전달할 때 전달 효율은 10%에 불과합니다.

더 효과적인 것은 첫 번째 소비자에서 두 번째 소비자 (20 %)로 에너지를 전달하는 것입니다. 에너지의 흐름은 분해기에서 끝나고, 이로 인해 에너지는 최종적으로 열의 형태로 소산되거나 죽은 유기물에 축적됩니다.

생물권의 물질 순환

• 큰 생물학적 (물질의 큰 순환의 특징은 주로 수평 방향입니다. 물 순환과 같이 육지와 바다 사이에서만 발생합니다);
• 작은 생물학적(식물과 토양 사이의 생물학적 순환은 주로 수직 이동 방향을 가짐);
• 화학 (화학 순환에서 물질의 이동은 서로 반대되는 밀접하게 관련되고 상호 의존적인 두 가지 과정에 의해 결정됩니다. 이는 태양 에너지와 잔해의 광물화로 인해 무생물의 요소에서 녹색 식물에 의한 생물의 합성입니다. 그 결과 에너지가 방출됩니다.)

참고 1

생명체의 형성과 분해는 화학 원소의 생물학적 순환이라고 불리는 단일 과정의 양면입니다. 생명체의 기본 구성은 생물권에 기체 상태로 존재하는 화학 원소에 따라 달라지며 그 결과 생명체의 유기 세계가 지구의 가스 순환과 연결됩니다.

생물권 지구화학적 과정

알려진 바와 같이, 지각에는 $100$ 이상의 화학 원소가 포함되어 있지만 그 중 $6$만이 대기에서 상호 작용합니다: 수소 $(H)$, 산소 $(O)$, 질소 $(N)$, 탄소 $ (C)$, 인 $(P)$ 및 황 $(S)$. 따라서 가장 반응성이 높은 요소는 생물권 지구 화학적 과정에 참여합니다. 그 중 처음 4개는 지구상의 모든 생명체의 약 99%$를 포함하여 육상 식물의 거의 전체 질량을 형성합니다.

생물권 생화학 과정

생화학적 순환은 매년 약 5,000억 톤에 달하는 물질을 움직이게 하며, 그 유일한 원동력은 광합성 과정입니다. $C$, $H$, $O$ 및 $N$ 외에도 유기체는 회분 요소($Ca$, $K$ 등)와 매크로 요소($Zn$, $Mo$ 등)를 사용합니다. , 지구상의 순환은 물질의 주기적 변형과 생명체의 생물학적 및 비생물적 변형의 결합된 작용으로 인한 에너지 흐름의 변화로 인해 발생합니다.

결론

따라서 생물권에서 물질의 순환은 특정 물질에 의해 수행되는 것이 아니라 대기권, 수계 및 암석권의 다양한 층에서 수행되는 과정에 참여하는 특정 요소에 의해서만 수행됩니다.

생명체와 무생물의 관계를 추적하려면 생물권에서 물질의 순환이 어떻게 일어나는지 이해하는 것이 필요합니다.

의미

물질의 순환은 암석권, 수권 및 대기에서 발생하는 과정에 동일한 물질이 반복적으로 참여하는 것입니다.

물질 순환에는 두 가지 유형이 있습니다.

• 지질학상의(큰주기);
• 생물학적(작은 환류).

물질의 지질 순환의 원동력은 외부 (태양 복사, 중력) 및 내부 (지구 내부 에너지, 온도, 압력) 지질 과정, 생물학적 과정-생물의 활동입니다.

Great Cycle은 살아있는 유기체의 참여없이 발생합니다. 외부 및 내부 요인의 영향으로 릴리프가 형성되고 부드러워집니다. 지진, 풍화 작용, 화산 폭발, 지각의 이동으로 인해 계곡, 산, 강, 구릉이 형성되고 지질층이 형성됩니다.

쌀. 1. 지질주기.

생물권에서 물질의 생물학적 순환은 먹이 사슬을 따라 에너지를 변환하고 전달하는 살아있는 유기체의 참여로 발생합니다. 생물(생물) 물질과 무생물(비생물) 물질 사이의 안정적인 상호 작용 시스템을 생물지질증(biogeocenosis)이라고 합니다.

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물질의 순환이 일어나기 위해서는 몇 가지 조건이 충족되어야 합니다.

• 약 40가지 화학 원소의 존재;
• 태양 에너지의 존재;
• 살아있는 유기체의 상호 작용.

쌀. 2. 생물학적 주기.

물질의 순환에는 특정한 시작점이 없습니다. 프로세스는 연속적이며 한 단계는 변함없이 다른 단계로 흘러갑니다. 어느 시점에서든 주기를 살펴볼 수 있으며 본질은 동일하게 유지됩니다.

물질의 일반적인 순환에는 다음과 같은 과정이 포함됩니다.

• 광합성;
• 대사;
• 분해.

먹이사슬의 생산자인 식물은 태양 에너지를 유기물질로 전환하여 음식물과 함께 분해동물의 몸에 들어갑니다. 사망 후 박테리아, 곰팡이, 벌레 등 소비자의 도움으로 식물과 동물의 분해가 발생합니다.

쌀. 3. 먹이사슬.

물질의 순환

자연계에 존재하는 물질의 위치에 따라 구별됩니다. 두 가지 유형의 순환:

• 가스- 수권과 대기(산소, 질소, 탄소)에서 발생합니다.
• 퇴적암의- 지각(칼슘, 철, 인)에서 발생합니다.

생물권의 물질과 에너지 순환은 여러 요소의 예를 사용하여 표에 설명되어 있습니다.

자연에서 물질의 순환을 멈추는 것은 삶의 과정을 방해하는 것을 의미합니다. 생명이 계속되려면 에너지가 순환을 거듭해야 합니다.

우리는 무엇을 배웠나요?

수업을 통해 우리는 생물권의 크고 작은 물질 순환의 본질, 무생물과 살아있는 유기체의 상호 작용에 대해 배웠으며 물, 탄소, 질소, 산소, 황 및 인의 순환도 조사했습니다.

주제에 대한 테스트

보고서 평가

평균 평점: 4.5. 받은 총 평점: 129.

모든 생명에는 에너지와 물질의 지속적인 흐름이 필요합니다. 에너지는 기본적인 생명 반응을 수행하는 데 소비되고 물질은 유기체의 몸을 만드는 데 사용됩니다. 자연 생태계의 존재에는 생명체와 무생물 사이의 물질 및 에너지 교환의 복잡한 과정이 수반됩니다. 그 과정은 생물학적 물질의 구성뿐만 아니라 물리적 환경에도 의존합니다.

에너지와 물질의 흐름은 생태학에서 에너지와 물질이 외부에서 독립영양생물로 이동하고 더 나아가 한 영양 수준의 유기체에서 다음 영양 수준의 유기체로 먹이 사슬을 따라 이동하는 것으로 간주됩니다.

공동체의 에너지 흐름은 유기 화합물의 화학적 결합 형태로 한 수준의 유기체에서 다른 수준의 유기체로 에너지가 전달되는 것입니다.

물질의 흐름은 화학 원소와 그 화합물의 형태로 물질이 생산자에서 분해자로 이동한 다음 살아있는 유기체의 참여 없이 발생하는 화학 반응을 통해 다시 생산자로 이동하는 것입니다.

물질의 흐름은 닫힌 주기에서 발생하므로 이를 닫힌 주기라고 합니다. 주기.

물질의 흐름과 에너지의 흐름- 물질의 흐름을 측정하기 위해 다양한 에너지 등가물(칼로리, 킬로칼로리, 줄)이 종종 사용되지만 동일한 개념은 아닙니다.

생태계에서 물질의 흐름과 에너지의 근본적인 차이점은 유기물을 구성하는 생물원소(질소, 탄소, 인 등)는 물질의 순환에 반복적으로 참여할 수 있는 반면, 에너지의 흐름은 단방향이며, 뒤집을 수 없는.

모든 생태계의 존재는 모든 유기체가 중요한 기능과 자기 재생산을 유지하는 데 필요한 지속적인 에너지 흐름에 달려 있습니다.

공동체 내 에너지 전달의 주요 채널은 먹이 사슬입니다. 1차 생산자로부터 멀어지면 에너지 흐름이 급격히 약해지며 에너지 양이 감소합니다.

운동

10% 규칙을 사용하여 첫 번째 수준의 총량이 100단위인 경우 4번째 영양 수준에 들어가는 에너지의 비율을 계산합니다.

물질의 순환과 에너지 전환- 생태계의 존재에 필요한 조건입니다. 생태계의 먹이사슬을 통해 물질과 에너지가 전달됩니다.

생태계는 이에 필요한 네 가지 구성 요소, 즉 영양분 매장량, 생산자, 소비자그리고 분해자

쌀. 1.필수 생태계 구성 요소

이 구조는 여러 그룹의 유기체로 구성되며, 각 그룹은 물질 순환에서 특정 작업을 수행합니다. 그러한 링크 형태 중 하나에 속하는 유기체 영양 수준영양 수준 사이의 연속적인 연결이 형성됩니다. 전원 회로,또는 영양 사슬.생태계에는 구별할 수 있는 유기체가 포함됩니다. 영양 방법에 따라 - 독립 영양 생물과 종속 영양 생물.

독립영양생물(자가 먹이) - 광합성과 화학 합성 과정을 통해 무기 물질(주로 이산화탄소와 물)로부터 신체의 유기물을 형성하는 유기체. 광합성은 광독립영양생물(photoautotrophs), 즉 모든 엽록소 함유(녹색) 식물과 미생물에 의해 수행됩니다. 화학 합성은 햇빛을 에너지 원으로 사용하지 않고 수소, 황, 황화수소, 암모니아, 철과 같은 여러 물질의 효소 산화를 사용하는 일부 토양 및 수생 박테리아에서 관찰됩니다.

종속영양생물(다른 유기체를 먹음) - 다른 유기체의 완성된 유기물과 그 대사 산물을 소비하는 유기체. 이들은 모두 동물, 곰팡이 및 대부분의 박테리아입니다.

생산자 독립 영양 생물과 달리 종속 영양 생물은 유기 물질의 소비자이자 파괴자(파괴자) 역할을 합니다. 먹이원과 파괴 참여 여부에 따라 소비자와 분해자로 구분됩니다.

소비자 - 유기체의 유기물 소비자. 여기에는 다음이 포함됩니다.

1차 소비자 - 초식동물 (식물식성),살아있는 식물(진딧물, 메뚜기, 거위, 양, 사슴, 코끼리)을 먹습니다.

2차 소비자 - 육식동물 (동물원),다른 동물 먹기-다양한 포식자 (약탈 곤충, 식충 및 맹금류, 약탈 파충류 및 동물), 식물성 파지뿐만 아니라 다른 포식자도 공격합니다. 육식동물, 초식동물, 잡식동물 등 식물성 식품과 동물성 식품을 모두 섭취하는 혼합 식단을 사용하는 동물이 많이 있습니다. 1차 및 2차 소비자는 각각 생태계에서 두 번째, 세 번째, 때로는 다음 영양 수준을 차지합니다.

분해자 - 박테리아 및 하등 곰팡이 - 소비자 및 부패물의 파괴적인 작업을 완료하여 유기물의 분해를 완전한 광물화로 가져오고 분자 질소, 광물 원소 및 이산화탄소의 마지막 부분을 생태계 환경으로 되돌립니다.

생태계 지속 가능성.생태계 안정성은 그 안에 사는 종의 수와 먹이 사슬의 길이에 따라 달라집니다. 종과 먹이 사슬이 많을수록 물질 순환으로 인해 생태계가 더욱 안정적입니다.

인공생태계- 인간 활동의 결과로 생성되었습니다. 인공 생태계의 예: 공원, 들판, 정원, 채소밭.

인공 생태계와 자연 생태계의 차이점:

소수의 종(예: 밀, 밀밭의 일부 잡초 및 관련 동물)

하나 이상의 종의 유기체의 우세(밭의 밀)

적은 수의 종으로 인한 짧은 먹이사슬;

유기 물질의 상당한 제거 및 작물 형태의 주기에서의 제거로 인한 물질의 개방형 주기

안정성이 낮고 인간의 지원 없이는 독립적으로 존재할 수 없습니다.

복잡성의 크기와 정도에 관계없이 생태계는 개방형 시스템이며 어느 정도 일정한 에너지와 다양한 물질의 흐름을 필요로 합니다. 유기체가 살아가는 동안 에너지의 흐름과 물질의 순환은 끊임없이 이루어지며, 각 종은 유기물질에 포함된 에너지의 일부만을 사용합니다. 이 과정은 원래의 식품 물질에서 유기물과 에너지를 추출하는 일련의 종인 먹이 사슬(영양 수준)을 통해 발생합니다. 이 경우 이전 링크 각각은 다음 링크의 음식이 됩니다. (그림 24).

물질의 순환 - 이는 화학 원소 및 그 화합물 형태의 물질이 생산자에서 분해자로, 소비자를 거쳐 또는 소비자 없이, 그리고 다시 생산자로 이동하는 것입니다.식물은 광합성을 하면서 무기물질로부터 유기물질을 합성할 수 있는 독립영양생물이기 때문에 식물이라고 불린다. 생산자 또는제조업 자.

쌀. 24. 생태계 내 에너지의 흐름과 물질의 순환

식물은 무기물로부터 유기물을 합성할 수 없는 동물의 먹이로 사용됩니다. 이러한 종속 영양 유기체를 소비자,또는 소비자.박테리아와 곰팡이가 주요 역할을 수행합니다.

죽은 유기물질을 원래의 무기물질로 분해하여 환경으로 돌려보내는 역할을 합니다. 그래서 그들은 이렇게 불린다. 소멸자 또는 감소자,즉. 구축함또는 복원자.

따라서 식물에 의해 형성된 유기물은 동물의 몸으로 들어간 다음 박테리아의 참여로 다시 식물에 의해 동화되는 무기 물질로 전환됩니다. 따라서 생태계에서는 물질의 순환이 발생합니다.

에너지 흐름 - 한 영양 수준에서 다른 영양 수준으로(더 높은) 먹이 사슬을 따라 유기 화합물(식품)의 화학 결합 형태로 에너지가 전이됩니다(그림 25).태양은 지구상의 유일한 에너지원이다. 그것은 지구에 지속적이고 지속적이며 열린 에너지 흐름을 제공합니다. 생태계의 연결고리를 따라 순환하며 순환에 들어가는 물질과 달리, 반복적으로 사용되는 에너지는 한 번만 사용할 수 있습니다.

생태계의 에너지 흐름 과정을 이해하려면 열역학 법칙을 아는 것이 중요합니다. 열역학 제1법칙에 따르면 에너지는 새로 생성될 수 없고 사라지지 않으며 한 형태에서 다른 형태로 전달될 뿐입니다. 따라서 생태계의 에너지는 그 자체로 나타날 수 없지만 외부, 즉 태양에서 들어옵니다.

쌀. 25. 생태계의 에너지 흐름

열역학 제2법칙에 따르면 에너지 변환과 관련된 과정은 에너지가 집중된 형태에서 분산된 형태로 전달되는 조건에서만 자발적으로 발생할 수 있습니다. 이 법칙에 따라 식물은 생태계에 유입되는 태양 에너지의 일부만 사용합니다. 나머지 에너지는 소산되어 열로 변환되어 생태계 환경을 가열하는 데 사용됩니다. 식물이 흡수한 태양 에너지의 일부는 생산 과정, 즉 바이오매스 형성에 소비됩니다. 또한, 다음 영양 수준으로 이동하면 화학 결합 형태의 음식과 함께 에너지도 소멸되고 완전히 소멸될 때까지 양이 감소합니다.

먹이 사슬은 생태계 내 에너지 전달의 주요 채널입니다. 식물은 먹이사슬의 다른 모든 유기체에 대한 주요 에너지 공급원입니다. 소비되는 음식과 함께 한 영양 수준에서 다른 영양 수준으로 에너지가 전달되는 특정 패턴이 있습니다. 첫째로,소비자가 음식을 통해 흡수하는 에너지의 주요 부분은 생명 유지(이동, 온도 유지 등)에 소비됩니다. 에너지의 이 부분은 호흡에 소비되는 것으로 간주됩니다. 둘째,에너지의 일부는 "예비품"으로 소비자의 신체에 들어갑니다. 제삼,음식의 일부는 신체에 흡수되지 않으므로 에너지가 방출되지 않습니다. 그 후, 배설물에서 방출되지만 다른 유기체(파괴자)에 의해 방출되어 음식으로 소비됩니다. 포식자의 배설물에서 에너지 방출은 적은 반면, 초식동물의 배설물은 더 중요합니다. 예를 들어, 식물을 먹는 일부 곤충의 애벌레는 에너지의 최대 70%를 배설합니다.

먹이사슬의 각 연결고리에서 대부분의 에너지는 열의 형태로 소비되어 손실되므로 연결고리 수가 제한됩니다. 평균적으로, 소화되지 않은 음식과 함께 호흡에 대한 최대 지출은 섭취량의 약 90%입니다. 따라서 한 영양 수준에서 다른 영양 수준으로의 에너지 전달은 음식에서 소비되는 에너지의 약 10%에 불과합니다. 레벨 5에 도달하는 에너지는 생산자가 흡수하는 에너지의 0.01%에 불과하다고 계산하기 쉽습니다. 이 패턴을 "10% 규칙"이라고 합니다. 이는 먹이 사슬의 링크 수가 일반적으로 4~5개 이하로 제한되어 있음을 보여줍니다. 그것들을 통과하면 거의 모든 에너지가

정신이 나간 상태라고 합니다. 그러므로 생태계가 존재하기 위해서는 지속적인 에너지 공급이 필요하다.