Автотрофность и гетеротрофность экосистем
Экосистемы по своей функциональной структуре, особенностям миграции вещества и энергетике очень разнообразны. Их основные показатели функционирования зависят от многих факторов, в частности:
- климатических условий,
- геологических условий,
- воздействия человека.
Экосистемы могут быть автотрофными, в случае главенствующей роли автотрофных организмов – продуцентов, или гетеротрофными, при отсутствии или незначительной роли продуцентов в экосистеме.
Они принципиально различаются по источнику энергии, который обеспечивает их жизнедеятельность.
Автотрофные экосистемы существуют в условиях энергетического самообеспечения. Они подразделяются на фототрофные, в которых источником энергии служит солнечное излучение, а продуцентами – организмы-фототрофы, и хемотрофные, основанные на использовании химической энергии за счет деятельности продуцентов-хемотрофов.
Фотоавтотрофные экосистемы
Преобладающая часть экосистем, в том числе большинство природных сообществ и агроценозов, являются фотоавтотрофными. Несмотря на то, что на процессы управления функционированием агроценозов человек затрачивает значительное количество антропогенной энергии (это горючее для работы сельскохозяйственных машин, энергия, использованная при производстве используемых в сельском хозяйстве, удобрений, пестицидов и т.д.), ее доля в энергетическом балансе агроценозов незначительна сравнительно с объемом поступающей в агроценозы солнечной энергии.
Автотрофные экосистемы часто характеризуются избытком первичной биологической продукции, которая не успевает перерабатываться консументами и минерализоваться редуцентами. Поскольку в наземных экосистемах консументами потребляется лишь незначительная часть живой массы растений (в основном пищевые цепи детритные), особенно в лесах, особенности накопления неминерализованной или частично минерализованной органики зависят в основном от условий для деятельности редуцентов. Для них неблагоприятны в первую очередь избыточное увлажнение и недостаток кислорода.
Поэтому в болотных экосистемах происходит накопление лишь частично преобразованной органики, трансформирующейся затем в горючие минеральные ресурсы. За время геологической истории при помощи такого механизма была законсервирована огромная масса углерода, что привело и к изменению газового состава атмосферы.
В других случаях автотрофные экосистемы имеют более сбалансированный круговорот, или его дисбаланс имеет антропогенную причину. Например, в агроценозах происходит ежегодный вынос значительного количества вещества с урожаем.
Хемоавтотрофные экосистемы
Естественные хемоавтотрофные экосистемы формируются лишь в тех условиях, где не могут существовать фотоавтотрофные организмы, и одновременно имеются большие запасы химических веществ, биогенное преобразование которых снабжает хемотрофов необходиомй им энергией.
Такие условия имеются в некоторых типах подземных вод, а также на дне океанов, в местах разломов, обычно приуроченных к срединно-океаническим хребтам, где по разломам между плитами земной коры выделяется ювенильная вода с высокой температурой, минерализацией и насыщенностью пригодными для хемосинтетиков соединениями.
Существуют и антропогенные хемотрофные экосистемы, их создает человек, специально подбирая виды микроорганизмов, в некоторых типах биологических очистных сооружений, с целью очистки воды от загрязнения неорганическими веществами.
