Выделяют четыре типа экосистем:
Элементарные (микроэкосистемы ) - экосистемы самого нижнего ранга, по размеру сходные с небольшими компонентами среды: ствол гниющего дерева, небольшой водоем, зубная полость человека и т.п.;
Локальные (мезоэкосистемы ) (лесной массив, река, пруд и т.д.),
Зональные (макроэкосистемы ) или биомы - крупные наземные экосистемы, имеющие очень большое распространение (океан, континенты, материки, природные зоны - тундра, тайга, дождевые тропические леса, саванны и др.).
Каждый биом состоит из множества экосистем, связанных между собой. Взаимосвязь всех экосистем нашей планеты создает глобальную гигантскую экосистему, называемую Биосферой (Экосферой).
3. Классификации экосистем:
В зависимости от происхождения экосистемы подразделяются на :
1) природные (естественные) экосистемы - биологический круговорот, в которых, протекает без прямого участия человека. Подразделяются на: наземные (лесные массивы, степи, пустыни) и водные: пресноводные и морские (болота, озера, пруды, реки, моря).
2) антропогенные (искусственные) экосистемы - экосистемы, созданные человеком для извлечения выгоды, которые способны существовать только при его поддержке (агроэкосистемы - искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека; техноэкосистемы - искусственные экосистемы, возникающие в результате промышленной деятельности человека; урбаноэкосистемы (лат. городской) - экосистемы, возникающие в результате создания поселений человека).
3) социоприродные - естественные системы, измененные человеком (парк, водохранилище).
Существуют и переходные между природными и антропогенными типы экосистем (экосистемы естественных пастбищ, используемых человеком для выпаса сельскохозяйственных животных).
По источнику энергии, который обеспечивает их жизнедеятельность, экосистемы подразделяют на следующие типы:
1) автотрофные экосистемы - это экосистемы, которые сами обеспечивают себя энергией, получаемой от Солнца, за счет собственных фото- или хемотрофных организмов. К этому типу относится большинство природных экосистем и некоторые антропогенные.
2) гетеротрофные экосистемы - это такие экосистемы, которые получают энергию, используя готовые органические соединения, синтезированные организмами, не являющимися компонентами данных экосистем, или использующих энергию созданных человеком энергетических установок. Это могут быть как природные (напр., экосистемы океанических глубин, использующие падающие сверху органические остатки), так и антропогенные (напр., города с их линиями электропередач).
4. Структура экосистемы.
Под структурой экосистемы понимают четко выраженные закономерности в соотношениях и связях его частей. Структура экосистемы многопланова.
Различают видовую , пространственную , экологическую , трофическую и пограничную структуры.
Видовая структура экосистемы - это разнообразие видов, взаимосвязь и соотношение их численности. Различные сообщества, входящие в состав экосистемы, состоят из разного числа видов - видового разнообразия . Это важнейшая качественная и количественная характеристика устойчивости экосистемы. Основа биологического разнообразия в живой природе. Видовое разнообразие связано с разнообразием условий среды обитания. В таежном лесу, например , на площади в 100 м 2 , как правило, произрастают растения около 30 различных видов, а на лугу вдоль реки - в два раза больше.
В зависимости от разнообразия видов различают богатые (тропические леса, долины рек, коралловые рифы) и бедные (пустыни, северные тундры, загрязненные водоемы) экосистемы . Главными лимитирующими факторами являются температура, влажность и недостаток пищи. В свою очередь, видовое разнообразие служит основой экологического разнообразия - разнообразия экосистем. Совокупность генетического, видового и экологического разнообразия составляет биологическое разнообразие планеты - главное условие устойчивости все жизни .
Пространственная структура экосистемы.
Популяции разных видов в экосистеме распределены определенным образом и образуют пространственную структуру .
Различают вертикальную и горизонтальную структуры экосистемы.
Основу вертикальной структуры (ярусность) формирует растительность.
Обитая совместно, растения одинаковой высоты создают своего рода этажи - ярусы элементы вертикальной структуры фитоценоза. Выделяют ярусность надземную и подземную . Пример надземной - в лесу, высокие деревья составляют первый (верхний) ярус, второй ярус формируется из молодых особей деревьев верхнего яруса и из взрослых деревьев, меньших по высоте (вместе образуют ярус А - древостой). Третий ярус состоит из кустарников (ярус В - подлесок), четвертый - из высоких трав (ярус С - травяной). Самый нижний ярус, куда попадает совсем мало света, составляют мхи и низкорослые травы (ярус D - мохово-лишайниковый). Ярусность наблюдается также в травянистых сообществах (лугах, степях, саваннах).
Подземная ярусность связана с разной глубиной проникновения в почву корневых систем растений: у одних корни уходят глубоко в почву, достигают уровня грунтовых вод, другие имеют поверхностную корневую систему, улавливающую воду и элементы питания из верхнего почвенного слоя. Животные тоже приспособлены к жизни в том или ином растительном ярусе (некоторые вообще не покидают свой ярус). Следовательно, ярус можно представить как структурную единицу биоценоза, которая отличается от других его частей определенными экологическими условиями, набором растений, животных, микроорганизмов.
Горизонтальная структура (мозаичность, пятнистость) экосистемы образуется в результате неоднородности микрорельефа, свойств почвы, средообразующей деятельности растений и животных (например: в результате деятельности человека - выборочная рубка, кострища и др. или животных - выбросы почвы при копке нор, последующее ее зарастание, образование муравейников, вытаптывание и стравливание травостоя копытными и т.д., вывалов древостоя во время ураганов и т.д.)
Благодаря вертикальной и горизонтальной структуре обитающие в экосистеме организмы более эффективно используют минеральные вещества почвы, влагу, световой поток.
Экологическая структура экосистемы складывается из различных экологических групп организмов, которые могут иметь различный видовой состав, но занимать сходные экологические ниши. Каждая из экологических групп выполняет в сообществе определенные функции: продуцировать органическое вещество, используя источники солнечной и химической энергии, потреблять его, преобразовывать отмершую органику в неорганические вещества, тем самым вновь возвращать его в круговорот веществ.
Важным признаком структурной характеристики экосистемы является наличие границ обитания различных сообществ. Они, как правило, условны. Как результат возникает достаточно обширная пограничная (краевая) зона, отличающаяся особыми условиями. Растения и животные, характерные для каждого из соприкасающихся сообществ, проникают на сопредельные территории, создавая при этом специфическую «опушку», пограничную полосу - экотон . Так возникает пограничный или краевой эффект - увеличение разнообразия и плотности организмов на окраинах (опушках) соседствующих сообществ и в переходных поясах между ними.
5. Функциональная структура экосистем. Функциональные группы организмов в экосистеме.
Живые организмы в экосистеме выполняют различные функции, которые зависят от типов питания. В ходе эволюции на Земле возникло два основных типа питания - автотрофное и гетеротрофное .
В любой экосистеме можно выделить три функциональные группы организмов: продуцентов , консументов и редуцентов.
Основой формирования и функционирования экосистем, являются продуценты − растения и микрооpганизмы, способные производить (пpодуциpовать) из неорганического вещества органическое, используя энергию света - автотрофы (автос - сам, троф - питаться, греч сл.. , фотосинтез), или энергию, заключенную в химических связях соединений - хемотpофы (хемосинтез).
К автотрофам относятся зеленые растения (высшие сосудистые), мхи, лишайники, зеленые и сине-зеленые водоросли, являющиеся преобладающими первичными продуцентами - производителями органического вещества экосистем.
К хемотрофам относятся организмы, синтезирующие органическое вещество из неорганического за счет энергии окисления аммиака, сероводоpода, железа и других веществ, находящихся в почве или подстилающих горных породах.
В отличие от продуцентов, образующих первичную продукцию экосистем, организмы, использующие эту продукцию, получили название гетеpотpофы (гетерос - разный, греч. сл.) , используют для жизнедеятельности готовое органическое вещество и энергию других организмов и продукты их жизнедеятельности.
Гетеротрофностью обладают консументы (консумо - потреблять, лат.) и редуценты.
Фитофаги - растительноядные (фитос - растение, фагос - пожиратель, греч. сл.) - консументы 1-го порядка . Фитофаги - вторичные аккумуляторы солнечной энергии, первоначально накопленной растениями.
Зоофаги - хищники, плотоядные - консументы 2-го или 3-го порядка - поедающие фитофагов и более мелких хищников. Хищники - важнейшие регуляторы биологического равновесия: они не только регулируют количество животных-фитофагов, но выступают как санитары, поедая в первую очередь больных и ослабевших животных.
Симбиотpофы (симбиоз - сожительство, гр.) - микроорганизмы бактерии и грибы, живущие на корнях растений и вокруг них и получающие часть продуктов фотосинтеза в виде выделяемых корнями органических веществ. Они всасывают из почвы и передают растению воду и минеральные соли, переводят азот воздуха в формы, доступные для освоения растениями. К симбиотрофам относятся также микроорганизмы (бактерии, одноклеточные животные), которые обитают в пищеварительном тракте животных - фитофагов и помогают им переваривать пищу.
Сапрофаги или детритофаги - животные, поедающие трупы и экскременты (вороны, галки, гиены, орлы-стервятники, жуки-навозники, мухи и т.п.). Погибшие организмы образуют детрит : запас органического вещества, который как бы выключен на какое-то время из кругооборота органики. Сапрофаги, поедая и перерабатывая детрит, ускоряют его круговорот в природе./p>
Своеобразную группу организмов образуют всеядны е или эврифаги . Это организмы со смешанным типом питания, т.е. питающиеся животными, растениями и даже детритом. Например, медведь, лиса, свинья, курица, ворона, тараканы, человек.
Детрит перерабатывают и редуценты (редуцере - возвращать назад, лат.) (микроконсументы, деструкторы, сапротрофы, осмотрофы) − гетеротрофные организмы, разлагающие органическое вещество - детрит и экскременты животных до минеральных солей, которые возвращаются через почвенные растворы обратно корням растений (макро- и микроорганизмы - грибы, бактерии, простейшие). В процессе жизнедеятельности этих организмов восстанавливаются минеральные вещества, которые вновь используют продуценты.
Множество организмов - детpитофагов живет в почве, королем почвы может быть назван дождевой червь, поедающий отмершие ткани растений. Попуская их через свой кишечник, он превращает их в экскременты с высоким содержанием органических веществ. Это один из активных производителей почвенного гумуса. Масса дождевых червей в почвах высокопродуктивных экосистем может быть выше массы наземных животных.
Таким образом, продуценты, консументы, редуценты, представленные в экосистеме многими видами, гарантируют ее длительное, стабильное существование.
Все живые организмы обитают на Земле не изолированно друг от друга, а образуя сообщества. В них все взаимосвязано между собой, как живые организмы, так и Такое образование в природе носит название экосистемы, которая живет по своим определенным законам и обладает конкретными признаками и качествами, с которыми мы попытаемся познакомиться.
Понятие экосистемы
Есть такая наука, как экология, которая занимается изучением Но данные отношения могут осуществляться только в рамках определенной экосистемы и происходить не спонтанно и хаотично, а согласно некоторым законам.
Виды экосистем бывают разные, но все они представляют собой совокупность живых организмов, которые взаимодействуют между собой и с окружающей средой путем обмена веществами, энергией и информацией. Именно поэтому, экосистема остается стабильной и устойчивой на протяжении длительного периода времени.
Классификация экосистем
Несмотря на большое разнообразие экосистем, все они являются открытыми, без этого их существование было бы невозможно. Виды экосистем разные, и классификация может быть различной. Если иметь в виду происхождение, то экосистемы бывают:
- Природные или естественные. В них все взаимодействие осуществляется без прямого участия человека. Они в свою очередь подразделяются на:
- Экосистемы, находящиеся в полной зависимости от солнечной энергии.
- Системы, которые получают энергию как от солнца, так и от других источников.
2. Искусственные экосистемы. Созданы руками человека, и существовать могут только при его участии. Они также подразделяются на:
- Агроэкосистемы, то есть те, которые связаны с хозяйственной деятельностью человека.
- Техноэкосистемы появляются в связи с промышленной деятельностью людей.
- Городские экосистемы.
Другая классификация выделяет следующие виды природных экосистем:
1. Наземные:
- Тропические леса.
- Пустыня с травянистой и кустарниковой растительностью.
- Саванна.
- Степи.
- Листопадный лес.
- Тундра.
2. Пресноводные экосистемы:
- Стоячие водоемы
- Текучие воды (реки, ручьи).
- Болота.
3. Морские экосистемы:
- Океан.
- Континентальный шельф.
- Районы с рыболовством.
- Устья рек, бухты.
- Глубоководные рифтовые зоны.
Независимо от классификации можно видеть разнообразие видов экосистемы, которое характеризуется своим набором жизненных форм и численным составом.
Отличительные признаки экосистемы
Понятие экосистема можно отнести как к природным образованиям, так и к искусственно созданным человеком. Если говорить про естественные, то для них характерны следующие признаки:
- В любой экосистеме обязательные элементы - это живые организмы и абиотические факторы среды.
- В любой экосистеме существует замкнутый цикл от производства органических веществ до их разложения на неорганические компоненты.
- Взаимодействие видов в экосистемах обеспечивает устойчивость и саморегуляцию.
Весь окружающий мир представлен различными экосистемами, в основе которых лежит живое вещество с определенной структурой.
Биотическая структура экосистемы
Даже если экосистемы отличаются между собой видовым разнообразием, обилием живых организмов, их жизненными формами, но биотическая структура в любой из них все равно одинакова.
Любые виды экосистем включают в себя одни и те же компоненты, без их наличия функционирование системы просто невозможно.
- Продуценты.
- Консументы второго порядка.
- Редуценты.
К первой группе организмов относятся все растения, которые способны к процессу фотосинтеза. Они продуцируют органические вещества. К этой же группе относятся и хемотрофы, которые образуют органические соединения. Но только для этого используют не солнечную энергию, а энергию химических соединений.
К консументам относятся все организмы, которым для построения своего тела необходимо поступление органических веществ извне. Сюда можно отнести всех растительноядных организмов, хищников и всеядных животных.
Редуценты, к которым можно отнести бактерии, грибы, превращают остатки растений и животных в неорганические соединения, пригодные для использования живыми организмами.
Функционирование экосистем
Самая большая биологическая система - это биосфера, она, в свою очередь состоит из отдельных компонентов. Можно составить такую цепочку: вид-популяция - экосистема. Самая маленькая единица, входящая в экосистемы, - это вид. В каждом биогеоценозе количество их может варьировать от нескольких десятков до сотен и тысяч.
Независимо от числа особей и отдельных видов в любой экосистеме происходит постоянный обмен веществом, энергией не только между собой, но и с окружающей средой.
Если говорить об обмене энергией, то здесь вполне можно применить законы физики. Первый закон термодинамики гласит, что энергия не исчезает бесследно. Она только превращается из одного вида в другой. Согласно второму закону, в замкнутой системе энергия может только увеличиваться.
Если физические законы применить к экосистемам, то можно прийти к заключению, что поддерживают свою жизнедеятельность они благодаря наличию солнечной энергии, которую организмы способны не только улавливать, но и преобразовывать, использовать, а потом отдавать в окружающую среду.
Энергия передается от одного трофического уровня другому, во время передачи происходит превращение одного вида энергии в другой. Часть ее, конечно же, теряется в виде тепла.
Какие бы ни существовали виды природных экосистем, но такие законы действуют абсолютно в каждой.
Структура экосистемы
Если рассмотреть любую экосистему, то в ней обязательно можно видеть, что различные категории, например продуценты, консументы и редуценты, всегда представлены целым набором видов. Природой предусмотрено, если вдруг что-то случится с одним из видов, то от этого экосистема не погибнет, его всегда с успехом может заменить другой. Этим и объясняется устойчивость природных экосистем.
Большое разнообразие видов в экосистеме, разнообразие обеспечивают устойчивость всех процессов, которые осуществляются внутри сообщества.
Кроме этого, в любой системе действуют свои законы, которым подчиняются все живые организмы. Исходя из этого, можно выделить несколько структур внутри биогеоценоза:
Любая структура в обязательном порядке присутствует в любой экосистеме, но она может существенно отличаться. Например, если сравнить биогеоценоз пустыни и тропического леса, разница видна невооруженным глазом.
Искусственные экосистемы
Такие системы создаются руками человека. Несмотря на то что в них, как и в природных, в обязательном порядке присутствуют все компоненты биотической структуры, все же имеются существенные отличия. Среди них можно назвать следующие:
- Агроценозы отличаются бедным видовым составом. Там произрастают только те растения, которые выращивает человек. Но природа берет свое, и всегда, например, на поле пшеницы можно видеть васильки, ромашки, различные членистоногие поселяются. В некоторых системах даже птицы успевают свить на земле гнездо и вывести птенцов.
- Если человек не будет ухаживать за данной экосистемой, то культурные растения не выдержат конкуренции со своими дикими сородичами.
- Агроценозы существуют еще за счет дополнительной энергии, которую привносит человек, например, внося удобрения.
- Так как выросшая биомасса растений изымается вместе с урожаем, то почва обедняется питательными веществами. Поэтому для дальнейшего существования опять необходимо вмешательство человека, которому придется вносить удобрения, чтобы вырастить следующий урожай.
Можно сделать вывод, что искусственные экосистемы не принадлежат к устойчивым и саморегулирующимся системам. Если человек перестанет за ними ухаживать, они не выживут. Постепенно дикорастущие виды вытеснят культурные растения, и агроценоз будет разрушен.
Например, искусственная экосистема из трех видов организмов легко может быть создана в домашних условиях. Если поставить аквариум, налить в него воды, поместить несколько веточек элодеи и поселить две рыбки, вот вам искусственная система готова. Даже такая простая не сможет существовать без вмешательства человека.
Значение экосистем в природе
Если говорить глобально, то все живые организмы распределены по экосистемам, поэтому их важность сложно недооценить.
- Все экосистемы связаны между собой круговоротом веществ, которые могут мигрировать из одной системы в другую.
- Благодаря наличию экосистем в природе сохраняется биологическое разнообразие.
- Все ресурсы, которые мы черпаем из природы, дают нам именно экосистемы: чистую воду, воздух,
Любую экосистему очень легко разрушить, тем более учитывая возможности человека.
Экосистемы и человек
С момента появления человека его влияние на природу увеличивалось с каждым годом. Развиваясь, человек возомнил себя царем природы, стал не задумываясь уничтожать растения и животных, разрушать природные экосистемы, тем самым стал рубить сук, на котором сидит сам.
Вмешиваясь в вековые экосистемы и нарушая законы существования организмов, человек привел к тому, что уже все экологи мира кричат в один голос, что наступил мировой Большинство ученых уверены, что природные катаклизмы, которые в последнее время стали происходить все чаще, являются ответом природы на бездумное вмешательство человека в ее законы. Пора остановиться и задуматься, что любые виды экосистем формировались веками, задолго до появления человека, и прекрасно существовали без него. А вот человечество сможет прожить без природы? Ответ напрашивается сам собой.
С экосистемных позиций, озеро, лес или какие-нибудь другие элементы природы представляются нам состоящими из двух основных компонентов: автотрофного компонента (автотрофный - значит самопитающийся), способного фиксировать световую энергию и использовать в пищу простые неорганические вещества, и геротрофного компонента (гетеротрофный значит питающийся готовыми органическими веществами), который разлагает, перестраивает и использует сложные вещества, синтезированные автотрофными организмами.
Эти функциональные компоненты расположены в виде налегающих друг на друга слоев, причем наибольшее число автотрофных организмов расположено в верхнем слое, куда поступает световая энергия, тогда как интенсивная гетеротрофная деятельность сосредоточена в местах скопления органического вещества в почве и в иле.
С точки зрения структуры, удобно выделить четыре компонента экосистемы: 1) абиотические вещества - основные элементы и составные части среды; 2) производители - продуценты, автотрофные элементы (в основном зеленые растения); 3) крупные потребители, или макроконсументы, - гетеротрофные организмы (главным образом животные, пожирающие другие организмы или измельчающие органические вещества); 4) разлагатели, или микроконсументы (называемые также сапрофитами или сапробными организмами), гетеротрофные организмы (в основном бактерии и грибы), которые разлагают сложные составные компоненты мертвой протоплазмы, абсорбируют продукты распада и освобождают простые вещества, используемые продуцентами.
Эти экосистемы - наиболее крайние типы, встречающиеся в биосфере; они сильно подчеркивают сходства и отличия всех экосистем. Наземная экосистема (представлена полем, изображенным слева) и открытая водная система (представлена либо озером, либо морем, изображенным справа) населены абсолютно разными организмами, за исключением, может быть, некоторых бактерий, способных жить и в той и в другой среде.
Несмотря на это, в обоих типах экосистем присутствуют и действуют основные экологические компоненты. На суше автотрофы обычно представлены крупными растениями, обладающими корнями; тогда как в глубоких водоемах роль автотрофов берут на себя микроскопические взвешенные в воде растения, носящие название фитопланктона (phyton - растение; plankton - взвешенный). При определенном количестве света и минеральных веществ за определенный период времени мельчайшие растения способны образовывать такое же количество пищи, как и крупные растения. Оба типа продуцентов обеспечивают жизнь одинаковому количеству консументов и разлагателей. В дальнейшем сходства и различия сухопутных и водных экосистем будут разобраны более детально.
Для того чтобы понять взаимоотношение строения и функции, необходимо оценить структуру экосистемы с разных точек зрения. Связь продуцентов и консументов представляет собой один тип структуры, называемой трофической (trophe - питание), и каждый «пищевой» уровень носит название трофического уровня. Количество живого материала на различных трофических уровнях или в популяции носит название «урожая в поле», термин, одинаково применимый как к растениям, так и к животным. «Урожай в поле» может быть выражен или количеством организмов на единицу площади, или количеством биомассы, т. е. массы тела организмов (живой вес, сухой вес, сухой вес без зольного остатка, вес углерода, количество калорий), или в каких-либо других единицах, пригодных для целей сравнения. «Урожай в поле» не только представляет собой потенциальную энергию, но играет большую роль в снижении колебаний физических условий, а также и как обиталище, или жизненное пространство, для организмов. Таким образом, деревья в лесу не только являются запасами энергии, которые обеспечивают пищу или топливо, но изменяют климат и создают убежища для птиц и людей.
Количество безжизненного материала, как-то: фосфора, азота и т. д., имеющееся в данное время, может рассматриваться как состояние стабильности, или стабильное количество. Необходимо различать количества материалов и организмов, имеющихся в наличии в тот или иной момент времени в среднем на протяжении определенного периода, и скорость изменений состояния стабильности и «урожай в поле» за единицу времени. Функции изменения скоростей будут в деталях рассмотрены после знакомства с некоторыми другими аспектами структуры экосистемы.
Количество и распределение как неорганических, так и органических веществ, сосредоточенных либо в биомассе, либо в окружающей среде, должны считаться важной характеристикой любой экосистемы. Об этом в общей форме можно было бы говорить как о биохимической структуре. Так, например, огромный экологический интерес представляет знание количества хлорофилла на единицу земной или водной поверхности. Крайне важно знать также количество органического вещества, растворенного в воде. Помимо этого, необходимо представлять видовую структуру экосистемы. Экологическая структура отражает не только число тех или иных видов, но и видовое разнообразие экосистемы. Последнее проявляется в форме отношений между видами и числом индивидов или биомассой и в форме рассеяния (пространственного распределения) индивидов всех видов, входящих в состав сообщества.
Надо подчеркнуть, что экосистемы могут быть ограничены различными размерами. Объектами исследования может быть небольшой пруд, большое озеро, участок леса и даже маленький аквариум. Экосистемой можно считать любую единицу, если в ней присутствуют ведущие и взаимодействующие компоненты, создающие хотя бы на короткое время функциональную стабильность. Наша биосфера как целое представляет собой серию переходов - градиентов (от гор к долинам, от побережий к глубинам моря и т. д.), которые в сумме создают «хемостат», а именно константность химического состава воздуха и воды в течение долгого периода времени. Не особенно важно, где проводить границы между градиентами, поскольку экосистема в первую очередь представляет собой функциональное единство. Надо, конечно, указать, что в природе часто встречаются разрывы в градиентах, которые обеспечивают удобные и функционально логические границы. Так, например, берег озера может быть понят как правильная граница между двумя резко отличными экосистемами, а именно озером и лесом. Чем больше и чем разнообразнее экосистема, тем она стабильней и относительно независимей от действия прилегающих систем. Так, озеро целиком может рассматриваться как более самостоятельная единица, чем часть озера, однако для целей исследования можно считать экосистемой даже отдельную часть озера.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Подобно тому, как люди живут в домах и квартирах, так и в природе есть свои отдельные от других системы. Они обособлены и, можно сказать, самостоятельны. Они называются экосистемами и включают множество самых разных организмов. Кроме того, они подчиняются определенным законам. В данной статье мы рассмотрим, что же такое экосистемы: понятие, структура, назначение. А также расскажем, что в них входит.
Понятие
Совокупность организмов, живущих совместно в некой среде обитания и взаимодействующих друг с другом тем или иным образом, обозначается термином "экосистема". Это понятие было предложено в 1935 году английским ученым А. Тенсли. Он занимался исследованиями взаимосвязей организмов и их совместного развития. Кстати, именно он считается одним из основоположников такой науки, как экология, которая имеет дело с изучением того, что такое экосистема. Структура экосистемы представлена двумя основными компонентами: биоценозом и биотопом. Под первым понимаются сами организмы и их взаимосвязи, а под вторым - среда обитания. Как правило, в экосистеме участвует полный набор живых существ: от бактерий до высших животных. И что удивительно, все сообщество находится в равновесии, которое, нарушаясь, восстанавливается вновь, а каждый из ее участников выполняет крайне важные функции.
Биогеоценоз
Совокупность некоторых компонентов, обменивающихся энергией и способных к более или менее - это экосистема. Структура экосистемы предполагает наличие всех основных организмов: бактерий, растений, животных, грибов. Но некоторые из них могут и отсутствовать. В этой ситуации есть смысл отделить это понятие от биогеоценоза. Данный термин подразумевает сообщество, в котором есть все вышеперечисленные компоненты. Более того, биотическая структура экосистемы может включать в себя только одного участника, к примеру, только бактерий. Эта ситуация может наблюдаться в сообществах, сформировавшихся, например, на базе трупов животных. Таким образом, экосистема и биогеоценоз - это не синонимы, ведь последний является более широким понятием. Несмотря на это, их часто путают.
Классификация и структурирование
Помимо того что ученые разделяют по некоторым критериям экосистемы между собой, они также интересуются их внутренним устройством. Различные подходы и точки зрения в сумме дают достаточно полную картину, которая позволяет рассмотреть каждый элемент отдельно. Неудивительно, что в структурировании применяется столько критериев: тип питания и функции, видовая принадлежность, местонахождение участников. Разумеется, стоит рассмотреть самые важные из факторов подробнее, ведь экологическая структура экосистемы без разговора, например, о ее составе, имеет мало смысла.
Что же касается разделения сообществ между собой, как правило, главным критерием выступает преобладающая среда. Еще одной важной чертой является естественность ее происхождения и способность к автономному поддержанию функционирования. Здесь уже речь идет в первую очередь о вмешательстве в природу человеческого фактора, который тоже есть смысл обозначить более подробно, но позднее.
По функциям
Трофическая структура экосистемы разграничивает участвующие в ней организмы по типу питания. Согласно круговороту веществ в природе, ничто не берется из пустоты и не может просто так исчезнуть. Очевидно, дело лишь в том, как преображаются те или иные материи. И здесь в дело вступают две противоположные группы организмов: автотрофы и гетеротрофы. Последние - это животные и грибы, которые потребляют органику. Первые же (растения и бактерии) поступают в точности наоборот. Кстати, они в свою очередь делятся на фотосинтетиков и хемосинтетиков.
Функциональная структура экосистемы предполагает такое же деление, но под другими наименованиями. Здесь речь идет о продуцентах, редуцентах, консументах и деструкторах. Два этих подхода тесно связаны с понятием пищевых цепочек.
По иерархии
Естественно, любая система подобной сложности делится на несколько уровней. Первым и самым всеобъемлющим является уже упомянутый биоценоз, являющийся совокупностью всех участвующих живых организмов. Далее экосистем предполагает деление на фито-, зоо-, мико- и микробоценоз. Каждая из этих отдельных групп содержит совокупность, называемую популяцией. Наконец, самой мелкой единицей служит особь (или индивидуум), представляющая собой отдельный экземпляр.
Есть и функциональная иерархия. Трофическая структура экосистемы, как уже было упомянуто, предполагает разделение на продуцентов, консументов, редуцентов и деструкторов. Но и здесь есть несколько уровней. Так, все начинается с зеленых растений, которые получают минеральные вещества и воду из почвы, а также солнечный свет. Травоядные уже относятся к консументам первого уровня и потребляют зелень в пищу. В свою очередь, они служат кормом для хищников, стоящих на ступень выше. Так что и здесь видна своя особая иерархия.
По видам
Даже в пределах одного типа организмов может наблюдаться некое разнообразие, и это не вызывает удивления. Видовая структура экосистемы - ее важный показатель, отражающий соотношение тех или иных растений, животных, грибов, микроорганизмов и т. д. Эта характеристика зависит от большого числа факторов: географическое положение, климатический пояс, водный режим, возраст сообщества. Похожие видовые составы могут наблюдаться в тысячах километров друг от друга, если основные показатели в них схожи. Помимо самого наличия тех или иных организмов, важна и их численность. Наиболее распространенные в той или иной экосистеме представители живой природы называются средообразователями и, соответственно, выполняют ключевые функции и создают условия для выживания других видов.
Тем не менее, это не значит, что малочисленные участники не слишком важны. Наоборот, в ряде случаев особая биотическая структура экосистем может дать очень точную информацию о ее состоянии. Наличие редких экземпляров растений и животных может позволить понять, например, насколько чисты вода и воздух.
По пространственному признаку
На первый взгляд деление экосистем, связанное с их местонахождением, довольно очевидно. Степь, лес, пустыня, тундра, - набор живущих здесь организмов, без сомнений, будет совершенно разным. Но такая классификация уместна, только если речь идет о сравнении нескольких систем и различиях между ними.
С другой стороны, каждое отдельное сообщество будет обладать своей физической иерархией. Пространственная структура экосистемы в лесу, к примеру, легко заметна, она делится на несколько уровней. Соловьи вьют гнезда на более высоких деревьях, а трясогузки предпочитают держаться ближе к земле. Да и среди растительности неравенство очевидно: деревья, кустарники, трава и мох располагаются на совершенно разных уровнях. Ученые совокупность этих характеристик называют ярусностью, или этажностью.
Наземная экосистема
Структура экосистемы, располагающейся на суше, может быть очень разной, но практически всегда крайне интересна. Они находятся повсюду: в лесах, степях, пустынях, высоко в горах, и каждая из них по-своему любопытна. Всех их объединяет наземно-воздушная среда обитания. Между тем различий в них может быть даже больше, чем общего. Например, структура лесной экосистемы в тропиках будет совершенно непохожа на то, что наблюдается в средней полосе России. Более того, зеленый массив в Южной Америке будет разительно отличаться от картины в Юго-Западной Азии. Как уже было упомянуто, климатический пояс - это один из основных, но не единственный фактор, влияющий на то, как складывается экосистема. Структура экосистемы слишком сложна и многомерна, а потому восхитительна и загадочна.
Водная
Пресноводные и морские организмы, водоросли, планктон, медузы, глубоководные рыбы - видовая структура экосистемы, располагающейся в мировом океане, не менее занимательна, чем земная. Зачастую она может быть даже намного сложней. Структура водной экосистемы в некоторых чертах может напоминать наземную, например, здесь тоже присутствует ярусность. Но есть и очень важное отличие. Оно состоит в том, что пирамида биомассы здесь перевернута. Это означает, что первичные продуценты (здесь это разнообразный планктон) гораздо более многочисленны и размножаются быстрее, чем потребители, или консументы. В первую очередь это касается морских и океанских глубин, но и в пресноводных сообществах может наблюдаться такая же ситуация. Самое занимательное, что структура водной экосистемы включает в себя как одни из самых мелких организмов, так и самых крупных. И все они мирно живут в соседстве друг с другом.
Значение
Важность экосистем сложно переоценить. Во-первых, все они взаимосвязаны круговоротом веществ в природе. Элементы из одних систем попадают в другие, так что они еще и взаимозависимы. Во-вторых, они позволяют более или менее сохранять биоразнообразие - каждое сообщество организмов по-своему уникально, удивительно и прекрасно. Наконец, все те природные ресурсы, которые человек получает, не задумываясь, - чистая вода, сельскохозяйственные угодья, плодородная почва, свежий воздух - дает ему та или иная экосистема. Структура экосистемы, как и всей биосферы, довольно хрупка, поэтому не нужно забывать о ее роли и иногда следует задумываться о том, что планета стоит того, чтобы сберечь ее богатства для потомков.
Антропогенный фактор
Человек своей деятельностью так или иначе затрагивает практически все экосистемы. Но если влияние на некоторые из них опосредовано, то другие испытывают его напрямую. Вырубка лесов, почвы и воды, отлов рыбы и животных - все это становится серьезным испытанием для сохранения природного равновесия.
Кстати, люди продолжают учиться моделировать стабильно функционирующие экосистемы самостоятельно, а также пытаются управлять существующими. Как правило, жизненный цикл искусственно созданных сообществ не слишком велик, а стабильность вызывает массу вопросов. Тем не менее, было бы очень полезно научиться управлять экосистемами, ведь таким образом можно было бы добиться большей продуктивности сельского хозяйства, а также попытаться восстановить разрушенное. К сожалению, пока оценивается крайне негативно, ведь его действия вызывают массу последствий, в частности:
- изменение климата вследствие сдвига в газовом составе атмосферы;
- сокращение площадей лесов;
- изменение и уничтожение уникальных сообществ и условий;
- истощение природных ресурсов;
- опустынивание и ;
- накопление бытового мусора и загрязнение сред;
- изменение структуры экосистем;
- истончение озонового слоя.
Стоит задуматься над потребительским отношением человечества к планете и поразмыслить, можно ли сохранить природу в ее великолепном разнообразии. Ведь уничтожить не так уж сложно, но получится ли создать?
Что изучает Экология?
Экология
Эрнст Геккель в 1866
Перечислите разделы экологии.
Социальная экология -это раздел экологии, изучающий взаимоотношения между человеком и окружающей.
Общая экология -это наука об экосистемах, которые включают в себя живые организмы и неживую вещество, с которым эти организмы постоянно взаимодействуют.
Прикладное направление- это раздел науки, который занимается преобразованием экологических систем на основе тех знаний, которые имеются у человека. Такое направление представляет собой практическую часть экологической деятельности. При этом прикладное направление содержит в себе еще три крупных блока.
Геоэкология -комплексная наука на стыке экологии и географии.
междисциплинарное научное направление, объединяющее исследования состава, строения, свойств, процессов, физических и геохимических полей геосфер Земли как среды обитания человека и других организмов.
Что понимается под экосистемой?
Экологическая система - биологическая система (биогеоценоз), состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.
Из каких основных блоков состоит экосисистема?
А) климатический режим, химические и физические характеристики среды;
неорганические вещества (макроэлементы и микроэлементы) и некоторые органические вещества, формирующие гумус почвы.
Б) продуценты-производители органического вещества - автотрофные организмы, главным образом, зелёные фотосинтезирующие растения.
Д) редуценты - бактерии и грибы, которые разрушают мёртвые тела или отработанное органическое вещество до состояния простых неорганических соединений (воды, углекислого газа, оксидов серы и др.)
Что такое «биоценоз».
Биоценоз -исторически сложившаяся совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма (биотоп) и характеризующихся определёнными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами окружающей среды.
Понятие «популяция».
Популяция-это совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал) и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп.
9. Перечислите четыре среды жизни- водная, наземно-воздушная, почвенная и организменная. Растения произрастают во всех четырёх средах жизни.
Правило Бергмана.
Правило гласит, что среди сходных форм гомойотермных (теплокровных) животных наиболее крупными являются те, которые живут в условиях более холодного климата - в высоких широтах или в горах.
Правило Аллена.
Согласно с этим правилом среди родственных форм гомойотермных (теплокровных) животных, ведущих сходный образ жизни, те, которые обитают в более холодном климате, имеют относительно меньшие выступающие части тела: уши, ноги, хвосты и т. д.
Что понимается под «Биосферой».
Биосфера- оболочка Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.
Термин «биосфера» был введен в 1875 году Э. Зюссом - австрийским геологом.
Где проходят границы биосферы.
Границы биосферы Земли проводятся по границам распространения живых организмов, а это значит… Что верхняя ее граница проходит на высоте озонового слоя на высоте 20-25 км. А нижняя граница проходит на той глубине, где перестают встречаться организмы.
Понятие «ноосфера».
Ноосфера- сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития.
Социальная и прикладная экология.
Причины
Перевыпас скота, уничтожение древесной растительности, рельеф, климат.
Что изучает Экология?
Экология - наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.
Кто ввел в употребление термин «экология» и в каком году.
Термин впервые предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году в книге «Общая морфология организмов.
123Следующая ⇒
Экосистема — основное понятие экологии. Это совокупность сосуществующих видов растений, животных, грибов, микроорганизмов, взаимодействующих между собой и с окружающей их средой обитания таким образом, что такое сообщество может сохраняться и функционировать на протяжении длительного периода геологического времени.
Сообщества взаимодействующих живых организмов представляют из себяне случайный набор видов, а вполне определенную систему, достаточно устойчивую, связанную многочисленными внутренними связями, с относительно постоянной структурой и взаимообусловленным набором видов. Такие системы принято называть биотическими сообществами, или биоценозами (от лат. — "биологическое сообщество"), а системы, включающие совокупность живых организмов и среду их обитания, — экосистемами. Термин "биогеоценоз", также обозначает совокупность биологического сообщества и среды ᴇᴦο обитания, но в несколько ином контексте. Биотическое сообщество состоит из сообщества растений, сообщества животных, сообщества микроорганизмов. Все организмы Земли и среда их обитания также представляют из себяэкосистему высшего ранга — биосферу. Биосфера также обладает устойчивостью и другими свойствами экосистемы.
Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам. Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени. Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака˸
1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов
2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая ᴇᴦο разложением на неорганические составляющие;
3) экосистема сохраняет устойчивость в течение длительного времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.
Примерами природных экосистем являются озеро, пещера, лес, пустыня, тундра, океан, биосфера. Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в состав более сложно организованных. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических. Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема — биосфера.
Понятие экосистемы и биогеоценоза
Термин «экосистема» впервые был предложен английским экологом А. Тенсли в 1935 г. Он рассматривал экосистемы как основные структурные единицы природы на планете Земля.
Экосистема — комплекс из сообщества живых организмов и среды их обитания, в котором происходит обмен веществом и энергией.
Экосистемы не имеют определенной размерности. Гниющий пень с населяющими его беспозвоночными животными, грибами и бактериями представляет собой экосистему небольшого масштаба (микроэкосистема ). Озеро с водными и околоводными организмами является экосистемой среднего масштаба (мезоэкосистема ). А море с его многообразием водорослей, рыб, моллюсков, ракообразных — экосистема крупного масштаба (макроэкосистема ).
Для обозначения подобных систем на однородных участках суши русский геоботаник В. Н. Сукачев в 1942 г. предложил термин «биогеоценоз».
Биогеоценоз — исторически сложившаяся совокупность живых (биоценоз) и неживых (биотоп) компонентов однородного участка суши, где происходит круговорот веществ и превращение энергии.
Как видно из приведенного определения, биогеоценоз включает две структурные части — биоценоз и биотоп. Каждая из этих частей состоит из определенных компонентов, которые между собой взаимосвязаны.
Биогеоценоз и экосистема — близкие понятия, обозначающие биосистемы одного уровня организации. Общим признаком для этих систем является наличие в них обмена веществом и энергией между живым и неживым компонентами.
Однако вышеуказанные понятия не являются синонимами. Экосистемы имеют разную степень сложности, разные масштабы, они могут быть естественными (природными) и искусственными (созданными человеком). В качестве отдельных экосистем могут рассматриваться капля воды из лужи с микроорганизмами, болотная кочка с ее населением, озеро, луг, пустыня и, наконец, биосфера — экосистема самого высокого ранга.
Биогеоценоз отличается от экосистемы территориальной ограниченностью и определенным составом популяций (биоценоз). Его границы определяются наземным растительным покровом (фитоценозом). Изменение растительности свидетельствует об изменении условий в биотопе и о границе с соседним биогеоценозом. Например, переход от древесной растительности к травянистой свидетельствует о границе между лесным и луговым биогеоценозами.
Кто ввел в науку понятие «экосистема»?
Биогеоценозы выделяют только на суше.
Следовательно, понятие «экосистема» более широкое, чем «биогеоценоз». Экосистемой можно назвать любой биогеоценоз, а вот биогеоценозом можно назвать только наземные экосистемы.
С точки зрения обеспечения питательными веществами биогеоценозы более автономны (независимы от других биогеоценозов), чем экосистемы. В каждом из устойчивых (существующих длительное время) биогеоценозов осуществляется свой круговорот веществ, сопоставимый по характеру с круговоротом веществ в биосфере планеты Земля, но только в гораздо меньшем масштабе. Экосистемы же более открытые системы. Это еще одно отличие биогеоценозов от экосистем.
Структура экосистемы
В экосистеме виды организмов выполняют разные функции, благодаря которым осуществляется круговорот веществ. В зависимости от роли, которую виды играют в круговороте, их относят к разным функциональным группам: продуцентам, консументам или редуцентам.
Продуценты (от лат. producens — создающий), или производители , — автотрофные организмы, синтезирующие органическое вещество из минерального с использованием энергии. Если для синтеза органического вещества используется солнечная энергия, то продуцентов называют фотоавтотрофами . К фотоавтотрофам относятся все зеленые растения, лишайники, цианобактерии, автотрофные протисты, зеленые и пурпурные бактерии. Продуценты, использующие для синтеза органического вещества энергию химических реакций окисления неорганических веществ, называются хемоавтотрофами . Ими являются железобактерии, бесцветные серобактерии, нитрифицирующие и водородные бактерии.
Редуценты (от лат. reducens — возвращающий), или разрушители , — гетеротрофные организмы, разрушающие отмершее органическое вещество любого происхождения до минерального.
Образующееся минеральное вещество накапливается в почве и в дальнейшем поглощается продуцентами. В экологии отмершее органическое вещество, вовлеченное в процесс разложения, называется детритом. Детрит — отмершие остатки растений и грибов, трупы и экскременты животных с содержащимися в них бактериями.
В процессе разложения детрита участвуют детритофаги и редуценты. К детритофагам относятся мокрицы, некоторые клещи, многоножки, ногохвостки, жуки мертвоеды, некоторые насекомые и их личинки, черви. Они потребляют детрит и в ходе жизнедеятельности оставляют содержащие органику экскременты. Истинными редуцентами считаются грибы, гетеротрофные протисты, почвенные бактерии. Все представители детритофагов и редуцентов, отмирая, также образуют детрит.
Роль редуцентов в природе очень велика. Без них в биосфере накапливались бы отмершие органические остатки, а минеральные вещества, необходимые продуцентам, иссякли бы. И жизнь на Земле в той форме, которую мы знаем, прекратилась бы.
Взаимосвязь функциональных групп в экосистеме можно показать на следующей схеме.
В экосистеме с большим видовым разнообразием может осуществляться взаимозаменяемость одного вида другим без нарушения функциональной структуры.
Экосистема — комплекс из сообщества живых организмов и среды их обитания, в котором происходит обмен веществом и энергией. Наземные экосистемы называют биогеоценозами. Биогеоценоз — совокупность биоценоза и биотопа, где осуществляется круговорот веществ и превращение энергии. Функциональными компонентами экосистемы являются продуценты, консументы и редуценты.
Термин «экосистема » впервые был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тэнсли, но, разумеется, само представление об экосистеме возникло значительно раньше. Упоминание о единстве организмов и среды (а также человека и природы) можно найти в самых древних письменных памятниках истории.
Кто ввел в употребление термин «экология» и в каком году.
Но в системном виде подход к экосистеме стал появляться в конце прошлого века. Так, немецкий ученый Карл Мёбиус писал в 1877 г. о сообществе организмов на устричной банке как о «биоценозе », а в 1887 г. американский биолог С. Форбс опубликовал свой классический труд об озере как «микрокосме ». Большой вклад в этот вопрос внесли русские и советские экологи. Так, известный ученый В.В. Докучаев (18461903) и его ученик Г.Ф. Морозов, специализировавшиеся в области лесной экологии, придавали большое значение представлению о «биоценозе».
В отечественной литературе по экологии осознание недостаточности биоценотического подхода при решении задач изучения и управления природными комплектами проявилось в разработке академиком В. Н. Сукачевым в 1944 г. учения о«биогеоценозе ».
Биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая специфику взаимодействий слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и с другими явлениями природы.
Понятие «экосистема» и «биогеоценоз» близки друг к другу, но не являются синонимами. По определению А. Тэнсли, экосистемы – это безразмерные устойчивые системы живых и неживых компонентов, в которых совершается внешний и внутренний круговорот веществ и энергии. Таким образом, экосистема – это и капля воды с ее микробным населением, и горшок с цветком, и космический пилотируемый корабль, и индустриальный город. Под определение биогеоценоза они не подпадают, так как им не свойственны многие признаки этого определения. Экосистема может включать несколько биогеоценозов. Таким образом, понятие «экосистема» шире, чем «биогеоценоз», то есть любой биогеоценоз является экологической системой, но не всякая экосистема может считаться биогеоценозом, причем биогеоценозы – это сугубо наземные образования, имеющие свои четкие границы.
После того, как, благодаря бурному развитию радиоэлектроники и компьютерной техники, была разработана общая теория систем, началось развитие нового, количественного направления – экологии экосистем. Вопрос о том, в какой мере экосистемы подчиняются законам функционирования целостных систем, например, таких, как хорошо изученных сейчас физических систем, и насколько экосистемы способны к самоорганизации, подобно организмам, до настоящего времени остается открытым, и изучение его продолжается.
Выделяют микроэкосистемы (например, лиственный опад одного дерева и др.), мезоэкосистемы (пруд, небольшая роща и др.), макроэкосистемы (континент, океан) и, наконец, глобальная экосистема - биосфера Земли, которая нами уже достаточно подробно рассмотрена выше (рис. 37).[ …]
В лабораторной модели микроэкосистемы можно скомбинировать автотрофную и гетеротрофную сукцессии, если пробы из уже развитых систем добавить в среду, обогащенную органическим веществом. Вначале, когда «цветут» гетеротрофные бактерии, система становится мутной, затем, когда нужные водорослям биогенные и ростовые вещества (в частности, тиамин) благодаря активности бактерий поступают в среду, система становится ярко-зеленой. Это, конечно, хорошая модель искусственной звтрофикации.[ …]
Иногда экосистемы классифицируют на микроэкосистемы (например, ствол упавшего дерева или поляна в лесу), мезоэкосистемы (лесной массив или степной колок) и макроэкосистемы (тайга, море). Экосистемой высшего (глобального) уровня является биосфера Земли.[ …]
Можно выделить два типа биологических микрокосмов: 1) микроэкосистемы, взятые непосредственно из природы путем множественного засева культуральной среды пробами из различных природных местообитаний, и 2) системы, созданные путем сочетания видов, выращенных в «чистых», или аксенических, культурах (свободных от других организмов), пока не получится желаемая комбинация. Системы первого типа - это, в сущности, «демонтированная» или «упрощенная» природа, сведенная к тем микроорганизмам, которые могут длительное время поддерживаться и функционировать в условиях выбранного экспериментатором сосуда, культуральной среды, освещенности и температуры. Такие системы, следовательно, обычно имитируют какие-то определенные природные ситуации. Например, микрокосм, показанный на рис. 2.17,5, происходит из очистного пруда; на рис. 2.19 - из сообщества, живущего на залежи. Одна из проблем, возникающая при работе с такими производными экосистемами, состоит в том, что трудно определить их точный видовой состав, особенно состав бактерий (Gorden et al., 1969). Начало использованию в экологии производных или «множественных» систем положили работы Г. Одума и его учеников (Н. Odum, Hoskins, 1957; Beyers 1963).[ …]
Существующие на Земле экосистемы разнообразны. Выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд и т. д.), макроэкосистемы (континент, океан и др.) и глобальную - биосфера.[ …]
Хотя непосредственная экстраполяция маленькой лабораторной микроэкосистемы к природе, может быть, и не вполне правомерна, некоторые данные позволяют считать, что основные тенденции, наблюдаемые в лаборатории, характерны для сукцессии на суше и в крупных водоемах. Сезонные сукцессии часто происходят по той же самой схеме- вслед за «цветением» в начале сезона, которое характеризуется быстрым ростом нескольких доминирующих видов, к концу сезона развивается высокое отношение В/P, увеличивается разнообразие и относительная, хотя и временная, устойчивость, как это установлено в терминах Р и R (Маргалеф, 1963). В открытых системах на зрелых стадиях понижения общей, или валовой, продукции, наблюдаемого в пространственно ограниченном микрокосме, может и не происходить, но общая схема биоэнергетических изменений в последнем, судя по всему, хорошо имитирует природу.[ …]
К анализу проблемы можно подойти и экспериментально, создавая опытные популяции в микроэкосистемах. Одна из таких экспериментальных моделей представлена на фиг. 107. Аквариумную рыбку гуппи (1еЫз1ез гейси1аЫз) использовали для имитации популяции промысловой рыбы, облавливаемой человеком. Можно видеть, что максимальный устойчивый выход продукции получали в том случае, когда в каждый репродуктивный период изымалась одна треть популяции, что приводило к уменьшению равновесной плотности до величины, составлявшей несколько меньше половины плотности необлавливавшейся популяции. Эксперимент показал также, что эти отношения независимы от предельной емкости системы, которая поддерживалась на трех разных уровнях путем изменения количества пищи.[ …]
Очевидно, что экологические системы могут быть разного уровня. Например, классические экосистемы могут быть: микроэкосистемами (например, горшок с цветком, ствол гниющего дерева и т.п.); мезоэкосистемами (лес, пруд и т.д.); макроэкосистемами (океан, континент и т.п.).[ …]
Проблемы, связанные с прямым подсчетом колоний, хорошо иллюстрирует работа Гордена и др. (1969). В). Данные подсчета колоний в табл. 65 показывают, что численность Bacillus sp. сначала быстро возрастает, а потом уменьшается до низкого, но постоянного уровня. Однако прямой подсчет в микроскопе показывает, что через 3 дня Bacillus sp. образуют споры и становятся в этой системе неактивными. В данном случае подсчет живых колоний не дает ясного представления о всей последовательности событий и приводит к завышению числа активных клеток в системе, поскольку споры Bacillus sp. прорастали и давали начало колониям в среде для их подсчета.[ …]
Часто безранговость понятия «экосистема» создает определенные трудности для характеристики антропогенных систем. Поэтому целесообразно выделять три категории экосистем: микроэкосистемы (экосистема пня, муравейника, навозной кучи и т.д.); мезоэкосистемы (экосистема в границах фитоценоза) и макроэкосистемы (типа тундры, океана и т.д.).[ …]
Е. э. с. - понятие многоплановое.
Раздаточные тесты по экологии с ответами (стр. 1)
Существует общепланетарная Е. э. с., охватывающая всю планету Земля; межконтинентальные Е. э. с.; национальные; Е. э. с. территорий гос-в; региональные; местные; микроэкосистемы. Они различаются не только по территориям, но и набором природных компонентов: растительность; животный мир, в т. ч. микроорганизмы; биоценоз; биомасса. Между ними происходит взаимообмен и взаимосвязь органических и неорганических веществ, компонентов на основе естественного природного Закона равновесия в природе, окружающей среде.[ …]
Основа природоохранительного просвещения - это классная работа, но никоим образом она не может ограничиться только уроками. Вполне доступными многим школам для проведения занятий по тематике охраны природы и приобщения детей к практическим работам могут быть - школьный двор, расположенный неподалеку от школы участок природного ландшафта, городской парк, микроэкосистемы (пруд, поле, отвал горной породы). При этом важно добиваться того, чтобы школьники участвовали в выполнении исследований и в обсуждении проблем.[ …]
Переходим к наиболее важному обобщению, а именно что отрицательные взаимодействия со временем становятся менее заметными, если экосистема достаточно стабильна и ее пространственная структура обеспечивает возможность взаимного приспособления популяций. В модельных системах типа хищник- жертва, описываемых уравнением Лотки-Вольтерры, если в уравнение не введены дополнительные члены, характеризующие действие факторов самоограничения численности, то колебания происходят непрерывно и не затухают (см. Левонтин, 1969). Пиментел (1968; см. также Пиментел и Стоун, 1968) экспериментально показал, что такие дополнительные члены могут отражать взаимные адаптации или генетическую обратную связь. Когда же новые культуры создавали из особей, ранее на протяжении двух лет совместно существовавших в культуре, где их численность подвергалась значительным колебаниям, оказалось, что у них выработался экологический гомеостаз, при котором каждая из популяций была «подавлена» другой в такой степени, что оказалось возможным их сосуществование при более стабильном равновесии.[ …]
Размеры экосистем различны. Такие крупные наземные экосистемы, или макроэкосистемы, как тундра, тайга, степь, пустыня, называются био-мами. Каждый биом включает в себя целый ряд меньших по размерам, связанных друг с другом экосистем (площадью от миллиона квадратных километров до небольшого пространства, занимаемого лесом, лугом, болотом). Существуют очень маленькие экосистемы, или микроэкосистемы, такие как ствол гниющего дерева, нижние слои озера. Четкие границы между экосистемами встречаются редко. Обычно между экосистемами находится переходная зона с видами, свойственными обеим соседствующим системам. Экосистемы не изолированы друг от друга, а плавно переходят одна в другую. Существует и взаимодействие различных экосистем, как прямое, так и опосредованное.[ …]
А.Тенсли понятия “экосистема”, хотя немец К.Мебиус еще в 1877 г. писал о сообществе организмов на коралловом рифе как о биоценозе. Для выражения такой холистической, по выражению Ю.Одума (1975), точки зрения ранее использовались и другие термины, среди которых следует назвать природный комплекс В. В. Доку чае в а, ландшафт Л.С.Берга, биокосная система В.И.Вернадского. Экосистема объединяет компоненты в функциональное целое. Позже стали выделять микроэкосистемы, мезоэкосистемы и макроэкосистемы, хотя понимание объема этих подразделений может быть неодинаковым у разных исследователей.[ …]
Действительно, принимая за основу первое из приведенных в теме 8 определение экосистемы: «…любое непрерывно меняющееся единство, включающее…«, можно считать экосистемой любой биоценоз, отвечающий таким требованиям, как наличие трофических уровней, влияние на микроклимат и т. д. Но вспомним другую формулировку, в ней, в отличие от первой, заключен фактор времени: «…исторически сложившаяся система…». Видимо, «население» пня или комплекс видов-сапрофагов, живущих в лепешке навоза, правильнее рассматривать лишь как фрагменты экосистемы, существующие непродолжительное время. Автономность микроэкосистемы относительна и существенно зависит от остальных фрагментов экосистемы. Исходя из этих рассуждений, минимальной размерной единицей экосистемы следует считать более крупные, чем микроэкосистемы, единства: луг, лес, поле, озеро и т. д.[ …]
Если многие.пруды и озера хррошо изучены как целые экосистемы, то реки в этом отношении изучены очень мало. Такое положение объясняется главным образом тем, что, как будет показано ниже, реки представляют собой большие и неполные системы. Имеется ряд превосходных исследований по энергетике пищевых цепей в реках; в этих работах особое внимание уделяется рыбам. Группой исследователей хсфошо изучена Темза в Англии (см. Манн, 1964, 1965, 1969). Поскольку большинство рек в окрестностях городов хотя бы на некотором протяжении сильно загрязнены, хорошим справочником для начинающих послужит небольшая книга Хайнеса (1960) «Биология загрязненных вод».[ …]
В настоящее время концепция экосистемы - это одно из наиболее главных обобщений биологии - играет весьма важную роль в экологии. Во многом этому способствовали два обстоятельства, на которые указывает Г. А. Новиков (1979): во-первых, экология как научная дисциплина созрела для такого рода обобщений и они стали жизненно необходимы, а во-вторых, сейчас как никогда остро встали вопросы охраны биосферы и теоретического обоснования природоохранных мероприятий, которые опираются прежде всего на концепцию биотических сообществ - экосистем. Кроме того, как считает Г. А. Новиков, распространению идеи экосистемы способствовала гибкость самого понятия, так как к экосистемам можно относить биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания - от пруда до Мирового океана, и от пня в лесу до обширного лесного массива, например, тайги.[ …]
Экосистема А.
Тенсли и биогеоценоз В. Н. Сукачева
Биоценология
Биоценология (от биоценоз и греч. logos — учение, наука) - это
1) Биологическая дисциплина, изучающая растительные и животные сообщества в их совокупности (живую природу), то есть биоценозы, их строение, развитие, распределение в пространстве и во времени, происхождение. Изучение сообществ организмов в их взаимодействии с неживой природой - предмет биогеоценологии.
2) Центральный раздел экологии, изучающий закономерности жизни организмов в биоценозах, их популяционную структуру, потоки энергии и круговорот веществ. Близок к понятию синэкология.
3) Наука о биологических сообществах или биоценозах, их составе, структуре, внутренней, или биоценотической среде, совершающихся в сообществах биотрофических и медиопативных процессах, механизмах регуляции и развития (биоценогенеза), продуктивности, использовании и охране сообществ.
Экосистема А. Тенсли и биогеоценоз В. Н. Сукачева
Определения экосистемы:
· Любое единство, включающее все организмы на данном участке и взаимодействующее с физической средой таким образом, что поток энергии создаёт чётко определённую трофическую структуру, видовое разнообразие и круговорот веществ (обмен веществами и энергией между биотической и абиотической частями) внутри системы (Ю. Одум, 1971).
· Система физико-химико-биологических процессов (А. Тенсли, 1935 год).
· Сообщество живых организмов вместе с неживой частью среды, в которой оно находится, и всеми разнообразными взаимодействиями (Д. Ф. Оуэн.).
· Любая совокупность организмов и неорганических компонентов окружающей их среды, в которой может осуществляться круговорот веществ (В. В. Денисов.).
Понятие “экосистема” введено английским ботаником А. Тенсли (1935), который обозначил этим термином любую совокупность совместно обитающих организмов и окружающую их среду.
По современным представлениям, экосистема как основная структурная единица биосферы - это взаимосвязанная единая функциональная совокупность живых организмов и среды их обитания, или уравновешенное сообщество живых организмов и окружающей неживой среды. В этом определении подчеркнуто наличие взаимоотношений, взаимозависимости, причинно-следственных связей между биологическим сообществом и абиотической средой, объединение их в функциональное целое. Биологи считают, что экосистема - совокупность всех популяций разных видов, проживающих на общей территории, вместе с окружающей их неживой средой.
Масштабы экосистем различны: микросистемы (например, болотная кочка, дерево, покрытый мхом камень или пень, горшок с цветком и т.п.), мезоэкосистемы (озеро, болото, песчаная дюна, лес, луг и т.п.), макроэкосистемы (континент, океан и т.п.). Следовательно, существует своеобразная иерархия макро-, мезо- и микросистем разных порядков.
Биосфера - экосистема высшего ранга, включающая, как уже было отмечено, тропосферу, гидросферу и верхнюю часть литосферы в пределах “поля” существования жизни. Она имеет громаднейшее разнообразие сообществ, в структуре которых обнаруживаются сложные сочетания растений, животных и микроорганизмов с разными способами жизни. В этой мозаике прежде всего выделяются экосистемы наземные и водные. Согласно сформулированному В.В. Докучаевым (1896) закону географической зональности на земной поверхности закономерно распространены различные природные сообщества, которые в комплексе и образуют единую экосистему нашей планеты. В пределах обширных территорий, или зон, природные условия сохраняют общие черты, изменяясь от зоны к зоне. Климат, растительность и животные распределяются на земной поверхности в строго определенном порядке. А раз агенты-почвообразователи, в своем распространении подчиненные известным законам, распределяются по поясам, то результат их деятельности - почва - должен распределяться по земному шару в виде определенных зон, идущих более или менее параллельно широтным кругам. Отчетливо видна смена Арктики и Субарктики тундрой, тундры -лесотундрой, таежно-лесной зоны - лесостепью и степью, а далее и полупустынными пространствами на территории России. Заметна и смена равнинных экосистем горными (Кавказ, Урал, Алтай и др.). Во всех этих макроэкосистемах разного порядка следует рассматривать лишь сходные типы сообществ, формирующихся в сходных климатических условиях среды различных частей планеты, а не видовой состав и популяции макроэкосистем. Кроме того, выражена дифференциация экосистем в зависимости от локальных условий (геологических факторов, рельефа, почвообразующих пород, почв и т.д.), где уже можно рассматривать и оценивать популяции разных видов, видовой состав экологических систем. Все это многообразие экосистем биосферы, особенно планетарных (суша и океан), а также провинциальных и зональных, необходимо изучать, сопоставляя их продуктивность.
Для наземных экосистем установлена следующая иерархия: биосфера - экосистема суши - климатический пояс - биоклиматическая область - природная ландшафтная зона - природный (ландшафтный) округ- природный (ландшафтный) район - природный (ландшафтный) подрайон - биогеоценотический комплекс - экосистема.
Экосистемы, измененные деятельностью человека, называют агроэкосистемами (полезащитные лесные полосы, поля, занятые сельскохозяйственными культурами, сады, огороды, виноградники и др.). Их основой являются культурные фитоценозы - многолетние и однолетние травы, зерновые и другие сельскохозяйственные культуры. Они получают дополнительную энергию в виде обработки почвы, внесения удобрений, поливных вод, пестицидов и от других мелиорации, что существенно преобразует почвы, изменяет видовой состав, структуру флоры и фауны. В результате взамен устойчивых экосистем формируются менее устойчивые. Дотации энергии новым агроэкосистемам, возможности мелиорации природных экосистем должны основываться на нормах соотношения пашни, лугов, леса и вод в соответствии с почвенно-климатическими и хозяйственными условиями, а также на законах, правилах и принципах экологии.
Биогеоценоз (В. Н. Сукачёв, 1944) - взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии.
В.Н. Сукачевым (1972) в качестве структурной единицы биосферы предложен биогеоценоз. Биогеоценозы - природные образования с четкими границами, состоящие из совокупности живых существ (биоценозов), занимающих определенное место. Для водных организмов - это вода, для организмов суши - почва и атмосфера.
Понятия “биогеоценоз” и “экосистема” до некоторой степени однозначны, но они не всегда совпадают по объему. Экосистема - широкое понятие, экосистема не связана с ограниченным участком земной поверхности. Это понятие применимо ко всем стабильным системам живых и неживых компонентов, где происходит внешний и внутренний круговорот веществ и энергии. Так, к экосистемам относятся капля воды с микроорганизмами, аквариум, горшок с цветами, аэротенк, биофильтр, космический корабль. Биогеоценозами же они не могут быть. Экосистема может включать и несколько биогеоценозов (например, биогеоценозы округа, провинции, зоны, почвенно-климатической области, пояса, материка, океана и биосферы в целом).
Таким образом, не каждую экосистему можно считать биогеоценозом, тогда как всякий биогеоценоз является экологической системой.
Понятие Биогеоценоз введено В. Н. Сукачевым (1940), что явилось логическим развитием идей русских учёных В. В. Докучаева, Г. Ф. Морозова, Г. Н. Высоцкого и др. о связях живых и косных тел природы и идей В. И. Вернадского о планетарной роли живых организмов. Биогеоценоз в понимании В. Н. Сукачева близко к экосистеме в толковании английского фитоценолога А.
Кто ввел термин экосистема в науку?
Тенсли, но отличается определённостью своего объёма. Биогеоценоз - элементарная ячейка биогеосферы, понимаемая в границах конкретных растительных сообществ, тогда как экосистема - понятие безразмерное и может охватывать пространство любой протяжённости - от капли прудовой воды до биосферы в целом.
Экологическая сукцессия (Ф. Клементс)
Сукцессия (от лат. succesio - преемственность, наследование) - последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза (фитоценоза, микробного сообщества, биогеоценоза и т. д.) другим на определённом участке среды во времени.
Теорию сукцессий изначально разрабатывали геоботаники, но затем стали широко использовать и другие экологи. Одним из первых теорию сукцессий разработал Ф. Клементс и развил В. Н. Сукачёв, а затем С. М. Разумовский.
Термин введён Ф. Клементсом для обозначения сменяющих друг друга во времени сообществ, образующих сукцессионный ряд (серию) где каждая предыдущая стадия (серийное сообщество) формирует условия для развития последующего. Если при этом не происходит вызывающих новую сукцессию событий, то ряд завершается относительно устойчивым сообществом, имеющим сбалансированный при данных факторах среды обмен. Такое сообщество Ф. Клементс назвал климакс. Единственным признаком климакса в смысле Клементса-Разумовского является отсутствие у него внутренних причин для изменения. Время существования сообщества ни в коем случае не может являться одним из признаков.
Хотя термины, введённые Клементсом широко используют, существует две принципиально различные парадигмы, в рамках которых смысл этих терминов различен: континуализм и структурализм. Сторонники структурализма развивают теорию Клементса, сторонники континуализма, в принципе отвергают реальность сообществ и сукцессий, считая их стохастическими явлениями и процессами (поликлимакс, климакс-континуум). Процессы, происходящие в экосистеме в этом случае упрощают до взаимодействия видов, встретившихся случайным образом, и абиотический средой.
Парадигма континуализма была впервые сформулирована советским геоботаником Л. Г. Раменским (1884-1953) и независимо от него американским геоботаником Г. Глизоном (1882-1975).
Список литературы
1. Разумовский С. М. Закономерности динамики биоценозов. М.: Наука, 1981.
2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Сукцессия
3. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ecolog/1429/Биоценология
4. Розенберг Г. С., Мозговой Д. П., Гелашвили Д. Б. Экология. Элементы теоретических конструкций современной экологии. Самара: СамНЦ РАН, 1999. 397 с.
