Экосистема (Лекция)

 

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Понятие экосистемы

2. Концепция экосистемы

1. Понятие экосистемы

 

Понятие "экосистема" было введено в 1935 году английским ботаником А.Тенсли, а определенные высказывания о единстве организмов и среды появлялись и раннее в трудах немецкого ученного К. Мебиуса, американского биолога С.Форбса, русских ученых В.В.Докучаева, Г.Ф.Морозова, В.Н.Сукачева.

Экосистема - это основная функциональная система в биосфере, представляющая совокупность сообщества живых организмов и среды их обитания, находящихся в естественной взаимосвязи, обеспечивающей их жизнедеятельность. Различают микроэкосистемы (например, дерево), мезоэкосистемы (луг, лес, озеро и др.), макроэкосистемы (океан, материк), глобальная экосистема (биосфера).

Экосистемы классифицируются по функциональным, или структурным, характеристикам, а также исходя из типа растительных или основных признаков ландшафта. Какой-либо традиционной единой классификации типов экосистемы в практике экологических исследований не принято, и это разнообразие подходов полезно.

Приведем примеры. Классификация наземных биомов осуществляется по естественным или исходным признакам растительности, типы водных экологических систем различают по геологическим и физическим признакам.

Далее в таблице приведены шестнадцать основных типов экосистем, представляющих характерную среду развития человеческой цивилизации.

 

Таблица. Основные типы природных экосистем и биомов биосферы

Типы природных экосистем

Примеры

Наземные биомы

 

  1. Тундра: арктическая и альпийская
  2. Бореальные хвойные леса
  3. Листопадный лес умеренной зоны
  4. Степь умеренной зоны
  5. Тропические грансленд и саванна
  6. Чапараль - районы с дождливой зимой и засушливым летом
  7. Пустыня: травянистая и кустарниковая
  8. Полувечнозеленый тропический лес: влажный и сухой
  9. Вечнозеленый тропический дождевой лес

Пресноводные экосистемы

  1. Лентические (стоячие воды): озера, пруды и т.д.
  2. Лотические (текучие воды) реки, ручьи и т. д.
  3. Заболоченные угодья: болота и болотистые леса

Морские

экосистемы

  1. Открытый океан (пелагическая)
  2. Воды континентального шельфа (прибрежные воды)
  3. Районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством)
  4. Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, соленые марши и т. д.)

 

Все экосистемы, включая самую крупную из них - биосферу, представляют собой открытые системы, которые должны получать и отдавать энергию. Это означает, что экосистемы, входящие в биосферу, также открыты для потоков веществ, для перемещения через них (входа и выхода из них) организмов. Из этого вытекает и понятие концепции.

 

2. Концепция экосистемы

 

Концепция экосистемы, т.е. система взглядов на экосистему, должна учитывать существование совокупности взаимосвязанных и необходимых для жизнедеятельности энергии и веществ на входе и выходе среды.

Эта особенность показана на рис.2.1 в виде схематической модели круговорота энергии и вещества в экосистеме. Данная модель состоит из биотической (биоценоза) и абиотической (биотоп) части, связанных обменом веществ. В экосистему поступает энергия солнца, газы атмосферы, вода и минеральные вещества почвы. Из нее же выделяются тепло, кислород, углекислый газ, биогенные вещества, переносимые водой, перегной.

Схема круговорота энергии и вещества в экосистеме

Рис. Схема круговорота энергии и вещества в экосистеме

 

Масштабы изменения среды на входе и выходе зависят от рода переменных и могут очень сильно варьироваться. К переменным такого рода можно отнести размеры системы, интенсивность обмена, взаимодействие или сбалансированность автотрофных и гетеротрофных процессов.

Границы рассматриваемых экосистем могут быть определены как достаточно точно (например, геометрические границы города), так и условно, когда переходы между экосистемами постепенны (например, переход между лесом и степью или между топяным болотом, тростниковым болотом и озером). Поэтому экосистемы отличаются не столько определенными числами и неподвижными границами, сколько средними значениями и границами разброса.

Структура экосистем включает в себя пищевые цепи, которым принадлежит особая роль в экономике экосистем. Эти цепи составляют трофические структуры (от греч. trophy - питание), по которым происходит перенос энергии и круговорот веществ.

С позиции трофической структуры экосистему можно разделить на два яруса, или пласта:

1) верхний - автотрофный (греч. autos - сам, trophies - пища), т.е. самостоятельно питающийся пласт, или "зеленый пояс", включающий растения или их части, и

2) нижний - гетеротрофный (греч. heteros - другой), т.е. питаемый другими пласт, или "коричневый пояс" почв и осадков.

Рассматривая же биологическую сущность состава экосистемы, следует выделить:

1) неорганические вещества (C, N, CO2, H2O и др.), входящие в круговорот;

2) органические соединения (белки, углероды, липиды, гумусовые вещества и т.д.), связывающие биотическую и абиотическую части;

3) воздушную, водную и субстратную среду, включающую физические факторы;

4) проценты автотрофных организмов (зеленые растения, производящие пищу из неорганических веществ);

5) макроконсументы или фаготрофы (от греч. phagos - пожирать) - гетеротрофные организмы, в основном животные, питающиеся другими организмами;

6) микроконсументы - гетеротрофные, в основном бактерии и грибы или осмотрофы (от греч. osmos - толчок, давление).

Пищевой цепью называется перенос энергии пищи от ее источника - автотрофов (растений) - через разные организмы путем поедания одних другими. Пищевые цепи так или иначе знакомы каждому из нас: траву поедает корова, мясо которой становится пищей для человека, или другой пример - фитопланктон, живущий от солнечной энергии, становится пищей зоопланктона, последний поедается мелкой рыбой, которую съедает крупная рыбы, ставшая пищей для человека.

Все пищевые цепи входят в круговороты материи, ведущие от продуцентов к диструентам. Представители трофных уровней, представленных выше, связаны между собой односторонней передачей биомассы в цепи питания. Цепи хищников начинаются с продуцентов: клевер - овца - волк; планктонные водоросли - дафния - плотва - щука. Цепи паразитов могут начинаться и с продуцентов (яблоня - щитовка - наездник) и с консументов (овца - муха - кровососка - бактерии - вирусы).

Экология занимается системами различного уровня организации (от организмов до экосистем). Популяция обозначает группы особей различных видов организмов, сообщество включает в себя все популяции данного объекта. Закономерности взаимоотношений организмов и среды их обитания проявляются на уровне особей, биоценоза и биогеоценоза.

Популяция (от лат. populus - народ) - это совокупность организмов одного вида, совместно обитающих и населяющих общую территорию. По Ю.Одуму, популяцию можно определить как любую группу организмов одного вида (или иную группу, внутри которой особи могут обмениваться генетической информацией), занимающую определенное пространство и функционирующую как часть биотического сообщества. Любая популяция обладает генетическими свойствами, связанными с экологией. Основными характеристиками популяции являются: рождаемость, смертность, плотность, возрастная структура, соотношение полов, биотический потенциал, распределение в пространстве (дисперсия), кривая роста и др.

Популяции организмов, закономерно взаимодействующие между собой в пространстве, представляют собой биоценоз. Термин биоценоз (от греч. bios - жизнь, koinos - общий) впервые введен немецким биологом К.Мебиусом, а в исследованиях американского ученого С.Форбса были заложены основы понятия об экосистеме.

Биоценоз, или сообщество организмов, - это ассоциация взаимодействующих растений и живых организмов в ограниченном пространстве, в котором преобладают определенные виды организмов или физический фактор.

Длительное существование различных видов организмов лежит в основе формирования многовидовых сообществ - биоценозов. Подбор видов в биоценозах не случаен, а определяется возможностью непрерывного поддержания круговорота.

Соответственно, используя термины: совокупность растений  - фитоценоз, животных - зооценоз, микроорганизмов - микроценоз, организмов, населяющих органическое жизненное пространство - биотоп.

Экологическая система, или биогеоценоз, представляет собой систему взаимодействия живой (биоценоз) и неживой (косной) природы. Термин "биогеоценоз" введен в науку российским академиком В.Н.Сукачевым, под которым понимается участок биосферы, однородный по топографическим, микроклиматическим, гидрологическим и биотическим условиям.

В состав биогеоценоза входят:

1)      растительное сообщество - фитоценоз;

2)      животный компонент - зооценоз;

3)      микробные биокомплексы - микробоценоз;

4)      почва и почвенно-грунтовые воды, которые, взаимодействуя с растениями и микроорганизмами, образуют эдафотоп;

5)      косное вещество - неживая природа, образующая экотоп;

6)      атмосфера, взаимодействующая с компонентами биогеоценоза, образует климатоп.

Крупная же биосистема регионального или континентального значения, характеризующаяся определенным типом растительности или спецификой ландшафта, обозначается термином биом.

 


PSN 4000 рублей Playstation Network
PSN 4000 рублей Playstation Network


Разблокировка Huawei E5330
Разблокировка Huawei E5330


PlayStation Network (PSN) - 365 ДНЕЙ
PlayStation Network (PSN) - 365 ДНЕЙ