Экологические системы

Экологические системы 

      Впервые представления об экологических  системах 
сформулированы в 30-е гг. А. Тенсли (1935). 
В нашей стране близкое понятие о биогеоценозах сформулировал в 1944 г. В. Н. Сукачев (1880—1967). В наше время под экологическими системами понимают 
совокупность живых и неживых элементов на определенной территории. 
Экологические системы состоят из живых организмов (биоценозов) и среды обитания — косной (атмосфера) и бикосной (почва, водоем 
и т. д.). Они иногда отделены одна от другой, но часто между ними имеются 
переходы. Примерами экологических систем являются озеро, лесной массив и т. д. 
От экосистем следует отличать биомы, под которыми, как показано выше, понимают 
значительные сообщества организмов, приуроченные к определенным географическим 
районам с их климатическими и почвенными зонами. 
 

      Экологические системы являются элементарными единицами 
биосферы. В то же время они являются элементарными единицами биогеохимической активности, 
протекающей в биосфере. Любая экологическая система имеет энергетический ввод, 
через который в нее поступает энергия солнечного света. Световая энергия, 
поступающая в экосистему через ввод, поддерживает порядок в этой системе, 
предупреждая повышение энтропии (рис. 213).

      Рассмотрим  экологическую систему на примере  озера (рис. 214). Как и любая экологическая  система, озеро 
состоит из абиотической и биотической частей. 

      Абиотическая (неживая) часть экосистемы представлена 
воздухом, почвой, водой, растворенными в воде кислородом, двуокисью углерода, 
неорганическими солями (фосфаты и хлориды натрия, калия и кальция) и органическими 
соединениями. Абиотической частью является также температура, свет, ветер и 
гравитация, которые оказывают влияние на живую часть. 

      Биотическая (живая) часть озера представлена 
организмами-производителями (продуцентами), организмами-потребителями 
(коксумен-тами) и организмами-разрушителями (редуцентами). Организмами-производителями 
являются автотрофы — прибрежная растительность, 
водные многоклеточные и одноклеточные плавучие растения (фитопланктон), живущие 
до глубин, куда еще проникает свет. За счет энергии, поступающей через ввод, 
организмы-производители в процессе фотосинтеза синтезируют органическое вещество 
из воды и углекислого газа. Основным показателем мощности экосистемы является 
ее продуктивность, под которой понимают массу органического вещества в телах 
организмов-продуцентов. Продуктивность экосистемы зависит от количества света, 
воды, богатства почвы или воды органическими и минеральными соединениями. 

      Организмами-потребителями (коксументами) органического 
вещества служат гетеротрофы, среди которых различают потребителей первого и 
второго порядка. Первичными потребителями служат травоядные животные, вторичными — плотоядные, которые питаются первичными 
потребителями. Организмы-разрушители — 
это бактерии и грибы, которые разлагают «мертвую» протоплазму (органические 
соединения) клеток погибших организмов-производителей и организмов-потребителей 
вплоть до низкомолекулярных органических и неорганических соединений. 
Органические соединения затем используются самими организмами-разрушителями, 
тогда как неорганические — зелеными 
растениями. Итак, в экологической системе в процессе ее функционирования 
происходит круговорот веществ и энергии. 

      Мы  рассмотрели в качестве экологической  системы природную 
систему (озеро), не уделяя внимания участия в ней человека. Однако большинство 
экологических систем функционирует с участием человека. В связи с этим различают 
экологию отдельных индивидуумов и сообществ людей. 
 
 
 

Экология  отдельных индивидуумов заключается  в том, что 
каждый индивидуум должен «подогнать» свою внутреннюю физиологию к меняющимся условиям 
среды обитания. Индивидуум получает энергию с пищей и расходует ее для 
обеспечения своих физических и интеллектуальных усилий, метаболических 
процессов, протекающих в организме, роста и т. д. Благодаря нейрогуморальной 
регуляции в организме индивидуума поддерживается постоянная температура тела, 
оптимальные концентрации воды, кислорода, двуокиси углерода, NaCI, углеводов, белков и других важных соединений. 
Проникновению в организм индивидуума патогенных факторов препятствует кожа, антитела, фагоциты 
и другие факторы защиты. Органы чувств, нервная система и локомоторные органы 
позволяют индивидууму обезопасить пищу, найти друзей, избегать врагов, 
создавать ситуацию, наиболее благоприятную для выживания. Каждый индивидуум 
способен адаптироваться к измененным климатическим условиям. Все это приводит к 
тому, что между внутренней физиологией индивидуума и условиями окружающей среды 
устанавливается динамический эквилибриум.

      Однако  люди объединены в сообщества. В  состав этих 
сообществ входят также окружающие их растения и животные, которые являются 
источником пищи и других необходимых материалов для людей. Следовательно, с 
учетом абиотических факторов экологическую систему, в которой функционирует человек, составляют сообщества людей и среда их обитания. Экологические 
системы, в которых человек занимает важное место, чрезвычайно разнообразны по 
размерам, содержанию и организации, что чрезвычайно затрудняет классификацию 
этих систем. Тем не менее, они являются экологическими системами, в которых 
центрами являются  деревни, города и другие 
населенные пункты. 

      Все элементы экологических систем составляют 
едисоставляют единую совокупность, и это оп ределяется тем, что они объединены 
между собой так называемыми цепями питания, под которыми понимают передачу от 
организмовпотребителей заключенной в пище энергии первоначального источника 
(Солнца) через организмы-потребители (в ряде цепей питания конечным звеном 
является человек) к организмам-разрушителям. 

      Важнейшей особенностью цепей питания является то, что 
их количество в каждой экосистеме ограничено, поскольку в каждом звене каждой 
цепи питания происходит потеря энергии при ее передаче. В результате этого 
продукция вещества понижается на каждом звене цепи. Например, 10 000 кг водорослей достаточно для накопления 
вещества в количестве 1000 кг водных 
членистоногих, а 10 кг рыбы — для накопления 1 кг вещества человека. Таким образом, пищевая цепь представляется 
в виде пирамиды, состоящей из нескольких трофических уровней (рис. 215). У основания расположены 
фотосинтезирующие бактерии, которые являются пищей для следующего уровня, а эти 
организмы являются пищей для последующего уровня и т. д. 

Экосистема - совокупность совместно обитающих организмов и неживых компонентов среды обитания, при взаимодействии которых совершается полный биотический круговорот с участием продуцентов, консументов, редуцентов.

В зависимости от размера различают несколько типов экосистем:

• микроэкосистема - например, небольшой водоем, труп животного, аквариум, лужа, капля воды, пока они существуют и в них присутствуют организмы, способные осуществлять круговорот веществ.
• мезоэкосистема - например, лес, пруд, река или их части
• макроэкосистема - океан, континент, природные зоны
• глобальная экосистема - вся биосфера в целом

Экосистема, как  и биогеоценоз, состоит из двух блоков:

ЭКОСИСТЕМА = БИОЦЕНОЗ + БИОТОП

Отличительные черты экосистемы и биогеоценоза:

1. Понятие "экосистема" более многозначно, употребляется по отношению к искусственным комплексам организмов и абиотических компонентов, к отдельным частям биогеоценоза (например, гниющий пень в лесу) и к биогеоценозу в целом
2. Биогеоценоз всегда занимает определенную территорию и имеет определенные границы, которые, как правило, совпадают с границами входящего в его состав фитоценоза. Экосистема может иметь произвольные границы.
3. Основным звеном биогеоценоза является фитоценоз, а экосистема может быть и без фитоценоза, и без почв.
4. Время существования биогеоценоза неограничено, так как присутствующие в нем растительные организмы постоянно поставляют энергию, необходимую для осуществления круговорота веществ. Экосистема, не включающая растительное звено, существует только до тех пор, пока составляющие ее организмы не израсходуют всю энергию, содержащуюся в мертвом органическом субстрате.

Экосистемы могут  быть высокоустойчивыми, сохраняющими свои характерные особенности на протяжении длительного времени, и кратковременными. Все реальные экосистемы, входящие в состав биосферы, являются открытыми, т.е. они обмениваются веществом и энергией.

Основные характеристики экосистемы:

• видовой состав организмов
• численность организмов
• биомасса
• соотношение трофических групп
• интенсивность процесса образования и разрушения органического вещества.

Основные свойства экосистемы:

• способность осуществлять круговорот веществ
• способность производить биологическую продукцию
• способность противостоять внешним воздействиям
• способность к самоподдержанию и саморегуляции

Классификация природных экосистем: (Ю. Одум)

1. Наземные (биомы)
2. Пресноводные
3. Морские

В основе этой классификации  лежат следующие признаки: для  наземных экосистем - тип растительности, для пресноводных и морских - соленость воды и характер течений.

Справочная информация: 
Биом - крупная региональная или субконтинентальная экосистема, характеризующая определенным типом растительности или другими особенностями ландшафта. 
Апвеллинг - подъем океанических холодных глубинных вод, богатых биогенными веществами. 
Шельф континентальный - прибрежное морское мелководье, ограниченное береговой линией и глубоким перегибом вглубь морского дна. Наиболее продуктивная часть акватории мирового океана. Средняя глубина 180-200 метров. 
Гилея - зона экваториальных лесов; влажный тропический лес.