Понятие об экосистеме

Экологическая система – это функциональное единство организмов и окружающей среды. Это совокупность различных видов растений, животных и микробов, взаимодействующих друг с другом и окружающей средой. Таким образом, вся эта совокупность может сохраняться неопределенно долгое время. Нарушение функций одного из компонентов вызовет нарушение устойчивости всей экосистемы.

При характеристике биоценоза мы рассматривали, только живые организмы, отмечая, что место на котором развивается биоценоз, называется биотопом. Следовательно, экосистема – это природный комплекс (биокосная система), образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания (атмосфера, почва, вода), связанными между собой обменом веществ и энергии.( Киселёв В.Н.,1998)

Термин «экосистема» ввел в экологию в 1935 г. английский ботаник А. Тенсли. Он считал, что не только комплекс организмов, но и весь комплекс физических факторов, образующих то, что мы называем средой биома-факторы, местообитания в самом широком смысле. Везде, где мы наблюдаем отчетливое единство растений, животных и микроорганизмов, объединенных отдельным участком окружающей среды, мы имеем пример экосистемы.

Экосистема – это основная функциональная единица экологии, представляющая собой единство живых организмов и среды их обитания, организованное потоками энергии и биологическим круговоротом веществ. Это фундаментальная особенность всего живого и среды его обитания.

Понятие «экосистема» можно применить к объектам различной степени сложности и разного размера. Например, это кочка на болоте и само болото, лужа, озеро, луг, лес и т.д. На рисунке 5.1 представлены наземные, пресноводные и морские экосистемы.

Рис 5.1 Экосистемы

Следовательно, каждая конкретная экосистема может характеризоваться определенными границами (болото, лес, озеро, луг и др.). Экосистема обладает признаками безразмерности, ей не свойственны территориальные ограничения. Как правило, экосистемы разграничиваются:

– элементами абиотической среды (рельеф, видовое разнообразие);

– физико-химическими и трофическими условиями.

Размер экосистемы не может быть выражен в физических единицах измерения. Выражается он системной мерой, учитывающей процессы обмена веществ и энергии.

Под экосистемой понимается совокупность биотической и абиотической среды, при взаимодействии этих сред происходит полный биологический круговорот, где принимают участие продуценты, консументы, детритофаги и редуценты.

По размерности экосистемы можно разделить:

· микроэкосистемы, например: пень или гниющее дерево в лесу после бурелома;

· мезоэкосистемы, например: лес, река, болото, кукурузное поле, березовая роща;

· макроэкосистема, например: море, степь, заполярье.

Естественные экосистемы характеризуются основными признаками:

– экосистема всегда представлена совокупностью биотических и абиотических факторов;

– в пределах экосистемы осуществляется полный цикл круговорота веществ, начиная с создания (фотосинтеза) органических веществ и их разложения на неорганические;

– устойчивость экосистемы сохраняется в течение определенного времени.

Характерно, что экосистема характеризует фактически существующие сообщества в их активной взаимосвязи с окружающей средой и принадлежат к открытым термодинамическим системам, т. е. они должны отдавать и получать энергию и обмениваться веществом.

Необходимо указать, что все компоненты экосистем взаимосвязаны, соотношение видов складывалось веками. Появление любого нового вида для экосистемы, может нарушить естественное равновесие. Например, в рождественские дни в 1859 г. в Австралию были впервые завезены 24 кролика. Хищники, питающиеся кроликами, в местной фауне отсутствовали. Эти плодовитые грызуны быстро размножились. Эти травоядные животные ухудшили кормовую базу скотоводства и нанесли огромный ущерб урожаю сельхозкультур, т. е. «кролики съели Австралию» Это печальная быль, а не шутка. Как видно, внедрение чужеродного вида в экосистему со свободными экологическими нишами представляет определенную опасность.

Динамика экосистем

Для естественной экосистемы характерны основные признаки:

* экосистема состоит в обязательной совокупности биотических и не биотических факторов;

* в границах экосистемы происходит полный цикл круговорота веществ, т.е. создание органических веществ и заканчивается разложением их на неорганические;

* устойчивость экосистемы сохраняется в течение определённого времени.

Экосистемы подвержены постоянным изменениям. Под влиянием потока энергии и питательных веществ одни виды растений и животных постепенно отмирают или постепенно уступают место другим. Старые деревья отмирают, а на их место идет цикл развития новых.

Если биоценоз разрушается под действом пожара, урагана, рубки леса, то восстановление его идет медленно. Изменения экосистемы во времени в результате внутренних и внешних воздействий называется динамикой экосистемы.

Сформировавшиеся биоценозы имеют:

– определенное строение;

– флористико-фаунистический состав;

– физиологические особенности. Несмотря на устойчивость они отличаются динамизмом, изменчивостью, подвержены влиянию внутренних и внешних факторов.

Многие специалисты выделяют следующие смены биогеоценозов или экосистем:

· вековые (эволюция материков и флор) связаны с процессами подбора видов, способных существовать совместно, а также с возникновением новых видов;

· длительные (десятки, сотни лет) примером является замена мелколиственных лесов, возникших на месте ельников, уничтоженных рубками или пожарами, снова еловыми лесами;

· быстрые смены связаны с уничтожением или сильным нарушением биогеоценоза под влиянием природных или антропогенных факторов.

Термин «сукцессия» впервые был употреблен французским ботаником Де Люком в 1806 г. для обозначения смен растительности. Впервые теория сукцессии была детально разработана в 1916 г. американским ученым Ф. Клементсом.

Сукцессия (от лат. successio – преемственность, наследование) – это постепенная, необратимая направленная смена одних биоценозов другими на одной и той же территории под влиянием природных факторов или воздействия человека.

Примерами сукцессии могут быть:

– зарастание сыпучих песков, каменистых россыпей, отмелей;

– заброшенные сельскохозяйственные земли и заселение их растительными и животными организмами.

Изложенный выше тип сукцессии, начинающийся с заселения обнаженной горной породы или другой поверхности, лишенной почвы (например: песчаных дюн или бывшего ложа ледника), называется первичной сукцессией. Вторичной сукцессией называют поверхность полностью или в значительной степени лишенной растительности, но прежде она находилась под влиянием живых организмов, и обладает органическим компонентом. Например, это лесные вырубки, выгоревшие участки или заброшенные сельскохозяйственные угодья. В такой почве могут сохраняться семена, споры и органы

вегетативного размножения, например, корневища, которые будут оказывать влияние на сукцессию. Примером вторичной сукцессии может быть образование торфяного болота при зарастании озера.

Любой перерыв в движении по направлению к климаксу, вызванный местными условиями рельефа, микроклимата, землепользованием и т.д., тоже может привести к формированию устойчивого сообщества. Например, горы и холмы постепенно будут разрушаться организмами и эрозией горной породы в результате выветривания, что приводит к формированию слоя почвы, достаточного для того чтобы здесь смогли поселиться более крупные растения, такие как мхи и папоротники. В конце концов за этими растениями последуют еще более крупные и требовательные к питательным веществам формы – семенные растения, включая травы, кустарники и деревья. На рис. 5.2 представлена схема типичной последовательности такого рода сообщества.

Такая смена одних видов другими за некоторый период времени называется экологической сукцессией. Завершающее сообщество – устойчивое, самовозобновляющееся и находящееся в равновесии со средой – называется климаксным сообществом. В животном мире этих сообществ тоже происходит смена одних видов другими, в значительной мере обусловленная сменой растительности, но этот процесс зависит еще и от того, какие животные могут мигрировать из соседних сообществ.

Рис.5.2. Типичная наземная сукцессия