Экосистема в экологии: определение, структура, свойства и классификация

Основным понятием и фундаментальной таксономической единицей в экологии является «экосистема». Этот термин был введен в научный оборот английским ботаником-экологом Артуром Тенсли в 1935 году. Под экосистемой понимают любую систему, состоящую из живых существ и среды их обитания, объединенных в единое функциональное целое. К основным свойствам экосистем относят способность осуществлять круговорот веществ, противостоять внешним воздействиям и производить биологическую продукцию.

Экосистемы классифицируют по рангам, от микроскопических до глобальных. К микроэкосистемам относят небольшой водоем, труп животного или ствол дерева в стадии разложения. Мезоэкосистемы представляют собой лес, пруд или реку, а макроэкосистемы — океан, континент или природную зону. Глобальной экосистемой является биосфера в целом. Более крупные экосистемы включают в себя системы меньшего ранга, что образно определяется как природное образование «от кочки до оболочки».

Близким по содержанию термином является «биогеоценоз», введенный академиком В.Н. Сукачевым в 1942 году. Небольшие различия между этими понятиями носят специфический характер. Любая экосистема или биогеоценоз состоит из двух основных блоков. Первый блок — это биоценоз, совокупность взаимосвязанных организмов разных видов, термин введен немецким зоологом Карлом Мебиусом в 1877 году.

Второй блок экосистемы составляет среда обитания, которую называют биотоп или экотоп. Каждый биоценоз состоит не из отдельных особей, а из популяций — относительно обособленных частей вида, способных к саморегулированию численности. Таким образом, биоценоз представляет собой сумму взаимосвязанных популяций разных видов. В экологии также широко используется термин «сообщество», который может быть синонимом биоценоза или обозначать его части.

Экология как наука рассматривает системы, члены которых находятся в тесной взаимосвязи, что требует учета множества факторов. Такой системный подход невозможен без комплексного метода изучения и тесной связи с другими науками: биологией, географией, почвоведением, химией и физикой. Все природные системы относятся к типу открытых систем, обменивающихся с соседними системами и веществом, и энергией.

Существование экосистем немыслимо без связей, которые делят на прямые и обратные. Обратные связи бывают положительными и отрицательными. Положительная обратная связь ведет к усилению процесса в одном направлении, примером служит заболачивание территории после вырубки леса. Отрицательная обратная связь действует как стабилизирующий механизм, поддерживая систему в состоянии устойчивого динамического равновесия.

Ключевым универсальным свойством экосистем является эмерджентность. Это свойство заключается в том, что характеристики системы как целого не являются простой суммой свойств ее отдельных элементов. Например, одно дерево не создает особой лесной среды и взаимосвязей. Недоучет эмерджентности может приводить к крупным просчетам при вмешательстве человека в природные системы или при конструировании агроценозов.

Энергетические процессы в экосистемах подчиняются законам термодинамики. Мерой необратимого рассеивания энергии является энтропия. Показатель, противоположный энтропии, носит название негэнтропии. Нормально функционирующие экосистемы извлекают негэнтропию из внешней среды, поддерживая свою высокую упорядоченность. Деятельность человека, превышающая определенные пределы, ведет к снижению негэнтропии и устойчивости систем.

Американский эколог Барри Коммонер обобщил системность экологии в виде четырех законов. Его первый закон гласит: «Все связано со всем», отражая всеобщую связь явлений в природе. Второй закон: «Все должно куда-то деваться» — базируется на положении сохранения вещества и энергии. Третий закон: «Природа знает лучше» — ориентирует на коадаптацию и сотрудничество с природой. Четвертый закон: «Ничто не дается даром» — подчеркивает, что любая мнимая выгода от вмешательства в природу часто оборачивается ущербом.

Сведения об авторах и источниках:

Автор: Н. А. Воронков

Источник: Основы общей экологии

Публикации предназначены для студентов всех специальностей, изучающих экологию как общекультурную дисциплину, а также для учителей, учащихся старших классов и всех интересующихся вопросами экологии.