Экосистема: понятие, классификация, динамика и экосистемные услуги

Экосистема представляет собой фундаментальную экологическую единицу, охватывающую всю физическую и биологическую среду конкретной местности, а также сложные взаимосвязи между её компонентами. Данная интегрированная структура состоит из сообщества живых организмов, на которые влияют многочисленные абиотические факторы: температура, влажность, освещённость, состав почвы, запасы пищи, взаимодействия с другими организмами, а также неживые элементы окружающей среды (вещество и энергия). Любая модификация в рамках одного компонента экосистемы неизбежно вызывает соответствующие изменения во всей системе. Взаимоотношения между организмами определяются колебаниями энергозатрат, характером энергетических потоков и процессами круговорота питательных веществ. Термин «экосистема» был введён в 1935 году британским экологом Артуром Тэнсли (1871–1955), который заложил это основополагающее понятие в научный обиход.

Основной принцип концепции экосистем заключается в том, что живые организмы вступают в сложные взаимодействия с окружающей средой, и изменения в одной подсистеме способны привести к трансформациям во всей сети. Экосистемы характеризуются всеобъемлющим потоком энергии, который облегчает материальный обмен между биотическими и абиотическими компонентами. Следовательно, все виды поддерживают экологические отношения как друг с другом, так и с неорганическими составляющими их местообитания. Экосистемы имеют концептуальное сходство с биомами – климатически и биологически определёнными регионами, отличающимися особыми сочетаниями растений, животных и почвенных организмов.

Классификация экосистем. Классификация экосистем использует множество экологических критериев наряду с общими климатическими особенностями, которые выявляются посредством полевых наблюдений и спутниковых снимков. Некоторые системы классификации базируются на сезонной динамике (например, изменения фенологии листьев) в сочетании с климатическими данными, перепадами высот, измерениями влажности и характеристиками дренажа. Указанные критерии были уточнены и впоследствии приняты 175 странами на Конференции ООН по окружающей среде и развитию, состоявшейся в Рио-де-Жанейро в июне 1992 года. Этот исторический форум установил три главные цели:

- сохранение биологического разнообразия;
- устойчивое использование его компонентов;
- справедливое распределение выгод, получаемых от генетических ресурсов.

Участники конвенции одобрили расширенное определение экосистемы, описав её как «динамичный комплекс сообществ растений, животных и микроорганизмов и их неживой среды обитания, взаимодействующих как функциональная единица». После принятия этих классификационных критериев и целей несколько систем экологической классификации получили широкое распространение. Первый подход включает физиогномико-экологическую классификацию растительных формаций Земли, которая различает структурные характеристики и морфологические особенности надземных и подводных растительных систем. Вторая методология – система классификации растительного покрова (LCCS), разработанная Продовольственной и сельскохозяйственной организацией (ФАО), – опирается преимущественно на данные спутниковых наблюдений.

Экосистемные услуги и их ценность. Повышенное внимание к экосистемам привело к формализации концепции экосистемных услуг – фундаментальных функций жизнеобеспечения, от которых зависит человеческая цивилизация. Эти услуги охватывают процессы опыления, регулирование паводков, производство кормов для скота на естественных пастбищах, лесные ресурсы для лесной промышленности, борьбу с эрозией, круговорот питательных веществ, сырьё для фармацевтических разработок и ресурсы мяса диких животных для коренного населения. В последние годы всё больше усилий направляется на установление экономической оценки экосистемных услуг – практики, способствующей сохранению экосистем путём повышения признания обществом их внутренней ценности. Вторичные услуги, предоставляемые природными экосистемами, включают рекреационные возможности в охраняемых природных зонах, функции хранения и регулирования воды, сохранения почв и механизмы связывания углерода. Этим услугам может быть присвоена коммерческая оценка, они могут рассматриваться как экономические товары, обеспечивая рычаги воздействия на процессы развития, которые угрожают экосистемам в результате коммерческой эксплуатации.

Дополнительные, менее ощутимые ценности, связанные с сохранением экосистем, касаются поддержания биоразнообразия: сохранение природной среды повышает устойчивость отдельных видов к изменениям окружающей среды и снижает риски исчезновения. Такое сохранение может в конечном итоге принести пользу человечеству благодаря открытию новых фармацевтических соединений или поддержанию экосистем, имеющих решающее значение для стабильности глобального климата.

Динамика экосистем. Экосистемы функционируют за счёт непрерывного обмена энергией и веществом между биологическими и небиологическими компонентами. Введение новых элементов или удаление существующих компонентов обычно нарушает системное равновесие, при этом некоторые изменения оказываются достаточно серьёзными, чтобы вызвать каскадные эффекты, способные привести к полному разрушению экосистемы. В альтернативных сценариях экосистемы демонстрируют способность к восстановлению после воздействия новых токсинов, инвазивных хищных видов или других дестабилизирующих факторов. Потенциал восстановления экосистемы в значительной степени зависит от уровня токсичности привнесённых элементов и устойчивости исходной системы.

ДЛЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО ЧТЕНИЯ: Кристоферсон Р. У. Геосистемы: введение в физическую географию. Аппер-Седл-Ривер, Нью-Джерси: Прентис-Холл, 1996.
Экологическое общество Америки. “Экосистемные услуги, учебник для начинающих”. Экологическое общество Америки, Информационный бюллетень. Доступно онлайн. URL: http://www.actionbioscience.org/environment/esa.html. Дата обращения: 19 января 2009 года.
Программа Организации Объединённых Наций по окружающей среде. Конвенция о биологическом разнообразии. Июнь 1992 г. Документ ЮНЕП № Na.92-78.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Тимоти Куски

Источник: Энциклопедия наук о Земле и космосе

Данные публикации будут полезны студентам и аспирантам естественнонаучных направлений (геологии, географии, геофизики, астрофизики и космологии), начинающим специалистам в области структурной геологии, тектоники, космологии и астрофизики, а также всем, кто интересуется фундаментальными загадками устройства Вселенной и процессами формирования Земли.