ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЭКОСИСТЕМ

Наша планета Земля - уникальное явление в солнечной системе и известных галактиках. По современным представлениям Земля возникла 4,5 млрд. лет назад, а жизнь на Земле существует 3,5 млрд. лет. До сих нор история возникновения жизни на Земле находится на стадии гипотез. Одни ученые говорят о возможности возникновения и развития органической жизни из неорганической материи за счет условий, сложившихся на Земли. другие - не исключают возможность занесения жизни на нашу планету из космоса.

Современная жизнь во всем ее многообразии развилась в результате длительной эволюции.

В 1875 г. профессор Венского университета Э. Зюсс ввел в науку понятие биосфера. Биосфера (от греч. "bios" - жизнь, "sfera" - шар) - сфера существования жилых организмов, включающая части атмосферы, гидросферы н литосферы.

Современное учение о биосфере создано В .И. Вернадским, биосферой он называл совокупность тех составляющих планеты, в которых существует или когда-либо существовала жизнь, и которые подвергаются пни подвергались воздействию живых организмов.

Участие каждого отдельного организма в геологической истории Земли ничтожно мало. Однако живых существ ни Земле бесконечно много и они обладают высоким потенциалом размножения, активно взаимодействуют со средой обитания и в конечном счете представляют в глобальных масштабах фактор, преобразующий верхние оболочки Земли.

Толщина биосферы достигает 40 - 50 км. Она включает часть атмосферы до высоты 20 - 25 км (до озонового слоя), практически всю гидросферу (11 км) и литосферу - до 4 км.

В состав биосферы, кроме живого вещества - растений, животных п микроорганизмов, входят-: биогенное вещество - продукт жизнедеятельности живых организмов - осадочные породы органического происхождения (нефть, каменный уголь, торф, карбонаты п др.); косное вещество - горные породы магматического происхождения, космическая пыль, минералы, вода и пр., и биокосное вещество - продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами (почва, природная вода и др.).

Биосфера - открытая система, она не может существовать без поступления энергии извне.

Биосфера - саморегулирующаяся система, для которой характерна организованность.

Биосфера - система, характеризующаяся большим разнообразием, а разнообразие - основное условие устойчивости любой экосистемы и биосферы в целом (закон У. Р. Эшби).

Биосфера имеет механизм, обеспечивающий круговорот веществ, а следовательно, неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений. Только благодаря круговоротам обеспечивается непрерывность процессов в биосфере.

В середине XIX века ученые систематизировали принципы взаимодействия растений и животных между собой, а также и с окружающей средой. Эту область биологии Э. Геккель (1866 г.) назвал экологией (от греч. oicos - дом, logos - паука). В настоящее время понятие экология более широкое - это наука о взаимодействии живых организмов между собой и с окружающей их средой. Принципы экологии применимы и к человеку, причем в глобальных масштабах.

Окружающая среда - совокупность факторов живой и неживой природы, прямо или косвенно воздействующих на организм. Различают биотические и абиотические факторы.

Биотические факторы (факторы живой природы) это влияние одних организмов пли сообществ на другие.

К биотическим относятся; фитогенные (растительные организмы); зоогенные (животные); микробиогенные (вирусы, простейшие, бактерии) и антропогенные (деятельностичеловека) факторы.

Абиотические (или физико-химические) - факторы неживой природы.

К абиотическим факторам относятся: климатические (свет, температура, влажность, движение воздушных масс, давление); структурные (механический состав, плотность, воздухопроницаемость, влажность); орографические (рельеф, высота над уровнем моря), химические (состав воздуха и воды, кислотность и состав почвы).

Антропогенные факторы, в силу их более значительного влияния на окружающую среду, выделяют в отдельную - третью группу факторов.

Антропогенные факторы- это те формы деятельности человека, которые воздействуют на естественную природную среду, изменяяусловия обитания живых организмов, или непосредственно влияют наотдельные виды растений и животных.

Биоценоз- совместно обитающие популяции всех живых организмов на определенной территории.

Биотоп- природное, жизненное пространство, занимаемое определенным биоценозом. Это понятие включает не только вещества, но и физико-химические факторы (температуру, освещенность, химическим состав и т.д.).

Например, в экосистеме "озеро" кбиотопу можно отнести: воду, донные отложения, а к биоценозу - фитопланктон, зоопланктон, рыб и т.д. На суше биотоп включает не только минеральные элементы почвы, но и микроорганизмы, живущие в ней и участвующие в круговороте простых веществ.

Биотоп и соответствующий ему биоценоз образуют экологическую систему.Экосистемы могут быть различны по размеру: капля воды, лес, пень, озеро. Между экосистемами существуют связи, но всегда менее важные, чем между организмами внутри системы.

Близким понятием "экосистеме" является "биогеоценоз" (рис. 1,1).

Биогеоценоз - этосовокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горных пород, растительности, животного мира, микроорганизмов), имеющая свою особую специфику взаимодействия слагающих се компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией. Внешние границы биогеоценозов чаще всего совпадают с границами растительных сообществ.

Естественные экологические системы (биогеоценозы) стабильны и существуют длительное время. Состояние подвижно-стабильного равновесия экосистемы носит название гомеостаза.

В естественных экосистемах гомеостаз поддерживается тем, что они открыты, т.е. постоянно обмениваются веществом и энергией с окружающей средой. В антропогенных, созданных под влиянием человека, системах, для поддержания гомеостаза необходимо вмешательство (управление) людей.

Несмотря на то, что естественные экосистемы находятся в состоянии гомеостаза, под действием внешних факторов они претерпевают медленные изменения во времени. Такая последовательная смена одного биоценоза другим носит название сукцессии. Например, заброшенную пашню сначала осваивают травянистые растения, затем кустарники, светолюбивые деревья (березы), а потом хвойные деревья.

Рис.1.1 Продуценты

Все живые организмы существуют в форме популяций.

Популяция - совокупность особей данного вида, в течение длительного времени населяющих определенную область географического пространства, связанных между собой определенными взаимоотношениями и приспособленных к жизни в условиях данного места обитания (биотопа). Воздействуя на биоценоз, человек воздействует не на отдельные организмы (особи), а на всю популяцию в целом.

В каждой экосистеме есть два основных компонента, организмы и факторы окружающей их неживой среды. Всю совокупность организмов (растений, животных, микробов) называют биотой экосистемы.