Както хората живеят в къщи и апартаменти, така и в природата има отделни системи от другите. Те са изолирани и, може да се каже, независими. Те се наричат екосистеми и включват много различни организми. Освен това те се подчиняват на определени закони. В тази статия ще разгледаме какви са екосистемите: концепция, структура, цел. Ще ви кажем и какво включват.
концепция
Съвкупност от организми, живеещи заедно в определено местообитание и взаимодействащи помежду си по един или друг начин, се обозначава с термина "екосистема". Тази концепция е предложена през 1935 г. от английския учен А. Тенсли. Занимавал се е с изследване на взаимоотношенията на организмите и тяхното съвместно развитие. Между другото, той се смята за един от основателите на такава наука като екологията, която се занимава с изучаването на това какво е екосистема. Структурата на екосистемата е представена от два основни компонента: биоценоза и биотоп. Първият се отнася до самите организми и техните взаимоотношения, а вторият се отнася до околната среда. По правило в една екосистема участва пълен набор от живи същества: от бактерии до висши животни. И изненадващо, цялата общност е в баланс, който при нарушаване се възстановява отново и всеки от членовете й изпълнява изключително важни функции.
Биогеоценоза
Съвкупността от някои компоненти, които обменят енергия и са способни повече или по-малко, е екосистема. Структурата на екосистемата предполага наличието на всички основни организми: бактерии, растения, животни, гъби. Но някои от тях може да липсват. В тази ситуация има смисъл да се отдели това понятие от биогеоценозата. Този термин предполага общност, която има всички горепосочени компоненти. Освен това биотичната структура на една екосистема може да включва само един участник, например само бактерии. Тази ситуация може да се наблюдава в общности, формирани например на базата на животински трупове. По този начин екосистемата и биогеоценозата не са синоними, тъй като последната е по-широко понятие. Въпреки това, те често са объркани.
Класификация и структуриране
В допълнение към факта, че учените споделят екосистемите помежду си според определени критерии, те също се интересуват от тяхната вътрешна структура. Различните подходи и гледни точки създават доста пълна картина, която ни позволява да разгледаме всеки елемент поотделно. Не е изненадващо, че толкова много критерии се използват при структурирането: тип хранене и функция, вид, местоположение на участниците. Разбира се, струва си да разгледаме по-подробно най-важните от факторите, тъй като екологичната структура на една екосистема, без да говорим например за нейния състав, няма смисъл.
Що се отнася до разделението на общностите помежду им, като правило основният критерий е преобладаващата среда. Още едно важна характеристикае естествеността на неговия произход и способността за автономно поддържане на функционирането. Тук говорим преди всичко за намеса в природата на човешкия фактор, което също има смисъл да се посочи по-подробно, но по-късно.
По функция
Трофичната структура на екосистемата разграничава участващите в нея организми според вида на храната. Според циркулацията на веществата в природата нищо не се взема от празното и не може просто да изчезне. Очевидно въпросът е само в това как се трансформират определени материи. И тук влизат в действие две противоположни групи организми: автотрофи и хетеротрофи. Последните са животни и гъби, които консумират органични вещества. Първите (растения и бактерии) правят точно обратното. Между другото, те от своя страна са разделени на фотосинтетични и хемосинтетични.
Функционалната структура на екосистемата предполага същото разделение, но под различни имена. Тук говорим за продуценти, декомпозитори, консуматори и деструктори. Тези два подхода са тясно свързани с концепцията за хранителните вериги.
По йерархия
Естествено всяка система с подобна сложност е разделена на няколко нива. Първата и най-всеобхватна е вече споменатата биоценоза, която е съвкупността от всички участващи живи организми. Освен това екосистемите включват разделяне на фито-, зоо-, мико- и микробиоценоза. Всяка от тези отделни групи съдържа колекция, наречена популация. И накрая, най-малката единица е индивидът (или индивидът), който е отделен екземпляр.
Съществува и функционална йерархия. Трофичната структура на екосистемата, както вече беше споменато, включва разделянето на производители, потребители, разлагащи и разлагащи. Но и тук има няколко нива. И така, всичко започва със зелени растения, които получават минерали и вода от почвата, както и слънчева светлина. Тревопасните вече принадлежат към първото ниво на потребителите и консумират зеленчуци за храна. От своя страна те служат като храна за хищници, стоящи една стъпка по-високо. Така че и тук има ясна йерархия.
По вид
Дори в рамките на един и същи тип организми може да се наблюдава известно разнообразие и това не е изненадващо. Видовата структура на екосистемата е нейният важен показател, отразяващ съотношението на определени растения, животни, гъби, микроорганизми и др. Тази характеристика зависи от голям брой фактори: географско положение, климатична зона, воден режим, възраст на общността. Подобни видови състави могат да се наблюдават на хиляди километри разстояние, ако основните показатели в тях са сходни. Освен самото присъствие на определени организми е важно и тяхното изобилие. Най-често срещаните представители на дивата природа в дадена екосистема се наричат средообразуватели и съответно изпълняват ключови функции и създават условия за оцеляване на други видове.
Това обаче не означава, че малките участници не са много важни. Напротив, в редица случаи специалната биотична структура на екосистемите може да даде много точна информация за нейното състояние. Наличието на редки екземпляри от растения и животни може да даде възможност да се разбере например колко чисти са водата и въздухът.
Според пространственото
На пръв поглед разделението на екосистемите, свързано с тяхното местоположение, е съвсем очевидно. Степ, гора, пустиня, тундра - наборът от организми, живеещи тук, без съмнение ще бъде напълно различен. Но такава класификация е подходяща само когато става дума за сравняване на няколко системи и разликите между тях.
От друга страна, всяка отделна общност ще има своя собствена физическа йерархия. Пространствената структура на екосистемата в гората например е лесно видима, разделена е на няколко нива. Славеите правят гнезда на по-високи дървета, докато стърчиопашките предпочитат да стоят по-близо до земята. И сред растителността неравенството е очевидно: дървета, храсти, трева и мъх са разположени на напълно различни нива. Учените наричат комбинацията от тези характеристики етажност или брой етажи.
Наземна екосистема
Структурата на една екосистема, разположена на сушата, може да бъде много различна, но почти винаги изключително интересна. Те са навсякъде: в гори, степи, пустини, високо в планините и всеки от тях е любопитен по свой начин. Всички те са обединени от земно-въздушния хабитат. Междувременно може да има дори повече разлики в тях, отколкото общите. Например структурата на горската екосистема в тропиците ще бъде напълно различна от това, което се наблюдава в Централна Русия. Освен това зелената маса в Южна Америка ще бъде поразително различна от картината в Югозападна Азия. Както вече споменахме, климатичната зона е един от основните, но не и единственият фактор, който влияе върху развитието на една екосистема. Структурата на екосистемата е твърде сложна и многоизмерна и следователно възхитителна и мистериозна.
вода
Сладководни и морски организми, водорасли, планктон, медузи, дълбоководни риби - видовата структура на една екосистема, разположена в световния океан, е не по-малко интересна от тази на земята. Често дори може да бъде много по-трудно. Структурата на водната екосистема по някакъв начин може да прилича на земната, например, тук също присъства наслояване. Но има и една много важна разлика. Състои се в това, че пирамидата на биомасата тук е обърната. Това означава, че първичните производители (тук това е разнообразие от планктон) са много по-многобройни и се размножават по-бързо от консуматорите или консуматорите. На първо място, това се отнася до морските и океанските дълбини, но същата ситуация може да се наблюдава и в сладководните общности. Най-интересното е, че структурата на водната екосистема включва както едни от най-малките организми, така и най-големите. И всички живеят мирно един до друг.
Значение
Значението на екосистемите не може да бъде надценено. Първо, всички те са свързани помежду си от циркулацията на веществата в природата. Елементи от една система попадат в друга, така че те също са взаимозависими. Второ, те позволяват повече или по-малко да се запази биоразнообразието - всяка общност от организми е уникална, удивителна и красива по свой начин. И накрая, всички тези Природни ресурси, които човек получава без колебание - чиста вода, земеделска земя, плодородна почва, чист въздух - тази или онази екосистема му дава. Структурата на екосистемата, подобно на цялата биосфера, е доста крехка, така че не трябва да забравяме нейната роля и понякога трябва да мислим, че планетата си заслужава да запази богатството си за потомството.
Антропогенен фактор
Човешката дейност по един или друг начин засяга почти всички екосистеми. Но ако влиянието върху някои от тях е косвено, то други го изпитват директно. Изсичането на гори, почви и води, улов на риба и животни - всичко това се превръща в сериозно изпитание за поддържане на естествения баланс.
Между другото, хората продължават да се учат как сами да моделират стабилно функциониращи екосистеми, а също и да се опитват да управляват съществуващите. обикновено, кръговат на животаизкуствено създадените общности не са твърде големи и стабилността повдига много въпроси. Въпреки това би било много полезно да се научим как да управляваме екосистемите, защото по този начин би било възможно да се постигне по-голяма селскостопанска производителност, както и да се опитаме да възстановим унищоженото. За съжаление досега той се оценява изключително негативно, тъй като действията му причиняват много последствия, по-специално:
- изменение на климата поради промяна в газовия състав на атмосферата;
- намаляване на горските площи;
- промяна и унищожаване на уникални общности и условия;
- изчерпване на природните ресурси;
- опустиняване и;
- натрупване на битови отпадъци и замърсяване на околната среда;
- промяна на структурата на екосистемите;
- изтъняване на озоновия слой.
Струва си да се замислим върху потребителското отношение на човечеството към планетата и да се запитаме дали е възможно да съхраним природата в нейното великолепно разнообразие. В крайна сметка не е толкова трудно да се унищожи, но ще бъде ли възможно да се създаде?
Терминът "екосистема" е предложен за първи път през 1935 г. от английския еколог А. Тенсли. Екосистемата е основната структурна единица на екологията, тя е единен природен или природно-антропогенен комплекс, образуван от живи организми и тяхното местообитание, в който живите и инертни екологични компоненти са обединени от причинно-следствени връзки, метаболизъм и разпределение на енергия поток. Екосистемите са много разнообразни. Има няколко класификации на екосистемите.
По произход се разграничават следните видове екосистеми.
1. Естествени (естествени) екосистеми са тези, в които биологичният цикъл протича без пряко участие на човека. По енергийна основа те се разделят на два вида:
Екосистемите, които зависят изцяло от пряката слънчева радиация, получават малко енергия и следователно са непродуктивни. Те обаче са изключително важни, тъй като заемат огромни площи, където се пречистват големи обеми въздух, формират се климатични условия и т.н.
Екосистеми, които получават енергия както от Слънцето, така и от други природни източници. Тези екосистеми са много по-продуктивни от първите.
2. Антропогенни (изкуствени) екосистеми - екосистеми, създадени от човека, които могат да съществуват само с подкрепата на човека. Тези екосистеми включват:
Агроекосистеми (на гръцки agros - поле) - изкуствени екосистеми в резултат на селскостопански стопанска дейностлице;
Техноекосистеми - изкуствени екосистеми, резултат от човешката промишлена дейност;
Градски екосистеми (лат. urbanus - градски) - екосистеми, резултат от създаването на човешки селища. В индустриално-градските екосистеми горивната енергия не допълва, а замества слънчевата енергия. Нуждата от енергия в гъсто населените градове е с 2-3 порядъка по-голяма от потока, който поддържа живота в естествените екосистеми, движени от Слънцето. Съществуват и преходни видове екосистеми между естествени и антропогенни, например екосистеми от естествени пасища, използвани от хората за паша на селскостопански животни. Всички екосистеми са взаимосвързани и взаимозависими. Съществува класификация на естествените екосистеми в зависимост от природните и климатичните условия, въз основа на преобладаващия тип растителност в големите региони на биома. Биом - съвкупност от различни групи организми и тяхното местообитание в определена ландшафтно-географска зона. Биомът се характеризира с основния тип климат, растителност или характеристики на ландшафта. Основните типове естествени екосистеми и биоми (според Ю. Одум, 1986) включват следните сухоземни екосистеми:
Вечнозелена тропическа гора;
Полувечнозелена тропическа гора (изразени влажни и сухи сезони);
Пустинен тревист храст;
Chaparral - райони с дъждовна зима и сухо лято;
Тропически пасища (пасища) и савана;
Степ от умерения пояс;
Умерена широколистна гора;
бореални иглолистни гори;
Тундра арктическа и алпийска.
Във водните местообитания, където растителността е едва забележима, хидрологичните и физически характеристики на околната среда, като "застояла вода", "течаща вода", са основа за разграничаване на екосистемите. Водните екосистеми се делят на сладководни и морски.
Сладководни екосистеми:
Лента (застояла вода) - езера, водоеми и др.;
Lotic (течащи води) - реки, потоци и др.;
Влажните зони са блата и блатисти гори.
Морски екосистеми:
Открит океан (пелагична екосистема);
Води на континенталния шелф (крайбрежни води);
Зони на повдигане (плодородни райони с продуктивен риболов);
Естуари (крайбрежни заливи, проливи, речни устия и др.);
Дълбоководни рифтови зони.
Понятието екосистеми и тяхното място в организацията на биосферата.
Структурната единица на биосферата е екосистемата.
екологична системае взаимосвързан, единен функционален набор от живи организми и тяхното местообитание. Компонентите на екосистемата са биоценоза (съвкупността от живи организми) и биотоп (мястото им на живот, неживи компоненти).
ЕКОСИСТЕМА = БИОЦЕНОЗА + БИОТОП
Растения и животни, заемащи определен биотоп(местообитание), съставляват жизнена общност - биоценоза. Можете да сравните биотоп със съд, а биоценоза със съдържанието му.
Терминът "екосистема" е въведен от английския еколог Артър Тансли през 1935 г. През 1944 г. В. Н. Сукачев предлага термина "биогеоценоза", а В. И. Вернадски използва понятието "биоинертно тяло". Основното значение на тези понятия е, че те подчертават задължителното наличие на връзки, взаимозависимост и причинно-следствени връзки, с други думи, обединяването на компонентите във функционално цяло. Пример за екосистема е езеро, гора и др.
Биогеоценозата и екосистемата са по своята същност близки понятия, но дадени от различни учени в различно време. Дискусиите за това сред учените продължават и до днес. Можете също така да изразите своята гледна точка дали тези понятия са различни или еквивалентни. Биоценоза възниква само когато всеки вид има своя собствена ниша и свое местообитание, когато е успял да се адаптира към заобикалящите го условия.
Разликата между екосистема и биогеоценоза е следната:
1. терминът "екосистема" се използва по-често в домашната наука;
2. понятието "екосистема" има по-широко значение от "биогеоценоза";
3. Терминът "биогеоценоза" се използва само по отношение на природните общности, екосистемата включва биосферата, човека и неговото влияние върху други компоненти на общността.
Компоненти и състав на екосистемата
Съобществата от организми са свързани с неорганичната среда чрез най-тесни материални и енергийни връзки. Растенията могат да съществуват само благодарение на постоянното снабдяване с въглероден диоксид, вода, кислород и минерални соли.
Хетеротрофиживея автотрофи , но се нуждаят от прием на такива неорганични съединения като кислород и вода. Връщане хранителни веществавърху околната среда възниква както по време на живота на организмите, така и след смъртта им, в резултат на разлагането на трупове. Общността образува определена система с неорганичната среда, в която потокът от атоми, причинен от жизнената дейност на организмите, има тенденция да бъде затворен в цикъл.
А. Тансли разглежда екосистемите като основните единици на природата на повърхността на Земята, обхващащи пространство с всякаква дължина (пън и цялото земно кълбо). За да се поддържа циркулацията на веществата в системата, е необходимо да има запас от неорганични молекули в асимилирана форма и четири функционално различни компонента: абиотична среда, производители, потребители и разлагащи.
1. Нежива (абиотична) среда - това са вода, минерали, газове, както и неживи органични вещества и хумус.
2 Производители (производители) - живи същества, способни да изграждат органични вещества от неорганични материали на околната среда. Тази работа се извършва предимно от зелени растения, които произвеждат с помощта на слънчева енергияот въглероден диоксид, вода и минерални вещества органични съединения. Този процес се нарича фотосинтеза. Освобождава кислород. Органичните вещества, произведени от растенията, се използват за храна от животни и хора, кислородът се използва за дишане.
3. Потребители - потребители на растителни продукти. Организмите, които се хранят само с растения, се наричат консументи от първи ред. Животните, които ядат само (или предимно) месо, се наричат консуматори от втори ред.
4. Редуктори (деструктори, декомпозитори) - група организми, които разлагат останките на мъртви същества, например останки от растения или животински трупове, превръщайки ги обратно в суровини (вода, минерали и въглероден диоксид), подходящи за производителите, превръщайки тези компоненти обратно в органични вещества. Разлагащите се включват много червеи, ларви на насекоми и други малки почвени организми. Бактерии, гъбички и други микроорганизми, които превръщат живата материя в минерална, се наричат минерализатори.
Хранителни вериги и екологични пирамиди
Слънцето осигурява постоянен приток на енергия и живите организми в крайна сметка я разсейват под формата на топлина. В процеса на жизнената дейност на организмите има постоянна циркулация на енергия и вещества, като всеки вид използва само част от енергията, съдържаща се в органичните вещества. Резултатът е верига за доставки хранителни вериги, хранителни вериги , които са поредица от видове, които извличат органична материя и енергия от оригиналната хранителна субстанция, като всяка предишна връзка се превръща в храна за следващата (фиг. 1).
През 1934 г. К. Елтън предлага концепцията за хранителна верига.
Хранителни вериги- това е пренос на материя и енергия през трофични нива (те са изградени на принципа, че всяка следваща връзка се захранва от предишната).
На всяко трофично ниво на екосистемата се води борба за първенство в притежанието на храна. Това позволява на популации с по-голяма конкурентоспособност (способност за оцеляване) да оцелеят. Конкурентоспособността на растенията зависи от скоростта на растеж, плодовитостта, приспособимостта към абиотичните фактори, а на животните - от плодовитостта, развитието на сетивните органи, скоростта на движение, издръжливостта, начина на живот.
Фигура 1. Обща схема на хранителната верига
Във всяка хранителна верига тялото заема определено място - екологична ниша. Една екологична ниша може да бъде заета от различни видове организми, които са сходни по природа на хранене.
Известният еколог Линдеман през 1942г. формулира закона за трансформация на енергията в екосистемите - " закон 10%».
Екологична пирамида -това е графично изображениевзаимоотношения в хранителните вериги. Различават се: по брой, по биомаса и по енергия.
Фигура 2 - Екологична пирамида
Екосистемае функционалното единство на живите организми и тяхната среда. Основните характерни черти на една екосистема са нейната безразмерност и липса на ранг. Замяната на едни биоценози с други за дълъг период от време се нарича сукцесия. Наследяването, възникващо върху новообразуван субстрат, се нарича първично. Сукцесията в площ, която вече е заета от растителност, се нарича вторична.
Единицата за класификация на екосистемите е биом - природна зона или район с определени климатични условия и съответен набор от доминиращи растителни и животински видове.
Специална екосистема - биогеоценоза - е участък от земната повърхност с еднородни природни явления. Компонентите на биогеоценозата са климатотоп, едафотоп, хидротоп (биотоп), както и фитоценоза, зооценоза и микробиоценоза (биоценоза).
За да получи храна, човек изкуствено създава агроекосистеми. Те се различават от естествените с ниска устойчивост и стабилност, но по-висока производителност.
Екосистемите са основните структурни единици на биосферата
Екологичната система или екосистемата е основната функционална единица в екологията, тъй като включва организми и
нежива среда - компоненти, които взаимно влияят на свойствата си и необходимите условия за поддържане на живота във формата, която съществува на Земята. Срок екосистемае предложен за първи път през 1935 г. от английски еколог А. Тенсли.
По този начин екосистемата се разбира като набор от живи организми (съобщества) и тяхното местообитание, които благодарение на циркулацията на веществата образуват стабилна система на живот.
Съобществата от организми са свързани с неорганичната среда чрез най-тесни материални и енергийни връзки. Растенията могат да съществуват само благодарение на постоянното снабдяване с въглероден диоксид, вода, кислород и минерални соли. Хетеротрофите живеят от автотрофи, но се нуждаят от неорганични съединения като кислород и вода.
Във всяко конкретно местообитание запасите от неорганични съединения, необходими за поддържане на жизнената активност на обитаващите го организми, биха били достатъчни за кратко време, ако тези запаси не се подновяват. Връщането на биогенни елементи в околната среда става както по време на живота на организмите (в резултат на дишане, екскреция, дефекация), така и след смъртта им, в резултат на разлагането на трупове и растителни остатъци.
Следователно общността образува определена система с неорганичната среда, в която потокът от атоми, причинен от жизнената дейност на организмите, има тенденция да бъде затворен в цикъл.
Ориз. 8.1. Структурата на биогеоценозата и схемата на взаимодействие между компонентите
В местната литература широко се използва терминът "биогеоценоза", предложен през 1940 г. б. зСукачев.Според неговата дефиниция биогеоценозата е „съвкупност от хомогенни природен феномен(атмосфера, рок, почвени и хидроложки условия), който има особена специфика на взаимодействията на тези съставни компоненти и определен тип обмен на материя и енергия между тях и други природни явления и представлява вътрешно противоречиво диалектическо единство, което е в постоянно движение и развитие.
В биогеоценозата V.N. Сукачев открои два блока: екотоп- набор от условия на абиотичната среда и биоценоза- съвкупността от всички живи организми (фиг. 8.1). Екотопът често се разглежда като абиотична среда, нетрансформирана от растенията (първичният комплекс от фактори на физическата и географска среда), а биотопът се разглежда като набор от елементи на абиотичната среда, модифицирани от средата, образуваща дейността на живите организми.
Има мнение, че терминът "биогеоценоза" в много по-голяма степен отразява структурните характеристики на изследваната макросистема, докато понятието "екосистема" включва преди всичко нейната функционална същност. Всъщност няма разлика между тези термини.
Трябва да се отбележи, че комбинацията от специфична физическа и химична среда (биотоп) със съобщество от живи организми (биоценоза) образува екосистема:
Екосистема = Биотоп + Биоценоза.
Равновесното (устойчиво) състояние на екосистемата се осигурява въз основа на циркулацията на веществата (виж параграф 1.5). Всички компоненти на екосистемите са пряко включени в тези цикли.
За да се поддържа циркулацията на веществата в една екосистема, е необходимо да има запас от неорганични вещества в усвоена форма и три функционално различни екологични групи организми: производители, консументи и разлагащи.
производителидействат автотрофни организми, способни да изграждат телата си за сметка на неорганични съединения (фиг. 8.2).
Ориз. 8.2. производители
Потребители -хетеротрофни организми, които консумират органичната материя на производителите или други консументи и я трансформират в нови форми.
разлагачиживеят за сметка на мъртвата органична материя, превръщайки я отново в неорганични съединения. Тази класификация е относителна, тъй като самите потребители и производители частично действат като разлагащи вещества по време на живота си, освобождавайки минерални метаболитни продукти в околната среда.
По принцип циркулацията на атомите може да се поддържа в системата без междинно звено - консуматори, поради дейността на други две групи. Такива екосистеми обаче се срещат по-скоро като изключения, например в онези райони, където общностите, формирани само от микроорганизми, функционират. Ролята на консументи в природата се изпълнява предимно от животните, тяхната дейност по поддържане и ускоряване на цикличната миграция на атомите в екосистемите е сложна и разнообразна.
Мащабът на екосистемата в природата е много различен. Степента на затвореност на поддържаните в тях цикли на материята също не е еднаква, т.е. многократно включване на едни и същи елементи в цикли. Като отделни екосистеми могат да се разглеждат например възглавница от лишеи върху ствол на дърво и срутващ се пън с населението му и малък временен резервоар, ливада, гора, степ, пустиня, целия океан и накрая цялата повърхност на Земята, заета от живот.
При някои типове екосистеми изнасянето на материя извън техните граници е толкова голямо, че тяхната стабилност се поддържа главно благодарение на притока на същото количество материя отвън, докато вътрешната циркулация е неефективна. Това са течащи резервоари, реки, потоци, райони по стръмните склонове на планините. Други екосистеми имат много по-пълен цикъл на веществата и са относително автономни (гори, ливади, езера и др.).
Екосистемата е почти затворена система. Това е фундаменталната разлика между екосистемите и общностите и популациите, които са отворени системи, обменящи енергия, материя и информация с околната среда.
Въпреки това, нито една екосистема на Земята няма напълно затворен цикъл, тъй като все още има минимален обмен на маса с околната среда.
Екосистемата е набор от взаимосвързани потребители на енергия, които извършват работа, за да поддържат своето неравновесно състояние спрямо околната среда чрез използване на потока от слънчева енергия.
В съответствие с йерархията на общностите, животът на Земята се проявява и в йерархията на съответните екосистеми. Екосистемната организация на живота е едно от необходимите условия за неговото съществуване. Както вече беше отбелязано, запасите от биогенни елементи, необходими за живота на организмите на Земята като цяло и във всяка конкретна област на нейната повърхност, не са неограничени. Само система от цикли може да даде на тези резерви свойството безкрайност, необходимо за продължаване на живота.
Само функционално различни групи организми могат да поддържат и осъществяват цикъла. Функционално-екологичното разнообразие на живите същества и организацията на потока от вещества, извлечени от околната среда в цикли, са най-древното свойство на живота.
От тази гледна точка устойчивото съществуване на много видове в една екосистема се постига чрез нарушения на естествените местообитания, които постоянно се случват в нея, което позволява на нови поколения да заемат новоосвободеното пространство.
Екосистемна концепция
Основният обект на изучаване на екологията са екологичните системи или екосистемите. Екосистемата заема следващото място след биоценозата в системата от нива на дивата природа. Говорейки за биоценоза, имахме предвид само живите организми. Ако разгледаме живите организми (биоценоза) във връзка с факторите на околната среда, тогава това вече е екосистема. По този начин екосистемата е природен комплекс (биоинертна система), образуван от живи организми (биоценоза) и тяхното местообитание (например атмосферата е инертна, почвата, резервоарът е биоинертен и т.н.), свързани помежду си от метаболизъм и енергия.
Общоприетият в екологията термин "екосистема" е въведен през 1935 г. от английския ботаник А. Тенсли. Той смята, че екосистемите, „от гледна точка на еколога, са основните природни единици на повърхността на земята“, които включват „не само комплекс от организми, но и целия комплекс от физически фактори, които формират това, което ние наричаме среда на биом - фактори на местообитанието в най-широк смисъл." Тенсли подчертава, че екосистемите се характеризират с различни видове метаболизъм не само между организмите, но и между органичните и неорганична материя. Това е не само комплекс от живи организми, но и комбинация от физически фактори.
Екосистема (екологична система)- основната функционална единица на екологията, която е единство от живи организми и тяхното местообитание, организирано от енергийни потоци и биологичен цикъл на веществата. Това е фундаментална общност на живото и неговото местообитание, всяка съвкупност от живи организми, живеещи заедно, и условията за тяхното съществуване (фиг. 8).
Ориз. 8. Различни екосистеми: а - водоеми средна лента(1 - фитопланктон; 2 - зоопланктон; 3 - плуващи бръмбари (ларви и възрастни); 4 - млади шарани; 5 - щука; 6 - ларви на хорономиди (потрепващи комари); 7 - бактерии; 8 - насекоми от крайбрежната растителност; b - ливади (I - абиотични вещества, т.е. основните неорганични и органични компоненти); II - производители (растителност); III - макроконсуматори (животни): A - тревопасни (кобили, полски мишки и др.); C - косвени или детрит- ядещи консуматори или сапроби (почвени безгръбначни); C- "монтирани" хищници (ястреби); IV- разлагащи (гнилостни бактерии и гъбички)
Понятието "екосистема" може да се приложи към обекти различни степенисложност и величина. Пример за екосистема би била тропическа гора на определено място и време, обитавана от хиляди видове растения, животни и микроби, живеещи заедно и обвързани от взаимодействията, които се случват между тях. Екосистемите са такива природни образувания като океан, море, езеро, ливада, блато. Една екосистема може да бъде хълм в блато и гниещо дърво в гора с организми, живеещи върху тях и в тях, мравуняк с мравки. Най-голямата екосистема е планетата Земя.
Всяка екосистема може да се характеризира с определени граници (екосистема от смърчови гори, екосистема от низинно блато). Самото понятие „екосистема“ обаче е безценно. Има признак на безразмерност, не се характеризира с териториални ограничения. Екосистемите обикновено се разграничават от елементи на абиотичната среда, като топография, видово разнообразие, физикохимични и трофични условия и др. Размерът на екосистемите не може да се изрази във физически единици (площ, дължина, обем и др.). Изразява се чрез системна мярка, която отчита процесите на метаболизма и енергията. Следователно екосистемата обикновено се разбира като набор от компоненти на биотичната (живи организми) и абиотичната среда, по време на взаимодействието на които възниква повече или по-малко пълен биотичен цикъл, в който участват производители, потребители и разлагащи. Терминът "екосистема" се използва и по отношение на изкуствени образувания, например паркова екосистема, селскостопанска екосистема (агроекосистема).
Екосистемите могат да бъдат разделени на микроекосистеми(дърво в гората, крайбрежни гъсталаци от водни растения), мезоекосистеми(блато, борова гора, ръжено поле) и макроекосистеми(океан, море, пустиня).
За баланса в екосистемите
Равновесните екосистеми са тези, които "контролират" концентрациите на хранителни вещества, поддържайки техния баланс с твърди фази. Твърдите фази (останките от живи организми) са продукти от жизнената дейност на биотата. Равновесни ще бъдат онези общности и популации, които са част от равновесна екосистема. Този вид биологично равновесие се нарича Подвижен, тъй като процесите на отмиране непрекъснато се компенсират от появата на нови организми.
Равновесните екосистеми се подчиняват на принципа на Le Chatelier за устойчивост. Следователно тези екосистеми имат хомеостаза, с други думи, те са в състояние да минимизират външното въздействие, като същевременно поддържат вътрешен баланс. Стабилността на екосистемите се постига не чрез изместване на химическите равновесия, а чрез промяна на скоростите на синтез и разлагане на биоген.
От особен интерес е начинът за поддържане на стабилността на екосистемите, основан на включването в биологичния цикъл на органични вещества, произведени преди това от екосистемата и депозирани "в резерв" - дървесина и мортмаса (торф, хумус, постеля). В този случай дървесината служи като вид индивидуално материално богатство, докато мортмасата служи като колективно богатство, което принадлежи на екосистемата като цяло. Това „материално богатство“ повишава устойчивостта на екосистемите, гарантирайки тяхното оцеляване в условията на неблагоприятно изменение на климата, природни бедствияи т.н.
Стабилността на една екосистема е толкова по-голяма, колкото по-голяма е тя и колкото по-богат и разнообразен е нейният видов и популационен състав.
Екосистемите от различни видове използват различни варианти на индивидуални и колективни начини за съхранение на устойчивост с различно съотношение на индивидуално и колективно материално богатство.
По този начин основната функция на съвкупността от живи същества (общности), включени в екосистемата, е да осигури равновесно (устойчиво) състояние на екосистемата, основано на затворена циркулация на веществата.
Екосистема е всяка съвкупност от взаимодействащи живи организми и условия на околната среда. Терминът "екосистема" е въведен от А. Тенсли през 1935г.
Основни свойства:
1) способността за извършване на цикъла на веществата
2) устояват на външни влияния
3) произвеждат биологични продукти
Видове екосистеми:
1) микроекосистеми (ствол на дърво в етап на размножаване, аквариум, малко езерце, капка вода и др.)
2) мезоекосистема (гора, езеро, степ, река)
3) макроекосистема (океан, континент, природна зона)
4) глобална екосистема (биосфера като цяло)
Най-голямата екосистема е биосфера- обвивката на планетата, обитавана от живи организми. Дебелината на биосферата е малко повече от 20 km (организмите живеят над земната повърхност не по-високо от 6 km над морското равнище, слизат не по-дълбоко от 15 km в земната маса и 11 km в океана), но по-голямата част от живите веществото е концентрирано в приповърхностния слой с дебелина 50 - 100 m е височината на горския покрив и дълбочината на проникване на основната маса от корени. В тези граници са концентрирани сухоземни и почвени животни и микроорганизми. В океана най-обитаемите от растения и животни са огрените от слънцето и затоплени до дълбочина 10-20 m приповърхностни водни слоеве. Повече от 90% от растителната и животинската биомаса е концентрирана в този тънък слой на биосферата.
Одум предложи класификация на екосистемата въз основа на биоми. Това са големи природни екосистеми, съответстващи на физически и географски зони. характеризиращ се с някакъв основен тип растителност или друг характерна особеностпейзаж.
Типове биоми:
1) сухоземни (тундра, тайга, степи, пустини)
2) сладководни (течащи води: реки, потоци, застояли води: езера, езера, блатисти води: блата)
3) морски (открит океан, шелфови води, дълбоководни зони)
Еколозите също използват термина "биогеоценоза", предложен от съветския ботаник V.N. Сукачев. Този термин се отнася до съвкупността от растения, животни, микроорганизми, почва и атмосфера върху хомогенна земна площ. Биогеоценозата е синоним на екосистема.
В зависимост от въздействието на човешката дейност системите се делят на:
1) естествени, запазени непокътнати;
2) модифицирани, променени от човешки дейности;
3) трансформиран, трансформиран от човека.
Екосистемата се състои от четири основни елемента:
1. Нежива (абиотична) среда е вода, минерали, газове, както и неживи органични вещества и хумус.
2. Производители (производители) - живи същества, способни да изграждат органични вещества от неорганични материали от околната среда. Тази работа се извършва главно от зелени растения, които произвеждат органични съединения от въглероден диоксид, вода и минерали с помощта на слънчева енергия. Този процес се нарича фотосинтеза. Освобождава кислород. Органичните вещества, произведени от растенията, се използват за храна от животни и хора, кислородът се използва за дишане.
3. Консуматори - консуматори на растителни продукти. Организмите, които се хранят само с растения, се наричат консументи от първи ред. Животните, които ядат само (или предимно) месо, се наричат консуматори от втори ред.
4. Редуктори (разрушители, разлагащи) - група организми, които разлагат останките на мъртви същества, например растителни останки или животински трупове, превръщайки ги обратно в суровини (вода, минерали и въглероден диоксид), подходящи за производители, които ги преобразуват съставните части обратно в органична материя. Разлагащите се включват много червеи, ларви на насекоми и други малки почвени организми. Бактерии, гъбички и други микроорганизми, които превръщат живата материя в минерална, се наричат минерализатори.
Природата е изключително икономична. Създадената от организмите биомаса (субстанцията на телата им) и съдържащата се в нея енергия се пренасят в останалата част от екосистемата: животните се хранят с растения, хищните животни ядат първите, хората ядат растения и животни. Този процес се нарича хранителна верига.
По отношение на вложената енергия естествените и антропогенните (създадени от човека) екосистеми са сходни. Както естествените, така и изкуствените (къщи, градове, транспортни системи) екосистеми изискват енергийно снабдяване отвън. Но естествените екосистеми получават енергия от един почти вечен източник - Слънцето, което освен това, "произвеждайки" енергия, не замърсява околната среда. Човекът, напротив, захранва процесите на производство и потребление основно за сметка на крайни енергийни източници - въглища и петрол, които наред с енергията отделят прах, газове, топлина и други отпадъци, които са вредни за околната среда и не могат преработени в самата изкуствена екосистема. Не трябва да се забравя, че консумацията дори на такава „чиста“ енергия като електричеството (ако е произведена в ТЕЦ) води до замърсяване на въздуха и топлинно замърсяване на околната среда.
