Экосистемы. Таблица 7.1 Первичная биологическая продуктивность экосистем земного шара (по Р.Х

 

Таблица 7.1 Первичная биологическая продуктивность экосистем земного шара (по Р.Х. Уиттекер, 1980)

 

 

Экосистемы

Концепция экосистемы в экологии

Живые организмы и их неживое окружение не отделимы друг от друга, поскольку постоянно взаимодействуют. В этом сочетании в экологии рассматривается экосистема как основная функциональная единица. Часто современную экологию называют учением об экосистемах, раскрывающем закономерности их состава, структуры, функционирования и эволюцию. Термин «экосистема» впервые предложен в 1935 году английским ботаником Л. Тэнсли. Оформление современных представлений об этом понятии произошло в первой половине ХХ века. Существует ряд определений экосистемы.

1) Подчеркивая, что совокупность специфического физико-химического окружения сообщества живых организмов образует единое целое, Тэнсли предложил формулировку:

2) Юджин Одум: «Экосистема — любая биологическая система, включающая все совместно функционирующие организмы (биологическое сообщество) на данной территории, и взаимодействующие с физической средой таким образом, что потоки энергии создают четко выраженные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями».

3) Н.Ф. Реймерс: «Экосистема — любое сообщество живых существ и его среды обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимостей и причинно-следственных связей существующих между отдельными компонентами».

4) А.С. Степановских: «Экосистема — любая совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, энергии и информации».

5) В отечественной литературе как синоним понятия «экосистема» применяется термин «биогеоценоз», предложенный В.И. Сукачевым в 1940 г. «Биогеоценоз — динамическое и устойчивое сообщество растений, животных, микроорганизмов, находящиеся в непосредственном контакте и постоянном взаимодействии с компонентами атмосферы, гидросферы, литосферы». Такое определение может считаться экосистемным, так как в термине «биоценоз» заложена ограниченность: границы биоценозов заданы рамками наземных растительных сообществ – фитоценозов. Экосистемы не имеют определенных границ или объемов и могут охватывать пространство разной протяженности: от капли воды до мирового океана. Следовательно, биогеоценоз — частный случай экосистемы, относящийся к наземным сообществам. Понятие биогеоценоз отражает структурные характеристики, а в понятие экосистемы входит функциональная сущность биологических систем.

Отличительные особенности экосистем:

Единство структуры и функций.

Охват любых объемов пространства.

Открытость — для функционирования экосистем необходим постоянный приток энергии извне, часть энергии либо накапливается в экосистеме, либо выделяется из нее.

Биохимические процессы, протекающие в экосистемах, являются едиными в химическом смысле для всех, живых организмов, от бактерий до млекопитающих и человека, что обусловлено единством круговорота веществ и цикличностью реакций и последовательностью.

Все организмы, входящие в экосистему, извлекают из нее вещество и энергию и обогащают ее информацией и продуктами жизнедеятельности. В результате закономерных и эволюционно сложившихся в отношениях организмов со средой осуществляется глобальная функция живого вещества — поддержание биотического круговорота, состоящего из биогеохимических циклов отдельных элементов.

Эмерджентность — свойства экосистемы как единого целого не сводятся к простой сумме ее составных частей.

Стабильность — определяется сложностью структуры, которая определяется видовым разнообразием: чем больше элементов, видов или популяций содержит экосистема, тем она стабильнее.

Устойчивость экосистемы по отношению к внешним воздействиям.

В природных экосистемах существует постоянный и достаточно устойчивый баланс между синтезом и распадом органических соединений.

По отношению к экосистемам действует правило Эванса: понятие «экосистема» безразмерно и пригодно для обозначения любой надорганизменной системы, взаимодействующей с окружающей средой.

Классификация экосистем:

Распространению концепции экосистем способствовала гибкость термина. К экосистемам можно отнести биологические системы любого масштаба, в связи с этим существует классификация экосистем применительно к их размерам:

А) Микроэкосистемы (пример, подушка лишайника, ствол гниющего дерева, пятно солончака, водная линза).

Б) Мезоэкосистема (пруд, озеро, опушка леса).

В) Макроэкосистема (лес, степь, континент, океан)

Термин «экосистема» применим и к искусственным экосистемам: сельскохозяйственные угодья, сады, парки, пруд, сооружения биологической очистки сточных вод, аквариумы.

Независимо от степени сложности и размеров, любая экосистема характеризуется:

1) Совокупностью абиотических факторов, определяющих возможности существования биотических сообществ.

2) Комплексом параметров, характеризующих живые организмы. Пример:

Видовой состав, биомассу и численность живых организмов.

Соотношение отдельных трофических групп.

Интенсивность процессов синтеза и деструкции органического вещества.

Совокупность всех экосистем на Земле образует биосферу (по Вернадскому), экосферу (по Коулу).

Крупные географические образования, включающие мезо- и макро – экосистемы — биом, который включает в себя ряд меньших по размерам и взаимосвязанных друг с другом экосистем.

Л. Тэнсли все экосистемы делил на 3 больших типа: наземные, морские, пресноводные. Это же разделение лежит в основе наиболее распространенной классификации экосистем по Ю. Одуму.

Наземные экосистемы (перечисление идет от полюсов к экватору и от уровня моря к высокогорью). Типы экосистем:

Тундра арктическая и альпийская.

Бореальные хвойные леса (бореальный — северный).

Листопадный лес умеренной климатической зоны.

Степь умеренной зоны.

Тропические грассленцы и саваны.

Чапарраль — районы с засушливым летом и дождями зимой.

Пустыня травянистая и кустарниковая.

Полувечнозеленый тропический лес в условиях чередования влажных и сухих сезонов.

Вечнозеленый тропический дождевой лес.

В основе классификации наземных экосистем положены климатические условия и естественные черты растительного покрова.