Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

А.Е. Аствацатуров
Инженерная экология

Учеб. пособие. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ. 2006

Предыдущая

Глава 2. Краткие сведения об экологии

2.2. Экосистема. Концепция, классификация, основные понятия

Понятие "экосистема" было введено в 1935 году английским ботаником А.Тенсли, а определенные высказывания о единстве организмов и среды появлялись и раннее в трудах немецкого ученного К. Мебиуса, американского биолога С.Форбса, русских ученых В.В.Докучаева, Г.Ф.Морозова, В.Н.Сукачева.

Экосистема - это основная функциональная система в биосфере, представляющая совокупность сообщества живых организмов и среды их обитания, находящихся в естественной взаимосвязи, обеспечивающей их жизнедеятельность. Различают микроэкосистемы (например, дерево), мезоэкосистемы (луг, лес, озеро и др.), макроэкосистемы (океан, материк), глобальная экосистема (биосфера).

Экосистемы классифицируются по функциональным, или структурным, характеристикам, а также исходя из типа растительных или основных признаков ландшафта. Какой-либо традиционной единой классификации типов экосистемы в практике экологических исследований не принято, и это разнообразие подходов полезно.

Приведем примеры. Классификация наземных биомов осуществляется по естественным или исходным признакам растительности, типы водных экологических систем различают по геологическим и физическим признакам. В табл.2.1 приведены шестнадцать основных типов экосистем, представляющих характерную среду развития человеческой цивилизации.

Таблица 2.1

Основные типы природных экосистем и биомов биосферы (по Ю. Одуму, 1986)

Типы природных экосистем

Примеры

Наземные биомы

 

Тундра: арктическая и альпийская

Бореальные хвойные леса

Листопадный лес умеренной зоны

Степь умеренной зоны

Тропические грансленд и саванна

Чапараль - районы с дождливой зимой и засушливым летом

Пустыня: травянистая и кустарниковая

Полувечнозеленый тропический лес: влажный и сухой

Вечнозеленый тропический дождевой лес

Пресноводные экосистемы

Лентические (стоячие воды): озера, пруды и т.д.

Лотические (текучие воды) реки, ручьи и т. д.

Заболоченные угодья: болота и болотистые леса

Морские

экосистемы

Открытый океан (пелагическая)

Воды континентального шельфа (прибрежные воды)

Районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством)

Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, соленые марши и т. д.)

Все экосистемы, включая самую крупную из них - биосферу, представляют собой открытые системы, которые должны получать и отдавать энергию. Это означает, что экосистемы, входящие в биосферу, также открыты для потоков веществ, для перемещения через них (входа и выхода из них) организмов. Из этого вытекает и понятие концепции.

Концепция экосистемы, т.е. система взглядов на экосистему, должна учитывать существование совокупности взаимосвязанных и необходимых для жизнедеятельности энергии и веществ на входе и выходе среды.

Эта особенность показана на рис.2.1 в виде схематической модели круговорота энергии и вещества в экосистеме. Данная модель состоит из биотической (биоценоза) и абиотической (биотоп) части, связанных обменом веществ. В экосистему поступает энергия солнца, газы атмосферы, вода и минеральные вещества почвы. Из нее же выделяются тепло, кислород, углекислый газ, биогенные вещества, переносимые водой, перегной.

Рис.2.1. Схема круговорота энергии и вещества в экосистеме

Масштабы изменения среды на входе и выходе зависят от рода переменных и могут очень сильно варьироваться. К переменным такого рода можно отнести размеры системы, интенсивность обмена, взаимодействие или сбалансированность автотрофных и гетеротрофных процессов.

Границы рассматриваемых экосистем могут быть определены как достаточно точно (например, геометрические границы города), так и условно, когда переходы между экосистемами постепенны (например, переход между лесом и степью или между топяным болотом, тростниковым болотом и озером). Поэтому экосистемы отличаются не столько определенными числами и неподвижными границами, сколько средними значениями и границами разброса.

Структура экосистем включает в себя пищевые цепи, которым принадлежит особая роль в экономике экосистем. Эти цепи составляют трофические структуры (от греч. trophy - питание), по которым происходит перенос энергии и круговорот веществ.

С позиции трофической структуры экосистему можно разделить на два яруса, или пласта: 1) верхний - автотрофный (греч. autos - сам, trophies - пища), т.е. самостоятельно питающийся пласт, или "зеленый пояс", включающий растения или их части, и 2) нижний - гетеротрофный (греч. heteros - другой), т.е. питаемый другими пласт, или "коричневый пояс" почв и осадков. Рассматривая же биологическую сущность состава экосистемы, следует выделить: 1) неорганические вещества (C, N, CO2, H2O и др.), входящие в круговорот; 2) органические соединения (белки, углероды, липиды, гумусовые вещества и т.д.), связывающие биотическую и абиотическую части; 3) воздушную, водную и субстратную среду, включающую физические факторы; 4) проценты автотрофных организмов (зеленые растения, производящие пищу из неорганических веществ); 5) макроконсументы или фаготрофы (от греч. phagos - пожирать) - гетеротрофные организмы, в основном животные, питающиеся другими организмами; 6) микроконсументы - гетеротрофные, в основном бактерии и грибы или осмотрофы (от греч. osmos - толчок, давление).

Пищевой цепью называется перенос энергии пищи от ее источника - автотрофов (растений) - через разные организмы путем поедания одних другими. Пищевые цепи так или иначе знакомы каждому из нас: траву поедает корова, мясо которой становится пищей для человека, или другой пример - фитопланктон, живущий от солнечной энергии, становится пищей зоопланктона, последний поедается мелкой рыбой, которую съедает крупная рыбы, ставшая пищей для человека.

Все пищевые цепи входят в круговороты материи, ведущие от продуцентов к диструентам. Представители трофных уровней, представленных выше, связаны между собой односторонней передачей биомассы в цепи питания. Цепи хищников начинаются с продуцентов: клевер - овца - волк; планктонные водоросли - дафния - плотва - щука. Цепи паразитов могут начинаться и с продуцентов (яблоня - щитовка - наездник) и с консументов (овца - муха - кровососка - бактерии - вирусы).

Экология занимается системами различного уровня организации (от организмов до экосистем). Популяция обозначает группы особей различных видов организмов, сообщество включает в себя все популяции данного объекта. Закономерности взаимоотношений организмов и среды их обитания проявляются на уровне особей, биоценоза и биогеоценоза.

Популяция (от лат. populus - народ) - это совокупность организмов одного вида, совместно обитающих и населяющих общую территорию. По Ю.Одуму, популяцию можно определить как любую группу организмов одного вида (или иную группу, внутри которой особи могут обмениваться генетической информацией), занимающую определенное пространство и функционирующую как часть биотического сообщества. Любая популяция обладает генетическими свойствами, связанными с экологией. Основными характеристиками популяции являются: рождаемость, смертность, плотность, возрастная структура, соотношение полов, биотический потенциал, распределение в пространстве (дисперсия), кривая роста и др.

Популяции организмов, закономерно взаимодействующие между собой в пространстве, представляют собой биоценоз. Термин биоценоз (от греч. bios - жизнь, koinos - общий) впервые введен немецким биологом К.Мебиусом, а в исследованиях американского ученого С.Форбса были заложены основы понятия об экосистеме.

Биоценоз, или сообщество организмов, - это ассоциация взаимодействующих растений и живых организмов в ограниченном пространстве, в котором преобладают определенные виды организмов или физический фактор.

Длительное существование различных видов организмов лежит в основе формирования многовидовых сообществ - биоценозов. Подбор видов в биоценозах не случаен, а определяется возможностью непрерывного поддержания круговорота.

Соответственно, используя термины: совокупность растений  - фитоценоз, животных - зооценоз, микроорганизмов - микроценоз, организмов, населяющих органическое жизненное пространство - биотоп.

Экологическая система, или биогеоценоз, представляет собой систему взаимодействия живой (биоценоз) и неживой (косной) природы. Термин "биогеоценоз" введен в науку российским академиком В.Н.Сукачевым, под которым понимается участок биосферы, однородный по топографическим, микроклиматическим, гидрологическим и биотическим условиям.

В состав биогеоценоза входят:

1) растительное сообщество - фитоценоз;

2) животный компонент - зооценоз;

3) микробные биокомплексы - микробоценоз;

4) почва и почвенно-грунтовые воды, которые, взаимодействуя с растениями и микроорганизмами, образуют эдафотоп;

5) косное вещество - неживая природа, образующая экотоп;

6) атмосфера, взаимодействующая с компонентами биогеоцено-за, образует климатоп.

Крупная же биосистема регионального или континентального значения, характеризующаяся определенным типом растительности или спецификой ландшафта, обозначается термином биом.

Предыдущая