Совокупность живых организмов экосистемы образует. Экосистема – основное понятие экологии

⁰

Изучение окружающей среды как равновесного сообщества живых организмов, идеально приспособленного к обитанию в конкретной среде с определенным микроклиматом и рядом других особенностей, привело к появлению понятия экосистемы.

Этим словом стали называть систему, включающую взаимодействие живых существ (биоценоза) и среды обитания (биотопа), их взаимные обмены энергией и веществом, продолжающиеся в течение достаточно долгого промежутка времени. Ярким примером экосистемы служит пруд, в котором обитают многочисленные растения, микроорганизмы, насекомые, рыбы, птицы и млекопитающие.

В биологии принято различать следующие градации экосистем:

— микроэкосистемы (капля воды, в которой обитают микроорганизмы, поваленный ствол дерева с обитающими в нем бактериями и насекомыми);

— мезоэкосистемы (отдельно взятый пруд или лесной массив на определенной территории);

— макроэкосистемы (континентальная, океаническая);

— глобальная экосистема, включающая нашей планеты.

Глобальная экосистема – это совокупность макроэкосистем, а те, в свою очередь, являются совокупностью мезоэкосистем разных масштабов, или биогеоценозов. Каждый отдельный биогеоценоз – это основной элемент глобальной экосистемы Земли.

Компоненты экосистемы

В состав любой экосистемы входят как живые, так и неживые компоненты, активно влияющие друг на друга. Основным признаком ее существования является устойчивость круговорота веществ и явлений в течение достаточно долгого периода, который нередко измеряется даже не тысячелетиями, а миллионами лет.

Компонентами биогеоценоза (экосистемы) в обязательном порядке являются:

— атмосфера (климатоп), ее климатические особенности и погодные явления;

— грунт или почва (эдафотоп) для обеспечения минералами, влагой, органическими элементами;

— растительный мир (фитоценоз), осуществляющий переработку влаги и минералов в органические соединения;

— животный мир (зооценоз), питательной базой для которых служат растения и животные;

— микроорганизмы (микробиоценоз), отвечающие за переработку органических остатков отмерших растений и животных.

Для обозначения системы этих компонентов в западной биологической науке используется термин «экосистема» , предложенный в 1935 году английским ученым А.Тенсли. Российская научная школа предпочитает пользоваться термином «биогеоценоз» авторства советского биолога В.Н.Сукачева. Оба названия равноценны по смыслу.

Характеристики экосистемы

Учитывая разнообразие живых и неживых компонентов, составляющих любую экосистему, характеристики, которыми описываются ее свойства, носят общий характер.

— Устойчивость – основной показатель экосистемы. Под устойчивостью подразумевается способность поддерживать свою структуру при различных внешних воздействиях либо изменениях параметров среды и восстанавливаться при уничтожении части .

— Биоразнообразие – количественное и качественное разнообразие видов живых существ, включенных в экосистему. Чем выше биоразнообразие, тем более устойчивой является структура экосистемы.

— Сложность экосистемы – показатель, включающий как общее число видов, так и количество взаимодействий между ними. Чем большим числом связей характеризуется биогеоценоз, тем он более устойчив и быстрее восстанавливается при каких-либо негативных воздействиях.

— Продуктивность – показатель, выражаемый как в виде общей массы обитающих на единице площади всех живых существ, так и в виде этой же массы в пересчете на энергию либо на количество сухой органики.

Кроме того, в последнее столетие появился новый фактор, оказывающий влияние на экосистемы всех материков — антропогенный . Экологи всего мира внимательно следят, чтобы антропогенное воздействие не превышало разумных пределов и не приводило к полному уничтожению экосистем в отдельных местностях.

Впервые термин "Экосистема" был предложен в 1935 году английским экологом А. Тенсли. Экосистема – это основная структурная единица экологии, представляет собой единый природный или природно-антропогенный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и косные экологические компоненты, объединены причинно-следственными связями, обменом веществ и распределением потока энергии. Экосистемы очень разнообразны. Существует несколько классификаций экосистем.

По происхождению различают следующие типы экосистем.

1. Природные (естественные) экосистемы - это такие экосистемы, в которых биологический круговорот протекает без прямого участия человека. По энергетическому признаку они делятся на два вида:

Экосистемы, полностью зависящие от прямого солнечного излучения, получающие мало энергии, и поэтому малопродуктивны. Однако они крайне важны, так как занимают огромные площади, на которых очищаются большие объемы воздуха, формируются климатические условия и т.д.

Экосистемы, получаемые энергию и от Солнца, и от других естественных источников. Данные экосистемы намного продуктивнее первых.

2. Антропогенные (искусственные) экосистемы - экосистемы, созданные человеком, которые способны существовать только при поддержке человека. Среди данных экосистем выделяют:

Агроэкосистемы (греч. agros - поле) - искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека;

Техноэкосистемы - искусственные экосистемы, возникающие в результате промышленной деятельности человека;

Урбаноэкосистемы (лат. urbanus - городской) - экосистемы, возникающие в результате создания поселений человека. В индустриально-городских экосистемах энергия топлива не дополняет, а заменяет солнечную энергию. Потребность в энергии плотно заселенных городов на 2-3 порядка больше того потока, который поддерживает жизнь в эстественных экосистемах, движимых Солнцем. Существуют и переходные между природными и антропогенным типы экосистем, например, экосистемы естественных пастбищ, используемых человеком для выпаса сельскохозяйственных животных. Все экосистемы взаимосвязаны и взаимозависимы. Существует классификация естественных экосистем в зависимости от природных и климатических условий, основанная на преобладающем типе растительности в крупных регионах-биомах. Биом – совокупность различных групп организмов и среды их обитания в определенной ландшафтно-географической зоне. Биом характеризуется основным типом климата, растительности или особенностями ландшафта. К основным типам природных экосистем и биомов (по Ю. Одуму, 1986) относятся следующие наземные экосистемы:

Вечнозеленый тропический дождевой лес;

Полувечнозеленый тропический лес (выраженный влажный и сухой сезоны);

Пустыня травянистая кустарниковая;

Чапараль – районы с дождливой зимой и засушливым летом;

Тропические злаковники (грасленд) и саванна;

Степь умеренной зоны;

Листопадный лес умеренной зоны;

Бореальные хвойные леса;

Тундра арктическая и альпийская.

В водных местообитаниях, где растительность малозаметна, в основе выделения экосистем находятся гидрологические и физические особенности среды, например "стоячая вода", "текучая вода". Водные экосистемы делятся на пресноводные и морские.

Пресноводные экосистемы:

Ленточные (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 экосистема);

Воды континентального шельфа (прибрежные воды);

Районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством);

Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек и др.);

Глубоководные рифтовые зоны.

Экологическая система или экосистема рассматривается наукой как масштабное взаимодействие живых организмов с неживой средой их обитания. Они влияют друг на друга, и их содействие позволяет поддерживать жизнь. Понятие «экосистема» является обобщенным, оно не имеет физического размера, так как включает в себя океан и , и одновременно маленькую лужу и цветок. Экосистемы очень разнообразны, они зависят от большого количества факторов, таких как климат, геологические условия и деятельность человека.

Общее понятие

Чтобы полностью понять термин «экосистема» рассмотрим его на примере леса. Лес – не просто большое количество деревьев или кустарников, а сложная совокупность связанных между собой элементов живой и неживой (земля, солнечный свет, воздух) природы. К живым организмам относят:

насекомых;
лишайники;
бактерии;
грибы.

Каждый организм выполняет свою четко поставленную роль, а общая работа всех живых и неживых элементов создает баланс для бесперебойной работы экосистемы. Каждый раз, когда посторонний фактор или новое живое существо проникают в экосистему, могут возникнуть негативные последствия, наносящие разрушения и потенциальный вред. Экосистема может разрушаться в результате жизнедеятельности человека или стихийных бедствий.

Виды экосистем

В зависимости масштаба проявления существует три основных вида экосистем:

Макроэкосистема. Масштабная система, состоящая из маленьких систем. Примером становится пустыня, или океан населенный тысячами видов морских животных и растений.
Мезоэкосистема. Экосистема небольшого размера (пруд, лесной массив или отдельная поляна).
Микроэкосистема. Экосистема малого размера, которая имитирует в миниатюре природу различных экосистем (аквариум, труп животного, леской пень, лужа воды населенная микроорганизмами).

Уникальность экосистем в том, что они не имеют четко обозначенных границ. Чаще всего они дополняют друг друга или же разделяются пустынями, океанами и морями.

Человек играет весомую роль в жизнедеятельности экосистем. В наше время для удовлетворения собственных целей человечество создает новые и губит существующие экологические системы. В зависимости от способа образования экосистемы также делятся на две группы:

Естественная экосистема. Создается в результате сил природы, способна самостоятельно восстанавливаться и создавать замкнутый круг веществ, от создания до распада.
Искусственная или антропогенная экосистема. Состоит из растений и животных, которые обитают в условиях созданными руками человека (поле, пастбище, водохранилище, ботанический сад).

Одной из самых больших искусственных экосистем является город. Человек придумал его для удобства собственного существования и создал искусственные притоки энергии в виде газо- и водопроводов, электричества и отопления. Однако искусственная экосистема требует дополнительных притоков энергии и веществ извне.

Глобальная экосистема

Совокупность всех экологических систем составляет глобальную экосистему – . Она самая масштабная совокупность взаимодействия живой и неживой природы на планете Земля. Находится в балансе благодаря равновесию огромного множества экосистем и многообразия видов живых организмов. Она настолько огромна, что охватывает:

земную поверхность;
верхнюю часть литосферы;
нижнюю часть атмосферы;
все водные пространства.

Благодаря постоянному , глобальная экосистема сохраняет свою жизнедеятельность на протяжении миллиардов лет.

Экосистема включает в себя все живые организмы (растения, животные, грибы и микроорганизмы), которые в той или иной степени, взаимодействуют друг с другом и окружающей их неживой средой (климат, почва, солнечный свет, воздух, атмосфера, вода и т.п.).

Экосистема не имеет определенного размера. Она может быть столь же большой, как пустыня или озеро, или маленькой, как дерево или лужа. Вода, температура, растения, животные, воздух, свет и почва - все взаимодействуют вместе.

Суть экосистемы

В экосистеме каждый организм имеет свое собственное место или роль.

Рассмотрим экосистему небольшого озера. В нем, можно найти все виды живых организмов, от микроскопических до животных и растений. Они зависят от , такой как вода, солнечный свет, воздух и даже от количества питательных веществ в воде. (Нажмите , чтобы узнать подробнее о пяти основных потребностях живых организмов).

Схема экосистемы озера

Каждый раз, когда "постороннее" (живое существо(а) или внешний фактор, например, повышение температуры) вводятся в экосистему, могут произойти катастрофические последствия. Это происходит потому, что новый организм (или фактор) способен искажать естественный баланс взаимодействия и нести потенциальный вред или разрушение неродной экосистеме.

Как правило, биотические члены экосистемы, вместе с их абиотическими факторами зависят друг от друга. Это означает отсутствие одного члена или одного абиотического фактора может повлиять на всю экологическую систему.

Если нет достаточного количества света и воды, или, если почва содержит мало питательных веществ, растения могут погибнуть. Если растения погибают, животные, которые от них зависят также оказываются по угрозой. Если животные, зависящие от растений гибнут, то другие животные, зависящие от них также погибнут. Экосистема в природе работает одинаково. Все ее части должны функционировать вместе, чтобы поддерживать баланс!

К сожалению, экосистемы могут разрушиться в результате стихийных бедствий, таких как пожары, наводнения, ураганы и извержения вулканов. Человеческая деятельность также способствует разрушению многих экосистем и .

Основные виды экосистем

Экологические системы имеют неопределенные размеры. Они способны существовать на небольшом пространстве, например под камнем, гниющем пне дерева или в небольшом озере, а также занимать значительные территории (как весь тропический лес). С технической точки зрения, нашу планету можно назвать одной огромной экосистемой.

Схема небольшой экосистемы гниющего пня

Виды экосистем в зависимости от масштаба:

Микроэкосистема - экосистема небольшого масштаба, как пруд, лужа, пень дерева и т.д.
Мезоэкосистема - экосистема, такая, как лес или большое озеро.
Биом. Очень большая экосистема или совокупность экосистем с аналогичными биотическими и абиотическими факторами, такими как целый тропический лес с миллионами животных и деревьев, и множеством различных водных объектов.

Границы экосистем не обозначены четкими линиями. Их часто разделяют географические барьеры, такие как пустыни, горы, океаны, озера и реки. Поскольку границы не являются строго установленными, экосистемы, как правило, сливаются друг с другом. Вот почему озеро может иметь множество небольших экосистем со своими собственными уникальными характеристиками. Ученые называют такое смешивание "Экотон".

Виды экосистем по типу возникновения:

Помимо вышеперечисленных видов экосистем, существует также разделение на естественные и искусственные экологические системы. Естественная экосистема создается природой (лес, озеро, степь и т.д.), а искусственная - человеком (сад, приусадебный участок, парк, поле и др.).

Типы экосистем

Существует два основных типа экосистем: водные и наземные. Любые другие экосистемы мира относятся к одой из этих двух категорий.

Наземные экосистемы

Наземные экосистемы могут быть найдены в любом месте мира и подразделены на:

Лесные экосистемы

Это экосистемы, в которых есть обилие растительности или большое количество организмов, живущих в относительно небольшом пространстве. Таким образом, в лесных экосистемах плотность живых организмов достаточно высока. Небольшое изменение в этой экосистеме может повлиять на весь ее баланс. Также, в таких экосистемах можно встретить огромное количество представителей фауны. Кроме того, лесные экосистемы подразделяются на:

Тропические вечнозеленые леса или тропические дождевые леса: , получающие среднее количество осадков более 2000 мм в год. Они характеризуются густой растительностью, в которой преобладают высокие деревья, расположенные на разных высотах. Эти территории являются убежищем для различных видов животных.
Тропические лиственные леса: Наряду с огромным разнообразием видов деревьев, здесь также встречаются кустарники. Данный тип леса встречается в довольно многих уголках планеты и является домом для большого разнообразия представителей флоры и фауны.
: Имеют довольно небольшое количество деревьев. Здесь преобладают вечнозеленые деревья, которые обновляют свою листву в течение всего года.
Широколиственные леса: Расположены во влажных умеренных регионах, которые имеют достаточное количество осадков. В зимние месяца, деревья сбрасывают свою листву.
: Расположенная непосредственно перед , тайга определяется вечнозелеными хвойными деревьями, минусовыми температурами на протяжении полугода и кислыми почвам. В теплое время года здесь можно встретить большое количество перелетных птиц, насекомых и .

Пустынная экосистема

Пустынные экосистемы расположены в районах пустынь и получают менее 250 мм осадков в год. Они занимают около 17 % всей суши Земли. Из-за чрезвычайно высокой температуры воздуха, плохого доступа к и интенсивного солнечного света, и не столь богаты, как в других экосистемах.

Экосистема луга

Луга расположены в тропических и умеренных регионах мира. Территория луга в основном состоит из трав, с небольшим количеством деревьев и кустарников. Луга населяют пасущиеся животные, насекомоядные и растительноядные. Выделяется два основных вида экосистем луга:

: Тропические луга, имеющие сухой сезон и характеризующиеся отдельно растущими деревьями. Они обеспечивают пищей большое количество травоядных животных, а также являются местом охоты многих хищников.
Прерии (умеренные луга): Это область с умеренным травяным покровом, полностью лишенная крупных кустарников и деревьев. В прериях встречается разнотравье и высокая трава, а также наблюдаются засушливые климатические условия.
Степные луга: Территории сухих лугов, которые располагаются вблизи полузасушливых пустынь. Растительность этих лугов короче, чем в саваннах и прериях. Деревья встречаются редко, и как правило, находятся на берегах рек и ручьев.

Горные экосистемы

Горная местность обеспечивает разнообразный спектр местообитаний, где можно найти большое количество животных и растений. На высоте, обычно преобладают суровые климатические условия, в которых могут выжить только альпийские растения. Животные, обитающие высоко в горах, имеют толстые шубы для защиты от холодов. Нижние склоны, как правило, покрыты хвойными лесами.

Водные экосистемы

Водная экосистема - экосистема, расположенная в водной среде (например, реки, озера, моря и океаны). Она включает в себя водную флору, фауну, а также свойства воды, и подразделяется на два типа: морскую и пресноводную экологические системы.

Морские экосистемы

Являются крупнейшими экосистемами, которые покрывают около 71% поверхности Земли и содержат 97% воды планеты. Морская вода содержит большое количество растворенных минералов и солей. Морская экологическая система подразделяется на:

Океаническую (относительно мелкая часть океана, которая находится на континентальном шельфе);
Профундальную зону (глубоководная область не пронизанная солнечным светом);
Бентальную область (область, заселенная донными организмами);
Приливную зону (место между низкими и высокими приливами);
Лиманы;
Коралловые рифы;
Солончаки;
Гидротермальные жерла, где хемосинтезирующие составляют кормовую базу.

Многие виды организмов живут в морских экосистемах, а именно: бурые водоросли, кораллы, головоногие моллюски, иглокожие, динофлагелляты, акулы и т.д.

Пресноводные экосистемы

В отличие от морских экосистем, пресноводные охватывают лишь 0,8% поверхности Земли и содержат 0,009% от общего количества мировых запасов воды. Существует три основных вида пресноводных экосистем:

Стоячие: воды, где отсутствует течение, как бассейны, озера или пруды.
Проточные: быстро движущиеся воды, такие как ручьи и реки.
Водно-болотные угодья: места, в которых постоянно или периодически затопленная почва.

Пресноводные экосистемы являются местами обитания рептилий, земноводных и около 41% видов рыб в мире. Быстро движущиеся воды обычно содержат более высокую концентрацию растворенного кислорода, тем самым поддерживают большее биологическое разнообразие, чем стоячие воды прудов или озер.

Структура, компоненты и факторы экосистемы

Экосистема определяется как природная функциональная экологическая единица, состоящая из живых организмов (биоценоза) и их неживой окружающей среды (абиотической или физико-химической), которые взаимодействуют между собой и создают стабильную систему. Пруд, озеро, пустыня, пастбища, луга, леса и т.д. являются распространенными примерами экосистем.

Каждая экосистема состоит из абиотических и биотических компонентов:

Структура экосистемы

Абиотические компоненты

Абиотические компоненты представляют собой не связанные между собой факторы жизни или физическую среду, которая оказывает влияние на структуру, распределение, поведение и взаимодействие живых организмов.

Абиотические компоненты представлены в основном двумя типами:

Климатическими факторами , которые включают в себя дождь, температуру, свет, ветер, влажность и т.д.
Эдафическими факторами , включающие в себя кислотность почвы, рельеф, минерализацию и т.д.

Значение абиотических компонентов

Атмосфера обеспечивает живые организмы углекислым газом (для фотосинтеза) и кислородом (для дыхания). Процессы испарения, транспирации и происходят между атмосферой и поверхностью Земли.

Солнечное излучение нагревает атмосферу и испаряет воду. Свет также необходим для фотосинтеза. обеспечивает растения энергией, для роста и обмена веществ, а также органическими продуктами для питания других форм жизни.

Большинство живой ткани состоит из высокого процента воды, до 90% и даже более. Немногие клетки способны выжить, если содержание воды падает ниже 10%, и большинство из них погибают, когда вода составляет менее 30-50%.

Вода является средой, с помощью которой минеральные пищевые продукты поступают в растения. Она также необходима для фотосинтеза. Растения и животные получают воду с поверхности Земли и почвы. Основной источник воды - атмосферные осадки.

Биотические компоненты

Живые существа, включая растения, животных и микроорганизмы (бактерии и грибы), присутствующие в экосистеме, являются биотическими компонентами.

На основе их роли в экологической системе, биотические компоненты могут быть разделены на три основные группы:

Продуценты производят органические вещества из неорганических, используя солнечную энергию;
Консументы питаются готовыми органическими веществами, произведенными продуцентами (травоядные, хищники и );
Редуценты. Бактерии и грибы, разрушающие отмершие органические соединения продуцентов (растений) и консументов (животных) для питания, и выбрасывающие в окружающую среду простые вещества (неорганические и органические), образующихся в качестве побочных продуктов их метаболизма.

Эти простые вещества повторно производятся в результате циклического обмена веществ между биотическим сообществом и абиотической средой экосистемы.

Уровни экосистемы

Для понимания уровней экосистемы, рассмотрим следующий рисунок:

Схема уровней экосистемы

Особь

Особь - это любое живое существо или организм. Особи не размножаются с индивидуумами из других групп. Животные, в отличие от растений, как правило, относятся к этому понятию, поскольку некоторые представители флоры могут скрещиваться с другими видами.

В приведенной выше схеме, можно заметить, что золотая рыбка взаимодействует с окружающей средой и будет размножаться исключительно с представителями своего вида.

Популяция

Популяция - группа особей данного вида, которые живут в определенной географической области в данный момент времени. (Примером может служить золотая рыбка и представители ее вида). Обратите внимание, что популяция включает особей одного вида, которые могут иметь различные генетические отличия, такие как цвет шерсти/глаз/кожи и размер тела.

Сообщество

Сообщество включает в себя всех живых организмов на определенной территории, в данный момент времени. В нем могут присутствовать популяции живых организмов разных видов. В приведенной выше схеме, обратите внимание, как золотые рыбы, лососёвые, крабы и медузы сосуществуют в определенной среде. Большое сообщество, как правило, включает в себя биоразнообразие.

Экосистема

Экосистема включает в себя сообщества живых организмов, взаимодействующих с окружающей средой. На этом уровне живые организмы зависят от других абиотических факторов, таких как камни, вода, воздух и температура.

Биом

Простыми словами, представляет собой совокупность экосистем, имеющих схожие характеристики с их абиотическими факторами, адаптированными к окружающей среде.

Биосфера

Когда мы рассматриваем различные биомы, каждый из которых переходит в другой, формируется огромное сообщество людей, животных и растений, живущих в определенных местах обитания. является совокупностью всех экосистем, представленных на Земле.

Пищевая цепь и энергия в экосистеме

Все живые существа должны питаться, чтобы получать энергию, необходимую для роста, движения и размножения. Но чем же эти живые организмы питаются? Растения получают энергию от Солнца, некоторые животные едят растения, а другие едят животных. Это соотношение кормления в экосистеме, называется пищевой цепью. Пищевые цепи, как правило, представляют последовательность того, кто кем питается в биологическом сообществе.

Ниже приведены некоторые живые организмы, которые могут разместиться в пищевой цепи:

Схема пищевой цепи

Пищевая цепь - это не одно и то же, что и . Трофическая сеть представляет собой совокупность многих пищевых цепей и является сложной структурой.

Передача энергии

Энергия передается по пищевым цепям от одного уровня к другому. Часть энергии используется для роста, размножения, передвижения и других потребностей, и не доступна для следующего уровня.

Более короткие пищевые цепи сохраняют больше энергии, чем длинные. Израсходованная энергия поглощается окружающей средой.

С экосистемных позиций, озеро, лес или какие-нибудь другие элементы природы представляются нам состоящими из двух основных компонентов: автотрофного компонента (автотрофный - значит самопитающийся), способного фиксировать световую энергию и использовать в пищу простые неорганические вещества, и геротрофного компонента (гетеротрофный значит питающийся готовыми органическими веществами), который разлагает, перестраивает и использует сложные вещества, синтезированные автотрофными организмами.

Эти функциональные компоненты расположены в виде налегающих друг на друга слоев, причем наибольшее число автотрофных организмов расположено в верхнем слое, куда поступает световая энергия, тогда как интенсивная гетеротрофная деятельность сосредоточена в местах скопления органического вещества в почве и в иле.

С точки зрения структуры, удобно выделить четыре компонента экосистемы: 1) абиотические вещества - основные элементы и составные части среды; 2) производители - продуценты, автотрофные элементы (в основном зеленые растения); 3) крупные потребители, или макроконсументы, - гетеротрофные организмы (главным образом животные, пожирающие другие организмы или измельчающие органические вещества); 4) разлагатели, или микроконсументы (называемые также сапрофитами или сапробными организмами), гетеротрофные организмы (в основном бактерии и грибы), которые разлагают сложные составные компоненты мертвой протоплазмы, абсорбируют продукты распада и освобождают простые вещества, используемые продуцентами.

Эти экосистемы - наиболее крайние типы, встречающиеся в биосфере; они сильно подчеркивают сходства и отличия всех экосистем. Наземная экосистема (представлена полем, изображенным слева) и открытая водная система (представлена либо озером, либо морем, изображенным справа) населены абсолютно разными организмами, за исключением, может быть, некоторых бактерий, способных жить и в той и в другой среде.

Несмотря на это, в обоих типах экосистем присутствуют и действуют основные экологические компоненты. На суше автотрофы обычно представлены крупными растениями, обладающими корнями; тогда как в глубоких водоемах роль автотрофов берут на себя микроскопические взвешенные в воде растения, носящие название фитопланктона (phyton - растение; plankton - взвешенный). При определенном количестве света и минеральных веществ за определенный период времени мельчайшие растения способны образовывать такое же количество пищи, как и крупные растения. Оба типа продуцентов обеспечивают жизнь одинаковому количеству консументов и разлагателей. В дальнейшем сходства и различия сухопутных и водных экосистем будут разобраны более детально.

Для того чтобы понять взаимоотношение строения и функции, необходимо оценить структуру экосистемы с разных точек зрения. Связь продуцентов и консументов представляет собой один тип структуры, называемой трофической (trophe - питание), и каждый «пищевой» уровень носит название трофического уровня. Количество живого материала на различных трофических уровнях или в популяции носит название «урожая в поле», термин, одинаково применимый как к растениям, так и к животным. «Урожай в поле» может быть выражен или количеством организмов на единицу площади, или количеством биомассы, т. е. массы тела организмов (живой вес, сухой вес, сухой вес без зольного остатка, вес углерода, количество калорий), или в каких-либо других единицах, пригодных для целей сравнения. «Урожай в поле» не только представляет собой потенциальную энергию, но играет большую роль в снижении колебаний физических условий, а также и как обиталище, или жизненное пространство, для организмов. Таким образом, деревья в лесу не только являются запасами энергии, которые обеспечивают пищу или топливо, но изменяют климат и создают убежища для птиц и людей.

Количество безжизненного материала, как-то: фосфора, азота и т. д., имеющееся в данное время, может рассматриваться как состояние стабильности, или стабильное количество. Необходимо различать количества материалов и организмов, имеющихся в наличии в тот или иной момент времени в среднем на протяжении определенного периода, и скорость изменений состояния стабильности и «урожай в поле» за единицу времени. Функции изменения скоростей будут в деталях рассмотрены после знакомства с некоторыми другими аспектами структуры экосистемы.

Количество и распределение как неорганических, так и органических веществ, сосредоточенных либо в биомассе, либо в окружающей среде, должны считаться важной характеристикой любой экосистемы. Об этом в общей форме можно было бы говорить как о биохимической структуре. Так, например, огромный экологический интерес представляет знание количества хлорофилла на единицу земной или водной поверхности. Крайне важно знать также количество органического вещества, растворенного в воде. Помимо этого, необходимо представлять видовую структуру экосистемы. Экологическая структура отражает не только число тех или иных видов, но и видовое разнообразие экосистемы. Последнее проявляется в форме отношений между видами и числом индивидов или биомассой и в форме рассеяния (пространственного распределения) индивидов всех видов, входящих в состав сообщества.

Надо подчеркнуть, что экосистемы могут быть ограничены различными размерами. Объектами исследования может быть небольшой пруд, большое озеро, участок леса и даже маленький аквариум. Экосистемой можно считать любую единицу, если в ней присутствуют ведущие и взаимодействующие компоненты, создающие хотя бы на короткое время функциональную стабильность. Наша биосфера как целое представляет собой серию переходов - градиентов (от гор к долинам, от побережий к глубинам моря и т. д.), которые в сумме создают «хемостат», а именно константность химического состава воздуха и воды в течение долгого периода времени. Не особенно важно, где проводить границы между градиентами, поскольку экосистема в первую очередь представляет собой функциональное единство. Надо, конечно, указать, что в природе часто встречаются разрывы в градиентах, которые обеспечивают удобные и функционально логические границы. Так, например, берег озера может быть понят как правильная граница между двумя резко отличными экосистемами, а именно озером и лесом. Чем больше и чем разнообразнее экосистема, тем она стабильней и относительно независимей от действия прилегающих систем. Так, озеро целиком может рассматриваться как более самостоятельная единица, чем часть озера, однако для целей исследования можно считать экосистемой даже отдельную часть озера.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .