21 Екологічні системи

Будь біоценоз взаємодіє зі своїм середовищем проживання - біотопом, в результаті чого утворюється більш складна біологічна система - біогеоценоз.

Термін біогеоценоз був введений в 1942 році радянським вченим Смелаом Миколайовичем Сукачов. Термін походить від грецьких слів bios - життя, ge - Земля, койнос (ценоз) - співтовариство.

Біогеоценоз - це еволюційно що склалася, просторово обмежена, які тривалий час самопідтримується однорідна природна система, взаємопов'язаних живих організмів і відсталих компонентів, що характеризується певним типом обміну речовиною і енергією між елементами системи і зовнішніми по відношенню до товариства факторами.

Екологічна система (екосистема) - сукупність популяцій різних видів рослин, тварин і мікроорганізмів, які взаємодіють між собою і навколишнім середовищем таким чином, що ця сукупність зберігається невизначено довгий час.

Термін «екологічна система (екосистема)» був запропонований англійським ученим А. Тенсли в 1935 році.

Біогеоценоз і екосистема - поняття подібні, але не тотожні. Поняття "екосистема" не має рангу і розмірності, тому воно може бути застосовано як до простих природним (мурашник, гниє пень) і штучним (акваріум, водосховище, парк), так і до складних природним комплексам організмів з їх середовищем проживання.

Біогеоценози - це тільки природні утворення. Біогеоценоз відрізняється від екосистеми визначеністю обсягу. Якщо екосистема може охоплювати простір будь-якої протяжності - від краплі ставкової води з містяться в ній мікроорганізмами до біосфери в цілому, то біогеоценоз - це екосистема, межі якої зумовлені характером рослинного покриву, т. Е. Певним фітоценозів.

Отже, будь-який біогеоценоз є екосистемою, але не всяка екосистема є біогеоценоз. Таким чином, поняття «екосистема» ширше. «Біогеоценоз» - окремий випадок «екосистеми».

Склад екосистеми представлений двома групами компонентів:

 абиотическими - компонентами неживої природи (біотоп);

 биотическими - компонентами живої природи (біоценоз).

Склад біогеоценозу у вигляді схеми представлений на рис. 1.

Малюнок 1 - Схема складу біогеоценозу

 гідротоп - сукупність гідрологічних чинників;

 кліматоп - сукупність кліматичних факторів;

 едафотоп - сукупність грунтових факторів (грунтово - грунти) - геологічне середовище.

Абіотичні компоненти - це такі основні елементи неживої природи, що відрізняються за своїм функціональним призначенням:

1) неорганічні речовини і хімічні елементи, які беруть участь в обміні речовин між живою і мертвою матерією (вода, оксид вуглецю (IV) кисень, азот, фосфор, сірка, кальцій, магній, калій, натрій, залізо, хлор і ін.);

2) органічні речовини, що зв'язують абиотическую і биотическую частини екосистем (вуглеводи, жири, амінокислоти, білки);

3) наземно-повітряна або водне середовище проживання;

4) кліматичний режим (температура, тривалість світлового дня і ін.).

Біоценоз - взаємопов'язана сукупність мікроорганізмів, рослин грибів та тварин, що населяють досить однорідний ділянка суші або водойми. У живій частині біогеоценозу виділяють три основних функціональних компоненти:

 комплекс автотрофніорганізмів - продуцентів, що забезпечують органічною речовиною і, отже, енергією інші організми (фітоценоз (зелені рослини), а також фото- та хемосинтезирующие бактерії);

 комплекс гетеротрофних організмів - консументів, які живуть за рахунок поживних речовин, створених продуцентами і консументами нижчого порядку (зооценоз (тварини), а також бесхлорофілльние рослини);

 комплекс організмів редуцентов, що розкладають органічні сполуки до мінерального стану (микробоценоз, а також гриби та інші організми, які харчуються мертвим органічним речовиною).

Всі компоненти екотопа і біоценозу тісно пов'язані між собою. На рівні біогеоценозу відбуваються всі процеси трансформації речовини та енергії в біосфері. Перетворююча діяльність людини спрямована перш за все саме на природні екологічні системи.

Всі екосистеми, що існують на планеті Земля, підрозділяються на три типи:

Енергетика і продуктивність екосистем

У процесі життєдіяльності біоценозу створюється і витрачається органічна речовина, тобто екосистема має певну продуктивністю біомаси. Біомасу вимірюють в одиницях маси або висловлюють кількістю енергії, укладеної в тканинах.

Продуктивність - це швидкість виробництва біомаси в одиницю часу.

Продуктивність екосистеми - це швидкість, з якою енергія Сонця засвоюється організмами-продуцентами (в основному зеленими рослинами) в ході фотосинтезу або хімічного синтезу хемопродуцентамі. Ця енергія матеріалізується (зв'язується) у вигляді органічних речовин тканин продуцентів.

Розрізняють різні рівні продукування органічної речовини: первинна продукція, створювана продуцентами в одиницю часу, і вторинна продукція - приріст за одиницю часу маси консументів. Первинна продукція підрозділяється на валову і чисту.

 валова первинна продукція - загальна швидкість накопичення органічних речовин продуцентами (швидкість фотосинтезу), включаючи ті органічні речовини, що були витрачені на дихання і секреторні функції.

 чиста первинна продукція - швидкість накопичення органічних речовин за вирахуванням тих, що були витрачені при диханні і секреції за досліджуваний період.

Ця продукція, яка може бути використана в такий трофічних рівнем.

 вторинна продуктивність - швидкість накопичення енергії консументами.

Чиста продуктивність спільноти - швидкість загального накопичення органічних речовин, що залишилися після споживання гетеротрофами-консументами (чиста первинна продукція мінус споживання гетеротрофами).

Первинна продукція, доступна гетеротрофам, в тому числі людині, становить максимум 4% від загальної енергії Сонця, що надходить до поверхні Землі.

Продуктивність важнейшее властивість біосфери. Вплив людини на екологічні системи, пов'язане з їх руйнуванням або забрудненням, веде до переривання потоку енергії і речовини, а значить, до зниження продуктивності.