Загальна характеристика екосистеми і її типи

Для зручності розгляду життєвих процесів в біосфері введено поняття «екологічна система» (екосистема). Екосистема являє собою функціональну єдність організмів і навколишнього середовища. Це сукупність різних видів рослин, тварин і мікроорганізмів, які взаємодіють один з одним і з навколишнім середовищем.

Вся ця сукупність може зберігатися невизначено довгий час. Екосистемою може бути будь-яка спільнота живих істот і середовище її проживання, об'єднані в єдине ціле. Екологічні компоненти системи взаємопов'язані і взаємозалежні. Порушення функцій одного з компонентів спричиняє спотворення стійкості всієї екосистеми.

Екосистема являє собою необхідну форму існування життя. Будь-який організм здатний розвиватися тільки в екосистемі, а не ізольовано.

Таким чином, екосистема - це будь-яка сукупність взаємодіючих живих організмів і умов середовища.

Вперше термін «екосистема», як уже зазначалося, ввів англійський еколог А. Тенсли в 1935 р екосистеми є, наприклад: ділянка лісу, територія заводу, ферми, кабіна космічного корабля або навіть всю земну кулю.

До складу екосистеми входять живі організми (їх сукупність називають биогеоценозом або биотой екосистеми), і неживі (абіотичні) фактори - атмосфера, вода, поживні елементи, світло і мертве органічна речовина - детрит.

Термін «біогеоценоз» запропонував український вчений В. М. Сукачов. Цим терміном позначається сукупність рослин, тварин, мікроорганізмів, грунту і атмосфери на однорідному ділянці суші. Слід зазначити, що їх видовий склад і кількість пов'язані, по-перше, з дією факторів, що лімітують, перш за все кліматичних, що визначають, які саме види найкраще пристосовані до існування в тих чи інших умовах, а по-друге, з дією принципу еколого географічного максимуму видів. Згідно з цим принципом для нормального функціонування будь-якої екосистеми в ній повинно існувати стільки і таких видів, скільки і яких необхідно для максимального використання приходить енергії і забезпечення кругообігу речовин.

У свою чергу, кліматичні чинники (температура і вологість),

кількість приходить енергії тісно пов'язані з територіальним розміщенням екосистем, близькістю до полюсів або екватору, з рельєфом місцевості. Специфіка кліматичних умов і визначає розвиток того чи іншого биома, т. Е. Великого екосистемного підрозділи в межах тієї чи іншої природно-кліматичної зони. Зазвичай виділяють такі біоми, як ліси помірного поясу, степи, пустелі, хвойні ліси, тундри, савани і тропічні ліси. В областях контактів двох биомов утворюються перехідні смуги - лісотундра, напівпустелі. Поняття екосистеми дуже широке. Виділяють мікоекосістеми (наприклад, стовбур гниючого дерева), мезоекосістеми (ліс, річка, ставок) і макроекосистеми (море, тундра, пустеля).

Продуценти - це в основному рослини (виробники). Вони споживають надлишки вуглекислого газу, що утворюється в процесі життєдіяльності, і постачають тварин і більшість мікроорганізмів їжею і киснем.

Гетеротрофи - (споживачі) харчуються живими «тілами» рослин. Це найрізноманітніші організми - від мікроскопічних бактерій до величезних синіх китів. До них відносяться такі несхожі один на одного істоти, як найпростіші, черви, риби, молюски, комахи та інші членистоногі, плазуни, птахи і, нарешті, ссавці, включаючи людину. В результаті травного процесу в тілах консументов здійснюється первинне подрібнення і розкладання органіки, що полегшує діяльність редуцентов.

Детритофаги і редуценти.

Мертві рослинні і тваринні останки (наприклад, опале листя, трава) називають детритом. Існує безліч організмів, які харчуються детритом, наприклад грифи, раки, мурахи. Їх називають детритофагами. Гриби і бактерії за їх специфічність виділяють в особливу підгрупу детритофагов і називають редуцентамі. Редуценти відновлюють неорганічні речовини (азот, фосфор, воду).

Спостережуваний в наш час екологічна криза - це в першу чергу криза редуцентов, які не справляються з кількістю і якісним складом відходів, що утворюються людської діяльності.

Однак і продуцентів, і консументам теж доводиться нелегко. Люди винищують їх як прямо - вирубуючи ліси або відстрілюючи тварин понад їх можливості до відновлення, так і побічно - через забруднення води, грунту і повітря.

За мільярди років розвитку природа для кожного продуцента і консумента створила свого редуцентам, і жоден організм в природних умовах не залишається розклалися. Але людина, за кілька десятиліть, створив тисячі нових сполук, природі не відомих або відкинутих нею в ході еволюції як небезпечних для життєдіяльності організмів. Відповідно і редуцентов, здатних повернути ці сполуки в початковий стан, в природі не існує. В результаті, з одного боку, швидко накопичуються захаращують і отруйні природу речовини, а з іншого - виснажуються вихідні ресурси. Коло, створенням якого природа забезпечила можливість щодо нескінченної подальшої еволюції живої речовини, розмикається людиною.

Людина, впливаючи на який-небудь один компонент природи, наприклад, вирубуючи дерева, тим самим впливає на весь біогеоценоз лісу, порушуючи відбувається в ньому кругообіг речовин, без якого кількість поживних речовин і енергії швидко вичерпається.

У процесі управління природокористуванням важливо правильно встановити межі екологічних систем. Наприклад, в екосистему річки входить не тільки вона сама, а й весь басейн її водозбору або стоку. Тому діяльність, спрямована на охорону ріки від обміління і забруднення, повинна поширюватися на охорону верхових боліт, дрібних приток, прибережної рослинності.

Спільнота взаємодіючих живих організмів, що складається з продуцентів, консументів і редуцентов, називається біоценозом. Територія з притаманними їй факторами, зайнята певним біоценозом, називається біотопом. Біоценоз представлений пристосованими один до одного рослинністю, тваринами і мікроорганізмами. Сукупність біотопу і біоценозу становить біогеоценоз.

Біогеоценоз - це один з варіантів екосистеми.

Між екосистемами, як і між биогеоценозами, зазвичай немає чітких меж, і одна екосистема поступово переходить в іншу.

У таких зонах тварини і рослини обох биомов переплітаються і знаходяться на межі своїх пристосувальних можливостей. Тому людина повинна бути особливо обережним у своїй діяльності в цих районах.

У нормальному стані будь-якій екосистемі притаманне стійке стан, зване гомеостазом, що характеризується динамічним рівновагою між народжуваністю і смертністю, споживанням і звільненням речовини

і енергії. Наприклад, якщо в системі «олень-вовк» чисельність оленя росте, то за рахунок цього і вовк може збільшити свою чисельність, не даючи оленям занадто швидко розмножитися і винищити занадто велика кількість рослин-продуцентів.

Таким чином, екосистеми пручаються впливу порушень їх стабільності. Система тим надійніше і стабільніше, ніж більше є можливостей для екологічного дублювання, чим ширше харчова мережу.

У зв'язку з цим найбільш вразливі і вимагають особливої ​​обережності при господарському освоєнні екосистеми районів Півночі, де з-за суворих кліматичних умов видове різноманіття в десятки разів бідніші, ніж у помірних і жарких широтах. Наприклад, на арктичних островах видове багатство вищих рослин не перевищує 50 100 видів на 100 квадратних кілометрів, а в тропіках на такій же площі можна виявити більш

Так як в природі постійно виникають великі і маленькі неприємності і проблеми, то для безперервного протікання процесу еволюції вона повинна мати величезний склад видів, з якими можна було б експериментувати, знаходячи і розвиваючи в них шляхом природного відбору ті якості, які допомагають долати періодично виникають кризи .

Крім того, від видового багатства системи залежить і різноманіття екологічних факторів, що діють в ній. При цьому дія деяких з них направлено в протилежні сторони, і якщо чинників досить багато, то згідно із законом великих чисел їх впливу взаимопогашающиеся і не виводять систему з рівноваги. Наприклад, зменшення кількості лисиць сприятиме зростанню кількості мишей, а збільшення сов - зниження цього зростання.

У той же час людина прямо (вбиваючи) або побічно (погіршуючи якість природного середовища) знищуючи багато видів тварин і рослин, може повністю підірвати стабільність біосфери.

Розглядаючи типи екосистем, відзначимо, що вони можуть бути природними (природними) і антропогенними (від грецького слова антропосе - людина і генезис - походження), створеними людиною.

Природні (природні) - тундра, болота, степи, ліси, луки альпійські, прісноводні водойми, моря, екосистеми підземних вод, екосистеми високогірних льодовиків, екосистеми океанічних глибин. Природні екосистеми, як правило, формуються під впливом природних факторів, хоча людина може впливати на них.

Антропогенні екосистеми: сільськогосподарські екосистеми, лісові, садові культури, морські «городи» екосистеми біологічних очисних споруд, міста і промислові підприємства, рибоводні ставки, культури дощового черв'яка, плантації печериць. Всі вони створюються людиною в процесі господарської діяльності.

Автотрофні екосистеми знаходяться на енергетичному самозабезпеченні і поділяються на фотоавтотрофні - споживають сонячну енергію за рахунок продуцентів - фотоавтотрофов, і хемоавтотрофні - використовують хімічну енергію за рахунок продуцентів

Більшість сільськогосподарських екосистем є фотоавтотрофної. Але людина вносить в сільськогосподарську екосистему енергію, яка називається антропогенним (добрива, хімічні препарати, пальне і т. Д.), Але вона незначна в порівнянні з сонячної.

Гетеротрофні екосистеми використовують хімічну енергію, яку отримують разом з вуглецем від органічних речовин або від створених людиною енергетичних пристроїв. Прикладом гетеротрофною екосистеми є океанічні глибини. Тварини і мікроорганізми, які живуть там, існують за рахунок «живильного дощу» детриту - трупів тварин і останків рослинних організмів, що падають на дно океану з освітленій сонцем автотрофної океанічної екосистеми.

Антропогенні і гетеротрофні екосистеми дуже різноманітні. Так, наприклад, в міста і промислові підприємства енергія надходить по лініях електропередач, нафтопроводів, вугілля, ліс - залізницею і водним шляхом. Надходять в міста також і продукти харчування для городян. Це відбувається при антропогенної системі, створеної працею людини.

Прикладами гетеротрофною антропогенної екосистеми, т. Е. Системи, створеної людиною для проходження біологічних процесів при

визначених штучно створених умовах, коли може вироблятися енергія, можуть служити біологічні очисні споруди, в яких мікроорганізми розкладають органічні речовини з виділенням певної енергії; установки по сбраживанию гною для отримання з нього біогазу, заводи з виробництва органічних добрив в біоферментаторах з отриманням додаткової теплової енергії; фабрики з розведення дощових черв'яків. Останні при певних умовах переробляють органічну речовину (гній, тирсу, солому) і дають біомасу, яка використовується для відгодівлі риб і птиці.

Таким чином, біосфера являє собою єдність всіх екосистем на Землі, де всі вони взаємопов'язані. У біосфері відбувається круговорот матерії через ланцюга харчування. Зміна або руйнування цих циклів, викликані діяльністю людини, можуть відбитися на глобальних циклах в біосфері.

Величезна кількість викидів в атмосферу газів ТЕЦ, заводів, фабрик, автотранспорту впливає на зміну клімату на земній кулі.

Не меншу небезпеку викликають вироби, де застосовують фреон.

Останній руйнує молекули озонового шару.