Понятие экосистемы и биогеоценоза

Термин «экосистема» впервые был предложен английским экологом А. Тенсли в 1935 г. Он рассматривал экосистемы как основные структурные единицы природы на планете Земля.

Экосистема — комплекс из сообщества живых организмов и среды их обитания, в котором происходит обмен веществом и энергией.

Экосистемы не имеют определенной размерности. Гниющий пень с населяющими его беспозвоночными животными, грибами и бактериями представляет собой экосистему небольшого масштаба (микроэкосистема). Озеро с водными и околоводными организмами является экосистемой среднего масштаба (мезоэкосистема). А море с его многообразием водорослей, рыб, моллюсков, ракообразных — экосистема крупного масштаба (макроэкосистема).

Для обозначения подобных систем на однородных участках суши русский геоботаник В. Н. Сукачев в 1942 г. предложил термин «биогеоценоз».

Биогеоценоз — исторически сложившаяся совокупность живых (биоценоз) и неживых (биотоп) компонентов однородного участка суши, где происходит круговорот веществ и превращение энергии.

Как видно из приведенного определения, биогеоценоз включает две структурные части — биоценоз и биотоп. Каждая из этих частей состоит из определенных компонентов, которые между собой взаимосвязаны.

Биогеоценоз и экосистема — близкие понятия, обозначающие биосистемы одного уровня организации. Общим признаком для этих систем является наличие в них обмена веществом и энергией между живым и неживым компонентами. Однако вышеуказанные понятия не являются синонимами. Экосистемы имеют разную степень сложности, разные масштабы, они могут быть естественными (природными) и искусственными (созданными человеком). В качестве отдельных экосистем могут рассматриваться капля воды из лужи с микроорганизмами, болотная кочка с ее населением, озеро, луг, пустыня и, наконец, биосфера — экосистема самого высокого ранга.

Биогеоценоз отличается от экосистемы территориальной ограниченностью и определенным составом популяций (биоценоз). Его границы определяются наземным растительным покровом (фитоценозом). Изменение растительности свидетельствует об изменении условий в биотопе и о границе с соседним биогеоценозом. Например, переход от древесной растительности к травянистой свидетельствует о границе между лесным и луговым биогеоценозами. Биогеоценозы выделяют только на суше.

Следовательно, понятие «экосистема» более широкое, чем «биогеоценоз». Экосистемой можно назвать любой биогеоценоз, а вот биогеоценозом можно назвать только наземные экосистемы.

С точки зрения обеспечения питательными веществами биогеоценозы более автономны (независимы от других биогеоценозов), чем экосистемы. В каждом из устойчивых (существующих длительное время) биогеоценозов осуществляется свой круговорот веществ, сопоставимый по характеру с круговоротом веществ в биосфере планеты Земля, но только в гораздо меньшем масштабе. Экосистемы же более открытые системы. Это еще одно отличие биогеоценозов от экосистем.

Структура экосистемы

В экосистеме виды организмов выполняют разные функции, благодаря которым осуществляется круговорот веществ. В зависимости от роли, которую виды играют в круговороте, их относят к разным функциональным группам: продуцентам, консументам или редуцентам.

Продуценты (от лат. producens — создающий), или производители, — автотрофные организмы, синтезирующие органическое вещество из минерального с использованием энергии. Если для синтеза органического вещества используется солнечная энергия, то продуцентов называют фотоавтотрофами. К фотоавтотрофам относятся все зеленые растения, лишайники, цианобактерии, автотрофные протисты, зеленые и пурпурные бактерии. Продуценты, использующие для синтеза органического вещества энергию химических реакций окисления неорганических веществ, называются хемоавтотрофами. Ими являются железобактерии, бесцветные серобактерии, нитрифицирующие и водородные бактерии.

Консументы (от лат. consumo — потребляю), или потребители, — гетеротрофные организмы, потребляющие живое органическое вещество и передающие содержащуюся в нем энергию по пищевым цепям. К ним относятся все животные и растения-паразиты. В зависимости от вида потребляемого органического вещества консументы подразделяются на порядки. Организмы, потребляющие продуцентов, называются консументами I порядка. К ним относятся растительноядные животные (саранча, грызуны, парно- и непарнокопытные животные) и растения-паразиты. Консументов I порядка потребляют консументы II порядка, которые представлены плотоядными животными. Консументами III и последующих порядков являются плотоядные животные, питающиеся консументами II и последующих порядков. Количество порядков консументов в экосистеме ограниченно и определяется объемом биомассы, созданной продуцентами.

Редуценты (от лат. reducens — возвращающий), или разрушители, — гетеротрофные организмы, разрушающие отмершее органическое вещество любого происхождения до минерального. Образующееся минеральное вещество накапливается в почве и в дальнейшем поглощается продуцентами. В экологии отмершее органическое вещество, вовлеченное в процесс разложения, называется детритом. Детрит — отмершие остатки растений и грибов, трупы и экскременты животных с содержащимися в них бактериями.

В процессе разложения детрита участвуют детритофаги и редуценты. К детритофагам относятся мокрицы, некоторые клещи, многоножки, ногохвостки, жуки мертвоеды, некоторые насекомые и их личинки, черви. Они потребляют детрит и в ходе жизнедеятельности оставляют содержащие органику экскременты. Истинными редуцентами считаются грибы, гетеротрофные протисты, почвенные бактерии. Все представители детритофагов и редуцентов, отмирая, также образуют детрит.

Роль редуцентов в природе очень велика. Без них в биосфере накапливались бы отмершие органические остатки, а минеральные вещества, необходимые продуцентам, иссякли бы. И жизнь на Земле в той форме, которую мы знаем, прекратилась бы.

Взаимосвязь функциональных групп в экосистеме можно показать на следующей схеме.

В экосистеме с большим видовым разнообразием может осуществляться взаимозаменяемость одного вида другим без нарушения функциональной структуры.

Экосистема — комплекс из сообщества живых организмов и среды их обитания, в котором происходит обмен веществом и энергией. Наземные экосистемы называют биогеоценозами. Биогеоценоз — совокупность биоценоза и биотопа, где осуществляется круговорот веществ и превращение энергии. Функциональными компонентами экосистемы являются продуценты, консументы и редуценты.

Источник: jbio.ru

Термин «экосистема» знаком каждому из нас со школьной скамьи и, если заглянуть поглубже в закрома памяти, то и сегодня мы можем сказать: экосистема является функциональным единством живых организмов и среды их обитания (то есть неживой природы, окружающей эти организмы). И это ответ на «отлично»… для шестиклассника.

На самом деле суть и роль экологических систем гораздо более сложна, чем это может показаться на первый взгляд. Будучи основными функциональными единицами экологии и структурными компонентами биосферы, экосистемы удивительны не только видовым многообразием, но и широким спектром функций, которые они выполняют.

Важнейшее значение, которое экологические системы имеют для человечества, является поводом познакомиться с ними ближе и узнать о них что-то новое – то, что может стать для вас открытием. 

Как появилось понятие об экосистеме

Существование тесной взаимосвязи между всеми живыми организмами в природе не было секретом уже во времена античности. Люди не могли не заметить закономерностей, объединяющих различные природные процессы, однако термина, обозначающего совокупность живых организмов на определённом ареале обитания, в тот период не существовало.

В конце XIX века немецкий учёный К. Мёбиус сделал ещё один шаг к определению понятия экосистемы, дав сообществу организмов в устричной банке название «биоценоз». А в 1887 году, благодаря его американскому коллеге С. Форбсу, появляется термин «микрокосм», который он использует для определения озера в совокупности со всеми организмами, обитающими в нём.

Появление термина «экосистема»

Московские Чистые пруды лишь в начале 18 века получили свое нынешнее название после приведения их в порядок стараниями князя Меньшикова, чьей собственностью они стали в то время. Ранее пруды носили название Поганых, выполняя роль гигантской сточной канавы

Термин «экологическая система» в том понимании, в котором он знаком сегодня нам, был введён в обиход сравнительно недавно – в 1935 году – английским биологом Артуром Тенсли.

Учёный определяет экосистему как совокупность объектов живой и неживой природы. Попросту говоря – организмов и среды их обитания. 

Наряду с этим термином в смежных науках появляются сходные понятия. Например, в геологии получает распространение понятие «геосистема», а Ф. Клементс в 1930 году вводит термин «голоцен». В.И. Вернадскому принадлежит название «биокосное тело», введённое им в обиход в 1944 году. Судя объективно, понятие об экосистемах является базисным для всех направлений экологической науки.

Экосистема при детальном рассмотрении

Главными особенностями любой экологической системы являются её открытость и способность к саморегулированию, самоорганизации и саморазвитию. Таким образом, далеко не любая биологическая система может называться экосистемой, так как не каждая из них обладает определённой самодостаточностью и не может существовать на протяжении долгого времени без регулирования извне. Ярким примером биосистемы, не являющейся экосистемой, может служить аквариум или бассейн с рыбками.

Подобное сообщество представляет собой всего лишь часть более сложной системы и носит название «микрокосм» или «фация» (в геоэкологии). 

Экосистема и биогеоценоз

Экологической бедой закончилась прихоть члена Нью-Йоркского биологического общества Евгения Шеффелина. Вот уже на протяжении 100 лет скворцы, завезённые им в центральный парк Нью-Йорка, серьёзно нарушают работу всех экосистем в США, за исключением нескольких штатов, куда пернатые иммигранты пока не успели добраться. Намерения ученого были исключительно благими ― позволить жителям города любоваться всеми видами птиц, упомянутыми Шекспиром в его произведениях

Экосистема и биогеоценоз являются практически синонимами. Разница между этими понятиями заключается в широте их значений. Если экосистемой может являться любая территория (в том числе и вся биосфера планеты), то биогеоценозу характерна привязка к конкретно взятому участку суши. Таким образом, биогеоценоз может считаться экосистемой в упрощенном виде.

Экосистемы на службе человечеству

С тех пор, как на Гавайских островах высадился первый Homo sapiens, здесь исчез 71 вид птиц

Способность экосистем к самовосстановлению и саморегулированию – ценнейшее их качество, как для всей планеты, так и для человека в частности. Благодаря так называемым услугам, которые оказывают нам экосистемы, население земли обеспечено не только продуктами питания и питьевой водой, но и воздухом.

Эти услуги сложно переоценить, но учёные всё же предприняли попытку подсчитать и огласить цену той помощи, которую оказали человечеству экосистемы в 2014 году. Сумма оказалась более чем внушительной – 125 триллионов американских долларов.

В чём же заключаются услуги, столь любезно предоставляемые нам самой природой?

«Обеспечивающие» услуги

Сюда входят все блага, которые человек испокон веков привык получать от земли безвозмездно, то есть даром: продукты питания (как растительного, так и животного происхождения), вода для питья и хозяйственных нужд, промышленное сырьё и строительные материалы, компоненты для изготовления лекарств, пищевых добавок и косметических средств (растительные и животные). 

«Вспомогательные» услуги

Являясь средой обитания для множества живых организмов, употребляемых в пищу не только человеком, но и другими обитателями, экосистемы выполняют важную вспомогательную роль. Они по сути предоставляют стол и кров миллионам живых существ, а также обеспечивают их видовое многообразие. Этот факт чрезвычайно важен для природы Земли, так как количество видов животных и растений, выращиваемых человеком, значительно уступает «дикому» разнообразию, даруемому экологическими системами.

«Регулирующие» услуги

Ежегодно на земле перестают существовать 11 миллионов гектаров тропических лесов

Обеспечение надлежащего качества почвы, водных ресурсов и воздуха, опыление культурных растений – всё это относится к регулирующей функции экологических систем. В её обеспечении принимают участие абсолютно все экосистемы. Например, микроорганизмы, живущие в водно-болотных угодьях, уничтожают патогенную флору, образующуюся в сточных водах, обеспечивая их фильтрацию и разложение отходов.

А хищники, обитающие в лесу, способны сократить поголовье больных и ослабленных животных и птиц. При этом речь идёт не только о крупных лесных охотниках, но и о… грибах. На сегодняшний день науке известны более 200 видов хищных грибов, которые исправно выполняют роль санитаров леса, ведя охоту на нематод. Паразиты попадают в кольца, образованные мицелием этих хищников, и оказываются таким образом в смертельной ловушке.

И ещё одна функция, выполняемая экосистемами, которую сложно переоценить – выделение растениями в атмосферу кислорода. Лесные массивы и другие зелёные насаждения способствуют разложению углекислого газа на кислород и углерод, даруя остальным живым существам возможность свободно дышать.

«Культурные» услуги

К этому разряду ценностей, получаемых нами от экосистем, принадлежит наше эстетическое наслаждение от общения с природой, наша любовь к родным краям и бесчисленные радости туристического отдыха. Ведь если проанализировать перечень культурных благ, которые нам даруют путешествия (созерцание архитектуры и живописных пейзажей, знакомство с самобытной культурой разных народов), окажется, что большинство из них тесно связано с природными особенностями данной территории (климат почва, ландшафт, флора и фауна); иными словами – с особенностями экосистем, существующих на данной территории. 

Особую роль в оказании услуг этой категории играют объекты культурного наследия Юнеско.

Сохранить экосистему – значит сохранить жизнь

На основании приведённых выше фактов напрашивается вывод: значение, придаваемое учёными экологическим системам, ни в коей мере не преувеличено и сохранение их целостности сегодня – задача номер один для всего человечества. Как это сделать? – нет вопроса сложнее и одновременно проще, чем этот.

Природные экосистемы, которых не коснулась разрушительная деятельность человека, составляют в Европе лишь 3 — 4% земель. Большинство этих участков являются заповедными территориями

 Не стоит пытаться решить проблему глобально, чувствуя себя в ответе за всё население земного шара. Достаточно просто пересмотреть свои привычки, которые прямо или косвенно могут повлиять на экосистемы, окружающие лично вас. Широта размаха деятельности в этой области в буквальном смысле безгранична. Вы можете как минимум начать сортировать мусор, который выбрасываете в контейнер во дворе, и сдавать батарейки в специальный пункт приёма. А максимум… что ж, его каждый определяет для себя сам – в зависимости от желаний и возможностей.   

 Вокабулярчик, или составляющие экосистемы