Из чего состоит экосистема
Каждый, кто хотя бы немного интересовался жизнью природы, чётко представляет, что жизнедеятельность организмов обусловлена не только различными абиотическими факторами (температурой, солёностью, кислородом, магнитным полем Земли, светом, почвой, влажностью), но и биотическими, то есть взаимными отношениями разных видов живых организмов друг с другом. В результате между популяциями разных видов организмов, обитающих в определённых климатических, физических и химических условиях, возникают закономерные связи, имеющие чёткую структуру. Эти связи организмов друг с другом и с абиотическими компонентами среды обитания формируют экологическую систему (экосистему) (рис. 127).
Любая экосистема состоит из следующих компонентов:
- климатический режим, химические и физические характеристики среды;
- неорганические вещества (макроэлементы и микроэлементы) и некоторые органические вещества, формирующие гумус (от лат. гумус — земля) почвы;
- продуценты (от лат. продуценс — производящий, создающий) —производители органического вещества — автотрофные организмы, главным образом, зелёные фотосинтезирующие растения;
- консументы (от лат. консуменс — потребляющий) — потребители органического вещества — животные, паразитические грибы и бактерии, поедающие созданное растениями органическое вещество;
- редуценты (от лат. редуцетис — возвращающий, восстанавливающий) — бактерии и грибы, которые разрушают мёртвые тела или отработанное органическое вещество до состояния простых неорганических соединений (воды, углекислого газа, оксидов серы и др.), которые усваиваются растениями. Материал с сайта http://worldofschool.ru
Таким образом, любой природный объект: лес, озеро, пруд, луг, сад, поле и даже городской двор — это экосистема, состоящая из абиотической и биотической частей. Биотическая часть включает автотрофный и гетеротрофный компоненты.
Важным свойством экосистем является их способность к самоорганизации, саморегуляции и саморазвитию.
|
Рис. 127. Сравнение структуры наземной (а) и водной (б) экосистем: I — абиотические вещества (неорганические и органические); II — продуценты (высшие растения на суше, одноклеточные водоросли в воде); III — консументы; IV — редуценты |
Популяции разных видов организмов формируют межвидовые сообщества, которые вместе с абиотическими факторами среды называют экосистемами. Экосистемы бывают нескольких уровней: элементарные экосистемы — биогеоценозы, биомы — совокупности экосистем одной климатической зоны и биосфера глобальная экосистема Земли.
Источник: WorldOfSchool.ru
Почему возникла экология как наука?
Это сравнительно молодая биологическая дисциплина, которая появилась вследствие стремительного развития трудовой деятельности человечества. Усиленное природопользование привело к дисгармонии между людьми и окружающим миром. Термин «экология», предложенный Э. Геккелем в 1866 году, дословно с греческого переводится как «наука о доме, местообитании, убежище». Другими словами, это учение о взаимоотношениях живых организмов со средой их обитания.
Экология, как и любая другая наука, возникла не сразу. Потребовалось почти 70 лет, чтобы появилось понятие «экосистема».
Этапы развития науки и первые термины
В XIX веке ученые накапливали знания, занимались описанием экологических процессов, обобщением и систематизацией уже имеющихся материалов. Стали появляться первые термины наки. Например, К. Мебиус предложил понятие «биоценоз». Под ним понимается совокупность живых организмов, которые существуют в одинаковых условиях.
На следующем этапе развития науки выделяют основную измерительную категорию — экосистему (А. Дж. Тенсли в 1935 г. и Р. Линдерман в 1942 г.). Ученые занимались изучением энергетических и трофических (питательных) процессов обмена на уровне живых и неживых составляющих экосистемы.
На третьем этапе анализировалось взаимодействие различных экосистем. Затем все они были объединены в такое понятие, как биосфера.
В последние годы наука главным образом делает акцент на взаимодействии человека с окружающей средой, а также на разрушительное влияние антропогенных факторов.
Что такое экосистема?
Это комплекс живых существ с ареалом их обитания, который функционально объединен в единое целое. Между этими экологическими компонентами обязательно существует взаимозависимость. Между живыми организмами и средой их обитания есть связь на уровне веществ, энергии и информации.
Термин впервые был предложен в 1935 году британским ботаником А. Тенсли. Он же определил, из каких частей состоит экосистема. Русский биолог В.Н. Сукачев ввел понятие «биогеоценоз» (1944 г.), которое является менее объёмным по отношению к экосистеме. Вариантами биогеоценозов могут быть ельник, болото. Примеры экосистем — океан, река Волга.
Все живые организмы могут испытывать на себе влияние биотических, абиотических и антропогенных экофакторов. Например:
- лягушка съела комара (биотический фактор);
- человек промок под дождем (абиотический фактор);
- люди вырубили лес (антропогенный фактор).
Составляющие
Из каких частей состоит экосистема? Есть два основных компонента или части экосистемы — биотоп и биоценоз. Биотоп — это место или территория, в котором обитает живое сообщество (биоценоз).
В понятие биотопа вкладывается не только сама среда обитания (например, почва или вода), но и абиотические (неживые) факторы. К ним можно отнести климатические условия, температуру, влажность и т. п.
Структура
Любая экологическая система имеет видовую структуру. Она характеризуется наличием определенных разновидностей живых организмов, которые могут комфортно существовать именно в этой среде. К примеру, жук-олень обитает в гористой местности.
Все виды живых организмов распределены в экосистеме структурировано: горизонтально или вертикально. Вертикальная структура представлена растительными организмами, которые в зависимости от нужного им количества солнечной энергии выстраиваются в ярусы или этажи.
Часто школьникам в тестах дают задание распределить этажи в экосистеме леса (3 класс). Нижний этаж — это подстилка (подвал), которая образуется за счет опавших листьев, хвои, мертвых организмов и т. п. Следующий ярус (приземный) занимают мхи, лишайники, грибы. Чуть выше — травы, кстати, в некоторых лесах этого этажа может не быть. Дальше идёт ярус кустарников и молодых побегов деревьев, за ним — малые деревья, а самый верхний этаж занимают большие, высокие деревья.
Горизонтальная структура представляет собой мозаичное расположение разных видов организмов или микрогрупп в зависимости от их пищевых цепочек.
Важные характеристики
Живые организмы, населяющие определенную экологическую систему, в целях сохранения своей жизнедеятельности питаются друг другом. Так образуются пищевые или трофические цепи экосистемы, которые состоят из звеньев.
К первому звену относятся продуценты или автотрофы. Это организмы, которые производят (продуцируют), синтезируют органические вещества из неорганических. К примеру, растение потребляет углекислый газ и выделяет в процессе фотосинтеза кислород и глюкозу — органическое соединение.
Промежуточное звено — редуценты (сапротрофы или деструкторы-разрушители). К ним относятся такие организмы, которые способны разлагать остатки неживых растений или животных. В результате происходит превращение органического вещества в неорганическое. Редуцентами являются микроскопические грибы, бактерии.
Третье звено представляет группа консументов (потребителей или гетеротрофов), к которой относится и человек. Эти живые существа не могут синтезировать органические соединения из неорганических, поэтому получают их в готовом виде из окружающей среды. К консументам первого порядка относятся растительноядные организмы (корова, заяц и пр.), к последующим порядкам — плотоядные хищники (тигр, рысь, лев), всеядные животные (медведь, человек).
Виды экосистем
Любая экологическая система является открытой. Она также может существовать в изолированном виде, границы ее размыты. В зависимости от размера выделяют совсем маленькие или микроэкологические системы (ротовая полость человека), средние или мезоэкологические системы (опушка леса, залив) и макроэкологические (океан, Африка).
В зависимости от способа происхождения, выделяют спонтанно созданные или естественные экосистемы и искусственные или рукотворные. Примеры экосистем естественного образования: море, ручей; искусственных — пруд.
По расположению в пространстве различают водные (лужа, океан) и наземные (тундра, тайга, лесостепь) экологические системы. Первые, в свою очередь, подразделяются на морские и пресноводные. Пресноводные могут быть лотическими (ручей или река), лентическими (водохранилище, озеро, пруд) и заболоченными угодьями (болото).
Примеры экосистем и их использование человеком
Человек может оказывать на экосистему антропогенное действие. Любое использование природы людьми оказывает воздействие на экологическую систему на уровне региона, страны или планеты.
В результате чрезмерного выпаса скота, нерационального природопользования и вырубки лесов происходит разрушение сразу двух мезоэкосистем (поле, лес), а на их месте образуется антропогенная пустыня. Таких примеров экосистем, к сожалению, можно привести очень много.
Большое значение в региональном масштабе имеет то, как люди используют озерные экосистемы. Например, при тепловом загрязнении в результате сброса в озеро подогретой воды происходит его заболачивание. Гибнут живые существа (рыбы, лягушки и т. п.), активно размножаются сине-зеленые водоросли. В озёрах сосредоточен основной мировой запас пресной воды. Следовательно, загрязнение этих водоемов ведёт к нарушению не только региональной, но и общемасштабной экосистемы мира.
Источник: fb.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