Видовая и пространственная структуры экосистемы
При рассмотрении любых экосистем в горизонтальном и вертикальном направлении, можно отметить неоднородность расположения в них живых организмов.
Видовая структура экосистемы – это многообразие видов, их взаимодействие и соотношение численности. Различные сообщества, состоящие из разных видов, образуют видовое разнообразие экосистемы. Например, в степи на площади 100 м2 произрастают растения, принадлежащие к 100 разным видам.
Видовая структура экосистемы определяется также и соотношением численности особей разных видов в экосистеме. Например, в одном лесу могут обитать около 10 видов птиц по 100 особей каждого вида. В другом лесу то же количество видов включает неоднородное соотношение особей каждого вида: особи одних видов по численности могут превосходить другие виды, и наоборот. Виды, в популяции которых содержится наибольшее количество особей, называются доминантами. Например, в степях доминантами являются ковыль и типчак, так как именно представители этих видов преобладают в экосистеме по численности. Доминанты определяют структуру экосистемы и, как правило, не имеют врагов, что дает им заметное преимущество к процветанию.
Эдификатор — основной образователь среды. Обычно доминирующий вид является и эдификатором. Например, сосна в сосновом бору считается как доминантом, так и эдификатором. Во-первых, по биомассе сосна значительно превосходит остальные организмы данной экосистемы, а во-вторых, она создает условия для существования “соседей”, затеняя нижние ярусы, окисляя почву.
Пространственная структура экосистемы – это расположение популяций разных видов в экосистеме. Пространственная структура экосистемы бывает вертикальной и горизонтальной. Растительность определяет главным образом вертикальную структуру экосистемы. Совокупность растений одинаковой высоты формирует ярусы. Выделяют около пяти ярусов, образованных разными жизненными формами растений: древесный (верхний и нижний), кустарниковый, кустарниково-травяной, мхово-лишайниковый. Высокие деревья (сосна, ель, дуб, береза) составляют верхний (первый) ярус. Далее располагаются деревья пониже (рябина, осина, черемуха, яблоня), образующие второй ярус. Затем идут кустарники (шиповник, жимолость, крушина, ежевика), формирующие третий ярус. Мхи, низкорослые травы и лишайники создают самый нижний ярус.
Ярусное расположение растительности определяется, прежде всего, их неодинаковой потребностью в солнечном свете: верхний ярус занимают светолюбивые растения, под пологом которых прячутся теневыносливые.
Животные также могут занимать тот или иной растительный ярус, практически не покидая его.
Ярусность бывает не только надземная, но и подземная. Почвенную ярусность определяет характер залегания корневой системы различных растений. Корни наиболее высоких деревьев проникают на большую глубину, чем корни кустарников, ближе к поверхности располагаются корни мелких травянистых растений, а непосредственно на ней — мхи. При этом, в поверхностных слоях почвы корней значительно больше, чем в глубинных.
Горизонтальная структура экосистемы (мозаичность) – это неравномерное распределение популяций отдельных видов по площади. Мозаичность возникает вследствие неоднородности рельефа почвы, а также может быть результатом деятельности человека (например, кострища, выборочная рубка). Животные тоже оказывают влияние на горизонтальную структуру экосистемы (вытаптывание копытными травостоя, образование муравейников).
Горизонтальная структура экосистемы
Вертикальная структура экосистемы
Вертикальная и горизонтальная структуры экосистемы позволяют организмам наиболее эффективно использовать световой поток, минеральные вещества почвы и влагу.
Виды экосистем
Чтобы классифицировать экологические системы, ученые разделили их по месту нахождения по тем причинам, что каждая отличается по биологическим, биоэнергетическим и климатическим особенностям.
Естественная или природная экосистема
Имеет признак стихийности, так как возникает за счет природных стихий.
Это твердая часть экосистемы — пустыни, горы, экваториальный лес, хвойный лес, смешанный лес, и наземные водные ресурсы.
Антропогенная или искусственная экосистема
Это все, что создано человеком, а именно: сады, поля, заповедники, насаженные леса, искусственные водоемы, даже аквариумы и оранжереи.
Отличиями между искусственными и естественными экосистемами считаются:
- сконцентрированность одного вида больше, чем других (пример: поле, на котором выращиваются злаки; фермы животных);
- небольшое разнообразие видов;
- короткие пищевые цепочки;
- незамкнутый кругооборот веществ;
- невозможность существования без вмешательства человека.
Социоприродная экосистема
Являет собой систему, сформированную по причине взаимодействия человека с природой, а не вследствие определенной деятельности человека.
Для удовлетворения своих потребностей человек ведет деятельность, которая взаимосвязана с окружающим миром, и в ходе этой деятельности природные экосистемы начинают подстраиваться и преобразуются уже в социоприродные экосистемы.
Автотрофные экологические системы
Самостоятельно энергообеспечивают себя и делятся на подвиды: фотоавтотрофные и хемоавтотрофные. Первые приобретают энергию солнца за счет фотоавтотрофов, вторые получают химическую энергию за счет хемоавтотрофов.
К примеру, сельскохозяйственные угодья относятся к фотоавтотрофным экосистемам, так как человек принимает участие, используя энергопроизводящие вещества при обработке почвы. Формирование хемоавтотрофных экосистем происходит в подземных водах.
Гетеротрофная экосистема
Зависит от использования химической энергии. Данная энергия получается из органических веществ, либо от энергетических устройств, которые созданы человеком.
Образование гетеротрофной системы природным путем происходит на дне океанических глубин, там формирование происходит за счет отсутствия света солнца.
Биогеоценоз и экосистема
Биогеоценоз (кратко — БГЦ) — это лежащий в границах определенного фитоценоза и связанный взаимным обменом веществ и энергии единый природный комплекс, образованный участком земной поверхности (суши) с определенными условиями среды обитания (биотопом) и популяциями всех видов организмов, населяющих этот биотоп (биоценозом), см. рис.
Примеры биогеоценозов: ельник, дубрава, сфагновое болото, суходольный луг и др.
Биогеоценоз функционирует как целостная самовоспроизво-дящаяся, саморегулирующаяся открытая система. Популяции организмов получают из неорганической среды ресурсы, необходимые для поддержания жизни, и одновременно выделяют продукты жизнедеятельности, восстанавливающие среду.
Экологическая система (или экосистема) — любая совокупность совместно обитающих организмов и неорганических компонентов, при взаимодействии которых происходит круговорот веществ и поток энергии.
Примеры экосистем; гниющий пень, муравейник, лужа с дождевой водой, парк, аквариум, биосфера и др.
Отличие экосистемы от биогеоценоза. Понятие экосистемы не требует каких-то ограничений на занимаемую ею территорию или акваторию и может применяться к любым комплексам организмов и их среды обитания (включая водную), не только к естественным (природным), но и к созданным человеком. Биогеоценоз — это природная, выделяемая на суше экосистема, границы которой определены фитоценозом, т.е. растительным сообществом. Поэтому экосистема — понятие более широкое, чем биогеоценоз: любой биогеоценоз является экосистемой, но не всякая экосистема является биогеоценозом.
❖ Компоненты биогеоценоза:
■ неорганические вещества, включающиеся в круговорот (соединения углерода и азота, кислород, вода, минеральные соли);
■ климатические факторы (температура, освещенность, влажность);
■ органические вещества (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды и др.);
■ организмы различных функциональных групп — продуценты, консументы, редуценты.
Продуценты — автотрофные организмы (в основном зеленые растения и водоросли), синтезирующие органические вещества из неорганических. Продуценты используют энергию Солнца, преобразуя ее в химическую энергию органических веществ, доступную всем остальным организмам.
Консументы — потребители органического вещества — гетеротрофные организмы, питающиеся готовыми органическими веществами. К консументам относятся все растительноядные, плотоядные и всеядные животные, а также паразиты.
Редуценты — гетеротрофные организмы (бактерии, грибы), которые в процессе своего питания разрушают органическое вещество отмерших растений и животных и экскременты животных, превращая их в простые неорганические соединения, пригодные для усвоения растениями.
Характеристики биогеоценоза (экосистемы): биомасса, продуктивность, видовое разнообразие, плотность популяций каждого вида, соотношение видов по численности и плотности популяций, пространственная и трофическая (пищевая) структуры и т.д.
Биомасса — суммарная масса всех организмов экосистемы или отдельных ее трофических уровней.
■ Биомасса выражается обычно в единицах массы вещества на единицу площади или объема экосистемы (кг/га, кг/м3 и др.).
■ Биомасса всех организмов Земли составляет 2,4 • 1012 т сухого вещества, 90% от этого количества составляет биомасса наземных растений.
Продуктивность — прирост биомассы, созданный организмами экосистемы за единицу времени на единице площади или объема.
■ Продуктивность выражается в единицах массы вещества на единицу площади или объема за определенный отрезок времени (кг/м2 в год и др.).
Первичная продуктивность экосистемы — количество биомассы, продуцированной за единицу времени всеми растениями этой экосистемы в результате фотосинтеза.
Вторичная продуктивность экосистемы — количество биомассы, продуцированной всеми консументами этой экосистемы за единицу времени.
■ Общая годовая продукция сухого органического вещества на Земле 150-200 млрд, т (из них 2/3 дают наземные экосистемы, 1/3 — водные экосистемы).
Агроиеноз
Агроценоз (или агробиоценоз) — искусственно созданная человеком экосистема, структуру и функции которой он поддерживает и контролирует в своих интересах. Это сообщество организмов, обитающих на землях сельскохозяйственного пользования, занятых посевами или посадками культурных растений.
Примеры; поля, огороды, сады, парки, лесопосадки, пастбища, оранжереи, аквариумы, водоемы для разведения рыбы и т.п.
Роль человека в агроценозе: он создает агроценоз, обеспечивает его высокую продуктивность с помощью комплекса специальных агротехнических приемов, собирает и использует урожай.
❖ Роль агроценозов:
■ в настоящее время они занимают 10% всей поверхности суши (около 1,2 млрд, га) и ежегодно дают 2,5 млрд, т сельскохозяйственной продукции (около 90% всей пищевой энергии, необходимой человечеству);
■ они обладают огромными потенциалом для увеличения продуктивности, реализация которого возможна при постоянном, научно обоснованном уходе за почвой, обеспечении растений влагой и элементами минерального питания, охране растений от неблагоприятных абиотических и биотических факторов.
В состав агроценоза входят культурные растения, сорняки, насекомые, дождевые черви, мышевидные грызуны, птицы, бактерии, грибы и другие организмы, связанные между собой трофическими взаимоотношениями.
Пищевые цепи в агроценозе те же, что и в природной экосистеме: продуценты (культурные растения и сорняки), консументы (насекомые, птицы, полевки, лисы) и редуценты (бактерии, грибы); обязательное звено пищевой цепи — человек.
❖ Отличия агроценозов от естественных биогеоценозов:
■ в агроценозах действует преимущественно не естественный, а искусственный отбор, который направлен человеком главным образом на максимальное повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Это резко снижает экологическую устойчивость агроценозов, которые не способны к саморегуляции и самообновлению, не могут существовать самостоятельно (без поддержки человека) в течение более-менее длительного времени (превращаются в биогеоценоз) и могут погибнуть при массовом размножении вредителей или возбудителей болезней;
■ в агроценозах предельно ограничен видовой состав живых организмов, один или несколько видов (сортов) растений, культивируемых на полях, и сопутствующие ему растения (сорняки) и животные (в частности, специализированные насекомые и паразиты), возбудители болезней (грибы, бактерии) и т.д.;
■ в агроценозах отсутствует полный круговорот веществ и резко нарушен баланс питательных элементов (их основная часть изымается человеком при сборе урожая); для возмещения потерь необходимо постоянное внесение в почву различных питательных веществ в виде удобрений;
■ агроценозы, помимо солнечной энергии, имеют дополнительный источник энергии в виде энергии вносимых человеком минеральных и органических удобрений, химических средств защиты от сорняков, вредителей и болезней, энергии, затраченной на обработку почвы, орошение или осушение земель и т.д.;
■ смена агроценозов происходит по воле человека (в полевых агроценозах — севооборот);
■ продуктивность агроценозов выше, чем биогеоценозов.
Методы повышения продуктивности агроценозов:
■ осушение и орошение почв;
■ борьба с эрозией (укрепление склонов, безотвальная вспашка, залуживание бывших торфяников);
■ нормированное внесение удобрений;
■ дозированное применение средств борьбы с сорняками, вредителями и болезнями растений;
■ применение биологических способов борьбы с вредителями;
■ использование высокопроизводительной техники;
■ выведение и использование новых высокоурожайных сортов культурных растений, устойчивых к болезням и вредителям;
■ соблюдение научно обоснованных севооборотов;
■ использование теплиц и парников;
■ применение методов выращивания овощей без грунта — гидропоники (в качестве субстрата используется гравий, орошаемый растворами солей) и аэропоники (субстрат отсутствует, а корни периодически опрыскиваются растворами минеральных солей).
14.7.Общая характеристика биоценоза и биогеоценоза (экосистемы)
Биоценоз. В природе популяции разных видов объединяются
в системы более высокого ранга — сообщества, или биоценозы.
Биоценоз (греч. bios — жизнь, koinos — общий) —
исторически сложившаяся устойчивая совокупность популяций
растений, животных, грибов и микроорганизмов, приспособленных
к совместному обитанию на однородном участке территории или
акватории. Термин «биоценоз» предложил немецкий зоолог
К.Мебиус в 1877г.
Приспособленность членов биоценоза к совместной жизни
выражается в определенном сходстве их требований к важнейшим
абиотическим условиям среды (освещенность, характер увлажнения
почвы и воздуха, тепловой режим и т. д.) и в закономерных
отношениях друг с другом. Связь между организмами необходима
для осуществления их питания, размножения, расселения, защиты
и т. д. Однако в ней кроется и определенная угроза и даже
опасность для существования того или иного индивидуума.
Биотические факторы среды, с одной стороны, ослабляют
организм, с другой — составляют основу естественного отбора —
важнейшего фактора видообразования.
Масштабы биоценотических группировок организмов (биоценозов)
различны — от сообществ на стволе дерева, в норе или на
болотной кочке (их называют микросообществами) до населения
участка дубравы, соснового или елового леса, луга, озера,
болота или пруда. Принципиальной разницы между биоценозами
разных масштабов нет, поскольку мелкие сообщества являются
составной частью более крупных, для которых характерно
возрастание сложности и доли косвенных связей между видами.
Составными частями биоценоза являются фитоценоз
(устойчивое сообщество растений), зооценоз
(совокупность взаимосвязанных видов животных),
микоценоз(сообщество грибов) и микробоценоз (сообщество
микроорганизмов).
Понятия «экотоп» и «биотоп». Участок земной поверхности
(суши или водоема) с однородными условиями обитания,
занимаемый тем или иным биоценозом, называется биотопом
(греч. bios — жизнь, topos — место).
Климатоп (комплекс климатических факторов) и
эдафотоп (почвенно-грунтовые условия) в совокупности
составляют экотоп. Различия между этими понятиями в
том, что биотоп — это условия среды, видоизмененные живыми
организмами, а экотоп — первичный комплекс факторов
физико-геогафической среды без участия живых существ.
В пространственном отношении биотоп соответствует биоценозу.
Границы биоценоза устанавливают по фитоценозу, имеющему легко
распознаваемые черты. Например, сосновые леса легко отличимы
от еловых, верховое болото — от низинного и т. д. Кроме того,
фитоценоз является главным структурным компонентом любого
биоценоза, поскольку определяет видовой состав зоо-, мико- и
микробоценозов.
Биогеоценоз и экосистема. Сообщества организмов тесно
связаны не только друг с другом, но и с абиотической средой.
Растения могут существовать только при наличии света,
углекислого газа, воды, минеральных солей. Животные и другие
гетеротрофные организмы (грибы, большинство бактерий) живут за
счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких
неорганических соединений, как кислород и вода. В любом
биотопе запасы неорганических соединений, необходимых для
поддержания жизнедеятельности населяющих его организмов,
сравнительно малы и постоянно убывают, поэтому необходимо их
возобновление. Из окружающей среды живые организмы поглощают
биогенные элементы и энергию и возвращают их обратно
(например, при дыхании, выделении экскрементов, разложении
растительных и животных остатков). Благодаря этим обменным
процессам биоценоз и окружающая его неорганическая среда
(экотоп) представляют собой сложную систему, получившую
название экосистема или биогеоценоз.
Термин «экосистема» был предложен в 1935 г. английским
экологом А. Тенсли, который подчеркивал, что в природе
органические (биотические) и неорганические (абиотические)
факторы выступают как равноправные компоненты и не следует
отделять организмы от окружающей их среды.
Таким образом, биогеоценоз — это однородный участок
земной поверхности с определенным составом живых организмов
(биоценоз) и определенными условиями среды обитания (биотоп),
которые объединены обменом веществ и энергии в единый
природный комплекс (рис. 14.3). Во многих странах мира
такие природные комплексы называют экологическими системами
(экосистемами).
Рис. 14.3. Биоценоз в экосистеме.
Условия постепенного изменения
Со временем условия в природе меняются, в том числе численность той или иной популяции. Это происходит постоянно, так как одни виды конкурируют с другими, зачастую подобное происходит из-за изменения климата и ландшафтов. Животные должны адаптироваться к окружающей среде
Важно понимать, что в природе эти процессы протекают медленно. В течение определенного геологического периода изменяются даже скалы и ландшафты, и системы, которые вроде бы находятся в стабильном равновесии, на самом деле таковыми не являются
Когда мы говорим о гомеостазе экосистемы, то фокусируемся на относительных временных рамках. Приведем сравнительно простой пример биогеоценоза: львы едят газелей, а газели едят дикие травы. Если в один конкретный год популяция львов увеличится, то количество газелей уменьшится. Следовательно, увеличится травяной покров диких растений. В следующем году, возможно, больше не будет достаточно газелей для пропитания львов. Это приведет к тому, что число хищников уменьшится, а с появлением большего количества травы будет расти популяция газелей. Так будет продолжаться в течение нескольких непрерывных циклов, которые заставляют популяции перемещаться вверх и вниз в определенном диапазоне.
Можно привести примеры биогеоценозов, которые будут не таким равновесными. Это происходит из-за воздействия антропогенного фактора — вырубки деревьев, высвобождения парниковых газов, которые согревают планету, охоты на животных и проч. В настоящее время мы можем наблюдать самое быстрое исчезновения определенных форм в истории. Всякий раз, когда какое-либо животное исчезает, или его популяция быстро уменьшается, можно говорить о неравновесности. Например, с начала 2016 года в мире осталось всего 60 амурских леопардов, а также только 60 носорогов Джавана.
Видовая структура биоценоза
Данная структура подразумевает наличие разнообразных видов организмов, их количество и общую массу. Богатство и бедность биоценоза определяется численностью и разнообразием обитающих в нем видов.
К примеру, на местах с девиацией (уклонением от нормы) условий внешней среды заметно сильное обеднение. Единичные особи способны выжить при неблагоприятном окружающем воздействии. Невелико видовое разнообразие и в местах с постоянным или негативным вмешательством (разрушение территории посредством затопления и уничтожения руками человека).
Биоценозы делят на естественные и искусственные. Естественный исторически складывается с течением многих лет. Поэтому более молодой биоценоз отличается более скудными видовыми характеристиками.
Человек также не может собрать большое многообразие видов на одной территории. Поэтому искусственные биоценозы также не отличаются широким разнообразием обитателей.
Плотность обитания зависит и от природных климатических условий. Чем благоприятней среда, тем выше концентрация организмов на одной территории.
Саморазвитие и сукцессия экосистем
Абсолютно устойчивое состояние экосистемы никогда не достигается по причине:
■ непостоянства условий внешней среды;
■ изменений, происходящих в самой экосистеме вследствие жизнедеятельности ее организмов.
Саморазвитие экосистемы — ее способность к циклическим и поступательным изменениям, вызванным различными причинами.
■ Циклические изменения обычно связаны с суточными и сезонными изменениями внешних условий и биологическими ритмами организмов.
■ Поступательные изменения вызываются постоянно действующими внешними или внутренними факторами и приводят к смене одного биогеоценоза другим (сукцессии).
Сукцессия — закономерная, последовательная, необратимая и направленная смена (на определенной территории) одного биогеоценоза другим.
Смена одного фитоценоза в экосистеме другим составляет сукцессионный ряд. При отсутствии нарушений сукцессия завершается образованием более устойчивого сообщества, находящегося в относительном равновесии с абиотической средой (ельник, дубрава, ковыльные степи, торфяное болото и др.).
❖ Причины сукцессий:
■ внешние: постоянно действующие внешние факторы: изменение на данной территории климата и почвенно-грунтовых условий (заболачивание, засоление), в том числе в результате хозяйственной деятельности человека (вырубки лесов, орошения земель в засушливых районах, осушения болот, внесения удобрений на луга, распашки, усиленного выпаса скота и т.д.);
■ внутренние: изменения, возникающие в биотопе вследствие жизнедеятельности организмов при длительном существовании популяций на одном месте, из-за чего биотоп становится малопригодным для одних видов, но пригодным для других. В результате на этом месте развивается другой, более приспособленный к новым условиям биоценоз.
Изменение условий среды обитания (биотопа) неизбежно приводит к изменению (смене) биоценоза. В результате на месте прежнего биогеоценоза (экосистемы) возникает новый. Ведущая роль в процессе смены биогеоценозов принадлежит растениям, хотя биогеоценозы изменяются как единое целое. Одновременно с изменением растительности изменяется и животный мир.
❖ Классификация сукцессий в зависимости от состояния и свойств среды:
■ первичные, начинающиеся на участках, лишенных почвы и растительности (на голых скалах, песчаных дюнах, образовавшихся водоемах, наносах рек, застывших лавовых потоках и т.п.; они длятся сотни и тысячи лет. Важнейшей стадией таких сукцессий является образование почвы путем накопления отмерших растительных остатков или продуктов их разложения;
■ вторичные, происходящие на месте сформировавшихся сообществ после их нарушения в результате эрозии, пожара, вырубки, засухи, вулканического извержения и т.п. Поскольку в таких местах обычно сохраняются богатые жизненные ресурсы, эти сукцессии протекают быстро (в течение десятков лет).
Биоценоз, определение
С экологической точки зрения критериями выделения биоценозов и экосистем является видовой состав флоры и фауны, временная продолжительность системы и пространственных границ. Группировку можно назвать биоценозом только тогда, когда она соответствует следующим критериям:
1. Имеет характерный видовой состав. Существует две характерные группы видов:
- доминантные виды, которые создают внешний вид биоценоза ( сосновый, ковыльный, сфагновый, вересковый), причем каждый из них имеет свою особую, неповторимую внешность;
- субдоминантным виды, которые хоть и не выделяются так явственно, как первая группа, но своим присутствием отражают условия произрастания. Характерные виды указывают на эти специфические условия среды, хотя часто не является видами-доминантами. Например, когда мы вспоминаем о барвинке, то видим дубраву, в которой доминирует дуб.
2. Имеет необходимый набор видов. Биоценоз является системой, в рамках которой реализуется оборот материи и энергии, который осуществляется между компонентами биоценоза и среды. Поэтому биоценозом может называться только такая система, которая содержит все элементы, необходимые для реализации обращения материи, — прежде всего продуценты, консументы, редуценты. Все группы организмов обеспечивают то, что мы называем полночленностью биоценоза. Отсутствие отдельных членов в той или иной системе не дает права называть ее биоценозом, а лишь частью биоценоза, или неполночленным биоценозом.
3. Характеризуется определенной длительностью во времени. Биоценоз с его видовым составом является системой стойкой и долговечной, однако его жители имеют разную продолжительность жизни. Например, у микробов она длится минуты, в мелких беспозвоночных — дни, у крупных — годы, а лесные деревья живут сотни лет. Отдельные биоценозы тропических лесов отличаются геологической историей, тогда как на местах пожарищ или эвтрофных озер (неглубокие, до 10 — 15м, равнинные озера с высокой биологической продуктивностью) развиваются вполне юные биоценозы.
4. Имеет свою территорию и границы. Пространство, на котором функционирует отдельный биоценоз, отличается однородностью и особенностью условий биотопа. Малые биоценозы могут существовать на нескольких квадратных метрах (источник с его особым животным и растительным миром), тогда как дубравы Черного леса, например, протянулись на сотни квадратных километров с востока к западу. Главным в определении границы биоценоза является полночленность и реализация обращения материи.
История термина
Мнение о том, что живые существа и места их обитания нужно рассматривать как единое целое, в XIX веке высказал физиолог из Шотландии Джон Скотт Холдейн. Он считал, что “части организма и его окружение составляют одну систему”. В 1928 году о “целостных экологических системах” говорил лейпцигский биолог и лимнолог Ричард Уолтерек. О целостности живых организмов и неживой природы писал российский почвовед Василий Васильевич Докучаев. Немецкий гидробиолог Август Тинеманн для обозначения единства биотопа и биоценоза использовал термин “голоцен”, предложенное энтомологом Карлом Фридрихом в 1927 году.
Карл Фридрих думает над новым термином
Современное понятие “экосистема” (англ. ecosystem), ставшее основным в экологии, придуман в 1935 году британским биологом и геоботаником Артуром Джорджем Тенсли. Ученый дал ему такое определение: “Единая система, включающая в себя не только комплекс организмов, но и комплекс факторов, которые образуют то, что мы называем экологией. Внутри системы происходит постоянное разнообразное взаимодействие не только между организмами, но и между органическим и неорганическим мирами“.
Концепцию экологии Тенсли принял и расширил американский биолог Юджин Одум, доказавший, что экологию следует изучать как отдельную научную дисциплину.
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, биом 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. Биосфера является совокупностью всех экосистем, представленных на Земле.
Естественный биоценоз
Естественный биоценоз характерен тем, что он имеет природное происхождение. В процессы, протекающие в нем, человек не вмешивается. Например: река Волга, лес, степь, луг, горы. В отличие от искусственных, естественные имеют больший масштаб.
Если человек вмешивается в естественную среду, то равновесие между видами нарушаются. Происходят необратимые процессы – вымирание и исчезновение некоторых видов растений и животных, они указаны в «чёрной книге». Те виды, которые находятся на грани исчезновения занесены в «красную книгу».
Рассмотрим примеры естественного биоценоза.
Речной
Река является естественным биоценозом. В ней обитают различные животные, растения и бактерии. Виды будут различаться в зависимости от расположения реки. Если река находится на севере, то разнообразие живого мира будет скудным, а если ближе к экватору, то обилие и многообразие обитающих там видов будет богатым.
Обитатели речных биоценозов: белуга, окунь, карась, щука, стерлядь, сельдь, язь, лещ, судак, ёрш, снеток, налим, рак, жерех, карп, сазан, сом, плотва, сорожка, толстолобик, чехонь, различные пресноводные водоросли и многие другие живые организмы.
Лесной
Лес – является примером естественного вида. Лесной биоценоз богат на деревья, кустарники, траву, животных, которые обитают в воздухе, на земле и в почве. Здесь можно встретить грибы. Также в лесу обитают различные бактерии.
Представители лесного биоценоза (животный мир): волк, лисица, лось, кабан, белка, ёж, заяц, медведь, лось, синица, дятел, зяблик, кукушка, иволга, тетерев, глухарь, дрозд, сова, муравей, божья коровка, сосновый шелкопряд, кузнечик, клещ и многие другие животные.
Представители лесного биоценоза (растительный мир): береза, липа, клен, бузина, хохлатка, дуб, сосна, ель, осина, ландыш, купырь, земляника, ежевика, одуванчик, подснежник, фиалка, незабудка, медуница, орешник и многие другие растения.
Лесной биоценоз представлен такими грибами: подосиновик, подберезовик, белый гриб, поганка, мухомор, вешенка, дождевик, лисичка, масленок, опёнок, сморчок, сыроежка, шампиньон, рыжик и т.д.
Естественный и искусственный биоценоз
