Экосистемы: виды экосистем. разнообразие видов природных экосистем

Классификация экосистем

Классификация экосистем осуществляется по:

• расположению в пространстве,
• масштабу,
• типу возникновения,
• источнику энергии.

По расположению

Бывают наземные и водные системы. Наземные — это системы твердой поверхности нашей планеты. В их распределении наблюдается определенная климатическая зональность. Выделяют виды экосистем:

• арктическая тундра;
• бореальные хвойные леса, летнезеленые лиственные и смешанные леса, степь, пампасы умеренной зоны;
• альпийская (высокогорная) тундра;
• субтропические заросли жестколистных кустарников — чапараль;
• тропические пустыни, злаковники, саванна, вечнозеленые сухие и дождевые леса.

Водные виды делятся на морские (моря, океаны, соленые озера, ватты) и пресноводные (пресные озера, реки, ручьи).

По масштабу

Часть экологов выделяет 3 вида экосистем в зависимости от размера: микросистемы, мезосистемы, макросистемы. Отдельными системами они считают, например, разлагающийся пень, лес, где он находится, и целый континент. Самая большая это биосфера, которая включает в себя совокупность всех наземных и водных видов.

По типу возникновения

Различают естественные (природные) и искусственные, или антропогенные (созданные человеком) типы экосистем. Для первых характерны условность границ, большое разнообразие видов, устойчивость, способность саморегулироваться и восстанавливаться. Человек не влияет на обмен вещества и энергии.

Искусственные системы имеют четкие границы. Они не могут существовать без вмешательства человека, который отбирает для них определенные растения и животных. Они создаются, например для получения сельскохозяйственной продукции (пашни, теплицы, сады, рыбные пруды), отдыха (парки, поля для гольфа), снабжения водой (оросительные каналы, городские пруды).

По источнику энергии

В зависимости от наличия и количества живых организмов, производящих органические вещества (автотрофы, продуценты), бывают такие виды экосистем:

• автотрофные, которые делятся на фотоавтотрофные, использующие солнечную энергию, и хемотрофные, потребляющие химическую энергию. Это леса, болота, пашни, сады.
• гетеротрофные. В естественных (океанические глубоководные) организмы получают энергию, перерабатывая остатки животных и растений, которые попадают к ним из автотрофных. Антропогенные (грибные фермы, фабрики, города) зависят от электроснабжения.

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.

Пресноводные

Экосистемы, сформированные в пресноводной среде, занимают всего около 0,8% поверхности Земли и по видовому разнообразию флоры и фауны значительно уступают морским экосистемам. По скорости течения воды все пресноводные водоёмы можно разделить на проточные и стоячие.

Проточные — реки, родники, ручьи

Важным фактором, от которого зависит деятельность этих экосистем, является течение. Именно оно оказывает влияние на распределение организмов и содержание солей и газов. Данные экосистемы неразрывно взаимосвязаны с окружающей наземной средой.

Стоячие — озера, пруды, болота и прочие

Организмы стоячих экосистем в разных слоях воды неоднородны. В верхних слоях главными являются планктон и прибрежная растительность. Эти территории тесно связаны с наземными биомами, поскольку верхний слой водоёмов содержит множество организмов, служащих кормом для птиц и млекопитающих. Средний и придонный слои менее освещены, фауна здесь беднее. Типичные жители средних вод — хищные рыбы. Дно водоёмов обычно покрыто илом, песком, или же может быть каменистым. Здесь обитает большое количество бактерий и грибов, а также некоторые виды придонных рыб, моллюски и ракообразные.

Морские экосистемы

Морские экосистемы очень разнообразны и особенно богаты видами в прибрежной — литоральной части, в приливно-отливной зоне и эстуариях (устьях рек у места впадения в море). Разнообразие биотопов в прибрежной части обуславливает наличие большого количества экосистем, мозаично размещающихся вдоль берега. В них обитает огромное разнообразие видов из всех царств живой природы. По имеющимся оценкам гидробиологов, именно в этих гидроэкосистемах добывается более половины всех морских видов в Тихом и Атлантическом океанах.

В открытом океане, вблизи поверхности воды, образуются экосистемы, основным населением которых является планктон, состоящий из мелких, взвешенных (парящих) в воде организмов. Планктон размещается в морских водоемах не глубже 150-180 м, то есть на глубинах, куда проникает свет.

Планктон (от греч. plaktos — «блуждающий») — совокупность организмов, населяющих толщу воды и пассивно переносящихся течением. В состав планктона входят бактерии, микроскопические растения, животные и их личинки

Важной частью планктона является фитопланктон — совокупность растений, в основном водорослей. Парение организмов в воде осуществляется при помощи особых приспособлений, увеличивающих поверхность тела или уменьшающих их вес: выростов, щетинок, перепонок, газовых вакуолей и пр

Фитопланктон является производителем первичного органического вещества в любом водоеме, будучи, таким образом, началом любой трофической цепи. Все микроскопические животные организмы планктона в совокупности называют зоопланктоном.

Фотосинтезирующий фитопланктон служит пищей многим мелким планктонным животным, которых в свою очередь поедают крупные, активно передвигающиеся рыбы, кальмары, китообразные, составляющие нектон.

Когда организмы, образующие планктон, погибают, их тела падают на дно океана (бенталь), обеспечивая там пищей других существ, входящих в экосистемы бентоса (от греч. benthos — «глубина»). В экосистемах бентоса находятся главным образом животные и бактерии, которые перерабатывают попавшие на дно органические вещества. Растения на больших глубинах существовать не могут, поскольку туда не проникает свет.

Обитатели морских экосистем: А — морской планктон: 1-2 — ракообразные и их личинки; 3 — икринка рыбы; 4 — личинки моллюсков; 5 — инфузории; 6 — диатомовые водоросли; 7 — перидинеи; 8 — ночесветка; 9 — аппендикулярия; Б — представители бентоса: 1 — морской еж; 2 — голотурия; 3 — офиура; 4 — погонофора

Экосистемы открытой части океанов и морей характеризуются огромными размерами (порядка тысячи километров), наличием достаточно тесных связей с соседними экосистемами и размытостью границ между ними. Пищевые цепи в таких экосистемах начинаются с мельчайших автотрофов и кончаются крупными животными — хищниками (гигантские рыбы, головоногие моллюски, змеи, киты). Эти экосистемы — коренные, они относительно устойчивы в геологическом масштабе времени и отличаются эволюционной древностью, что обусловлено относительно медленными изменениями общего характера геологического строения океана, атмосферной и океанической циркуляцией воздуха и вод и состава видов живого населения.

Океанические экосистемы в Тихом океане. Размеры и конфигурация экосистем показаны синим цветом

В теплых морях представлены богатейшие экосистемы коралловых рифов и водорослевые водные экосистемы. Проникновение света обуславливает обилие водорослей и благоприятные условия для дыхания животных. Это способствует высокой концентрации разнообразнейших представителей живого мира: бактерий, простейших, кишечнополостных, кольчатых червей, ракообразных, моллюсков, иглокожих (морских звезд, ежей, голотурий) и колоссального количества различных видов рыб и морских змей.

Сложные системы

Экосистемы обширны и сложны. Они включают цепи животных — от крупнейших млекопитающих до самых маленьких насекомых — наряду с растениями, грибами и различными микроорганизмами. Все эти формы жизни взаимодействуют и влияют друг на друга. Медведи и птицы едят рыбу, землеройки едят насекомых, а гусеницы едят листья. Все в природе пребывает в тонком балансе. Но ученым нравятся технические термины, поэтому этот баланс организмов в экосистеме часто упоминается как гомеостаз (саморегуляция) экосистемы.

В реальном мире сообществ ничто идеально сбалансированным быть не может. Таким образом, когда экосистема находится в равновесии, это значит, что она в относительно стабильном состоянии: популяции различных животных остаются в одинаковом диапазоне, их численность может увеличиваться и уменьшаться на определенном этапе, но нет общей тенденции «вверх» или «вниз».

Влияние человека

Вместе с термином «экосистема» в экологии применяют сходное понятие — «биогеоценоз». Примеры с описанием впервые были даны в 1944 году советским экологом Сукачевым. Он предложил следующее определение: биогеоценоз – это взаимодействие между совокупностью организмов и территорией обитания. Им были приведены первые примеры биогеоценоза и биоценоза (живой составляющей экологической системы).

Сегодня биогеоценоз рассматривается как относительно однородный участок земли, на котором обитает определенный состав живых существ, пребывающих в тесных взаимоотношениях с элементами неживой природы и связанных с ней обменом веществ и энергией. Примеры биогеоценоза в природе разнообразны, но все эти сообщества взаимодействуют в четких рамках, определяющихся однородным фитоценозом: луг, сосновый лес, пруд и так далее. А можно ли как-то повлиять на ход событий в экосистемах?

Рассмотрим на примере биогеоценозов возможности управления экологическими системами. Человек всегда является главной угрозой для окружающей среды, и несмотря на то, что существует множество природоохранных организаций, защитники природы будут на шаг позади в своих усилиях, когда сталкиваются с крупными корпоративными предприятиями. Развитие городов, возведение плотин, осушение земель — все это способствует постоянно нарастающему разрушению различных природных экосистем. Хотя многие бизнес-корпорации были предупреждены об их разрушительном влиянии, не все воспринимают всерьез эти проблемы.

Лиманы Править

Промежуточное положение между морскими и пресноводными экосистемами занимают лиманы. Лиманы — это полузамкнутые прибрежные водоемы, соединенные с открытым морем, но морская вода в них заметно опреснена за счет материкового стока.

С точки зрения геоморфологии различают пять типов лиманов:

1. Лиманы в затопленных речных долинах. Они наиболее распространены вдоль береговой линии.
2. Лиманы типа фиордов. Это глубокие U-образные выемки берега, образовавшиеся в результате вклинивания ледника в сушу. Примером могут служить фиорды Норвегии и Аляски. 3. Лиманы, ограниченные мелями или барьерными островами, разделенными проливами, благодаря которым сохраняется связь с морем. Они образовались за счет береговых отложений или береговых дюн в связи с повышением уровня моря (побережье Мексиканского залива).
3. Лиманы, образованные тектоническими процессами в результате геологических сдвигов или локальных опусканий суши (залив Сан-Франциско).
4. Лиманы речных дельт, которые образовались в устьях больших рек (Нил, Миссисипи). В них часто наблюдается солевая стратификация, когда более плотная морская соленая вода находится внизу, а речная пресная — сверху. Это имеет место, когда речной сток превышает прилив. А когда они уравновешены, то за счет турбулентности происходит перемешивание и образуется слабосоленый лиман.

Лиманы характеризуются рядом важных свойств. Во- первых, они обычно очень продуктивные за счет биогенов, которые попадают сюда во время приливов. Во-вторых, в них круглый год идет образование первичной продукции за счет продуцентов трех типов: 1) макрофиты; 2) фитобентос; 3) фитопланктон. В-третьих, лиманы служат местом откорма многочисленных морских промысловых видов рыб, животных и птиц. В связи с этим лиманы играют большую роль в биосфере и поэтому их нельзя нарушать.

Цепи питания биогеоценоза: примеры

На базовом функциональном уровне биогеоценоз обычно включает первичных производителей (растений), способных собирать энергию от солнца благодаря процессу, называемому фотосинтезом. Эта энергия затем протекает через пищевую цепь. Далее идут потребители: первичные (травоядные) и вторичные (плотоядные). Эти потребители питаются захваченной энергией. Декомпозиторы работают в нижней части пищевой цепи.

Мертвые ткани и отходы жизнедеятельности имеют место на всех уровнях. Мусорщики, детриворы и разлагающие вещества не только потребляют эту энергию, но и разрушают органику, расщепляя ее на составляющие. Именно микробы заканчивают работу по разложению и производят органические компоненты, которые могут снова использоваться производителями.

Биогеоценоз в лесу

Прежде чем привести примеры лесного биогеоценоза, вернемся еще раз к понятию экосистемы. В лесу наблюдается обилие флоры, поэтому его населяет большое количество организмов, существующих в рамках относительно небольшого пространства. Плотность живых организмов здесь довольно высока. Чтобы убедиться в этом, следует рассмотреть хотя бы несколько примеров лесных биогеоценозов:

• Тропический вечнозеленый лес. Получает внушительное количество осадков в год. Основной характеристикой является наличие густой растительности, которая включает высокие деревья на разных уровнях, каждый из которых является убежищем для разных видов животных.
• Тропический лиственный лес составляют кустарники и плотные кусты наряду с широким разнообразием деревьев. Этот тип характеризуется большим разнообразием фауны и флоры.
• Умеренный вечнозеленый лес — здесь довольно много деревьев, а также мхов и папоротников.
• Умеренный лиственный лес расположен во влажных умеренных широтах с достаточным количеством осадков. Лето и зима четко определены, а деревья теряют листья в осенние и зимние месяцы.
• Тайга, расположенная непосредственно перед арктическими регионами, характеризуется вечнозелеными хвойными деревьями. Температура низкая (ниже нуля) в течение полугода, и жизнь в это время здесь будто замирает. В остальные периоды в тайге полно перелетных птиц и насекомых.

Загрязнение морских вод[ | ]

С ростом урбанизации и индустриализации перед человечеством все острее встает вопрос сохранения чистой воды. Стоки городов сбрасываются в море. Обеспеченность очистными сооружениями еще отстает от развития промышленности. Промышленные стоки могут содержать кислоты, щелочи, масла и другие органические и неорганические соединения, а также яды и радиоактивные вещества. Основное загрязнение вносит сельское хозяйство (стоки могут загрязнять реки различными ядохимикатами, вымытыми с сельскохозяйственных полей). Загрязнение морей происходит с нарастающей скоростью. Можно произвести общую классификацию химических загрязнителей :

1. биологически нестойкие органические соединения
2. малотоксичные неорганические соли
3. нефтепродукты
4. биогенные соединения
5. вещества со специфическими токсичными свойствами, в том числе тяжелые металлы, биологически жесткие неразлагающиеся органические синтетические соединения.

Морские

Экосистемы, сформированные в водной среде, характеризующейся высокой степенью солености (около 35%), занимают более 70% поверхности нашей планеты. При их классификации учитывается уровень глубины и степень удалённости от береговой линии.

Отрытый океан

Организмы в данной экосистеме распределены неравномерно. По степени освещённости в океане выделяют: верхнюю хорошо освещаемую зону (до 200 м) и нижнюю, почти лишенную света (свыше 200 м). По уровню глубины различают: литоральную зону (до 200 м), батиальную (2500 м), абиссальную (до 6000 м) и ультраабиссальную (свыше 6000 м). Фауна у поверхности воды гораздо богаче, чем на глубине, но и там, в кромешной темноте, есть жизнь. В глубоководных рифовых зонах (около 3000 м) обитают погонофры, креветки, двустворчатые моллюски, некоторые виды рыб и крабы.

Прибрежные воды

Самые благоприятные области для организмов, с очень богатым видовым составом животных и растений. К прибрежным зонам относят коралловые рифы, расположенные в тропических и субтропических широтах, и эстуарии — устья рек, расширяющиеся в месте впадения в моря.

Районы апвеллинга

Это места, где происходит подъем холодных, богатых биогенами вод на поверхность. Они могут располагаться практически в любой области мирового океана, но чаще встречаются у западных границ материков. Самый известный тип апвеллинга — прибрежный, оказывающий существенное влияние на жизнедеятельность человека, поддерживая продуктивность рыболовных областей мирового океана.

Экосистема песчаных пляжей

Песчаные пляжи могут казаться безжизненными по сравнению с другими экосистемами морей и океанов — по крайней мере, для морской жизни. Большинство песчаных пляжей подвержены воздействию человека! Однако они обладают удивительным разнообразием.

Животные экосистемы песчаного пляжа, как и на скалистом берегу должны адаптироваться к постоянно меняющейся среде. Им необходимо иметь дело с приливами, волновым воздействием, водными течениями, которые способны сметать животных с пляжа и перемещать песок с камнями.

Морская жизнь песчаного пляжа может зарываться в песок или быстро передвигаться вдали от волн. В пределах этой экосистемы нередки приливно-отливные зоны. Хотя пейзаж не так драматичен, как на скалистом берегу, все равно можно найти приливные бассейны, оставленные после того, как океан отступает во время отлива.

Морская жизнь песчаных пляжей

Иногда на песчаных пляжах можно повстречать морских черепах, которые выбираются из воды, чтобы отложить яйца, а также ластоногих, таких как тюлени и морские львы, отдыхающих на пляже.

К типичным видам морской жизни относятся:

• Морские водоросли;
• Планктон;
• Беспозвоночные, такие как амфиподы, изоподы, плоские щитообразные ежи, крабы, моллюски, черви, улитки, мухи и планктон;
• Рыбы, на мелководье вдоль линии пляжа. К ним относятся коньки, акулы, камбала и т.д.;
• Птицы, такие как ржанки, песчанка, перепончатопалый улит, веретенники, цапли, крачки, камнешарка и кроншнепы.

Замкнутая экосистема

Это экосистема, в которой не ожидается какой-либо обмен веществ со средой за её пределами.

Опыт с садом в бутылке Дэвида Латимера

Британец Дэвид Латимер провёл великолепный опыт с садом в бутылке. Он посадил его в 1960 году и не поливал с 1972 года, но садик продолжает процветать в своей замкнутой экосистеме.

Посаженные им внутрь выносливые традесканции выросли, заполнив почти 40-литровый контейнер, выжив на всём переработанном: воздухе, питательных веществах и воде.

Дэвид Латимер сказал, что бутыль стоит в 1,5-2 метрах от окна, чтобы растение получало немного солнца. Оно растёт в сторону солнечного света, поэтому его нужно периодически разворачивать, чтобы оно росло равномерно.

Также Дэвид Латимер сказал, что он никогда не подрезал растение, но выглядит так, будто оно выросло до пределов бутылки.

Как работают сады в бутылках

Сады в закрытых бутылках действуют, потому что их герметичное пространство создаёт абсолютно самостоятельную экосистему, в которой растения могут выжить, используя фотосинтез для утилизации питательных веществ.

Единственное, что необходимо из внешней среды — солнечный свет, поскольку он обеспечивает его энергией, необходимой для создания собственной пищи, а значит и продолжения роста.

Свет, который попадает на листья растения, поглощается белками, содержащими хлорофиллы (зелёный пигмент).Часть этой световой энергии хранится в форме аденозинтрифосфата (АТФ), молекулы, которая хранит энергию.

Остальная часть используется для удаления электронов из воды, поглощаемой из почвы через корни растения. Эти электроны затем используются в химических реакциях, которые превращают углекислый газ в углеводы, высвобождая кислород.

Этот процесс фотосинтеза является противоположным клеточному дыханию, которое происходит в других организмах (включая людей), где углеводы, содержащие энергию, реагируют с кислородом для получения углекислого газа, воды и высвобождения химической энергии.

Но экосистема также использует клеточное дыхание для разрушения разлагающегося материала, которое оставляет растение.

В этой части процесса бактерии внутри почвы (сада в бутылке) поглощают отходы кислорода растения и выделяют углекислый газ, который растущее растение может повторно использовать.

И, конечно, ночью, когда нет солнечного света для фотосинтеза, растение также будет использовать клеточное дыхание, чтобы поддерживать себя в живых, разбивая сохранённые питательные вещества.

Поскольку сад в бутылке является закрытой средой, это означает, что его водный цикл также является автономным процессом.

Вода в бутылке поглощается корнями растения, высвобождается в воздух во время транспирации, конденсируется в почвосмеси, где цикл начинается снова.

Биосфера-2

«Биосфера-2» в пустыне Сонора, штат Аризона

Ещё в конце 1980-х годов был начат проект «Биосфера-2». Учёные задались вопросом, смогут ли они воспроизвести экосистемы Земли.

Для этого они построили среду с закрытой системой 12.000 м² в пустыне Сонора, за пределами города Тусон, штат Аризона.

Подразумевается, что Биосфера-1 — Земля, так команда объяснила цифру «2» в названии проекта.

Идея состояла в том, чтобы проверить, смогут ли они воссоздать экосистемы Земли в закрытой среде, чтобы люди могли выжить в космосе в течение длительного времени.

26 сентября 1991 года 8 человек-добровольцев (4 мужчины и 4 женщины) ради эксперимента были оторваны от мира и закрыты в «Биосфере-2».

Они собирались жить внутри этого сооружения на протяжении двух лет, поддерживая контакт с окружающим миром лишь через компьютер.

Однако в самом начале эксперимента одна из «биосферцев» получила травму, из-за чего ей пришлось сразу же покинуть её новый дом.

Потом, спустя около года, оставшиеся жители-добровольцы «Биосферы-2″стали замечать, что количество кислорода почему-то стало резко падать.

И учёным пришлось закачивать кислород из внешней среды, таким образом, конечно, ни о какой чистоте этого эксперимента уже не могло быть и речи.

Следом у них начались проблемы с выращиванием еды чтобы себя прокормить. Начались проблемы сплочённости: маленькая группа разделилась на два лагеря. Опасаясь за жизнь «биосферцев», учёные были вынуждены прекратить эксперимент.

В марте 1994 года была предпринята вторая попытка заселить людей на «Биосферу-2». Эта группа решила некоторые проблемы, возникшие у первой, однако из-за разногласий внутри команды миссия закончилась спустя шесть месяцев.

На данный момент «Биосфера-2» принадлежит Аризонскому университету, который восстановил там свои исследования в 2011 году.

Определение и концепция понятия

Экологическая система — это совокупность живых организмов, их естественных условий обитания и систем связей, с помощью которых осуществляется обмен энергией, веществами и информацией. Понятие «экосистема» было предложено учёным-ботаником А. Тенсли в 1935 году, который посвятил всю свою жизнь изучению процессов ботаники.

Экологическая система выступает отдельной структурной единицей, объединяющей биотические и абиотические факторы. Она характеризуется своей линией саморазвития, определённой организацией и способностью обеспечивать жизненно важные материалы. Понятие экосистемы появилось только в XX веке, но с тех времён её схема значительно усложнилась и продолжает изменяться. На неё влияют естественные причины и вмешательство прогрессивных аспектов.

Природные сообщества не имеют чётких границ. Они разделены такими географическими барьерами, как горы, пустыни, реки, моря или океаны, поэтому они обычно сливаются друг с другом. Переходные зоны между ними называются экотонами.

Экосистему часто называют биогеоценозом, однако учёные считают, что второе понятие нельзя считать полным синонимом этого термина. Биогеоценоз — это аналог экологической системы на начальном уровне, связанный с конкретным участком наземной или водной среды. Экосистема рассматривает абстрактные участки.

В мире существует много различных природных комплексов, но их всех объединяет один и тот же принцип: в любой системе присутствует региональный компонент, называемый биотопом и характеризующийся одинаковым ландшафтом и климатом, а также биоценоз, представленный обитателями группы, постоянно проживающими в биотопе. Вместе они образуют биогеоценоз и не могут существовать отдельно друг от друга.

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).

Системы, созданные человеком

Все, что относится к природной экосистеме, не всегда способно полностью функционировать самостоятельно. Если хоть один ключевой фактор будет потерян, во всем сообществе произойдут сбои и потеряются другие звенья. В худшем случае вся система погибает. Поддерживать существование и нормальное функционирование экологических комплексов помогает человек.

Антропогенные экосистемы практически ничем не отличаются от естественных, только главную роль в них играет влияние людей. Такие экологические сообщества существуют везде: фермерское и сельское хозяйство, инженерные системы, города, промышленные центры. Последние примеры негативно повлияли на экологию Земли. Промышленность нарушает протекание естественных процессов в природе, оказывает вред ближайшим от неё регионам и вытесняет натуральную среду.

Люди считают природу маловажным звеном, хотя без неё они не могут существовать. Человек чаще берёт от природы, а взамен отдаёт очень мало. Сохранить естественные экосистемы получится только с бережным отношением к ним, решением проблем современного общества и сохранением природных ресурсов.

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.