Понятие экосистемы было введено в науку. Понятие экосистемы

Несмотря на то, что экосистема и биогеоценоз используются как одно и то же понятие, экосистемы по своим размерам и сложности отличаются разнообразием. В то время как биогеоценозы имеют определённые чёткие границы, обозначить границы экосистем очень трудно. Примером малых экосистем могут служить капля воды с микробами , гниющий пень со своими микроорганизмами , грибами и мелкими позвоночными животными . В состав экосистемы могут входить несколько биогео-ценозов.

Таким образом, экосистема представляет собой более широкое понятие по сравнению с биогеоценозом. Любой биогеоценоз — это экосистема, но не каждую экосистему можно назвать биогеоценозом.

Биосфера

Самая большая экосистема — биосфера.

Жизнь на Земле не прерыва-ется уже более 3,5 млрд лет благодаря круговороту ве-ществ в природе. Растения создают органические ве-щества из минеральных веществ, воды, углекислого газа, используя потоки солнечной энергии. Животные используют в процессе питания готовые органические вещества, а грибы, бактерии постепенно разрушают их до минеральных. Минеральные вещества вновь ис-пользуются растениями. Так возникает биологиче-ский круговорот веществ .

В природном сообществе живые организмы связаны не только друг с другом, но и с неживой природой. Тес-ная связь между живыми и неживыми компонентами природы и образует экосистему.

Круговорот веществ в эко-системе может происходить, если есть запасы необхо-димых для жизни биогенных веществ и три группы организмов, образующие природное сообщество, — производители (продуценты), потребители (консументы), разрушители (редуценты) органиче-ских веществ.

На Земле нет ни одно-го вида, который не служил бы пищей другим или сам не питался бы организмами других видов. Ряд живых организмов в экосистеме, по которому проис-ходит передача энергии, заключённой в органических веществах, называют цепью питания .

Растительноядные животные используют энер-гию, запасённую растениями в виде органических ве-ществ. Однако большую часть энергии растения рас-ходуют на процессы жизнедеятельности. Меньше энергии получают хищники, питающиеся раститель-ноядными животными. Остатки животных и расте-ний, содержащих ещё меньше энергии, постепенно расходуются грибами и бактериями. Таким образом, из-за постоянной траты энергии на процессы жизне-деятельности цепи питания обычно состоят из не-большого числа звеньев — обычно из 3-5.

Общее число видов в экосистеме может составлять сотни и тысячи. Почти всегда организмы разных ви-дов питаются разными объектами. В результате обра-зуется сложная пищевая сеть. Благодаря этому ис-чезновение особей какого-либо вида не сказывается на экосистеме. Она продолжает устойчиво существо-вать в течение длительного времени.

Потоки веществ и энергии, про-ходящие через живые организ-мы, очень велики. Так, человек за свою жизнь потребляет десят-ки тонн воды и пищи, а через лёгкие проходят многие миллио-ны литров воздуха.

По происхождению

Экосистемы могут быть естественными (лес, луг, озеро) и искус-ственными (парк, поле, сад). Материал с сайта

По размеру

Экосистемы могут быть очень крупными (тунд-ра, тайга), средних размеров (водоём, берёзовая роща) и совсем маленькими (ручей, болотная кочка).

Термин "экосистема" был предложен английским экологом А. Тэнсли (1935).

По одному из определений экологическая система (экосистема) - совокупность популяций различных видов растений, животных и микробов, взаимодействующих между собой и окружающей их средой таким образом, что эта совокупность сохраняется неопределенно долгое время. Примеры экологических систем: луг, лес, озеро, океан, капля воды, зачерпнутая из озера, планета Земля в целом и т. д.

Состав экосистемы представлен абиотическими компонентами неживой природы и биотическими компонентами живой природы.

Абиотические компоненты - это:

Неорганические вещества и химические элементы, участвующие в обмене между живой и мертвой материей (вода, кислород, кальций, магний, железо, азот, фосфор и т. д.).

Органические вещества, связывающие абиотическую и биотическую части экосистем (углеводы, жиры, аминокислоты, белки);

Биотические компоненты - это все живые организмы.

Функционирование экосистем обеспечивается взаимодействием трех основных составляющих: сообщества, потока энергии, круговорота веществ.

С точки зрения пространственной структуры в природных системах выделяют два яруса:

Верхний - автотрофный, или «зеленый пояс» Земли, который включает растения или их части, содержащие хлорофилл;

Нижний - гетеротрофный, или коричневый пояс Земли, который включает почвы или донные осадки, где преобладают процессы разложения мертвых органических остатков растений и животных.

Экосистемы существуют везде - в воде и на земле, в сухих и влажных районах, в холодных и жарких местностях. Они по - разному выглядят, включают различные виды растений и животных. Однако в «поведении» всех экосистем имеются и общие аспекты, связанные с принципиальным сходством энергетических процессов, протекающих в них.

Одним из фундаментальных правил, которым подчиняются все экологические системы, является принцип Ле Шателье-Брауна , хорошо известный в физике. При внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.

При изучении экосистем анализируют, прежде всего, поток энергии и круговорот веществ между соответствующими биотопом и биоценозом. Экосистемный подход учитывает общность организации всех сообществ независимо от места обитания. Это подтверждает сходство структуры и функционирования наземной и водной экосистем.

По определению В. Н. Сукачева, биогеоценоз (от греч. bios - жизнь, gео - Земля, ценоз - сообщество) - это совокупность однородных природных элементов (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий) на определенном участке поверхности Земли. Контур биогеоценоза устанавливается по границе растительного сообщества (фитоценоза).

Термины «экологическая система» и «биогеоценоз» не являются синонимами. Экосистема - это любая совокупность организмов и среды их обитания, в том числе, например, горшок с цветком, муравейник, аквариум, болото, пилотируемый космический корабль. У перечисленных систем отсутствует ряд признаков из определения В. Н. Сукачева, и в первую очередь элемент «гео» - Земля. Биоценозы - это только природные образования. Однако биоценоз в полной мере может рассматриваться как экосистема. Таким образом, понятие «экосистема» шире и полностью охватывает понятие «биогеоценоз». «Биогеоценоз» - частный случай «экосистемы».

Самая крупная природная экосистема на Земле - биосфера. Граница между крупной экосистемой и биосферой столь же условна, как и между многими другими понятиями в экологии. Различие преимущественно состоит в такой характеристике биосферы, как глобальность и большая условная замкнутость (при термодинамической открытости). Прочие же экосистемы Земли вещественно практически не замкнуты.

Биомы - наиболее крупные наземные экосистемы, соответствующие основным климатическим зонам Земли (пустынные, травянистые и лесные).

Водные экосистемы - основные экосистемы, существующие в водной сфере (гидросфере). Иногда в литературе встречается близкая, но менее четкая классификация, прежде всего выделяющая влажные тропические леса, саванны, пустыни, степи, леса умеренного пояса, хвойные (тайгу), тундру.

Каждый биом включает в себя ряд меньших по размеру, связанных между собой экосистем. Одни из них могут быть очень крупными, площадью в миллионы квадратных километров, другие - мелкими, например небольшой лес. Важно то, что любую экосистему можно определить как более или менее специфическую группировку растений и животных, взаимодействующих друг с другом и со средой. Так, например, легко выделить множество типов водных экосистем (ручьи, реки, озера, пруды, болота и др.) или подразделить океаны на отдельные экосистемы (коралловые рифы, континентальный шельф, абиссаль и т. д.). Четкие границы между экосистемами встречаются редко, обычно между ними находится переходная зона со своими особенностями.

На границе двух экосистем, например на опушке леса, одновременно встречаются представители лесных и луговых видов. Контрастность среды, а потому большее обилие экологических возможностей порождает «сгущение жизни», называемое правилом краевого эффекта , или правилом экотона (от греч. tonos - связь). Хорошо известно, что на опушках леса жизнь богаче, а в его глубине, как и в середине луга, она менее разнообразна. В природе все существует только совместно, а два рядом расположенных образования могут плавно переходить друг в друга.

Похожая информация:

1. III. Методика измерений и расчетные формулы. I. Цели работы: определение ускорения свободного падения по периоду колебаний математического и оборотного физического маятников

Термин “экосистема ” впервые был предложен английским экологом

А. Тенсли в 1935 году. Но само представление об экосистеме возникло значительно раньше. Упоминание, о единстве организмов и среды, есть в самых ранних работах. Прежде, чем дать определение экосистемы, приведем понятие самого слова “система”.

Система - это реальный или мыслимый объект, целостные свойства которого, могут быть представлены как результат взаимодействия слагающих его частей. Основные свойства системы - это единство, целостность и взаимосвязи между ее компонентами.

Экосистема - совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи. Экосистема - это широкое понятие: луг, лес, река, океан, ствол гниющего дерева, биологические пруды очистки сточных вод.

Одним из видов экосистемы является биогеоценоз - это сугубо наземная экосистема, т.е. природная экосистема на поверхности Земли (река, луг, лес и т.д.). Любой биогеоценоз является экосистемой, но не всякая экосистема может являться биогеоценозом.

Биогеоценоз (в дальнейшем будем называть экосистема) состоит из экотопа и биоценоза . Экотоп - это совокупность абиотических факторов (почва, вода, атмосфера, климат и др.). Биоценоз - совокупность живых организмов (растительность, животные, микроорганизмы).

Главное свойство экосистемы - взаимосвязь и взаимозависимость всех ее компонентов. Стрелки на схеме показывают эту взаимосвязь.

Рассмотрим на примере лесной экосистемы взаимосвязь составляющих ее компонентов.

От климата зависит водный, воздушный, температурный режимы почв, тип растительности, темпы создания органического вещества, активность микроорганизмов.

Почва оказывает влияние на климат; в атмосферу из почвы выделяется углекислый газ, азот, соединения серы, метан, сероводород и другие газы.

Растительность из почвы берет воду, биогенные вещества, гумус; из атмосферы - углекислый газ, солнечную энергию, выделяет в атмосферу кислород, а после ее отмирания в почву поступает детрит.

Растительность является питанием для животных; почва - местообитанием; продукты жизнедеятельности животных поступают в почву, почвенные микроорганизмы перерабатывают их до исходных углекислого газа, воды, гумуса и других минеральных соединений.

Экосистема - это целостная, функционирующая, саморегулирующаяся система .

Для специалиста существует не природа, а экосистема, человек вырубает не лес, а экосистему, выбрасывает отходы не в окружающую среду, а в экосистемы.

На первый взгляд может показаться, что между разными экосистемами нет связи, например между лугом, лесом и прудом. Но если внимательно посмотреть, можно отметить следующее: поверхностным стоком осадков с соседнего луга в пруд вымываются частички почв, гумус, отмершая растительность; осенью часть опавших листьев из леса ветром переносится в пруд; где она разлагается и является пищей для некоторых водных организмов. В пруду живут личинки насекомых, но взрослые особи покидают водную среду и поселяются на лугу или в лесу.

Крупные наземные экосистемы называют биомами (тундра, тайга, дождевые тропические леса, саванны и др.). Каждый биом состоит из множества экосистем, связанных между собой.

Глобальная экосистема Земли - биосфера.

Предыдущие материалы:

Что такое экосистема и какова ее роль? Это одна из составляющих экологии.

Термин, являющийся сокращением от «экологическая система», означает систему связей всех как живых, так и неживых организмов в сфере их обитания.

Что такое экосистема

Данный термин ввел эколог А. Тенсли еще в 1935 году. Именно этот эколог объединил все компоненты природы как живого так и не живого происхождения, свойства которых заключаются во взаимообмене энергией в понятии ecosystem.

В рамках экосистемы происходит полный цикл от зарождения органического вида до его разложения на неорганические вещества.

Типы экосистем

По типам экосистемы делятся на несколько видов, а именно:

1. Микроэкосистема — это закрытая миниатюрная экосистема, которая нуждается только в одной солнечной энергии. Под такой системой подразумеваются озерные водоемы, лужи, аквариум, ствол упавшего дерева со всеми организмами живущими на нем и пр.
2. Мезоэкосистема — система среднего размера с более обширным набором живых организмов. Это реки, луга, озера, леса и пр.
3. Макроэкосистема представляет собой большую экологическую систему, такую как континенты, океаны, биома и пр.
4. Мегаэкосистема объединяет в себе все существующие экосистемы в одно целое, то есть это глобальная биосфера.

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.

Структура и факторы экосистемы

Все живые организмы, все, что является во взаимодействии с физико-химической неживой средой — является природной экологической единицей, то есть экологической системой.

Экосистема имеет свойство сохранять устойчивость в течение некоторого времени за счет абиотических и биотических компонентов.

Пространственная структура биоценоза — это часть экосистемы, а именно вся наземная жизнь с подземной их частью, включая также животный мир.

Видовая структура подразумевает совокупность взаимосвязей, а так же соотношение численности видов. А разные сообщества, которые относятся к экологическим системам, состоят из видового разнообразия. К примеру, в степи разнообразием может быть большое количество разных растений.

Экологическая структура — это соотношение различных групп организмов, характеризующих различные типы биоценозов, которые и определяют экологический фактор сообщества. В то же время экологическая структура имеет строгую закономерность из-за определенных ландшафтных и климатических условий.

Трофическая структура является одним из видов экосистемы. Процесс попадания органического вещества продуцентов переходит с одного трофического уровня на следующий, этот переход называется пищевой цепью, схема которой образует трофическую цепь.

Пограничный фактор возникает в экосистеме из-за роли разнообразных условий в различных видах. Сложность состава вида зависит от разных мест обитания. Только так сформировываются и взаимодействуют виды, у которых широкое разнообразие по фауне и флоре. Сообщества с максимальным учетом экологических требований видов.

Заключение

Из этого следует, что все, что находится вокруг нас, является целостной экосистемой, которая складывается из её разновидностей. При этом экологические системы, которые противоречат естественным принципам, не являются устойчивыми.

Основной вывод из рассмотренного материала совершенно ясен: системы, противоречащие естественным принципам и законам, неустойчивы, чем нарушают баланс экосистемы. Эта неустойчивость обусловлена глобальным вмешательством человечества в природную среду.

Лекция 2. Экологическая система

Общая характеристика экосистем

Определение и понятие экосистемы. Понятие экосистемы является одним из основных понятий в современной экологии. Термин «экосистема» был введен в употребление А. Тенсли в 1935 г., спустя более полувека после выделения экологии как самостоятельной отрасли научных знаний (1866).

Экосистема - это функциональное единство живых организмов и среды их обитания.

Под экосистемой понимается совокупность живых организмов (сообществ) и среды их обитания, образующих благодаря круговороту веществ, устойчивую систему жизни

Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально- энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Гетеротрофы живут за счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений, как кислород и вода.

В любом конкретном месте обитания запасов неорганических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности населяющих его организмов, хватило бы ненадолго, если бы эти запасы не возобновлялись. Возврат биогенных элементов в среду происходит как в течение жизни организмов (в результате дыхания, экскреции, дефекации), так и после их смерти, в результате разложения трупов и растительных остатков.

Следовательно, сообщество образует с неорганической средой определенную систему, в которой поток атомов, вызываемый жизнедеятельностью организмов, имеет тенденцию замыкаться в круговорот.

В отечественной литературе широко применяется термин «биогеоценоз», предложенный в 1940 г.B. НСукачевым.

Рис. 1. Структура биогеоценоза и схема взаимодействия между компонентами

В биогеоценозе В.Н. Сукачев выделял два блока:экотоп - совокупность условий абиотической среды ибиоценоз - совокупность всех живых организмов (рис..1). Экотоп часто рассматривают как абиотическую среду, не преобразованную растениями (первичный комплекс факторов физико-географической среды), а биотоп - как совокупность элементов абиотической среды, видоизмененных средообразующей деятельностью живых организмов.

Структура экосистемы достаточно полно проявляется на примере биогеоценоза, все компоненты которого тесно связаны между собой

Единством территории,

Общим потоком энергии (от Солнца к автотрофам и от них к гетеротрофам), обменом биогенных химических элементов,

Сезонными колебаниями климатических условий,

Численностью и взаимной приспособленностью видов всех уровней организации.

Виды экосистем.

Важнейшей с точки зрения организации экосистем является их видовая структура .

Экосистема – сложный объект, при изучении которого используют методы системного анализа. Классификация таких сложных систем должна проводиться по различным основаниям, или признакам деления на классы.

По пространственному масштабу выделяются экосистемы различного ранга:

·микроэкосистемы,

·мезоэкосистемы,

·макроэкосистемы и

·глобальная экосистема.

Наименьший ранг имеют микроэкосистемы , примерами которых могут служитьмаленький водоем, труп животного с населяющими его организмами или ствол упавшего дерева в стадии биологического разложения, домашний аквариум и даже лужица или капля воды, пока в них присутствуют живые организмы, способные осуществлять круговорот веществ.

Экосистемы промежуточного ранга называются мезоэкосистемами (лес, пруд, река)

Макроэкосистемы имеют большой пространственный масштаб и связаны с крупными географическими объектами, составляющими по размерам значительную часть земной поверхности (например, океан, континент и т.п.).

Самый большой ранг имеет глобальная экосистема, эквивалентная биосфере Земли в целом. Таким образом, более крупные экосистемы включают в себя экосистемы меньшего ранга.

Для удобства рассмотрения некоторых особенностей взаимодействия общества и природы в рамках изучаемой дисциплины по степени антропогенного воздействия на природную среду будем различать три следующих вида экосистем:

· природные,

· антропогенные.

· социоприродные

Природные экосистемы , – это естественные экосистемы, при изучении которых не учитываются какие бы то ни было антропогенные воздействия.

По характеру среды обитания сообществ живых организмов природные (естественные) экосистемы разделяют на наземные и водные , среди последних иногда выделяют пресноводные и морские экосистемы.

Основные экологические свойства экосистем существенно зависят от различия условий среды обитания (географических, гидрографических, климатических, почвенных и др). Поэтому указанные виды природных экосистем разделяются в свою очередь на различные типы экосистем. В классе наземных экосистем выделяют тундровые, таежные, степные и др., а пресноводные экосистемы делят на озерные, речные, болотные и т.п.

Антропогенные экосистемы - искусственные экосистемы, непосредственно и целенаправленно созданные человеком для удовлетворения своих потребностей. Их удобно разделять на техногенные и агроэкосистемы .

К техногенным относятся экосистемы, целенаправленно созданные для решения определенных задач охраны окружающей среды и природопользования, например, сложные очистные сооружения и комплексы биологической очистки сточных вод во многих крупных городах мира.

Агроэкосистемы создаются практически во всех странах и предназначены для резкого повышения плодородия земель и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур на основе химизации и применения новых технологий сельскохозяйственного производства.

Социоприродные экосистемы , которые формируются не в результате целенаправленной деятельности человека, а возникают опосредованно вследствие взаимодействия человеческого общества с природной средой. Неосознанная деятельность человека, связанная с удовлетворением его постоянно растущих потребностей, приводит к тому, что естественные экосистемы в окружающей его среде трансформируются (преобразуются) в социоприродные экосистемы, состоящие из живой и неживой природы и неприроды, т.е. культуры.

Особенностью рассмотрения социоприродных экосистем является включение в состав экосистемы человека как носителя культуры . Необходимость такого социоприродного подхода к рассмотрению экосистем в современной экологии обусловлена и тем, что человек в современных условиях стал геологической преобразующей силой, без учета которой невозможно разрабатывать стратегии устойчивого развития цивилизции и рационального природопользования.

Экологические системы разных уровней представляют собой основные функциональные единицы биосферы.