Общая экология.

1. Экосистема как центральное понятие экологии. Основные структурные компоненты экосистемы и принципы их взаимодействия. Различие понятий «экосистема» и «биогеоценоз». Примеры природных экосистем.

Экология - наука о взаимоотношениях организмов между собой, а также между организмами и средой обитания (греч. “ойкос” - жилище, “логос” - наука). Экология раскрывает конкретные взаимоотношения между популяциями разных видов в природе, между организмами и окружающей средой, исследует взаимоотношения между организмами в обществе (численность, строение, жизнедеятельность, поведение).

Термин «экология» предложил Э. Геккель в 1866 г. для обозначения биологической науки, изучающей взаимоотношения животных с органической и неорганической средами.

Центральным понятием в экологии является экосистема (или биогеоценоз). Под экосистемой понимают любой природный комплекс, объединяющий живую и неживую природу, в котором все организмы взаимодействуют друг с другом, а также с неживой природой. Таким образом, экосистема состоит из живой и неживой природы. Все живые компоненты экосистемы принято называть сообществом. Примером экосистемы является озеро. К неживым компонентам этой экосистемы отнесем воду, содержание в ней кислорода и других веществ, грунт, образующий дно, количество падающего света на поверхность воды, ветер, создающий волнение водной поверхности. С этими неживыми факторами взаимодействует сообщество озера: бактерии, обитающие в толще грунта и воды, водоросли, рачки, водные насекомые и личинки, плотва, щуки, тритоны, чайки.

Несколько раньше, чем Сукачев разработал представление о биогеоценозе, в 1935 г. английским ботаником А. Тенсли был введен термин «экосистема» – «совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов его окружения, т. е. факторов местообитания в широком смысле».

Распространению идеи экосистемы способствовала гибкость самого понятия, так как к экосистемам можно относить биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания – от пруда до Мирового океана, и от пня в лесу до тайги в целом. В учебной литературе часто в качестве экосистемы приводится озеро, но в пределах одного озера могут быть выделены несколько биогеоценозов: придонный, прибрежный (земноводный). Или в одном лесном биогеоценозе выделяют экосистемы разных рангов, например лишайников на камне. Организмы животных – тоже своего рода экосистемы по отношению к паразитирующим на них организмам или симбионтам. А биосфера - это самая большая макроэкосистема, состоящая из колоссального количества самых разных биогеоценозов и самых разных экосистем.

Однако ряд российских ученых не разделяют этого мнения, видя определенные отличия. Понятие экосистемы шире, чем понятие биогеоценоза. Выделяют: микроэкосистемы (подушка лишайника); мезоэкосистемы (пруд, озеро, степь); макроэкосистемы (континент, океан) и, наконец, глобальную экосистему, или экосферу – интеграцию, всех экосистем мира (биосфера Земли).

Биогеоценоз занимает среднее положение между микро- и мезоэкосистемой. Всегда надо помнить: биогеоценоз должен занимать участок однородный по рельефу, подстилающей почвообразующей породе, по свойствам почвы, по глубине и режимам грунтовых вод и должен быть однородным по своей истории. Это должно быть достаточно долговременное сложившееся образование. Растительность на участке должна ясно отличаться от растительности смежных площадей и эти отличия должны быть закономерно повторяющимися и экологически объяснимыми. Таким образом, не каждая экосистема биогеоценоз, но каждый биогеоценоз – экосистема. Определение биогеоценоза по Сукачеву – «... это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществ и энергией: между собой и с другими явлениями природы и представляющая собой внутреннее противоречивое единство, находящееся в постоянном движении и развитии …".

Животные зависят от растений, поскольку не могут строить органическое вещество из неорганического. Некоторые микроорганизмы (как все зеленые, так и ряд не зеленых) в этом отношении автономны, так как способны к построению органического вещества из неорганического за счет энергии солнечных лучей или энергии, выделяемой при химических реакциях окисления. Микроорганизмы играют большую роль в разложении мертвых органических веществ до минеральных, т.е. в процессе, без которого нормальное существование биоценозов было бы невозможным. Главными свойствами биоценозов, отличающих их от неживых компонентов является способность продуцировать живое вещество, обладать саморегуляцией и самовоспроизводимостью. «Структура биоценоза»: Любой биоценоз обладает сложной внутренней структурой и каждый компонент биоценоза, как и биогеоценоза (растительный покров в том числе), может быть объектом внимания с этой точки зрения. Структура пространственно-временная. Структура биогеоценоза рассматривается как состав подчиненных систем, компонентов, элементов, а также различные взаимоотношения между ними и взаимное расположение и все это - в динамике, с изменениями, как в пространстве, так и во времени.

Пространственная структура биоценоза определяется прежде всего сложением его растительной части - фитоценоза, распреде­лением наземной и подземной массы растений. При совместном обитании растений, разных по высоте, фито­ценоз часто приобретает четкое ярусное сложение: ассимилирую­щие надземные органы растений и подземные их части располага­ются в несколько слоев, по-разному используя и изменяя среду. Ярусность особенно хорошо заметна в лесах умеренного пояса. Например, в еловых лесах четко выделяются древесный, травяно-кустарничковый и моховый ярусы. Животные также преимущественно приурочены к тому или иному ярусу растительности.

Мозаичность – горизонтальное расчленение внутри фитоцено­за, обусловленное ценотическими факторами. Причины мозаичности: 1) Неравномерность условий существования, вызванная жизнедеятельностью тех или иных растений: различия в затенении, химизме и физических особенностях опада, в микрорельефе. 2) Результат деятельности животных, выбрасывающих на поверхность почву из глубоких горизонтов (землерои) или нарушающих в некоторых участках обычный строй растительного сообщества (грызуны). Муравейники. Вытаптывание копытными. 3) Способом роста тех или иных растений, образующих кочки или куртины.