5. Экосистемы. Структура и основные компоненты экосистемы

Основополагающим объектом изучения экологии является взаимодействие пяти уровней организации материи: живые организмы, популяции, сообщества, экосистемы и экосфера.

Элементарные частицы – атомы –молекулы – протоплазма – клетки – ткани – органы – системы органов – организмы – популяции – сообщества – экосистемы – экосфера – земля – планеты – солнечная система – галактика – Вселенная.

Живой организм – это любая форма жизнедеятельности.

Популяции – это динамичные группы организмов, адаптирующиеся к изменениям условий окружающей среды путем изменения условий окружающей среды путем изменения своих размеров, распределения возрастных групп, генетического состава.

Вид – совокупность популяций особей, представители которых фактически или потенциально скрещиваются друг с другом в естественных условиях.

Каждый организм или популяция имеет свое местообитание: местность или тип местности, где они проживают. Когда несколько популяций различных видов живых организмов живут в одном месте и взаимодействуют друг с другом, они создают так называемое сообщество.

Экосистема – взаимосвязь сообществ с химическими и физическими факторами, создающими неживую окружающую среду. Это вечно меняющаяся (динамичная) сеть биологических, химических и физических взаимодействий, которые поддерживают жизнеспособность сообществ и помогают им приспосабливаться к изменениям условий окружающей среды.

Все экосистемы Земли составляют экосферу.

Основные виды природных экосистем: наземные, пресноводные, морские.

Наземные экосистемы – это тундра, тайга, пустыни и т.п.

Пресноводные экосистемы – лотические (стоячие воды): озера, пруды, водохранилища и др. лотические (или текущие воды): реки, ручьи, заболоченные угодья: болота.

Морские экосистемы – открытый океан, воды континентального шельфа, районы апвелинга (с продуктивным рыболовством), эстуарии (бухты, устья рек, лиманы), экосистема глубоководных рифтовых зон.

Как большие, так и малые экосистемы обычно не имеют четких границ. Переходная зона между границами называется экотоном. Экотон включает в себя представителей видов растений, животных и деструкторов обеих смежных экосистем.

6. Энергия в экосистемах, трофические цепи и уровни

Каждый биогеоценоз характеризуется видовым разнообразием, численностью и плотностью популяции каждого вида, биомассой и продуктивностью.

Взаимоотношения между организмами в экосистеме в процессе жизнедеятельности строятся на основе цепей питания или трофических цепей. Исходным источником энергии всякой трофической цепи любого биогеоценоза является энергия Солнца.

Первое звено всякой цепи питания представляет собой зеленые растения (продуценты), превращающие в процессе фотосинтеза световую энергию в энергию химических связей органических соединений.

Второе звено составляют травоядные животные (первичные потребители, консументы), поедающие растения.

Третье и последующие звенья трофической цепи – это плотоядные потребители, консументы.

Только около 10% потребляемой энергии животные всех уровней тратят на построение своего тела. Остальные 90% энергии тратятся на процессы жизнедеятельности, т.е на обмен веществ, рост, дыхание, размножение, выделение.

В среднем из одной тонны растений образуется 100 кг тела травоядных животных, 10 кг плотоядных 1 порядка, а вторичные хищники могут построить из этого исходного количества растительной биомассы около 1 кг своего тела.

Так как на каждой ступени тратится около 90% энергии, цепи питания не могут быть длинными в результате прогрессивного уменьшения массы каждого последующего звена трофической цепи. Эта закономерность называется правилом экологической пирамиды.

Почти все виды животных используют несколько источников пищи, поэтому если один член экосистемы выпадает, вся система не нарушается. Важнейшим фактором, регулирующим численность популяций в биогеоценозе, являются кормовые ресурсы. Популяция обычно насчитывает столько особей, сколько их может прокормиться на занимаемой территории. Структура биогеоценозов складывается в процессе эволюции, которая приводит к тому, что каждый вид занимает в экосистеме определенную нишу, т.е. место расположения данного вида в пространстве и в цепи питания.

Совместное развитие нескольких видов на одной территории способствует их взаимоприспосабливаемости, то есть к адаптации, что является обязательным условием стабильности биогеоценоза.

Каждый биогеоценоз при изменении климатических или других условий может закономерно изменять свои сообщества, то есть на его месте развивается более приспособленный к новым условия биогеоценоз. Смена биогеоценоза называется сукцессией, то есть направленная и непрерывная последовательность появления и исчезновения популяций разных видов в данном биотопе, которая происходит в направлении от менее устойчивых к более устойчивым. Завершающее сообщество - устойчивое, самовозобновляющееся и находящееся в равновесии со средой, называется климаксным сообществом.

При анализе экосистем необходимо рассматривать круговорот углерода, азота, биогенных элементов.

Все организмы, взаимодействующие со средой, должны поддерживать динамическое равновесие – гомеостаз.

В функционирующей природной экосистеме не существует отходов. Все организмы, живые или мертвые, потенциально являются пищей для других организмов. Последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой, называется пищевой цепью. В природе в подавляющем большинстве случаев они образуют сложную пищевую цепь. Все организмы, пользующиеся одним типом пищи, принадлежат к одному трофическому уровню.