Экологическая система и биогеоциноз

Экологической системой называют совокупность всех популяций разных видов, проживающих на общей территории, вместе с окружающей их неживой средой (луг, лес, озеро и т.д.)

Академик В.Н. Сукачев предложил термин «биогеоциноз» (от «био» – жизнь, «гео» – земля, «циноз» – сообщество),составной частью которого является биоциноз – совокупность всех растительных и животных организмов биологической ниши, т.е. совокупность живых компонентов.

Биогеоциноз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности, однородных природных явлений (атмосферы, горных пород, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы, гидрогеологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействия, слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и др. явлениями природы.

Эта совокупность представляет собой внутреннее противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном развитии и единстве.

Термины «Экосистема» и «биогеоциноз» не синонимичны.

Экосистема – это любая совокупность организмов и окружающей среды(фитотрон, терратиум, космический корабль).

Биогеоцинозы – это сугубо земные образования. В то же время биогеоциноз является экосистемой, т.е. понятие «экосистема» шире биогеоциноза. Биогеоциноз включает в себя две составляющие:

1. биотическую (сообщество живых растительных и животных организмов, т.е. биоциноз);

2. абиотическую (совокупность неживых факторов среды или экотон); Биоциноз включает в себя микроорганизмы (микробиоциноз), представители растительного (фитоциноз) и животного (зооциноз) мира.

Экотон включает в себя два главных компонента: климат (климотон) и геологическую среду (эфтотон).

Важнейшим свойством биогеоциноза ( экосистем) являются ее устойчивость, сбалансированность процессов обмена в-вом и энергии между всеми компонентами, т.е. динамическое равновесие или гомеостаз.

Пример: сочетание популяций двух видов «олень-волк». Их численность всегда держится на определенном уровне. Это результат длительного эволюционного процесса – естественного отбора.

Человек по необходимости постоянно вмешивается в экосистемы, нарушая их устойчивость.

Та область, в пределах которой, механизмы отрицательной и обратной связи способны сохранить устойчивость системы называется гомеостатическим плато.

В тех случаях, когда компенсаторные регуляторы не способны обеспечить гомеостатическость системы – человек вынужден брать на себя эту функцию.

В природе идет последовательная смена биоценоза под влиянием природных и антропогенных факторов, которая называется сукцессией.

Различают антропогенные и лаборагенные (влияние трудовой деятельности ) сукцессии, пирогенные (после пожарные ), зоогенные, фитогенные и другие.

Сукцессии подчиняются определенным закономерностям. Вмешательство в сукцессионный процесс без учета этих закономерностей может привести к распаду экосистемы.

Биохимический круговорот веществ в экосистеме

Первичное органическое вещество на нашей планете создается, в основном, в тканях зеленых растений (фотосинтез).

Согласно второму началу термодинамики, любая энергия, в конечном итоге, превращается в тепловую и рассеивается. Фотосинтез, наоборот, идет с поглощением тепла. В процессе фотосинтеза происходит увеличение свободной энергии в органическом веществе. За счет преобразования энергии солнечного света в энергию химических связей.

Растения усваивают из атмосферного воздуха огромное кол-во (3.8·10¹¹ М/год) углекислого газа и выделяют 5·10¹¹ м/год свободного кислорода.

Растения строят свой организм без посредников, поэтому их называют самопитающими или автотрофами.

Автотрофы продуцируют первичное органическое вещество из неорганического и называются продуцентам.

Организмы:, не способные строить собственное вещество из минеральных компонентов используют в пищу то, что создано автотрофами. Поэтому они называются гетеротрофами (т.е. питаемые другими) или консументами. Консументы 2, 3 или далее порядка образуют трофические (пищевые цепи) различной сложности.

На всех трофических уровнях образуются отходы органического характера: деструкторы (разрушители) – бактерии, грибы, простейшие – питаясь разлагают эти отходы до минеральных веществ. Эти организмы называют сакрофагами или биоредуцентами.

Один грамм сухого органического вещества растения в среднем содержит 16,7 килоджоулей (4,5 к/кал) энергии. В процессе жизнедеятельности сообщества создается и расходуется органическое вещество. Значит, экосистемы обладают определенной продуктивноситью, т.е. в единицу времени образуется определенная масса вещества.

Ежегодно на суше растения образуют, в пересчете на сухое вещество 0,17·10¹² тонн биомассы, эквивалентной 3,2·10¹⁸. Продуктивность экосистем можно оценивать в единицах биомассы.

Продуктивность экосистем и соотношение в них различных трофических уровней в пищевых целях принято выражать в форме пирамид. В пирамидах отражают соотношение численности организмов, биомасс, энергии различных трофических уровней.

Все вещества на нашей планете находятся в процессах биохимического круговорота. Различают два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).

Естественный круговорот веществ может нарушаться вмешательством человека. Загрязняя воду и воздух, вырубая леса, сжигая топливо, фиксируя атмосферный азот в продуктах производства, связывая фосфор в детергентах, человек замыкает на себя биотический круговорот элементов и вынужден брать на себя частично или полностью управления химией окружающей среды.