9. Продуктивность экосистемы. Экологические пирамиды (их основные виды)

Трофическую структуру обычно изображают в виде экологических пирамид. Эту графическую модель разработал в 1927 г. американский зоолог Чарльз Элтон. Основанием пирамиды служит первый трофический уровень — уровень продуцентов, а следующие этажи пирамиды образованы последующими уровнями — консументами различных порядков. Высота всех блоков одинакова, а длина пропорциональна числу, биомассе или энергии на соответствующем уровне. Различают три способа построения экологических пирамид. В процессе переноса энергии пищи от ее источника—растений—через ряд организмов, происходящих путем поедания одних организмов другими, наблюдается рассеивание энергии, часть которой переходит в тепло. При каждом очередном переходе на последующий трофический уровень переходит примерно 10 % энергии, заключенной в организме от одного трофического звена (ступени) к другому и теряется до 80—90% потенциальной энергии. Это ограничивает возможное число этапов, или звеньев цепи, обычно до 4—5. Чем короче пищевая цепь, тем большее количество энергии сохраняется.

Так, зеленые растения занимают первый трофический уровень (уровень продуцентов), травоядные животные — второй (уровень первичных консументов), первичные хищники, поедающие травоядных, — третий (уровень вторичных консументов), а вторичные хищники — четвертый (уровень третичных консументов). Трофических уровней может быть и больше, когда учитываются паразиты, живущие на консументах предыдущих уровней.

Такая последовательность и соподчиненность связанных в форме трофических уровней групп организмов представляет собой поток вещества и энергии в экосистеме, основу ее организации.

10. Равновесие в природе. (гомеостаз в экосистемах)

Любая экосистема, с одной стороны, постоянно изменяется, с другой стороны, поддерживает свои основные показатели (находится в состоянии динамического равновесия). Способность экосистем противостоять изменениям и сохранять динамическое равновесие состава и свойств была названа гомеостазом (от греч. homoios – подобный, одинаковый, stasis – неподвижность, состояние).

Гомеостаз обеспечивается самоподдержанием и саморегулированием. При этом каждая экосистема имеет свои пределы выносливости по отношению к действию различных факторов, т.е. до определенных пределов экосистема может «гасить» неблагоприятные воздействия таким образом, что ее существование в целом не нарушается, или она достаточно быстро возвращается в состояние, близкое к исходному.

11. Развитие экосистем (сукцессии и их цикличность)

В экосистемах могут происходить случайные колебания (изменения) – флуктуации. Некоторые из них непродолжительны и спустя некоторое время экосистема возвращается в прежнее состояние. Другие колебания способны приводить к существенным изменениям и в результате может появиться экосистема с новым типом круговорота веществ и энергии, с новым составом организмов, с иной продуктивностью, с иным гомеостазом. Последовательная смена экосистем, преемственно возникающая на одной и той же территории, под влиянием природных или антропогенных факторов, была названа Н. В. Реймерсом (1990 г.) сукцессией (от лат. successio - следую за кем-либо, преемственность).

Различают постепенные (сукцессионные) и внезапные (катастрофические) смены сообществ. Внезапные смены могут совершаться за очень короткий промежуток и причинами, их вызывающими могут стать: вырубка леса, пожары, затопление, обвал, вселение новых видов из других стран (интродукция) и др. Все это может происходить как стихийно, так и благодаря деятельности человека

Подобным сменам живой покров Земли подвержен всюду, но протекает он с разной скоростью. Одни из них происходят очень быстро, например, смена экосистем на молодых вырубках или гарях. Другие медленно, например, изменения в коренных (постепенно сложившихся) сообществах. Примерами последних могут быть дубравы, ельники, ковыльные степи. Устойчивость этих экосистем обеспечивается: многолетними растениями с сильными средообразующими свойствами; специфичностью среды (что ограничивает возможность вселения новых видов); сбалансированным набором видов животных, который соответствует растительному сообществу; качеством условий окружающей среды (они вполне достаточны для возобновления тех видов, из которых состоит сообщество). Взаимоотношения, существующие в коренном сообществе между всем населением и средой, трофические и консортивные связи, многообразие популяций и их численность настолько хорошо приспособлены к сообитанию, а все экологические ниши так плотно заполнены, что воз­можность внедрения новых видов практически исключена. Если «новички» здесь и поселяются, то, они, как правило, не оказывают существенного влияния на жизнь сложившегося, устойчивого биогеоценоза.