Экосистема и биогеоценоз

Термин «экосистема» был введен английским ботаником А. Тенсли в 1935 году. Под экосистемой понимается любая система, состоящая из живых существ и среды их обитания, объединенных в единое функциональное целое.

Экосистема – основная функциональная единица в экологии. Главная ее особенность состоит в том, что в ней длительное время поддерживаются вполне устойчивые взаимодействия между элементами живой и неживой природы. В отличие от популяции или даже сообщества экосистему можно считать вполне самостоятельным объектом, так как в ней имеются все компоненты, необходимые для ее длительного существования. Экосистемами являются лес, озеро, тундра и т. д., но к ним следует отнести и каплю воды, и зоопарк со всеми их обитателями. Самая крупная экосистема Земли – биосфера в целом.

Близкий по содержанию смысл вкладывается в термин «биогеоценоз» (биос – жизнь, гео – Земля, ценоз - сообщество), введенный в литературу акад. В. Н. Сукачевым в 1942 году. По В. Н. Сукачеву, биогеоценоз – совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений: атмосферы, горной породы, гидрологических условий, растительности животного мира, микроорганизмов и почвы.

Это понятие обычно используют применительно к сухопутным системам. В биогеоценозах обязательно наличие в качестве основного звена растительного сообщества (фитоценоза). Примеры биогеоценозов – однородные участки леса, луга, степи, болота и т. п.

Экосистемы могут и не иметь растительное звено. Таким примером являются системы, формирующиеся на базе разлагающихся органических остатков, гниющих в лесу деревьев, трупов животных и т. п. В них достаточно присутствие зооценоза и микробоценоза или только микробоценоза, способных осуществлять круговорот веществ.

Понятие „экосистема” и „биогеоценоз” близки друг к другу, но не являются синонимами. Экологическая система есть любая совокупность организмов и окружающей их среды. Таким образом, экосистема - это и капля воды с ее микробным населением, и лес, и горшок с цветком, и космический пилотируемый корабль, и сооружение для биологической очистки сточных вод (аэротенк, биофильтр). Под определение биогеоценоза они не попадают, так как им не свойственны многие признаки этого определения, и в первую очередь такой элемент как „гео” – Земля. Биогеоценозы – это природные образования. В то же время биогеоценоз может рассматриваться и как экологическая система. Таким образом, понятие „экосистема” шире, чем „биогеоценоз”. Любой биогеоценоз является экологической системой, но не всякая экологическая система есть биогеоценоз.

С этим связан и временной фактор существования рассматриваемых систем. Биогеоценоз во всех случаях потенциально бессмертен, поскольку все время пополняется энергией за счет растительных фото- и хемосинтезирующих организмов (см. 5.2.). Существование экосистемы без растений заканчивается одновременно с высвобождением в процессе разложения субстрата всей содержащейся в нем энергии.

В соответствии с приведенными выше формулировками биогеоценоз включает две главные составляющие: совокупность на определенной территории абиотических факторов, т.е. экотоп (от греч. топос – место) и совокупность живых организмов – биоценоз (рис.5.1.). В свою очередь экотоп состоит из совокупности климатических (климатоп), гидрологических (гидротоп) и почвенно-грунтовых (эдафотоп) факторов, а биоценоз включает сообщества животных, растений и микроорганизмов. Во всех наземных экосистемах масса растений всегда во много раз больше массы других организмов. Поэтому для большинства биогеоценозов определяющей характеристикой является определенный тип растительного покрова (фитоценоза),по которому судят о принадлежности однородных биогеоценозов к данному экологическому сообществу (сообщества соснового леса, ковыльной степи и т.п.). Любой биогеоценоз характеризуется видовым разнообразием, численностью и плотностью популяции каждого вида, биомассой и продуктивностью. Одно из важнейших свойств биогеоценоза - взаимосвязь и взаимозависимость всех его компонентов (на рисунке обозначены стрелками). Вполне понятно, что климат всецело обусловливает состояние и режим почвенных факторов, создает среду обитания живых организмов. В свою очередь почва в какой-то степени определяет климатические особенности (например, от окраски поверхности почвы зависит ее отражательная способность – альбедо, а значит, прогреваемость, влажность воздуха), а также влияет на животных, растения и микроорганизмы. Особенно важна роль микроорганизмов (в первую очередь бактерий) в процессах почвообразования, минерализации органических веществ и нередко выступающих в качестве возбудителей заболеваний растений и животных.

Рис. 5.1. Схема биогеоценоза (по В.Н.Сукачеву)

Стрелки на рисунке означают каналы передачи информации между различными компонентами биогеоценоза. Человек своей деятельностью способен прямо или косвенно прерывать эти каналы и потоки вещества и энергии, искажать их. На уровне биогеоценоза происходят все процессы круговорота вещества и потока энергии в биосфере. Антропогенная деятельность всегда направлена на биогеоценозы (экосистемы), вне которых нет жизни на Земле. Таким образом, для специалиста производства существует не „природа”, а биогеоценоз или совокупность биогеоценозов (т.е. биосфера), с которыми или с частью которых он всегда имеет дело независимо от своей должности или рабочего места. Фигурально говоря, человек вырубает не леса, а биогеоценозы, выбрасывает отходы не в окружающую среду, а в биогеоценозы, преобразует не природу, а участки биосферы, т.е. всегда взаимодействует со сложно организованной и развивающей по определенным законам структурной единицы биосферы - биогеоценозом.