ТЕМА 1 Экосистема: состав, структура, разнообразие

Экосистема является совокупностью живых организмов и неживой среды их обитания с присущими ей экологиче­скими факторами. Экосистемы являются элементарными составными частями биосферы. Термин предложен английским бо­таником А. Тенсли в 1935 г. В современном понимании экосистема — это совокуп­ность совместно проживающих популяций и неживой сре­ды их обитания, взаимодействующих с данной средой та­ким образом, что поток энергии и вещества создает четко определенную трофическую структуру, видовое разнообра­зие и круговорот веществ внутри этой системы.

В процессе жизнедеятельности популяции, относящие­ся к различным видам и заселяющие общие места обита­ния, неизбежно вступают во взаимоотношения. Это связа­но с питанием, совместным использованием жизненного пространства и др. В результате формируются многовидо­вые сообщества — биоценозы. Биоценоз — это сочетание популяций растений, животных, микроорганизмов, взаимодействующих друг с другом в пределах данной среды обитания и образующих тем самым особую живую систему со своим собственным составом, структурой, взаимоотношениями со средой, раз­витием и функциями.

Биоценоз представляет собой более высокий уровень организации живой материи в иерархии функционально-энергетического ряда по сравнению с популя­цией. Составными частями биоценоза являются фитоценоз — совокупность популяций расте­ний, зооценоз — совокупность попу­ляций животных и микробоценоз — совокупность популяции грибов и микроорганизмов. Биоценоз является эволюционио сложившейся формой организации живых организмов био­сферы. Биоценоз — открытая система и не занимает четко ограниченных областей. Зачастую различные биоценозы настолько переплетены, что определить их границы прин­ципиально невозможно.

Каждому биоценозу соответствует зона с однородными абиотическими экологическими факторами, называемыми биотопом (греч. topos — место). Биотоп представляет собой естественное, достаточно однородное жизненное простран­ство биоценоза. Тесное взаимодействие между биоценозом и биотопом основано на постоянном обмене энергией, ве­ществом и информацией.

Состав экосистемы представлен двумя группам компонентов: абиотическими и биотическими.

К абиотическим относятся важнейшие элементы неживой при роды: неорганические вещества и химические элементы, участвующие в биогенных круговоротах веществ (углекислый газ, кислород, азот, фосфор, сера, кальций, калий и т.д.); органические вещества, являющиеся отходами жизнедеятельности живых организмов (белки, жиры, углеводы и др.); воздушная водная или литосферная среда обитания; климатический и погодный режимы; уровень фонового ионизирующей излучения и т.д.

Биотические компоненты экосистемы представлены тремя груп­пами организмов: продуцентами, консументами и реду­центами. Процессы создания первичного органического веще­ства продуцентами в результате фото- или хемосинтеза (автотрофные процессы), процессы дальнейшего преоб­разования органического вещества консументами (гетеро­трофные процессы) и редуцирующие процессы (процессы разложения мертвого органического вещества), происхо­дящие в экосистеме, разделены в пространстве. Процессы фотосинтеза активно протекают в верхних слоях, куда про­никает солнечный свет, гетеротрофные и редуцирующие — в почве, донных отложениях, т.е. в нижних слоях, поэто­му пространственную структуру экосистем представляют в виде двух ярусов: верхнего и нижнего.

Верхний (автотрофный) ярус включает хлорофиллоносные части растений, в которых происходит синтез и накопление сложных органических соединений, а также преобразование солнечной энергии в энергию химических связей органических веществ и накопление этой хими­ческой энергии. Этот ярус называют «зеленым поясом» Земли.

Нижний (гетеротрофный) ярус представлен консу­ментами, редуцентами и их средой обитания (почва, донные отложения). Здесь преобладают процессы преобразования первичного органического вещества и процессы разложения мертвого органического вещества животных и растений. Данный ярус носит название «коричневый пояс» Земли.

Биом — это совокупность экосистем с определенными климатическими условиями и типом растительности, тесно связанных потоками энергии, круговоротом веществ, мигра­цией организмов и составляющих географическое единство.

Выделяют три основные группы биомов: сухопутные (наземные), морские и пресноводные.

1. Сухопутные (наземные):

А) тундра;

Б) тайга;

В) биом средиземноморского типа (чапараль).

Г) пустыни;

Д) тропические саванны;

Е) тропические леса.

2. Морские. Мировой океан занимает 70,8% поверхности Земли, по­этому морские биомы играют существенную роль в функ­ционировании биосферы. Они формируются в зависимости от глубины океана.

3. Пресноводные. К пресноводным биомам относятся реки, озера, пруды.

Экологическая ниша. Положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды называют экологической нишей вида. Понятие «экологическая ниша» следует отличать от понятия «местообитание». В последнем случае подразумевается та часть пространства, которая заселена видом и которая обладает необходимыми абиотическими условиями для его существования. Экологическая ниша вида зависит не только от абиотических условий среды, но и в не меньшей мере от его биоценотического окружения. Характер занимаемой экологической ниши определяется как экологическими возможностями вида, так и тем, насколько эти возможности могут быть реализованы в конкретных биоценозах.

Правило конкурентного исключения, сформулированное Г. Ф. Гаузе для близких по экологии видов, может быть выражено таким образом, что два вида не уживаются в одной экологической нише. Эксперименты и наблюдения в природе показывают, что во всех случаях, когда виды не могут избежать конкуренции за основные ресурсы, более слабые конкуренты постепенно вытесняются из сообщества. Однако в биоценозах возникает много возможностей хотя бы частичного разграничения экологических ниш близких по экологии видов.

Разделение совместно живущими видами экологических ниш с частичным их перекрыванием – один из механизмов устойчивости природных биоценозов. Если какой‑либо из видов резко снижает свою численность или выпадает из состава сообщества, его роль берут на себя другие. Чем больше видов в составе биоценоза, тем ниже численность каждого из них, тем сильнее выражена их экологическая специализация.