Экосистема. виды и характеристика экосистем

Лекция 2. Экосистема, биогеоценоз и их характеристики

 Понятие об экосистемах и биоценозах и их границах.

 Правила функционирования экосистем.

 Компоненты и состав экосистем.

 Цепи питания и типы экосистем.

 Смена биоценозов (экологическая сукцессия)

Понятие об экосистемах и их границах; правила функционирования экосистем; компоненты и состав экосистем; цепи питания и типы экосистем; смена биоценозов (экологическая сукцессия)

В природе все виды растений и животных распределяются не случайно, а всегда образуют определенные, сравнительно постоянные комплексы – природные сообщества. Такие комплексы взаимосвязанных видов, обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существова-

ния, образуют биоценоз.

Биоценоз неразрывно связан с факторами неживой природы (почва,влажность, температура, климат в целом), образуя вместе с ними устойчивую систему, между компонентами которой протекает круговорот веществ. Такой устойчивой саморегулирующейся системе академик В.Н. Сукачев в 1940 году

дал название биогеоценоз.

Свойства биогеоценозов:

1. Целостность – это взаимосвязь живых организмов друг с другом и со средой обитания за счет потоков энергии и вещества.

2. Устойчивость – это свойство биогеоценозов поддерживать равновесие при любых изменениях окружающей среды (т.е. переносить неблагоприятные условия и сохранять способность размножаться).

3. Самовоспроизведение – способность организмов к размножению, наличие в среде пищи и энергии, воссоздание среды обитания живыми организмами.

4. Саморегуляция – свойство различных популяций регулировать свою численность в зависимости от условий жизни и от численности других популяций.

В последнее время такие системы называют экосистемами.

Экосистема – основное понятие экологии. Термин был предложен в 1935году английским экологом А. Тенсли. Экосистемы – это любая совокупность взаимодействующих организмов и условий среды. Между экосистемами, как и между биогеоценозами, нет четких границ, одна экосистема постепенно переходит в другую.

Рассмотрим пример саморегулирующейся системы, которая является частью другой, более крупной экосистемы.

Муравейник в лесу – это организованный коллектив, где распределены обязанности и все функции четко увязаны со средой: одни (строители) – добывают стройматериалы из лесного опада, другие «доят» тлей, добывая нектар для малышей (пример взаимопомощи и взаимозависимости), третьи следят за личинками, не выходя за пределы муравейника.

Информация о любых изменениях в окружающей среде сразу же становится известна всей семье, и немедленно принимаются меры для сохранения устойчивости этой системы. Саморегуляция любой экосистемы проявляется в том, что численность особей каждого вида поддерживается на определенном, относительно постоянном уровне.

Экосистема муравейника входит в состав лесного биогеоценоза (экосистемы лиственного или хвойного леса). Экосистема леса, если он расположен на берегу озера или вблизи реки, входит в состав водосборного бассейна, который представляет собой часть географического ландшафта.

Географический ландшафт – это часть биосферы. Таким образом, все экосистемы земного шара связаны между собой через атмосферу и Мировой океан, поскольку через них происходит постоянный круговорот энергии, продуктов жизнедеятельности, и составляют единое целое – биосферу.

Масштабы биогеоценотических группировок (экосистем) различны – от сообществ подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня (это микросообщества), до населения целых ландшафтов: лесов, степей, пустынь и т. п.

Но для всех форм сообществ, больших и малых, характерны общие законы функционирования и развития.

1. Сообщества всегда состоят из готовых частей (представителей отдельных видов или комплексов взаимозависимых видов).

Например:

а) луг:растения птицы насекомые насекомоядные животные

б) водоем:Птицы (чайки) водоросли ракообразные Хищные рыбы (щука, жерех) Мелкая рыба (плотва,

уклейка) Водоплавающие животные (бобры, выдры, ондатры)

2. Части сообщества могут быть заменяемы. Один вид (или комплекс видов) может вытеснить другой со сходными требованиями к условиям обитания и занять его место. Например, одни виды злаков на лугу или в степи легко могут быть заменены другими: ковыль заменяется типчаком и т.п.

3. Интересы многих видов в биоценозе прямо противоположны. Тем не менее виды-антагонисты существуют в рамках единого сообщества, например, хищник – жертва.

4. Сообщества основаны на количественной регуляции численности одних видов другими. Например, численность травоядных зависит, с одной стороны, от количества растительной пищи, а с другой – от количества хищников.

5. Предельные размеры системы ограничиваются не внутренней наследственной программой, а внешними причинами. Так, биоценоз сосняка может занимать небольшой участок среди болот или простираться на огромной территории, если внешние условия однородны.

Биоценозы могут быть бедны или богаты видами. Видовая структура биоценоза – это разнообразие видов в нем и соотношение их численности или массы.

Так, в полярных арктических пустынях и северных тундрах при крайнем дефиците тепла, в безводных жарких пустынях, в загрязненных сточными водами водоемах сообщества сильно обеднены видами, так как один или несколько факторов среды сильно отклоняются от оптимального уровня. Здесь выжи-

вают виды с широкими пределами выносливости. И, наоборот, везде, где условия абиотической среды приближаются к оптимальным, возникают сообщества, чрезвычайно богатые видами. Примеры та-

ких сообществ – тропические леса, коралловые рифы с их многообразным населением, долины рек в жарких районах и т. д.

При совместном произрастании растения, разные по высоте, занимают четко определенный ярус. Ярусность позволяет множеству растений существовать на одной территории и максимально использовать световые ресурсы среды.

Какие же компоненты входят в каждую экосистему?

Во-первых, живые организмы (их называют еще биотой).

Во-вторых, неживые (абиотические) факторы: атмосфера, вода, питательные элементы, свет и др.

В-третьих, мертвое органическое вещество, содержащееся в почве, детрит.

Все живые организмы экосистемы взаимодействуют между собой, обмениваясь веществом и энергией. Без постоянного поступления свободной энергии извне ни одна живая система не может существовать в течение сколько-нибудь продолжительного времени.

По способу питания и запасания энергии все организмы делятся на автотрофов (от греческих аутос — сам, трофа — питание), гетеротрофов (гетерос —другой) и миксотрофов (микс — смесь).

Автотрофы – это организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических за счет различных источников энергии.

Автотрофными организмами создается вся первичная биомасса, или биологическая продукция, на Земле. В зависимости от источников энергии различают фотоавтотрофов и хемоавтотрофов.

Практически единственным источником свободной энергии для Земли является солнечный свет.

Фотоавтотрофы используют энергию солнечного света в процессе фотосинтеза, синтезируя из углекислого газа и воды органические вещества. К ним относятся все зеленые растения, сине-зеленые водоросли, некоторые бактерии, содержащие бактериохлорофилл.

Хемоавтотрофы получают энергию вследствие окисления соединений серы и железа. Эта группа организмов немногочисленна, к ним относятся серобактерии и железобактерии. Очень важна их роль в экосистемах подземных вод.

Гетеротрофы – это организмы, которые не способны использовать непосредственно энергию Солнца и живут за счет энергии, запасенной автотрофами.

Они используют органические вещества в процессе питания, разлагая их в конечном счете вновь до углекислого газа и воды, а высвобожденная энергия расходуется на различные процессы жизнедеятельности организмов.

Наиболее просто устроенные гетеротрофы разделяются на сапротрофов, питающихся мертвой органикой, и паразитов – питающихся живой.

У более сложно организованных организмов, например насекомых, разделение идет по типу пищи: копрофаги питаются фекалиями, детритофаги -растительными остатками, фитофаги – растениями, энтомофаги – другими насекомыми, хищники – животными более высоких систематических групп.

Млекопитающие делятся на растительноядных, падалеедов, хищников.

Миксотрофы – это одноклеточные организмы смешанного типа питания.Они могут использовать энергию света для синтеза органических веществ из неорганических (как фототрофы) и одновременно – органические вещества среды выращивания (как гетеротрофы). Таким образом, они одновременно явля-

ются и фототрофами, и гетеротрофами. К ним относятся одноклеточные водоросли эвглена и хлорелла.

Внутри живого компонента любой экосистемы можно выделить по типу питания три группы организмов:

Продуценты Консументы Редуценты

Продуценты— это автотрофы, которые из неорганических соединений за счет энергии света синтезируют (продуцируют) органические вещества, являющиеся пищей для всех других организмов.

К продуцентам относятся все растительные организмы (водоросли, мхи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные), а также хемоавтотрофы.

Продуценты потребляют около 1% падающей на Землю солнечной энергии и превращают ее в энергию органических соединений.

Консументы (от греческого консуме – потребляю) – это животные гетеротрофы, потребляющие готовые органические вещества, которые синтезировали продуценты. Консументы I порядка могут использовать органические вещества растений, т.е. продуцентами питаются травоядные животные (грызуны, зайцы, овцы и т.д.

), а также паразиты на растениях – грибы и другие растения. Их, в свою очередь, поедают консументы II порядка, которыми могут питаться консументы III порядка (плотоядные животные – лисы, волки, медведи, коршуны и т. д.). Все они используют энергию химических связей, запасенную в органических веществах продуцентами.

Редуценты– гетеротрофные организмы (бактерии, грибы, дождевые черви, насекомые и т. д.), разрушающие и минерализующие мертвые органические остатки. Главная их экологическая роль состоит в превращении органических веществ в неорганические.

В любом биогеоценозе очень скоро иссякли бы все запасы неорганических соединений, если бы они не возобновлялись в процессе жизнедеятельности организмов. В результате дыхания всех организмов, разложения трупов животных и растительных остатков (которое осуществляется редуцентами) орга-

нические вещества превращаются в неорганические соединения, которые снова возвращаются в атмосферу и почву и снова могут быть использованы автотрофами.

Но для переработки трупов редуцентам нужно время, поэтому в экосистеме всегда есть детрит – запас мертвого органического вещества. Детрит – это опад листьев на поверхности лесной почвы (сохраняется 2-3 года), ствол упавшего дерева (5-10 лет), гумус почвы (сохраняется сотни лет), отложения орга-

нического вещества на дне озера (сапропель) и торф на болоте (сохраняется тысячи лет). Наиболее долго сохраняющимися детритами являются каменный уголь и нефть.

Соотношения между продуцентами, консументами и редуцентами, а также соотношения консументов разных порядков образуют экологическую структуру сообщества. Благодаря взаимодействию между этими организмами возникает главное свойство экосистемы – способность к саморегулированию.

Все три компонента тесно связаны в экологических системах. Организмы разных трофических групп (т. е. с разными способами питания) участвуют в процессе передачи пищи и энергии (рис. 3), т. е. образуют пищевые цепи.

Общая схема пищевой цепи

Продуценты составляют начало всех пищевых цепей. Консументы, поедая продуцентов, передают органические вещества от одного звена пищевой цепи к другому и соответственно делятся на несколько групп по порядку нахождения в цепи. Редуценты как бы заканчивают круговорот веществ, завершают

пищевые цепи, образуя неорганические вещества для вступления в новый цикл.

Однако в реальных условиях в экосистемах различные цепи питания перекрещиваются между собой, образуя разветвленные сети.

В биоценозах различают два типа пищевых цепей: пастбищную (выедания) и детритную (разложения).

Например: листьями деревьев питаются гусеницы, ими – птицы, последними – более крупные птицы-хищники. Это будет цепь выедания.

Но наряду с цепями передачи энергии через живое органическое вещество (продуцент -консумент) существуют детритные пищевые цепи, где используется мертвое органическое вещество.

Так, при разрушении листового опада работает целый конвейер, в котором участвуют животные, грибы, микроорганизмы, дождевые черви, почвенные микроорганизмы.

Детритом — мертвым органическим веществом – питаются жук-мертвоед,

перловица, мотыль, дафния (в водоеме).

На суше цепь питания обычно состоит из 3-4 звеньев. В водной среде цепь длиннее. При каждом переносе энергии от одного звена к другому большая ее часть (80-90%) рассеивается в виде тепла, поэтому число звеньев в цепи не превышает 4-5.

Почти все животные (за исключением редких, специализированных видов) используют разнообразные источники пищи. Поэтому при выпадении одного звена в цепи не происходит нарушения в системе.

Соединение многих трофических цепей образует пищевую сеть экосистемы , а значительные изменения в любом из ее звеньев неизбежно отразятся на состоянии экосистемы в целом.

Чем больше видовое разнообразие и богаче пищевые сети, тем устойчивее биоценоз.

Схема цепи питания:

Продуценты Консументы 1 порядка Консументы II порядка Консументы III порядка Консументы IV порядка Редуценты

Пищевая сеть

Расположение звеньев пищевой цепи в определенной последовательности носит название экологической пирамиды. Например, на одном гектаре луга обитает несколько миллионов растений, около миллиона растительноядных насекомых, несколько сотен тысяч хищных насекомых, пауков и не более десятка птиц. Таким образом, образуется пирамида основание которой в миллион раз шире, чем вершина.

Упрощенная схема экологической пирамиды (1) и пирамиды чисел (2)

Консументы IV порядка 1 птица

Консументы III порядка 3 змеи

Консументы II порядка 4 лягушки

Консументы I порядка 5 кузнечиков

Продуценты 12 травинок

Типы экосистем.

Различают автотрофные и гетеротрофные экосистемы. В автотрофных преобладают растения, они запасают энергию. Гетеротрофные используют готовую энергию.

Кроме того, существуют естественные (природные) и искусственные (антропогенные) экосистемы. Влияние человека на естественную экосистему незначительно, а искусственную он создает сам. Естественные автотрофные экосистемы – лес, луг, водоем.

Искусственные автотрофные системы – это сельскохозяйственные поля,т. е. агроэкосистемы, или хемоавтотрофные – это системы в некоторых биологических очистных сооружениях.

Естественные гетеротрофные – это экосистемы океанических глубин (животные и микроорганизмы существуют в них за счет «питательного дождя»), а также высокогорные.

Искусственные гетеротрофные экосистемы очень разнообразны:

1) города и промышленные предприятия (энергия поступает по линиям

электропередач, нефте- и газопроводам; в цистернах автомашин и железнодо-

рожных вагонах сырье и продукты питания поступают в город);

2) биологические очистные сооружения (получение биогаза);

3) фабрики по разведению дождевых червей;

4) плантации шампиньонов;

5) рыборазводные пруды (остатки пищи горожан превращаются в биомассу);

6) фермы по производству устриц, морских гребешков, рыб; по выращиванию жемчужных раковин, морской капусты – водоросли ламинарии;

7) в США – «Биосфера-2» площадью 1 га;

8) экосистемы космических аппаратов.

Живые организмы в процессе жизнедеятельности изменяют среду обитания, одни виды постепенно вытесняют другие, т. е. экосистемы эволюциони руют во времени.

Последовательная смена во времени одних экосистем другими на определенном участке земной поверхности называется сукцессией. Она бывает обусловлена внутренними и внешними факторами.

Источник: https://cyberpedia.su/12×11890.html

Виды экосистем (стр. 1 из 2)

Виды экосистем.

Экологическая система (экосистема) – пространственно определенная совокупность живых организмов и среды их обитания, объединенных вещественно-энергетическими и информационными взаимодействиями.

Различают водные и наземные природные экосистемы.

Водные экосистемы – это реки, озера, пруды, болота – пресноводные экосистемы, а также моря и океаны – водоемы с соленой водой.

Наземные экосистемы – это тундровая, таежная, лесная, лесостепная, степная, полупустынная, пустынная, горная экосистемы.

В каждой наземной экосистеме есть абиотический компонент – биотоп, или экотоп – участок с одинаковыми ландшафтными, климатическими, почвенными условиями; и биотический компонент – сообщество, или биоценоз – совокупность всех живых организмов, населяющих данный биотоп. Биотоп является общим местообитанием для всех членов сообщества.

Биоценозы состоят из представителей многих видов растений, животных и микроорганизмов. Практически каждый вид в биоценозе представлен многими особями разного пола и возраста. Они образуют популяцию данного вида в экосистеме. Биоценоз очень трудно рассматривать отдельно от биотопа, поэтому вводят такое понятие, как биогеоценоз ( биотоп+биоценоз).

Биогеоценоз – элементарная наземная экосистема, главная форма существования природных экосистем.

В каждую экосистему входят группы организмов разных видов, различимые по способу питания:

– автотрофы (“самопитающиеся”);

– гетеротрофы (“питающиеся другими”);

– консументы – потребители органического вещества живых организмов;

– дитритофаги, или сапрофаги, – организмы, питающиеся мертвым органическим веществом – остатками растений и животных;

– редуценты – бактерии и низшие грибы – завершают деструктивную работу консументов и сапрофагов, доводя разложение органики до ее полной минерализации и возвращая в среду экосистемы последние порции двуокиси углерода, воды и минеральных элементов.

Все названные группы организмов в любой экосистеме тесно взаимодействуют между собой, согласуя потоки вещества и энергии.

Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов.

2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие.

3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

Примерами природных экосистем являются: упавшее дерево, труп животного, маленький водоем, озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических. Поэтому экосистемы делятся по пространственному масштабу на микроэкосистемы, мезоэкосистемы и макроэкосистемы.

Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема – биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах планеты.

Антропогенное воздействие на природные экосистемы.

Антропогенные факторы, т.е. результаты деятельности человека, приводящие к изменению среды обитания можно рассматривать на уровне региона, страны или глобальном уровне.

Антропогенное загрязнение атмосферы приводит к глобальному изменению. Загрязнения атмосферы поступают в виде аэрозолей и газообразных веществ.

Наибольшую опасность представляют газообразные вещества, на долю которых приходится около 80% всех выбросов. Прежде всего — это соединения серы, углерода, азота.

Углекислый газ сам по себе не ядовит, но с его накоплением связана опасность такого глобального процесса как «парниковый эффект». Последствие мы видим по потеплению климата на Земле.

С попаданием в атмосферу соединений серы и азота связано выпадение кислотных дождей. Двуокись серы и окислы азота в воздухе соединяются с парами воды, затем вместе с дождями выпадают на землю фактически в виде разбавленных серной и азотной кислот.

Такие осадки резко нарушают кислотность почвы, способствуют гибели растений и высыханию лесов, особенно хвойных. Попадая в реки и озера угнетающе действуют на флору и фауну, нередко приводя к полному уничтожению биологической жизни — от рыб до микроорганизмов.

Расстояние между местом образования кислотных осадков и местом их выпадения может составлять тысячи километров.

Эти отрицательные воздействия глобального масштаба усугубляются процессами опустынивания и вырубки лесов. Главный фактор опустынивания — это деятельность самого человека.

Среди антропогенных причин — это избыточный выпас скота, вырубка лесов, чрезмерная и неправильная эксплуатация земель. Ученые подсчитали, что общая площадь антропогенных пустынь превысила площадь естественных.

Вот почему опустынивание относят к числу глобальных процессов.

Теперь рассмотрим примеры антропогенного воздействия на уровне нашей страны. Россия занимает одно из первых мест в мире по запасам пресной воды.

И учитывая, что общие ресурсы пресной воды составляют от общего объема гидросферы Земли всего 2%, становится ясно, каким богатством мы обладаем. Главною опасность для этих ресурсов представляет загрязнение гидросферы.

Основные запасы пресной воды сосредоточены в озерах, площадь которых в нашей стране больше территории Великобритании. В одном только Байкале находится примерно 20% мировых запасов пресной воды.

Ученые различают три вида загрязнения гидросферы : физическое, химическое и биологическое.

Под физическим понимается прежде всего тепловое загрязнение, образующееся в результате сброса подогретых вод, используемых для охлаждения на ТЭС и АЭС. Сброс таких вод приводит к нарушению природного водного режима.

Например, реки в местах сброса таких вод не замерзают. В замкнутых водоемах это приводит к уменьшению содержания кислорода, что приводит к гибели рыб и бурному развитию одноклеточных водорослей («цветению» воды).

К физическому загрязнению относят также радиоактивные загрязнения.

Химическое загрязнение гидросферы возникает в результате попадания в нее различных химических веществ и соединений. Примером служит сброс в водоемы тяжелых металлов (свинец, ртуть), удобрений (нитраты, фосфаты) и углеводородов (нефть, органические загрязнения). Главным источником выступает промышленность и транспорт.

Биологическое загрязнение создается микроорганизмами, часто болезнетворными. В водную среду они попадают со стоками химической, целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности и животноводческих комплексов. Такие стоки могут явиться источниками различных заболеваний.

Особый вопрос в этой теме загрязнение Мирового океана. Оно происходит тремя путями.

Первый из них — речной сток, вместе с которым в океан попадают миллионы тонн различных металлов, соединений фосфора, органические загрязнения. При этом почти все взвешенные и большинство растворенных веществ осаждаются в устьях рек и прилегающих шельфах.

Второй путь загрязнения связан с атмосферными осадками, с ними в Мировой океан поступает большая часть свинца, половина ртути и пестицидов.

Наконец, третий путь непосредственно связан с хозяйственной деятельностью человека в акваториях Мирового океана. Наиболее распространенный вид загрязнения — нефтяное загрязнение при транспортировке и добыче нефти.

Результаты антропогенного воздействия.

В наше время последствия антропогенного воздействия на географическую среду многообразны и не все они контролируются человеком, многие из них проявляются позже. Перечислим основные из них.

Изменение климата (геофизики) Земли на основе усиления тепличного эффекта, выбросов метана и других газов, аэрозолей, радиоактивных газов, изменения концентрации озона.

Ослабление озонового экрана, образование большой «озоновой дыры» над Антарктидой и «малых дыр» в других регионах.

Загрязнение ближайшего космического пространства и его замусоривание.

Загрязнение атмосферы ядовитыми и вредными веществами с последующим выпадением кислотных дождей и разрушением озонового слоя, в котором участвуют фреоны, окислы азота, водяные пары и другие газовые примеси.

Загрязнение океана, захоронение в нем ядовитых и радиоактивных веществ, насыщение его вод углекислым газом из атмосферы, загрязнение нефтепродуктами, тяжелыми металлами, сложноорганическими соединениями, разрыв нормальной экологической связи между океаном и водами суши из-за строительства плотин и других гидросооружений.

Истощение и загрязнение поверхностных вод суши и подземных вод, нарушение баланса между поверхностными и подземными водами.

Радиоактивное загрязнение локальных участков и некоторых регионов, в связи с чернобыльской аварией, эксплуатацией атомных устройств и атомными испытаниями.

Продолжающееся накопление на поверхности суши ядовитых и радиоактивных веществ, бытового мусора и промышленных отходов (особенно неразлагающихся пластмасс), возникновение в них вторичных химических реакций с образованием токсичных веществ.

Опустынивание планеты, расширение уже существующих пустынь и углубление самого процесса опустынивания.

Сокращение площадей тропических и северных лесов, ведущее к уменьшению количества кислорода и исчезновению видов животных и растений.

Нарушение регионального и глобального экологического равновесия в результате вышеперечисленных процессов, вследствие чего возникают незаполненные экологические ниши, которые заполняются нежелательными организмами — вредителями, паразитами, возбудителями новых болезней растений, животных и человека. Вероятно, так возник и распространяется вирус иммунодефицита человека — ВИЧ, вызывающий неизлечимое заболевание — СПИД, и возбудителей лейкозов скота и коровьего бешенства.

Источник: http://MirZnanii.com/a/330059/vidy-ekosistem

Что такое экосистема

Экосистема – это, грубо говоря, совокупность представителей живой природы и условий их проживания, объединенных между собой информацией, веществами и энергией.

Термин «экосистема» был предложен в 1935 году ученым-ботаником. Это определение не входило в рамки признаков по величине размеров, рангов или типу происхождения. Автор термина – англичанин А. Тенсли, всю свою жизнь посвятивший изучению процессов ботаники.

Виды экосистем могут быть различные, есть определенная классификация и схема подразделения их, как составляющих биосферы. Например, если судить по происхождению этих объектов, типы экосистем можно подразделить на природные и антропогенные.

Понятие экосистемы – важнейшая часть природного комплекса, составляющего географическую и биологическую оболочки планеты Земля. Здесь речь идет обо всех компонентах, из которых они складываются: почва, воздух, водные ресурсы, флора и фауна.

Артур Тенсли

Общая концепция понятия

Что такое экосистема? Что входит в это понятие? Значение слова объясняется довольно просто: это система, заселенная живыми организмами в естественных для них условиях обитания, внутри которой происходит постоянный обмен информацией и энергией.

Владимир Николаевич СукачевЕсть разные типы экосистем, однако общий принцип одинаков: в ней есть биотоп – региональный компонент, имеющий одинаковый ландшафт, местность, климат, и биоценоз – обитатели группы, постоянно проживающие в данном биотопе.

Раздельно эти два понятия рассматривать просто не имеет смысла, так как биотоп и биоценоз не существуют отдельно друг от друга. А вот они вместе образуют природную схему, под названием биогеоценоз. Это понятие ввел в научный обиход ученый-биолог В.Н. Сукачев.

Поскольку природные системы способны существовать очень длительное время, для них важна слаженная работа всех составляющих, правильные обменные процессы, а также взаимодействие с окружающей средой – для освобождения накопившейся энергии и подпитки извне.

Разнообразие экосистем велико, каждая из них индивидуальна, но все они имеют общие факторы – построение и составляющие.

Экосистемой называют отдельную структурную единицу, объединяющую биотические и абиотические факторы, которая имеет свою линию саморазвития, обеспечения жизненно важными материалами и определенную организацию.

Типы экосистем

Системы обмена различными веществами могут быть разных видов.

Какие бывают экосистемы по источнику происхождения компонентов? Их всего две: природные и искусственные.

Живая группа представляет собой полностью автономный комплекс живых организмов, обитающих в комфортных условиях. В такой структуре все ее составляющие выполняют свою функцию самостоятельно, без какого-либо вмешательства извне. Подобная концепция экосистемы носит название естественной или природной.

А вот антропогенные группы в биологии имеют полностью искусственное происхождение, часто их именно так и называют – искусственными. Каковы существенные признаки такой системы? Все очень просто: они были созданы искусственно, человеком. Обитатели экосистемы здесь не могут сами обеспечить необходимый обмен информацией и собственные условия проживания, все это поддерживается извне.

Теперь рассмотрим подробнее, в чем различие этих двух видов.

Естественная

Естественные экосистемы дополнительно подразделяются по методу получения энергии извне. Одна группа является полностью зависимой от энергии солнца, вторая – получает питание не только от солнечного светила, но и из других источников дополнительно.

Экология сообществ и экосистем, на сто процентов зависящих от небесного светила, не особенно продуктивна в плане переработки веществ, однако обходиться без них невозможно.

Функции экосистемы подобного типа формируют климат на планете и общее состояние воздушного слоя вокруг Земли.

Обычно природные комплексы существуют в своем естественном виде, занимают большие территории, такие, какими они были созданы.

Природные биомы подразделяют на три основные группы:

Наземная,
Пресноводная,
Морская.

Глубоководная котловина Черного моря – пример морского биома

Каждая из них основана на естественных и экологических факторах, а их совокупная работа является главным условием возникновения и существования глобальной экосистемы.

Данные типы умышленно разбиты в экологии по условиям существования – таким образом единая экосистема слагается из основных возможных сред обитания в природных условиях.

В данном контексте будут, безусловно, интересны примеры экосистем из каждой группы.

Наземные

Крупные наземные экосистемы, известные как естественные:

тундра,
хвойный лес,
пустыня,
саванна.

Тундра

Таких представителей достаточно много, общий смысл их понятен: это природная система, расположенная на земле и полностью самостоятельно функционирующая.

Пресноводные

Пресноводная группа более разнообразна и включает в себя еще несколько отдельных типов:

Лентические экосистемы. К ним относят объекты со стоячей водой, чаще всего это пруды или озера. Подвержены стратификации, поскольку вода в таких водоемах практически не движется – кроме небольших по времени, сезонных периодов. Поэтому подобные биомы, хотя и важны для экологии планеты, но по действию своему довольно статичны и имеют длительный срок обменных процессов.
Лотические экосистемы. Здесь как раз наоборот – речь идет о текучих водах: различные виды рек, ручьи и тому подобные. Благодаря своему основному свойству – течению – такие группы более активны, чем предыдущие. Из-за того, что воды не застаиваются, здесь более объемный обмен между водой и сушей, а также равномерный круговорот кислорода по всей площади.
Заболоченные естественным образом водоемы. То есть, собственно, сами болота и их разновидности. Различаются по признаку расположения: могут быть низинными – их основа это подземные воды, или верховыми – образованными где угодно, даже после проливных дождей или других природных катаклизмов.

Верховое, переходное и низинное болота в пойме рр. Манкурка и Боровая — болотный комплекс верхового типа

Концепция функционирования у пресноводных биомов совершенно аналогичная наземным: совокупность живых организмов в своей природной среде обитания, выполняющих обменные процессы внутри экологического комплекса.

Морские

Морской тип, соответственно, включает в себя:

океаны,
моря,
шельфовые воды,
другие водоемы с морской водой.

Тихий океан — самый большой по площади и глубине океан на Земле

Это – основные типы естественных систем. Однако, в природе встречаются и некоторые другие – их количество настолько мизерное, что освещать их нет смысла.

Каждая из природных систем обладает собственным климатом, растительностью и животным миром.

Искусственная

Однако живая экосистема не всегда может полностью функционировать самостоятельно, зачастую при потере хотя бы одного из ключевых факторов она обречена на гибель. Жизнь экосистемы будет постепенно угасать, выводя из цепочки очередные ее звенья до тех пор, пока она не перестанет функционировать совсем.

Так происходило в ранние периоды развития природных процессов, до тех пор, пока в их естественное течение не вмешался человек. Именно с его участием и были созданы, так называемые антропогенные природные комплексы – их также называют искусственными.

Такие виды экосистем на деле очень похожи, имеют одинаковый принцип действия и смысловую нагрузку, главной особенностью искусственного типа является то, что основная, решающая роль в ней принадлежит вмешательству извне.

Пример экосистемы антропогенного типа найти не сложно – они везде.

Возьмем сельское или фермерское хозяйство. С одной стороны, все процессы в них происходят естественным образом: семена растений созревают под воздействием солнечного ультрафиолета и обмена веществ почв, воздуха и осадков.

Но в то же время, человеческая составляющая влияния здесь неотъемлема: аграрная обработка почв, уничтожение вредителей, сбор урожая – каждый фактор играет существенную роль в жизни этого комплекса, и он не может быть обеспечен природой самостоятельно.

Фермерское хозяйство в Тюменской области

Говоря об искусственных комплексах, нельзя упустить из виду городские и промышленные экосистемы. Это яркие примеры антропогенных групп.

В частности, городские экосистемы возникали в последнее время в процессе урбанизации населения – из сельскохозяйственных угодий жители перебирались в города, создавая крупные, в том числе и промышленные центры. Последние имеют огромный негативный вклад в экологию всей нашей планеты.

Индустриально загрязненные города – настоящая угроза экологическому состоянию Земли, всех ее сфер. Они не только убивают возможность протекания естественных процессов в природе, но и оказывают свое вредное воздействие на прилегающие к ним регионы, постепенно выживая натуральную природную среду.

Яркий пример промышленных экосистем – район Донбасса и ему подобные. По сравнению с ними обыкновенные городские экосистемы – хоть и искусственные, но не насколько угрожающие для экологии.

Примеры

Понятие экосистемы существует в науке уже давно, и с течением времени схема экосистемы постепенно усложняется. Это происходит и по естественным причинам, и из-за вмешательства прогрессивных аспектов. К понятию данного термина вполне подходит обозначение совокупности факторов, взаимодействующих друг с другом и создающих свой круговорот обмена веществ и информации.

Рассмотрим основные экосистемы земли и их особенности. Самая большая экосистема на Земле – биосфера планеты, так называется совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом, используя биотическую и абиотическую модели поведения.

Экологическая система в природе – это: массивы естественных насаждений, образующие различные типы лесов – тайга, лиственные и сосновые леса.

Функция экосистемы в данных случаях обеспечивается наличием группы организмов, отвечающих за ее жизнеспособность.

Здесь обязательна взаимосвязь живых организмов и компонентов неживой природы: представителей фауны, растительной флора, которой они питаются, бактерий, живущих за счет получения питательных веществ из мертвого органического вещества.

Примеры экосистем антропогенного типа найти еще проще! Здесь также основная роль отводится естественным процессам, однако протекают они не самостоятельно. Типы и составляющие таких комплексов, могут быть какими угодно.

Самый простой пример экосистемы в этом разделе – обычный аквариум. Вроде бы он и совершенно естественен (у него живая экосистема из рыб, моллюсков, растений, воды и воздуха), но фактор, формирующий тип антропогенной схемы здесь – человек. От него поступает корм обитателям аквариума, он же обеспечивает освещение, очистку и другие необходимые факторы.

Аквариум

Или возьмем пример огорода, который по сути своей близок к понятию естественного процесса: овощи растут из семян, используя природный механизм. Определение антропогенности здесь элементарное – это натуральная схема, созданная человеком.

Отдельный пример искусственных комплексов – инженерные экосистемы. Сюда в первую очередь нужно отнести очистные сооружения, ветряные мельницы, горные экосистемы, созданные людьми. Здесь неживые части экосистемы вырабатывают или преобразуют энергетические потоки специально для обеспечения жизнедеятельности человечества.

Также нельзя не отметить колоссальное влияние на экологию, которое оказывают техногенные экосистемы.

Концепции их таковы, что деятельность любого подобного комплекса приносит пользу человечеству и прогрессу, но в то же время наносит, зачастую непоправимый, вред естественным экосистемам планеты, экологической обстановке в отдельных регионах, всему живому и объектам неживой природы, в том числе.

Источник: https://ecobloger.ru/ekosistema/

Экосистемы: естественные и искусственные

Виды экосистем, их типы и составные части – это тот инструмент, который дает возможность не только их изучать, понять место человека в биосфере, степень и последствий его влияния, но, что еще более важно, как защитить, помочь им противодействовать различным воздействиям и сохранить свою устойчивость, то есть продолжить существовать. Сможет ли жить человек на планете Земля, если не будет экосистем, не будет биосферы в нынешнем их виде и понимании?

Экосистема – это пространство или объем, который наполнен живым и неживым веществом. Эти вещества взаимодействуют между собой и влияют друг на друга. В структуре живого вещества происходит постоянный обмен химическими элементами и энергией, а также взаимодействия иного рода.

Экологическую систему необходимо рассматривать в двух плоскостях. Во-первых, это система, которая состоит из частей, взаимодействующих между собой и, потому, представляющая собой единое целое. Во-вторых, это место пребывания или обитания живых организмов. На этом основании, можно выделить ряд критериев, по которым определить виды, составляющие и типы экосистемы.

Структура и составные части

Она состоит из двух веществ – живого или биотического и неживого или абиотического.

К биотическому компоненту относятся автотрофные организмы, то есть те, которые получают энергию из реакций фото- и хемосинтеза. Эти живые организмы называют продуцентами. И гетеротрофные. Эти добывают энергию из процесса окисления органического вещества. Называют их консументы или потребители и редуценты или разрушители.

Все они – продуценты, консументы и редуценты – звенья пищевой цепи.

Продуценты существуют за счет энергии Солнца и производят из неорганических соединений органические, то есть пригодные для питания следующих звеньев. Они стоят на нижней ступени трофической лестницы. Над ними — потребители и разрушители.
Потребителями являются все звенья этой цепи, кроме последнего, на котором происходит переработка органического вещества и превращение его в неорганическое. Этим занимаются могильщики – разрушители.
Производители – это зеленые растения, разрушители – грибы, бактерии, черви, личинки насекомых и микроорганизмы. Все остальные – потребители.

Еще живые организмы можно разделить питающихся живыми организмами или биофаги и тех, кто неживыми, но органическими, или сапрофаги.

К абиотической составляющей относится: температурный режим, влажность, освещенность, физические свойства среды обитания и так далее.

Кроме этих двух основных составных частей, она еще содержит вещества и соединения, связывающие живое и неживое.

Виды

Виды экосистем различают по размеру, месту, влиянию внешних факторов, происхождению, источнику энергии, способности к саморегулированию, восстановлению и равновесию.

В зависимости от размера можно выделить малые, средние и крупные, а также биосферу. По месту своего размещения, они могут находиться на суше или в воде. Они бывают океанские, морские, речные, озерные и так далее.

Различаются в зависимости от влияния внешних факторов, особенно температуры, количества осадков и солнечной энергии. Есть естественные, природного происхождения, а с недавнего времени стало все больше появляться искусственных. Их называют антропогенными. Источник их происхождения — человек.

В биосфере основная масса экосистем существует за счет потребления солнечной энергии. Лишь незначительная часть биосферы использует в качестве основного, а иногда и единственного, источника энергии органические остатки.

Самым главным критерием разделения является их способность к саморегулированию, восстановлению и равновесию, то есть к живучести. Их два вида: независимые и зависимые.

По биологическому составу или видовому разнообразию: с доминирование растительного мира и без такового.

Можно выделить еще критерии, по которым можно делить на виды. Например, по биологическому составу или видовому разнообразию. С доминированием растений. Сложные, где насчитывается десятки и сотни видов флоры и фауны ли простые, в которых разнообразие минимально.

Типы

Типы экосистем несут в себе признаки нескольких видов. Например, наземные несут в себе признаки естественной, сухопутной, саморегулирующейся, независимой. Основными факторами, влияющими на нее и ее видовой состав, являются температура и влажность.

Севернее всех расположились тундры. Среднегодовая температура в этой зоне около 00С. Осадков выпадает до 300 мм в год. Растительный мир скудный. Деревьев нет. В основном растут мхи, травы, лишайники и карликовые кусты. Мир животных насчитывает несколько видов.

В основном крупные травоядные и небольшие хищники. Птицы – сова, ржанка и пуночка. Большое количество различных насекомых, особенно двукрылых. Почвы бедные, с тонким плодородным слоем. Экосистема слабая, уязвимая, трудно и долго восстанавливается.
Южнее тундры идет зона тайги.

Температура среднегодовая низкая. Осадки обильные, но в основном в виде снега. Доминируют вечнозеленые хвойные леса. Это ель, сосна, лиственница. Животный мир значительно богаче. Есть крупные и травоядные и хищники. Почвы подзолистые, но по-прежнему бедные и малопродуктивные.

Много болот и озер.

Еще южнее – листопадные или широколиственные леса. Как и в тайге доминирует растительный мир, но деревья сбрасывают листья. Среднегодовая температура существенно выше. Осадков выпадает до 1500 мм в год. Большое видовое разнообразие животных, птиц и насекомых. Почвы бурые и лесные, богатые и плодородные. Экосистема сильная, хорошо сопротивляется и адаптируется.

В этой же умеренной зоне располагаются степи, прерий, чапараля и саванны. Некоторые климатические различия, а также видовой состав растений и животных зависит от местонахождения. Летние температуры высокие. Зимой может быть ниже 00С. Осадков выпадает до 700 мм в год. Почвы черноземы, каштановые, красные и сероземы.

Экосистема пустыни подвергается сильнейшему абиотическому воздействию. Температуры днем очень высокие, а ночью опускаются значительно ниже 00С.

Осадков в год выпадает до 200 мм растения низкорослые с сильной и глубоко проникающей корневой системой. Животный мир представляют многочисленные виды грызунов и пресмыкающихся. Копытные – антилопы, куланы и другие копытные.

Хищники – волк, койот. Почвы светло-бурые и сероземы, легко подвергаются любому виду эрозии. Экосистема очень хрупкая.

Тропические леса. Их два вида. Листопадные и вечнозеленые. Листопадные располагаются в местах, где сухой сезон сменяется влажным. Среднегодовое количество осадков до 1300 мм. Здесь господствуют деревья верхнего яруса. Остальной растительный мир, также как и животный, богат и разнообразен. Почвы красные ферраллитные. Тип экосистемы очень устойчивый, сильный и независимый.

Экватор Земли занимают вечнозеленые дождевые леса. Среднегодовая температура +170С. Количество осадков 2500 мм в год. Среди растений преобладают деревья разной высоты. Кустарников и травы практически нет. Видов животных больше чем во всех типах экосистем вместе. Почвы красно-желтые, бедные и малопродуктивные. Экосистема очень уязвимая и хрупкая.

Следующие типы экосистем водные, а именно пресноводные и морские. Главное отличие – содержание соли в воде.

Мир живых организмов пресноводных экосистем зависит от степени освещенности. Водная толща разделена на вертикальные пласты по количеству проникающих в нее солнечных лучей.

Верхняя часть водоемом, где света не менее 1%, называется эвфоническая. Та, где света нет, профундальная или афотическая. Пресноводные бывают как природные, так и искусственные.

К природным относят озера, реки, ручьи, родники и болота. К искусственным – пруды, водохранилища.

Морские всегда природные. Большая по территории экосистема открытого океана. Ее животный и растительный мир очень беден. Несколько разнообразнее воды арктических и антарктических широт. В трофической цепи океана продуцентом является фитопланктон. Потребителем зоопланктон, которым питается нектон.

На глубине около 3000 м и ниже образовалась экосистема глубоководных рифов. Свет в такие толщи воды не поступает. Здесь огромное давление и низкая температура. Недостаточно пищи и много сероводорода, горячих подземных вод и ядовитых металлов.

Но живые организмы существуют и здесь. Есть рыбы, гигантские черви, моллюски, крабы и креветки. Этот тот вид экосистем, которые в качестве энергии не используют солнечный свет. Продуценты в глубоководных зонах – это сероводородные бактерии.

Прямой противоположностью глубоководным выступает континентальный шельф. Его флора и фауна обильна и богата. Ее разнообразие выше, чем даже в тропических лесах.

К морским можно отнести прибрежные зоны, разница у которых состоит в том, откуда поступает питание или биогенное вещество. У одних оно поднимается с глубины океана – это апвеллинг, в других привносится с суши – это аутвеллинг.

Прямой противоположностью природным являются антропогенные экосистемы. Им не присущи качества многих видов экосистем.

Искусственные

Искусственные или антропогенные экосистемы утратили или не имеют большинства качеств, присущих природным видам.

По источнику своего возникновения, есть антропогенные экосистемы, которые стали таковыми после длительного влияния и существенного воздействия человека на природные.

Есть другой тип искусственных, когда они изначально создавались и полностью формировались под цели и желания человека. К первому типу можно отнести агроэкосистемы. Ко второму – аквариумы и тому подобные небольшие системы.

Урбоэкосистема или городская может быть и первого и второго типа.

Агроэкосистемы появились в связи с необходимостью человечества во все большем количестве пищи. Изначально использовались природные системы, в основном под сенокосы и пастбища. Со временем их стали использовать под пашни.

Когда продуктивность почвы падала и не давала требуемого результата, а возможности территориального расширения сельскохозяйственных угодий не было, степень воздействия человека стал таким интенсивным, что привел к ее полной от него зависимости. Природная утратила свои свойства.

Теперь это стала искусственная, основными признаками которой стали: чрезвычайное скудное видовое разнообразие, короткие или неполные пищевые цепи. Появился дополнительный источник энергии. Кроме солнечной, стала использоваться энергия, произведенная человеком. Естественный отбор уступил место искусственному.

Основные параметры которого задает человек, а не законы природного выживания. В итоге произошла полная потеря способности системы к саморегулированию и самовосстановлению. Ее существование без внимания и помощи человека стало невозможным. Примеров того, что произошло там, где человек перестал ими интересоваться и бросил, масса.

Самым наглядным может быть Аральское море. Что уже говорить про аквариумы? Что касается городов, то уход из них людей в далеком прошлом приводил к восстановлению природной среды. Но это было в прошлом. Антропогенные экосистемы занимают все большие площади на планете.

Естественная экосистема может в любой момент превратиться в искусственную и потерять все свои положительные качества, а самое главное способность к самостоятельному выживанию.