Совокупность популяций организмов всех видов (растений, животных, микроорганизмов), проживающих совместно на одной территории и взаимодействующих между собой и окружающей средой, называют сообществом, или биоценозом (от греч. bios – жизнь, koinos – общий).
Территорию, на которой обитает биоценоз, называют биотопом, или экотопом (от греч. topos – место).
Совместно с окружающей их абиотической (неживой) средой биоценозы образуют единые функциональные системы – экосистемы (рис. 8.1).
Cистемами называют совокупности объектов (элементов систем), взаимодействие которых ведет к появлению новых свойств, какому-то выигрышу, выгоде – в веществе, энергии, информации.
Являясь элементами экосистем, организмы обеспечивают себя энергией и веществами для жизни, поскольку между их разными функциональными группами поделены функции по получению из среды и возвращению в нее веществ и энергии. Никакой отдельный вид растений или животных не способен выполнить весь комплекс этих функций.
Таким образом, экосистемой называется такая совокупность организмов (автотрофов и гетеротрофов) и элементов абиотической среды, в которой могут совершаться круговороты веществ и движение потока энергии.
Понятие экосистемы является основным понятием современной экологии.
Под экосистемой понимают совокупность живых существ и неживых компонентов их среды обитания. Экосистемами являются пруд, гниющее дерево, картофельное поле, муравейник, море, город.
Между экосистемами отсутствуют строгие границы, и одна экосистема может постепенно переходить в другую. По размерам выделяют три группы экосистем. В первую входят микроэкосистемы: муравейник, гниющее дерево,аквариум.
Рисунок 8.1 Экосистема
Вторая группа — мезоэкосистемы: озеро, роща, болото, ферма, поле. К третьей группе макроэкосистем относят море, тундру, степь, пустыню, тайгу. Малые экосистемы входят в большие, а те, в свою очередь, в еще более крупные.
Экосистемы имеют сложное устройство. В них прежде всего выделяют живые и неживые составляющие. Живая часть включает в себя растения, животных и микроорганизмы. К неживым компонентам относят атмосферу, воду, минеральные питательные элементы, свет и мертвое органическое вещество — детрит. Все компоненты экосистемы взаимосвязаны и участвуют в постоянных совместных процессах.
Функциями экосистем являются: синтез органического вещества; деструкция (минерализация) органического вещества, осуществление круговоротов веществ; движение потока энергии.
Компоненты экосистем
Свои основные функции – осуществление круговоротов веществ и движение потока энергии экосистема может выполнять только при наличии в ней определенных компонентов.
Обязательными компонентами экосистем являются:
1. Комплекс элементов абиотической среды — климатические условия, почва, вода, солнечный свет, неорганические вещества (СО2, О2, минеральные соли).
2. Организмы-продуценты (от англ. produce – производить), синтезирующие органические вещества из неорганических путем фотосинтеза или хемосинтеза, т. е. автотрофы (от греч. autos – сам, trophe – пища, питание). Продуцентами являются зеленые растения, а также фото- и хемосинтетические бактерии.
3. Организмы-консументы (от англ. consume — потреблять), питающиеся другими организмами, т. е. готовыми органическими веществами.
Консументы экосистем относятся к нескольким уровням:
— консументы 1-го порядка — растительноядные животные, т. е. фитофаги (греч. phyton – растение, phagos – пожирающий);
— консументы 2-го и последующих порядков — плотоядные животные, питающиеся консументами предыдущих порядков.
4. Организмы-редуценты (от англ, reduce — использовать), питающиеся мертвыми органическими остатками.
Редуцентов, разлагающих мертвые органические вещества до конечных продуктов – минеральных компонентов (СО2, Н2О и минеральных солей), называют деструкторами (минерализаторами). Благодаря им все эти вещества возвращаются в биотоп и, таким образом, происходит их круговорот. Минерализаторами являются микроорганизмы и грибы.
Организмы, питающиеся другими организмами (живыми или мертвыми), называются гетеротрофами (от греч. heteros – другой, trophe – пища, питание).
Таким образом, все функции по добыче из среды и возвращению в нее веществ и энергии оказываются поделенными между тремя экологическими группами организмов: продуцентами, консументами и редуцентами. Только взаимодействие всех групп позволяет экосистеме выполнять свои функции – производить биогеохимические круговороты веществ и осуществлять движение потока энергии. Ни один вид или группа растений или животных не способны выполнить весь комплекс этих функций.
Для стабильного существования экосистем необходимы не только обязательное наличие всех четырех компонентов, но и оптимальные соотношения между ними. Если баланс между группами будет нарушен, произойдет разрушение экосистем. Так, если в экосистеме будет избыток консументов, они быстро уничтожат все растения и наступит деградация экосистемы. Чтобы этого не произошло, во всех экосистемах имеются регулирующие механизмы, поддерживающие численность всех популяций в динамическом равновесии.
Пищевые цепи. Трофическая структура сообществ.
Последовательности поедающих друг друга организмов называются пищевыми цепями. Места, занимаемые организмами в пищевой цепи, называют трофическими уровнями.
Многие организмы являются полифагами (от греч. poly – много, phagos – пожирающий), т.е. питаются не одним, а несколькими видами пищи, поэтому большое число пищевых цепей являются разветвленными и образуют пищевые цепи.
По виду начального звена различают два типа пищевых цепей: пастбищные и детритные.
1.Пастбищными называют цепи, начальным звеном в которых являются продуценты – зеленые растения.
Примеры: 1) растение – заяц – лиса 2) трава – корова – человек 3) фитопланктон – зоопланктон – кит
2.Детритными называют цепи, начинающиеся с мертвых органических остатков – детрита (от лат. detritus – изношенный).
Пример: опавшие, листья – дождевые черви – птицы – хищные птицы.
Организмы, питающиеся детритом, называют детритофагами. Как уже указывалось, тех из них, кто разлагает детрит до конечных продуктов — СО2, Н2О и минеральных солей, называют деструкторами. Деструкторам принадлежит важнейшая роль в пищевых цепях: возвращая в экосистему минеральные вещества, они обеспечивают непрерывность биогеохимических круговоротов.
Основные характеристики экосистем
Важнейшими экологическими характеристиками экосистем являются:
– продуктивность – скорость воспроизводства органического вещества, зависящая от экологических факторов;
– величина потока энергии;
– наличная биомасса;
– трофическая структура;
– эффективность переноса энергии по трофическим уровням;
– видовое разнообразие;
– степень доминирования отдельных видов;
– численность и плотность отдельных популяций, приспособившихся к данной экосистеме.
Составитель преподаватель АКС Гакипова А.Д.