4. Экосистемы. Экологическая ниша

Вследствие биологического круговорота разнообразные формы жизни влияют на окружающую среду, организуют ее химический состав, изменяют рельеф местности и микроклиматические условия. Зоны, в которых осуществляется биогенный круговорот, называются экологическими системами (экосистемами). Еще в конце XIX в. учёный В. Докучаев придавал особое значение представлению о биоценозе как сообществе живых организмов, существующих на некоторые местности. Это понятие было расширено до биогеоценоза в 1944 г. В.Н. Сукачевым. Биогеоценоз отличается от экосистемы определенностью своего объема. Экосистема может охватывать пространство любой протяженности, а биогеоценоз – определенный участок территории. Они представляют собой однородные участки земной поверхности с установившимися составами живых существ (биоценозов) и косных компонентов (почв, приземных слоев атмосферы, солнечной энергии), находящихся во взаимодействии. Последнее связано с обменом веществ и энергии. Вся совокупность биогеоценозов, имеющихся на Земле и осуществляющих биогенный круговорот веществ, составляет биосферу в целом.

Экологическая ниша. Популяции, то есть группа особей одного биологического вида, занимает в биогеоценозе свою экологическую нишу, которая определяет все условия бытия вида в экосистеме: 1) пространственное местоположение; 2) трофический (пищевой) статус, то есть что или кого он ест, и кто его ест; 3) наличие симбионтов, то есть «дружественных» видов, сосуществование с которыми помогает добывать пищу или защищаться от врагов; 4) конкурентные отношения с другими видами из-за пищи или мест обитания; 5) положение относительно других условий существования (водные ресурсы, охотничьи «угодья» и т.д.).

В пределах биогеоценоза можно говорить о потенциальной и реальной экологических нишах. Первая – это ниша, которую вид может занять в экосистеме при отсутствии какой-либо конкуренции. Вторая – это те ресурсы, доступ к которым он реально имеет в условиях конкуренции с другими видами. Максимальный размер популяции способен неопределенно долго существовать в экосистеме. Иногда называют емкостью экосистемы для данного вида.

На каждую популяцию в биогеоценозе влияет огромное число факторов. Прежде всего, это абиотические, то есть не зависящие от живых организмов: температура, количество осадков, уровень инсоляции (количество солнечного света), соленость воды в водоемах, питательные вещества. К биотическим факторам относятся пищевые ресурсы, взаимоотношения с другими видами и, наконец, размеры самой популяции.

Взаимосвязь биогеоценозов обеспечивает устойчивость жизненных процессов на планете в целом. Эта гарантия обеспечивается также тем, что различных биогеоценозов много: если где-то на Земле произойдет какой-то катаклизм (извержение вулкана, опускание земной коры, наступление/отступление моря, геологический сдвиг, похолодание и т.п.), то другие биогеоценозы поддержат существование жизни и со временем восстановят равновесие. Например, после того как на острове Кракатау в результате извержения вулкана в 1883 году было полностью уничтожено все живое, через полвека жизнь на острове восстановилась.

Экосистема – это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Данная система представляет собой единый природный комплекс, состоящий их определенных групп живых существ (биоценозов) и сферы их обитания (экотопов).

В основе организации и функционирования экосистем лежит взаимовлияние живой и неживой природы. Главной артерией жизни в экологической системе является трофическая цепь (от греч. trofe – питаюсь) – последовательная передача вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим. Примером подобной цепи может быть следующая органическая связь: береза бородавчатая – тля – божьи коровки – насекомоядные птицы – хищные птицы.

Основные экосистемы: 1) микроэкосистемы (ствол гниющего дерева);

2) макроэкосистемы (континент, океан); 3) мезоэкосистемы (лес, пруд, озеро); 4) глобальная экосистема (биосфера Земли). К природным экосистемам относятся:1) наземные - тундра, тайга, степи, пустыни, саванны и др.; 2) пресноводные - лотические (текущая вода - реки, ручьи и др.); лентические (стоячая вода - озера, пруды, водохранилища); заболоченные угодья-болота, болотистые леса; 3) морские - открытый океан, прибрежные воды, глубоководные зоны мирового океана, эстуарии(бухты, устья рек), районы апвеллинга (рыболоводства).

Признаком устойчивой экосистемы является стабильность определенных характеристик. Так, например, устойчивая экосистема Земля имеет постоянную массу и неменяющуюся среднюю температуру.

Воздействие человека на экосистемы. Практически все экосистемы в той или иной степени испытали огромные воздействия человека, которые могут иметь как положительное, так и отрицательное значения. Подобно растениям и животным, человек является составным элементом окружающих его экосистем. Насколько сильно он зависит от своей естественной среды, показывают следующие цифры: без воздуха человек может прожить около 3 минут, без воды – 3 дня, без пищи – не многим более 30 дней. Значительная часть континентальных экосистем города и индустриальные регионы, сельхозугодья, лесопосадки целенаправленно и искусственно организованы людьми. Такие экосистемы называют антропогенными (созданными человеком) в отличие от природных экосистем, на которые субъект влияет непреднамеренно.

Негативное воздействие человека на природные экосистемы может проявляться следующим образом:

1. Уничтожение отдельных членов экосистемы, что может лишить других ее членов возможностей существования. Например, уничтожение насекомых приводит к тому, что некоторые рыбы и птицы остаются без своей пищи.

2. Загрязнение природы вредными и токсичными веществами. Эти вещества (например, отбросы, выхлопные газы, радиоактивные вещества, неочищенные сточные воды), попав в экосистему, не исчезают бесследно. Даже низкие их концентрации, действуя долгое время, могут повредить человеку, животным и растениям.

3. Загрязнение теплом. Тепловые отходы от работы систем охлаждения ТЭС и АЭС, которые попадают в реки, приводят к тому, что в реках повышается среднегодовая температура. Тепловое загрязнение речных артерий приводит к следующим отрицательным эффектам для водных экосистем: обычная флора заменяется сине-зелеными водорослями, т.е. водоем «цветет»; при повышении температуры воды животным нужно больше кислорода, а его способность растворяться в теплой воде понижена.

Все эти негативные воздействия человека на природные экосистемы приводят к нарушению природного равновесия, уничтожению многих видов растений и животных и другим необратимым последствиям.

Под экологической катастрофой следует понимать переход системы из одного устойчивого состояния в другое. Например, повышение средней температуры Земли может привести к таянию полярных льдов, опустыниванию почв, вымиранию определенных видов флоры и фауну, может быть. Даже к гибели человечества. Экологические катастрофы могут иметь различные уровни – от локальных (гибель леса, осушения моря и т.д.) до глобальных (в масштабах Земли, Солнечной системы, Галактики и даже Вселенной).

Человечество в процессе жизнедеятельности безусловно влияет на различные экосистемы. Примерами таких, чаще всего опасных, воздействий является вырубание лесов, поворот течения рек, уничтожение озонового слоя, сброс отходов в окружающую среду, осушение болот. Тем самым человек разрушает сложившиеся связи в устойчивой системе, что может привести к экологической катастрофе.

Список причин, способных привести к глобальным экологическим катастрофам.

1. «Озонные дыры».

2. Глобальное потепление, сдвиг климатических зон.

3. Радиоактивные отходы.

4. Загрязнение окружающей среды.

5. Эрозия и сокращение площадей плодородных почв.

6. Демографический взрыв.

7. Истощение невозобновляемых минеральных ресурсов.

8. Энергетический кризис.

9. Резкий рост числа ранее неизвестных и зачастую неизлечимых болезней.

10. Недостаток продуктов питания.

11. Истощение ресурсов мирового океана и его загрязнение.

Большую опасность несет и строительство водохранилищ. Огромные массы воды, специально собранные человеком в одном месте, давит на земную твердь, заставляя смещаться подземные слои. В результате этих движений в районах крупных искусственных озер возникают землетрясения. В Греции или в Индии эти рукотворные землетрясения имели катастрофические последствия.

Регулярно происходят разливы нефтесодержащих веществ в мировой океан, что практически в каждом случае становится серьезной экологической катастрофой. Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных вод - все это обусловливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти. Большие нефтяные массы поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.