Лекция №2

Экология

Тема 2. Экологические системы и сообщества: закономерности существования и развития

1. Понятие об экосистеме и биогеоценозе.

2. Свойства экосистем: эмерджентность, биоразнообразие, устойчивость, гомеостаз. Принципы функционирования экосистем.

3. Классификация экосистем. Биомы.

4.Биоценоз. Видовая, пространственная структура биоценоза.

5. Отношения организмов в биоценозах.

6. Местообитание. Экологическая ниша организма.

1. Понятие об экосистеме и биогеоценозе

А. Тенсли (английский ученый) в 1935 г. дал определение экосистеме как совокупности живых организмов с их местообитанием. Физическая среда, или биотоп, вместе с населяющими его видами, составляющими биоценоз, образуют экосистему.

Экологическая система – любая совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ.

Экосистема – основная функциональная единица в экологии. Существующие на Земле экосистемы разнообразны - пруд, луг, лес, озеро, болото, океан. Экосистемой может быть кочка на болоте и гниющее дерево в лесу с живущими на них и в них организмами; муравейник.

Рис. Различные экосистемы:

а). пруд средней полосы

1 – фитопланктон; 2 – зоопланктон; 3 – жуки-плавунцы; 4 – молодые карпы;

5 – щуки; 6 – личинки комаров; 7 – бактерии; 8 – насекомые прибрежной растительности

Рис. б). луг

I - абиотические компоненты; II - продуценты; III - макроконсументы (животные); А – травоядные (полевая мышь, кобылки); В – питающиеся детритом консументы; С – хищники (ястребы); IV - редуценты (гнилостные бактерии и грибы)

Каждая экосистема может характеризоваться определенными границами (экосистема елового леса, экосистема низинного болота), которые не бывают четкими, как правило, соседние биоценозы постепенно переходят один в другой. В результате образуются пограничные (переходные) зоны – «опушка» - называемая экотоном (рис….).

Рис. Переходные пограничные зоны между биоценозами

(по Б.Небелу, 1993)

Обычно экосистемы разграничиваются элементами абиотической среды, например, рельефом, видовым разнообразием (граница между лесом и степью, лесом и лугом), физико-химическими и трофическими условиями и т.д. Размер экосистем не может быть выражен в физических единицах измерения (площадь, длина, объем). Он выражается системной мерой, учитывающей процессы обмена веществ и энергии.

Выделяют микроэкосистемы (ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд), макроэкосистемы (континент, океан) и глобальную – биосфера.

Рис. Функциональная схема экосистемы

Биотический компонент полезно подразделить на автотрофные и гетеротрофные организмы. Таким образом, все живые организмы попадут в одну из двух групп.

Автотрофные организмы используют неорганические источники для своего существования, тем самым, создавая органическую материю из неорганической. Пример, фотосинтезирующие зеленые растения суши и водной среды, синезеленые водоросли, некоторые бактерии за счет хемосинтеза.

Гетеротрофные организмы потребляют только готовые органические вещества. К ним относятся все животные, человек, грибы и т.д. Гетеротрофы, потребляющие мертвую органику, называются сапрофитам.

Неживой, или абиотический компонент экосистемы в основном включает почву или воду и климат. Почва и вода содержат смесь неорганических и органических веществ. Свойства почвы зависят от материнской породы, на которой она лежит и из которой частично образуется.

В понятие климата входят такие параметры, как освещенность, температура и влажность, в большой степени определяющие видовой состав организмов, успешно развивающихся в данной экосистеме. Для водных экосистем очень существенна также степень солености.

Термин «экосистема» применяется и по отношению к искусственным образованиям, например экосистема парка, с/х экосистема (агроэкосистема).

Особенности естественных экосистем:

• совокупность живых и неживых организмов;

• полный круговорот веществ;

• сохранение устойчивости в течение определенного времени.

Все компоненты экосистемы взаимосвязаны, устойчивое соотношение складывается веками. Поэтому появление любого нового вида, не свойственного данной экосистеме, может нарушить естественное равновесие (пример про кроликов (24), завезенных в Австралию в 1859 г. (миксоматоз – инфекционное вирусное заболевание).

Экосистемный подход учитывает общность организации всех сообществ независимо от местообитания. Например, все высшие растения потребляют одни и те же вещества, все они используют свет и, благодаря фотосинтезу, образуют близкие по составу органические вещества и выделяют кислород.

В качестве модели экологической системы и ее структуры Ю.Одум предложил использовать космический корабль при длительных путешествиях. (стр. 155 Николайкин).