Основные компоненты и структура экосистем

Экосистема – динамическая, уравновешенная, взаимосвязанная и стойкая во времени система, которая является результатом длительной и глубокой адаптации составных компонентов. Экосистема включает как совокупность организмов с разными взаимосвязями, так и взаимодействие их со средой.

Каждая экосистема имеет характерный набор растений, животных и микроорганизмов (жизненное сообщество – биоценоз); определенный участок пространства (биотоп) и использует определенный вид 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.

Экосистемы не имеют четких границ, чаще легче выделить экосистему, чем обозначить ее границы. Обычно между экосистемами находится переходная зона – экотон ( от греч. ойкос – дом, тонос - связь) с видами и особенностями, свойственными обеим соседствующим экосистемам, т.е. более смешанное и разнообразное население, чем в каждой из них в отдельности.

Экосистема состоит из различных живых и неживых компонентов. Неживые (абиотические) компоненты экосистемы включают различные физические и химические факторы:

Физические – солнечный свет, тень, испарение, ветер, температура и водные течения.

Химические – питательные элементы и их соединения в атмосфере, гидросфере и земной коре, необходимые для существования, роста и размножения организмов.

Для всех экосистем можно выделить главные составные компоненты:

1. Неорганические вещества, которые включаются в круговорот (углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера, углекислый газ, вода и др.);

2. Органические соединения, связывающие биотическую (живую) и абиотическую (неживую) компоненты системы;

3. Воздушная, водная и субстратная среды, включающие климатический режим и другие факторы;

4. Живые организмы, которые осуществляют сбалансированные процессы продуцирования, потребления и разложения органического вещества.

Особенности живой природы

Мир живого чрезвычайно сложен и многообразен. Существуют различные уровни организации живой материи. Но независимо от уровня организации живых систем, всем им присуща совокупность взаимодействующих элементов. Эта совокупность образует целый объект, обладающий новыми качествами, которые не присущи исходным элементам. Составные элементы еще не образуют целостную систему (например, клетка, ткань, органы – это элементы живой системы). Только соединение элементов в определенном порядке, и их взаимодействие образуют целостную живую систему.

Все живые системы обладают следующими качествами:

1. Состоят из множества элементов;

2. Существуют связи между элементами живой системы, а также с внешней средой;

3. Наличие связей между элементами обусловливает согласованную организацию элементов системы, которая направлена на осуществление функций системы.

Все живые системы обладают следующими основными признаками:

1. Единство химического состава (в живых организмах 75% химического состава приходится на три элемента – углерод, водород, кислород, кроме того, в состав живого вещества входят более 70 элементов периодической системы Д.И. Менделеева).

2. Живые системы содержат совокупность сложных биополимеров (белки, нуклеиновые кислоты, ферменты, витамины и др.).

3. Живые системы – открытые системы, т. е. системы, которые не могут существовать без постоянного притока энергии в виде пищи, света и т. п. Через них проходят потоки энергии и веществ, в результате чего в системах осуществляется обмен веществ – метаболизм. Метаболизм включает процессы анаболизма (синтез веществ или ассимиляция) и катаболизма (распад сложных веществ или диссимиляция).

4. Живые системы – высокоорганизованные и упорядоченные системы, в которых энтропия остается на одном уровне, т. е. они способны противостоять увеличению энтропии (ΔS = 0). Живые системы устойчивы при жизни и быстро разлагаются после смерти, при этом энтропия возрастает (ΔS > 0).

5. Живые системы – самовоспроизводящиеся системы. Живые системы существуют конечное время. Поддержание жизни происходит благодаря самовоспроизведению, в результате чего сохраняется жизнь вида. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур по генетической программе, которая заложена в ДНК клеток, благодаря чему живая система воспроизводит себе подобную.

6. Живые системы – самоуправляющиеся и саморегулирующиеся, самоорганизующиеся системы. Саморегуляция – свойства живых систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном уровне те или иные показатели системы, т.е. обеспечивать гомеостаз – постоянство внутренней среды организма. Самоорганизация - свойство живой системы приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней среды за счет изменения структуры своей системы управления.

7. Живые системы способны к росту и развитию. Рост – увеличение в росте и массе с сохранением общих черт и качеств системы. Рост живой системы сопровождается развитием, т. е. возникновением новых качеств и черт.

8. Неотъемлемым свойством всего живого является раздражимость, которая связана с передачей информации из внешней среды в живую систему и проявляется в виде реакций системы на внешнее воздействие. Благодаря этим свойствам организмы избирательно реагируют на изменения условий среды.

9. Живая система – динамическая система, которая активно воспринимает и преобразует молекулярную информацию с целью самосохранения. Живые системы способны быстро осваивать все свободное пространство; двигаться не только пассивно, но и активно; быть достаточно устойчивыми при жизни и быстро разлагаться после смерти. Для живых систем характерна высокая адаптация, очень высокая скорость протекания реакций и обновления живого вещества.

Специфика живых систем состоит в том, что ни один из перечисленных признаков не является основным. Только наличие совокупности всех указанных признаков позволяет провести границу между живыми и неживыми системами.