Научные основы рационального природопользования. Экосистема и ее структура

Понятие экосистемы является определяющим в экологии. Экосистему образуют совокупность живых организмов и неживой среды обитания. Термин предложен английским экологом А. Тенсли (1935г).

Живые организмы тесно связаны с средой их обитания: рыбы живут в воде, волки, лисицы, зайцы — в лесу и т. д. Взаимно дополняя и обеспечивая жизнедеятельность друг друга, они образуют устойчивые сообщества, а в комплексе со средой обитания — устойчивую систему, которая получила название экосистема (от греч. oikos— жилище; местопребывание).

Экосистема — это единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, тесно связанными между собой обменом веществ и энергии.

Океан, море, река, тундра, тайга, пустыня, лес, лужа, гнилое дерево — все это экосистемы. В комплексе все экосистемы Земли составляют единую глобальную экосистему — биосферу (от греч. bios — жизнь и sphaira — шар). В переходных зонах биосферы обитают организмы, принадлежащие к пограничным экосистемам.

Человек вырубает леса, уничтожает зверей и птиц, распахивает и засевает земли, осушает болота, строит города и т. д. Подобная деятельность человека приводит к разрушению существующие природных экосистем. На их месте сразу же образуются новые экосистемы, как результат хозяйственной деятельности человека. Эти экосистемы называются антропогенными.

Факторы, формирующие экосистемы.

На состав и жизнеспособность экосистемы оказывают влияние различные факторы внешней среды, в которой они существуют и развиваются. Эти факторы получили название экологических. Экологические факторы — элементы среды, способные оказывать непосредственное влияние на живые организмы и характер их отношений.

Экологические факторы подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.

1. К абиотическим факторам относятся космические, планетарные, климатические и почвенные элементы среды.

Космические и планетарные факторы — это солнечное излучение и основные параметры Земли как небесного тела: форма, вращение, наклон земной оси.

Солнечное излучение состоит в основном из электромагнитного (светового) и теплового излучений, благодаря которым возникла жизнь на Земле.

Вращение Земли вокруг Солнца и своей оси обеспечивает смену времен года, дня и ночи. Наклон земной оси и форма нашей планеты влияют на распределение тепла по поверхности земного шара.

Космические и планетарные факторы обусловили образование широтных географических поясов (экваториальный, тропические, умеренные и полярные).

К климатическим факторам относятся: свет, температура и влажность воздуха, атмосферное давление, осадки, ветер. Климат во многом определяет формирование экосистем внутри географических поясов — географических зон.

Так, в умеренном поясе образуются зоны хвойных (тайга), смешанных и широколиственных лесов, лесостепи, степи, полупустыни и пустыни.

В горных экосистемах от подножий к вершинам выделяются высотные географические пояса (высотная поясность или зональность), которые также образуются в результате изменения климата в связи с высотой рельефа.

Почвенные факторы: тепловой режим, влажность и плодородие. Где плодороднее почва, там богаче растительность и, соответственно, разнообразнее животный мир. Чем скуднее почва, тем беднее и животный мир.

2. К биотическим факторам относятся количество, рост и возраст разных видов живых организмов, забота о потомстве, внутривидовая и межвидовая конкуренция, разные формы пищевых связей (например, взаимоотношения хищник — жертва или паразит — хозяин).

3. Антропогенные факторы складываются из прямого и косвенного воздействия человека на природу: вырубка лесов, распашка полей, истребление или переселение животных и растений, загрязнение воды, почвы и атмосферы.

Наиболее ощутимое воздействие на природу связано с работой промышленных предприятий и применением тяжелой техники. В этих случаях антропогенные факторы называются техногенными.

Экологическая ниша. Все организмы живут, растут, размножаются и поддерживают популяцию при определенных природных условиях: на суше, в морской или пресной воде, в болоте и т. д., при определенной температуре и влажности воздуха и др. Для растений очень важно наличие солнечного света, воды, минеральных веществ, для животных — пищи, воды, гнездовых участков и укрытий.

Все эти предпочтения определяют место популяции в биоценозе и экосистеме. Это место называется экологической нишей данной популяции.

Чтобы выяснить возможную экологическую нишу организма, нужно знать, чем он питается, кому он служит пищей, его способность к передвижению и его взаимодействия с другими организмами и с неживыми элементами внешней среды.

Были случаи, когда человек сознательно или невольно внедрял новые популяции в биоценозы, не учитывая всех особенностей их существования. Нередко такие популяции находили для себя на новых местах настолько благоприятные условия жизни (много пищи и отсутствие врагов), что начинали бурно размножаться, вытесняя или уничтожая остальных.

Вспомните, например, историю с колорадским жуком — опаснейшим вредителем картофеля. Родина жука — Северная Америка. В начале XX века его завезли с картофелем во Францию. Сейчас он заселяет всю Европу: его плодовитость 500-600 яиц, он легко перемещается и у него мало естественных врагов. Что только не предпринимают люди для того, чтобы его уничтожить: поливают ядохимикатами, используют бактериальные препараты, посыпают золой, собирают руками. Но колорадский жук снова возвращается на поля и вместе со своими многочисленными мясистыми личинками съедает картофельную ботву и клубни, принося потери урожаю до 40%.

Другой случай активного заселения биоценозов произошел с маленькой рыбкой — ротаном, которого привезли с Дальнего Востока и выпустили в пруды Москвы и Подмосковья. Здесь у него не оказалось врагов (им «брезгуют» даже чайки). Питается он икрой остальных рыб. В результате эта красивая рыбешка заполнила водоемы, практически вытеснив другие виды рыб.

Среди экосистем выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд, озеро, и др.), макроэкосистемы (континент, океан) и, наконец, глобальная экосистема (биосфера Земли).

Ю. Одум (1986) выделяет три группы природных экосистем: наземные (биомы), пресноводные и морские.