3. Классификация экологических систем.

Экосистема – основное понятие экологии. Определение и особенности.

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой.

Термин предложил в 1935г. английский эколог А.Тенсли. Он рассматривал экосистемы, как основные единицы природы на поверхности Земли, хотя они не имеют определенного объема и могут охватывать пространство любой протяженности.

Для поддержания круговорота веществ в системе необходимо наличие запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.

Масштабы экосистем в природе чрезвычайно различны. Неодинакова также степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов вещества, то есть многократность вовлечения одних и тех же атомов в циклы. В качестве отдельных экосистем можно рассматривать, например, и подушку лишайников на стволе дерева, и разрушающийся пень, с его населением, и небольшой временной водоем, луг, пустыню, весь океан, и, наконец, всю поверхность Земли, занятую жизнью.

В некоторых типах экосистем вынос вещества за их пределы настолько велик, что их стабильность поддерживается за счет притока такого же количества вещества извне, тогда как внутренний круговорот малоэффективен. Таковы проточные водоемы, реки, ручьи, участки на крутых склонах гор. Другие экосистемы имеют значительно более полный круговорот веществ и относительно автономны (леса, луга, озера и т.п.). Однако ни одна даже самая крупная экосистема Земли не имеет полностью замкнутого круговорота, так как часть материи наша планета получает из космического пространства и часть отдает в космос (то есть требуют постоянного притока энергии извне и рассеивают тепло).

В соответствии с иерархией сообществ жизнь на Земле проявляется и в иерархичности соответствующих экосистем. Экосистемная организация жизни является одним из необходимых условий ее существования. Запасы биогенных элементов, из которых строят тела живые организмы, на Земле в целом и в каждом конкретном участке на ее поверхности не безграничны. Лишь система круговоротов могла придать этим запасам свойство бесконечности, необходимое для продолжения жизни. Поддержать и осуществлять круговорот могут только функционально различные группы организмов. Таким образом, функционально-экологическое разнообразие живых существ и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы – древнейшее свойство жизни. (Чернова, 1981. Экология).

Экосистемы состоят из живого и неживого компонентов, называемых соответственно биотическим и абиотическим. Совокупность организмов биотического компонента называется сообществом. Биотический компонент подразделяется на автотрофные и гетеротрофные организмы. Абиотический компонент в основном включает: почву или воду и климат (освещенность, температуру, влажность). Для водных экосистем очень существенна также степень солености. (Грин, Стаут, Тейлор).

Параллельно с развитием концепции экосистем успешно развивается учение о биогеоценозах, автором которого был академик В.Н.Сукачев (1942). «Экосистема» и «биогеоценоз» - близкие по сути понятия, но если первое из них приложимо для обозначения систем, обеспечивающих круговорот любого ранга, то «биогеоценоз» - понятие территориальное, относимое к таким участкам суши, которые заняты определенными единицами растительного покрова – фитоценозами. Обе концепции – дополняют и обогащают друг друга, позволяя рассматривать функциональные связи сообществ и окружающей их неорганической среды в разных аспектах и с разных точек зрения. (Чернова, 1981. Экология).

Живые организмы и их абиотическое окружение нераздельно связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии. Любое единство, включающее все организмы (то есть «сообщество») на данном участке, и взаимодействующее с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенную трофическую структуру, видовое разнообразие и круговорот веществ внутри системы, представляют собой экосистему.

С функциональной точки зрения экосистему целесообразно анализировать в следующих направлениях:

1. потоки энергии;

2. пищевые цепи;

3. структура пространственно-временного разнообразия;

4. биогеохимические круговороты;

5. развитие и эволюция;

6. управление (кибернетика);

Экосистема есть основная функциональная единица экологии, поскольку она включает и организмы (биотические сообщества), и абиотическую среду, причем каждая из этих частей влияет на другую и обе необходимы для поддержания жизни в том виде, в каком она существует на Земле (Ю.Одум, 1975).

Особенности классификации экосистем и возможные подходы.

Понятие экосистемы приложимо к объектам разной сложности (сложные и простые) и размеров (микро-, мезо-, макро-, глобальная экосистема).

Термин экосистема приложим и к искусственным экосистемам (сельскохозяйственные угодья, сады, парки и другие).

Экосистемы могут быть высокоустойчивыми, сохраняющими свои характерные особенности на протяжении длительного времени или кратковременными (пример экосистемы эфемерных водоемов). Не зависимо от степени сложности, экосистемы характеризуются видовым составом, численностью входящих в нее организмов, биомассой, соотношением отдельных трофических групп, интенсивностью процессов продуцирования и деструкции органического вещества. Пространственная разграниченность экосистем может быть выражена более или менее отчетливо, а в отношении протекающих в них процессов круговорота они могут быть в большей или меньшей степени автономными. Существование экосистем возможно лишь при потоке из окружающей среды не только энергии, но и большего или меньшего количества вещества. Все реальные экосистемы (в совокупности слагающие биосферу Земли) принадлежат к открытым системам (недавно построили закрытые экосистемы – запаянный аквариум с креветкой и водорослью, где нет потока вещества в нее, а только поток энергии) Биологический словарь, 1986.

Можно также классифицировать экосистемы по:

• Структуре;

• Продуктивности;

• Устойчивости;

Типы экосистем (по Комову):

• Аккумулятивные (верховые болота);

• Транзитные (мощный вынос вещества);

(смотри 10 лекций Комова).