2. Свойства и функции экосистем

Взаимодействие автотрофных и гетеротрофных процессов является наиболее важной функцией любых экосистем. В течение значительного геологического периода, начиная приблизительно с кембрия (600 млн. – 1 млрд. лет назад), небольшая, но заметная часть синтезируемого органического вещества не расходовалась, а сохранялась и накапливалась в осадках. Именно преобладание скорости синтеза над скоростью разложения органических веществ и явилось причиной уменьшения содержания углекислого газа и накопления кислорода в атмосфере.

Зеленые организмы сыграли основную роль в формировании геохимической среды Земли, благоприятной для существования всех других организмов.

Значительное накопившееся количество кислорода сделало возможным появление и эволюцию высших форм жизни. Примерно 300 млн. лет назад отмечался особенно большой избыток органической продукции, что привело к образованию горючих ископаемых. За счет накоплений этой энергии позже человек смог совершить промышленную революцию. За последние 60 млн. лет в атмосфере выработалось относительно постоянное соотношение кислорода (21%) и углекислого газа (0,03%).

3. Саморегуляция экосистем

Обеспечивается внутренними механизмами, устойчивыми связями между их компонентами, трофическими и энергетическими взаимоотношениями.

Сообщество организмов и физическая среда развиваются и функционируют как единое целое.

Экосистемы имеют кибернетическую природу (искусство управления) и характеризуются развитыми информационными сетями, состоящими из потоков физических и химических сигналов, связывающих все их части в единое целое. Эти потоки управляют системой.

Гомеостаз – это способность популяции или экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменяющихся условиях среды.

Стабильность экосистем в экологии означает свойство любой системы возвращаться в исходное состояние после того, как она была выведена из состояния равновесия. Стабильность определяется устойчивостью экосистем к внешним воздействиям. Выделяют два типа устойчивости: резистентную и упругую.

Резистентная устойчивость (сопротивляемость) – это способность экосистемы сопротивляться нарушениям, поддерживая неизменными свою структуру и функцию.

Упругая устойчивость – способность системы быстро восстанавливаться после нарушения структуры и функции.

Например, калифорнийский лес из секвойи устойчив к пожарам (высокая резистентная устойчивость), но, если сгорит, то восстанавливается очень медленно или вовсе не восстанавливается (низкая упругая устойчивость). А заросли вереска очень легко выгорают (низкая резистентная устойчивость), но быстро восстанавливаются (высокая упругая устойчивость).

Образование органических веществ на свету называется фотосинтезом (свет, соединение).

Фотосинтез есть накопление части солнечной энергии путем превращения ее в потенциальную энергию, химических связей органических веществ.

Фотосинтез - необходимое связующее звено между живой и неживой природой. Синтезированные растениями углеводы (глюкоза, сахароза, крахмал и др.) являются главным источником энергии для большинства гетеротрофных организмов, населяющих нашу планету.

Разложение органических веществ происходит в процессе метаболизма (изменение) в живых клетках.

Метаболизм - это совокупность биохимических реакций и превращений энергии в живых клетках, сопровождающихся обменом веществ между организмами и средой. Сумма реакций, ведущих к распаду или деградации молекул и выделению энергии, называется катаболизмом, а приводящих к образованию новых молекул - анаболизмом.

Дыхание может происходить как в аэробных, т. е. в присутствии кислорода, так и в анаэробных - бескислородных условиях.

Аэробное дыхание - процесс, обратный нормальному фотосинтезу, анаэробное дыхание протекает без участия газообразного кислорода.

Бескислородное дыхание служит основой жизнедеятельности многих сапротрофов (бактерий, дрожжей, плесневых грибков, простейших), но может встречаться и в тканях высших животных. Брожение - это анаэробное дыхание.

Разложение органических веществ есть результат добывания необходимых химических элементов и энергии организмами при преобразовании пищи внутри клеток их тела. Если бы вдруг эти процессы прекратились, то все биогенные элементы оказались бы связанными в мертвых остатках, а продолжение жизни стало бы невозможным. Комплекс разрушителей в биосфере состоит из огромного числа видов, которые, действуя последовательно, осуществляют распад органических веществ до минеральных. Процессы образования органических веществ и их распад называют также процессами продукции (создание, производство) и деструкции (разрушение).