4.6 Экосистемы и биогеоценозы, их сравнительная

характеристика

В экологии понятие биогеоценоз относится к основным. Эти два принципиально важных понятия сформировались в экологии в 30-е - 40- е годы нашего столетия независимо друг от друга в английской и советской экологической школах. В 1935 г. английский ботаник А.Тенсли ввел понятие “экосистема”. Под экосистемами Тенсли понимал “исторически сложившиеся открытые, но целостные и устойчивые, системы живых и неживых компонентов, имеющие односторонний поток энергии, внутренние и внешние круговороты веществ и обладающие способностью регулировать эти процессы”.

В 1942 г. советский академик В.Н.Сукачев сформулировал понятие “биогеоценоз”. Его упрощенная формулировка звучит так:”Биогеоценоз - это открытая природная система, состоящая из живых и неживых компонентов, занимающая территорию со сравнительно однородным растительным сообществом и характеризующаяся определенным потоком энергии, круговоротом веществ, движением и развитием.

Основное различие между биогеоценозом и экосистемой заключается в разной оформленности данных систем в пространстве. Экосистема, в понятии А.Тенсли, является понятием широким, гибким, относящимся к системам любой размерности - от капли прудовой воды или пня со всем комплексом, населяющих их организмов, до леса и луга, Мирового океана и всей поверхности суши в целом.

Биогеоценоз - понятие более конкретное, четкое в отношении территориальной ограниченности. Это система однозначной размерности, очерченная определенным растительным сообществом. Большой круговорот, т.е. биогеоценоз - это отдельный частный случай экосистемы. Например: лес, поле, луг - это экосистема. Но когда характеристика леса и его тип конкретизируется определенным растительным сообществом (например: ельник - черничник, сосняк - брусничник) - это будет биогеоценоз.

4.7 Круговорот веществ в биосфере

Действительно, все вещества на нашей планете находятся в процессе биохимического круговорота. Выделяют два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биологический).

Большой круговорот длится миллионы лет. Он заключается в том, что горные породы разрушаются, выветриваются, а продукты выветривания, в том числе растворимые в воде питательные вещества сносятся потоками воды в мировой океан. Здесь они образуют морские напластикования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками с извлеченными человеком из воды организмами.

Малый круговорот, являясь частью большого происходит на уровне биогеоценоза и заключается в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и жизненные процессы. Продукты распада органического вещества почвенной микрофлорой и мезофауной (бактерии, грибы, черви, насекомые, моллюски и др.) вновь разлагаются до минеральных компонентов опять таки доступных растениям и вновь вовлекаемых ими в поток вещества.

Круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии химических реакций носит название биогеохимического цикла.

Круговорот углерода

Круговорот углерода, как и любого другого элемента, совершается по большому и малому циклам. Большой (геологический) круговорот углерода можно представить в виде следующей схемы:

Углерод биосферы

Химическое выветривание Выделение СО₂

Углерод изверженных пород,

карбонатов

Вынос в океан Метаморфические породы

Отложение карбонатов в океанах и морях Метаморфоз

Биотический круговорот углерода - составная часть большого круговорота и связан с жизнедеятельностью организмов. Углерод, содержащийся в виде оксида углерода (1V) в атмосфере (23,5 10¹¹ т), служит “сырьем” для фотосинтеза растений, а затем вместе с их веществом потребляется гетеротрофами разных уровней. Гетеротрофы - это растительноядные и плотоядные потребители живого органического вещества. При дыхании растений и животных, а также деструкторов мертвой органики в почве выделяется оксид углерода (1V), в форме которого углерод и возвращается в атмосферу. Определенная часть углерода накапливается в виде мертвой органики, переходя в ископаемое состояние. Так, залежи каменного угля и торфа - это и есть органическое вещество - продукт процесса фотосинтеза растений прошлых геологических эпох.

В связи с тем, что солнечную энергию, аккумулированную в ископаемом топливе, человек интенсивно высвобождает, сжигая это топливо, возникает так называемый биолого-технический круговорот углерода, поскольку при сжигании угольного топлива выделяется в виде оксида углерода (1V).

Основная масса углерода находится в карбонатных отложениях дна океана в кристаллических породах, в каменном угле и нефти. Именно этот углерод принимает участие в медленном геологическом круговороте. Жизнь на Земле и газовый баланс атмосферы поддерживаются относительно небольшим количеством углерода, участвующего в малом круговороте и содержащегося в растительных тканях.

Аналогично протекает круговорот азота, фосфора, воды и других веществ в природе.