Экосистема. Объясните, почему через экосистему проходит однонаправленный поток энергии и говорить о круговороте энергии в экосистеме нельзя?

Экологическая система, или экосистема, — это «объективно существующая часть природной среды, которая имеет пространственно-территориальные границы и в которой живые (растения, животные и другие организмы) и неживые ее элементы взаимодействуют как единое функциональное целое и связаны между собой обменом веществом и энергией» (Закон РФ «Об охране окружающей среды», 2002, ст. I). В настоящее время концепция экосистемы играет весьма важную роль в экологии благодаря гибкости самого понятия: к экосистемам можно относить биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания — от пруда до Мирового океана и от пня в лесу до обширного лесного массива — тайги и т.п.

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.

Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических.

Природные экосистемы — это открытые системы, они должны получать и отдавать вещества и энергию. Запасы веществ, усвояемые организмами и прежде всего продуцентами, в природе не безграничны. Если бы эти вещества не использовались многократно, то жизнь на Земле была бы невозможна. Вечный круговорот биогенных компонентов возможен лишь при наличии функционально различных групп организмов, которые осуществляют и поддерживают поток веществ, извлекаемых ими из окружающей среды.

С точки зрения пищевых взаимодействий организмов, трофическая структура экосистемы делится на два яруса:

I) верхний — автотрофный ярус, или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие организмы

2) нижний — гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, в котором преобладает разложение отмерших органических веществ снова до простых минеральных образований.

Однако в экосистеме следует выделять ряд компонентов:

1) неорганические вещества, участвующие в круговоротах;

2)органические соединения, связывающие биотическую и абиотическую части;

3) воздушная, водная и субстратная среда с абиотическими факторами;

4) продуценты — автотрофные организмы, (создатели первичной биологической продукции в экосистеме);

5) консументы, или фаготрофы (пожиратели), — гетеротрофные организмы, (организмы, питающиеся живым или мертвым органическим веществом) ;

6) редуценты, или сапротрофы (питающиеся гнилью), — гетеротрофные организмы,(организмы, которые в ходе жизнедеятельности превращают органические остатки в неорганические вещества, обеспечивая возвращение содержащихся в них элементов в круговорот веществ).

Однонаправленный поток энергии проходит через все звенья пищевой цепи - от биомассы растений (продуценты) к животным (консументы), микроорганизмам и некоторым беспозвоночным (редуценты). На каждой ступени этого пути энергия частично теряется, а затем происходит её окончательный вынос в околоземное и космическое пространство, прежде всего через процессы дыхания и теплоотдачи. Энергия не может теряться. В экосистеме наблюдается постоянный переход одного вида энергии в другой, именно по этой причине этот переход нельзя считать круговоротом. Второй закон термодинамики (закон неубывания энтропии) прямо запрещает передачу энергии от менее горячего тела к более горячему, а значит - энергия идёт только в одну сторону, от порядка к хаосу. Кроме того, количество энергии в замкнутой системе есть величина постоянная.