3. Основные понятия и термины экологии

Основным понятием и основной таксономической единицей в экологии является экосистема. Этот термин был введен в 1925г Артуром Тэнсли. Существует несколько определений экосистемы, приведем некоторые из них.

Экосистема– любое сообщество живых организмов и среды их обитания, объединенных в единое функциональное целое.

Экосистема – единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором все компоненты связаны обменом вещества и энергии.

Экосистемы бывают различного ранга:

-микроэкосистемы - капля воды, муравейник, небольшой пруд

-мезоэкосистемы – лес, река, озеро

-макроэкосистемы – континент, океан

-глобальная экосистема – биосфера

Сходным по смыслу является понятие биогеоценоз. Этот термин введен в 1942г Сукачевым В.Н..

Биогеоценоз – это устойчивая система живых организмов (растений, животных, микроорганизмов), занимающих соответственный участок земной поверхности с особым микроклиматом, геологическим строением, почвой, водным режимом.

Экосистема и биогеоценоз в ряде случаев совпадают, но экосистема – более общее, безразмерное понятие (универсальное). Биогеоценоз – это экосистема, границы которой очерчены ареалом распространения растительного покрова – фитоценоза. Например, степные, болотные, луговые биогеоценозы.

Сходство экосистемы и биогеоценоза в том, что в обоих случаях рассматривается совокупность живых организмов и среды их обитания.

Отличие заключается в том, что:

1)биогеоценоз рассматривают, как правило, при изучении сухопутных экосистем;

2)обязательным компонентом биогеоценоза является фитоценоз – растительное сообщество.

За счет фитоценоза в биогеоценоз постоянно идет приток энергии от Солнца, экосистемы без растений являются недолговечными.

Биоценоз– группировки взаимно обитающих и взаимосвязанных организмов.

Биотоп (экотоп)- пространство, занимаемое биоценозом, его среда обитания.

С использованием данных понятий можно дать краткое определение биогеоценоза: это биоценоз, занимающий определенный биотоп.

Популяция – (от лат.populus– народ) – часть особей, принадлежащих к одному виду, занимающих определенную область (ареал) и способных к саморегуляции и поддержанию определенной численности.

Сообщество– данный термин имеет неоднозначное содержание. Его используют как синоним биоценоза, когда рассматривают совокупность разных видов; а также им обозначают совокупность только растений (фитоценоз), либо животных (зооценоз), или микробного населения (микробоценоз).

4. Уровни организации живых систем

Экология изучает живые системы различных уровней организации в их взаимодействии со средой обитания. А что представляют собой живые системы ? Что такое система вообще ?

Система – упорядоченно взаимодействующие и взаимозависимые компоненты, образующие единое целое.

Как вы думаете, что является мельчайшей, микроскопической живой системой ? На каком уровне можно отличить живую материю от неживой ?

Это биологически активные молекулы белка, ДНК, РНК, углеводов. Уже на этом уровне проявляются свойства, характерные для живой природы: обмен веществ, превращение энергии, передача наследственной информации.

Различают следующие уровни организации живых систем:

1. Молекулярный (или генный)

2. Клеточный– биологически активные молекулы объединяются в единую систему. Все организмы подразделяются на одноклеточные и многоклеточные.

3. Тканевый – сочетание сходных по строению и выполняемым функциям клеток образует ткань.

4. Органный – несколько типов тканей функционально взаимодействуют и образуют орган.

5. Организменный– взаимодействие ряда органов сводится в единую систему индивидуального организма.

6. Популяционно-видовой– уровень, где существует совокупность однородных организмов, связанных единством происхождения, образом жизни и местом обитания. На этом уровне происходят элементарные эволюционные изменения.

7. Биоценостический– совместно обитающие и взаимодействующие виды образуют целостность – биоценоз.

8. Биогеоценотический (экосистемный) – уровень, объединяющий разные по видовому составу организмы в их взаимосвязи с условиями обитания (в биотопе).

9. Биосферный уровень– природная система самого высокого ранга, охватывающая все проявления жизни на планете. На этом уровне происходят все круговороты вещества в глобальном масштабе, связанные с жизнедеятельностью организмов.

На каждом уровне в результате взаимодействия с окружающей средой за счет обмена веществом, энергией и информацией возникают характерные функциональные системы.

4. Эмерджентность как свойство экосистем

Между названными уровнями организации живого существует соподчиненность. Более простые уровни входят как основные элементы в более сложные. Однако на каждом более высоком уровне появляются свойства и закономерности, их описывающие, которых не было на предыдущем уровне. Этот принцип называется принципом эмерджентности.

Эмерджентность –это наличие у системы особых свойств, отсутствующих у элементов системы(от англ.emergent– внезапно возникающий).

Нельзя описать процессы, происходящие в лесной экосистеме только на основе знания свойств растений, животных, микроорганизмов без учета взаимодействия между ними.

Данное явление отражено в принципе Берталанфи (1969): целое представляет нечто большее, чем сумма составляющих его элементов, т.к. главная характеристика его – взаимодействие, протекающее между элементами.

Точно так же как нельзя предсказать свойства воды, только исходя из свойств водорода и кислорода, нельзя предсказать и свойства экосистемы на основании сведений об отдельных популяциях. Необходимо изучать и лес в целом и отдельные деревья, находящиеся в лесу.

Из знания принципа эмерджентности вытекает и следующий важный вывод: свойства экосистемы можно неожиданно изменить, вмешавшись в природные процессы и нарушив естественную связь между ее элементами. Примером может послужить гибель Арала, последствия осушения болот и др.

Эмерджентность определяется видовым разнообразием. Чем больше видов в экосистеме, тем больше ее эмерджентность. В природных экосистемах с богатым видовым разнообразием наблюдаются сложнейшие взаимосвязи, коэффициент эмерджентности их высок.

В агроэкосистемах (с.-х. поля) бедный видовой состав и, следовательно, низкий коэффициент эмерджентности – низкая способность к саморегуляции и устойчивость. Агроценозы не могут существовать без поддержки и постоянного вмешательства со стороны человека, т.к сразу начинается внедрение нежелательных видов – сорняков, вредителей, различных возбудителей болезней.