8.4. Экосистема и ее элементы

Экология (oikos – дом, жилище; logos – наука, учение) – наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и окружающей их средой. Название ввел в 1866 г. немецкий зоолог Эрнст Геккель.

Фактически все живые организмы способны беспредельно размножаться. Численность особей при неограниченном размножении возрастает в геометрической прогрессии (рис. 8.2).

Но, ни один вид не в состоянии реализовать безграничную возможность к размножению, по причинам: нехватка ресурсов (пищи, территории); влияние неблагоприятных факторов; гибель зародышей и молодых особей от врагов, болезней и др.

Рис.8.2. Потенциальные возможности размножения организмов
	Рис.8.3. Действие экологического фактора на живые организмы

Любые компоненты внешней среды, влияющие на организмы называют экологическими факторами:

- абиотические – факторы неживой природы (свет, тепло, ветер, концентрация газов в воздухе и др.);

- биотические – факторы живой природы (растения, животные, грибы, бактерии);

- антропогенные – влияние человеческой деятельности.

Влияние факторов на живые организмы разнообразно, но существуют законы, которым подчиняются ответные реакции организмов на любой фактор среды.

Закон оптимума (закон толерантности) – любой фактор имеет определенные пределы положительного влияния на организмы (рис. 8.3).

Толерантность – предел выносливости, т.е. способность организмов выдерживать изменения условий жизни (напр., колебания температуры, света и др.), т.е. это предел выносливости видов.

Закон ограничивающего фактора (закон минимума, закон Либиха) – наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений.

На нашей планете живые организмы освоили 4 среды обитания: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную. Водная среда была первой, в которой возникла и рас­пространилась жизнь. В последующем живые организмы овла­дели наземно-воздушной средой, создали и заселили почву. Четвертой специфической средой жизни стали сами живые ор­ганизмы, каждый из которых представляет собой целый мир для населяющих его паразитов или симбионтов.

Закон Гаузе (правило конкурентного исключения) – два вида с близкими экологическими требованиями не могут длительно совместно существовать.

По типам местообитаний живые организмы на экологические группы:

- бентос – придонные обитатели водоемов;

- гидробионт – водный организм;

- нектон – активноплавающие в воде животные;

- нейстон – совокупность живых организмов, обитающих у поверхности воды на границе водной и воздушной сред;

- планктон – совокупность «парящих» в воде водных обитателей (зоопланктон – животные, фитопланктон – растения);

- эдафобионт – почвенный организм.

Жизнь на Земле развивается в условиях чередования дня и ночи, смены времен года. В жизни разных видов различают суточные, годовые и приливно-отливные ритмы. Важный экологический фактор – изменение в соотношении дня и ночи.

Фотопериодизм – способность организмов реагировать на изменения длины дня и ночи.

По внешнему облику разных видов растений и животных можно понять не только в какой среде они обитают, но и какой образ они ведут. Форма тела растений и животных отражает их приспособленность к определенному образу жизни. Даже неродственные виды могут быть похоже внешне, если ведут схожий образ жизни в сходной среде – это явление называется конвергенцией (напр., крот и медведка, волк обыкновенный и сумчатый волк).

Биоценоз («биос» – жизнь, «ценоз» – сообщество) – комплекс взаимосвязанных между собой живых организмов, обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существования (лес, луг, озеро и т.д.).

Экосистема – совокупность живых организмов и компонентов среды обитания, в которой может поддерживаться круговорот веществ (рис. 8.4).

Экосистемы включают 4 основные части: запасы биогенных элементов (неживая природа);

- продуценты – организмы, создающие органические вещества из неорганических (биогенных) – зеленые растения, цианобактерии, серобактерии и некоторые др. бактерии.

- консументы – организмы, потребляющие готовое органическое вещество, перерабатывающие его в новые формы (различают консументы I порядка – растительноядные виды, а консументы II и III порядка – плотоядные виды – обычно животные).

- редуценты – организмы, разрушающие органические вещества до неорганических (биогенных) элементов – в основном бактерии и грибы (т.е. деструкторы – разрушители).

Рис. 15.3. Схема круговорота веществ в природе

Правило 10 % – с одного трофического (пищевого) уровня на другой переходит только 10 % вещества и энергии, а остальная теряется (в основном, рассеивается в виде тепла).

Поэтому, цепи питания не могут быть длинными и обычно содержат 3–5 звеньев (трава → заяц → лиса).

В природе происходит саморазвитие экосистем от неустойчивого состояния (незрелого) к устойчивому (зрелому).

Сукцессия – необратимая смена одного сообщества другим. Саморазвитие экосистем происходит на основе смены видов, пока не сформируется такой биоценоз, который способен поддерживать устойчивый биологический круговорот веществ.

Органическое вещество, создаваемое в экосистемах в единицу времени называется биологической продукцией. Масса тела живых организмов экосистемы называется биомассой.