Формирование, развитие и смена экосистемы Формирование экосистем

Экосистемы формируются под воздействием биотических и абиотических факторов. Абиотические факторы: 2 абиотических фактора среды (температура и количество осадков) определяют размещение на земной поверхности основных наземных популяций. Влага – основной фактор определяющий разделение экосистем на лесные, степные и пустынные. Это происходит следующим образом: годовая сумма осадков ниже 1000 мм соответствует стрессовой зоне для многих видов деревьев, а предел устойчивости для них составляет около 750 мм в год. В то же самое время у злаков предел устойчивости ниже 250 мм в год, а кактусы способны произрастать при 50-100 мм в год. Соответственно в местах с количеством осадков более 750 мм в год развиваются леса, от 250-750 мм – степи, в других случаях пустыни.

Температура также важна для определения характера экосистемы, однако ее роль меньше в сравнении с осадками. При количестве осадков 750 мм в год температура лишь определяет какой именно лес будет формироваться в регионе. От температуры зависит скорость испарения воды: чем теплее, тем быстрее теряется выпавшая влага, поэтому в жарких регионах пустыни сменяются лесами при большей сумме осадков, чем надо.

Действие других абиотических факторов (рельеф, ветер, тип почв) происходит опосредствовано через температуру и влажность. В ряде случаев в качестве лимитирующих факторов выступает не только температура и осадки, но и другие абиотические факторы. Например: высокую засоленность берега море выдерживают не многие виды растений.

В роли лимитирующего фактора нередко выступают и биотические факторы, те путем воздействия одних видов на другие. Так при годовой сумме осадков выше 750 мм в год условие для развития злаков весьма благоприятны, однако такая же влажность способствует и росту деревьев затемняющих злаки, что приводит к гибели последних. Таким образом, фактор, препятствующий развитию злаков на территории, является биотическим, а именно конкуренцией растений может так же ограничиваться грибами – паразитами и животными.

Физические барьеры – море, горные хребты, пустыни. Именно их наличие объясняет тот факт, что экосистемы, развивающиеся на разных континентах, на далеких от них островах в сходных абиотических условиях могут сильно отличаться по своему видовому составу. Необходимо отметить, что не один из факторов не действует в одиночку. Например, засуха может привести к гибели птиц, а это вызовет рост насекомых, повлечет за собой массовое поражение растений, которые служат пищей других консументов.

Существование экосистемы поддерживается очень тонким взаимодействием лимитирующих факторов, влияющих на все виды организмов. Нельзя изменить какой-либо фактор, не затронув существование всех элементов экосистемы. Следовательно, изменение любого (биотического или абиотического) фактора должно неизбежно приводить в действие цепную реакцию с далеко идущими последствиями.

Принцип функционирования экосистемы

1. Продуценты, консументы, детритофаги взаимодействуют друг с другом, поглощают и выделяют различные вещества. Органика и кислород, образуемые продуцентами – как раз то, что нужно консументам для питания и дыхания, а выделяемый консументами углекислый газ и минеральные вещества – то, что нужно продуцентам. Именно здесь виден основной принцип функционирования экосистемы: получение ресурсов и избавление от отходов происходит в рамках круговорота всех веществ.

2. Поток энергии в экосистемах полностью соответствует началу термодинамики. Можно говорить о системах превращения энергии из одной формы в другую, а именно энергии солнца в энергию фотосинтеза, а ее в другие формы по мере прохождения цепи. На каждом уровне часть потенциальной энергии высвобождаясь позволяет организму осуществлять жизненные функции, те работать и параллельно теряется в виде тепла. Таким образом, речь идет о потоке энергии через экосистему. Это есть 2 принципа: экосистема живет за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.

3. Снижение биомассы с ростом трофического уровня. Любую популяцию живых организмов можно рассматривать как биомассу, которую каждый год увеличивается за счет разложения организмов и за счет роста и одновременно сокращается за счет их естественной гибели и потребления консументами. Если она на постоянном уровне, как это бывает в стабильной экосистеме, значит, фитофаги съедают за год не больше того, что производят продуценты. Если они могут съедать больше популяция продуцентов в конце концов исчезнет. Во-вторых, существует доля, потребляемая консументами, которая не усваивается и возвращается в экосистему в виде экскрементов. Если при этом учесть, что большая часть переваренной пищи расходуется на выработку энергии, становится понятным, почему общая масса продуцентов во много раз больше чем у травоядных животных. Тоже самое объясняется при переходе с одного трофического уровня на другой. Это объясняет 3й основной принцип устойчивости и функция: чем больше масса популяции, тем ниже должен быть заполняемый ею трофический уровень.