2. Экосистема *

Понятие об экосистеме. Совокупность живых организмов, совместно населяющих данный участок земной поверхности и связанных разнообраз­ными взаимоотношениями между собой и со средой обитания, называется экосистемой. Термин был предложен впервые в 1935г. экологом А.Тенсли. В современной экологии экосистема рассматривается как ее основная функ­циональная единица.

Структура экосистемы. Как и всякая система, экосистема характеризу­ется определенной структурой. Основными ее блоками являются - живая часть (биоценоз) и косная среда (биотоп).

Организмы (виды), входящие в биоценоз, объединяются в три группы: продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуценты - это растения, способные синтезировать из простых не­органических соединений сложные органические вещества.

Консументы - животные, грибы, бактерии, то есть организмы, живу­щие исключительно за счет готовых органических веществ, синтезируемых растениями. Обычно различают консументы первого, второго и третьего по­рядков. Консументы первого порядка - это растительноядные животные (ан­тилопа, заяц, корова и т.д.). Консументы второго порядка - это хищные жи­вотные, основу рациона которых составляют фитофаги (лев, волк, домашняя кошка и др.). Консументы третьего порядка - это хищники, питающиеся хищниками. В качестве представителя этой группы можно было бы назвать блох, живущих в шкуре льва, волка или кошки и питающихся их кровью.

Редуценты - это организмы, разлагающие продукты жизнедеятельно­сти продуцентов, консументов, а также их мертвые остатки. В результате деятельности редуцентов сложные органические соединения разлагаются на исходные - минеральные соли, воду, газы.

В экосистеме представители видов, входящих в его состав, связаны друг с другом в так называемые пищевые цепи. В обобщенном виде пищевая цепь выглядит следующим образом: продуцент - консумент - редуцент. Кон­кретные пищевые цепи весьма разнообразны: трава - заяц - лисица; водное растение - карась - щука и т.д.

Экологические пирамиды. Поедая пищу, животные получают вещества, необходимые им для создания собственной биомассы, а также энергию, ко­торая тратится на движение, размножение, поддержание нормальной темпе­ратуры тела и т.д.

Исследованиями установлено, что в экосистемах только незначитель­ная часть пищи, потребленной животными, используется для создания собст­венной биомассы, для увеличения массы. Эта величина в среднем не превы-

7

шает 10%. Иными словами, если заяц съел 10кг растений, то за счет этого его собственная масса увеличится только на 1кг, а поедая 1кг зайчатины, лисица увеличит свою массу лишь на 100г, или на 0,01 от биомассы растений, съе­денных зайцем. Таким образом, при переходе от одного звена пищевой цепи к другому, биомасса стремительно уменьшается. Если изобразить биомассы растений, зайца, лисицы графически, то мы получим так называемую пира­миду биомасс (рис. 2)

В пищевых цепях энергия переносится в составе биомассы от одного звена к другому, и в каждом из них большая ее часть теряется в виде теплово­го излучения организма животного. В каждом звене теряется в среднем около 90% энергии, заключенной в съеденной животным пище, и только около 10% задерживается в его организме в виде энергии химических связей вновь син­тезированных органических веществ. Итак, КПД организмов равен 10%.

Не съеденные растения, экскременты животных, их трупы поступают «в распоряжение» редуцентов - бактерий, грибов и т.п. В результате их дея­тельности, как уже было сказано выше, сложные органические вещества раз­лагаются на простые исходные минеральные вещества, а освободившаяся

s

энергия в виде тепловых (инфракрасных) лучей уходит в атмосферу и в кон­це концов покидает Биосферу - излучается в мировое пространство.

Круговорот веществ в экосистеме. Освободившиеся при разложении мертвых остатков растений и животных неорганические вещества поступают в почву. Оттуда их извлекают корневые системы растений и вновь исполь­зуют для создания органических веществ в процессе фотосинтеза. Этот про­цесс, как известно, называется биологическим круговоротом веществ.

Особо подчеркнем: атомы химических элементов многократно вовле­каются зелеными растениями в циклы круговорота, а энергия используется ими только один раз по схеме: Солнце - зеленые растения (фотосинтез) -растительноядные животные - хищные животные - организмы-разлагатели -атмосфера. Энергия не задерживается в экосистеме и, в отличие от химиче­ских элементов, повторно не используется. Она как бы протекает через нее. Поэтому говорят, что круговорот веществ и поток энергии являются основ­ным принципом функционирования экосистем. Круговорот веществ возмо­жен только при непрерывном потоке энергии от внешнего источника. Тако­вым для Земли является Солнце.

Устойчивость экосистемы. Экосистема, как и любая другая система, существующая в стационарных условиях, находится в равновесном состоя­нии, то есть сохраняет постоянство взаимосвязей между компонентами и протекающих в ней процессов и стремится сохранить это состояние. При возникновении каких-либо внешних воздействий, нарушающих установив­шееся равновесие, процессы в экосистеме сдвигаются таким образом, чтобы нейтрализовать их влияние. После прекращения возмущающих воздействий экосистема восстанавливает нарушенное равновесие.

В качестве иллюстрации можно привести такие примеры. Если участок степи, в течение длительного времени использовавшийся в качестве пашни для выращивания сельскохозяйственных культур, перевести в залежный ре­жим (то есть, перестать распахивать), то лет через 20 здесь восстанавливает­ся степь, неотличимая от нераспахивавшейся, девственной. Точно так же на лесной вырубке со временем (через 80-100 и более лет) восстанавливается такой же лес, как и до вырубки.

Устойчивость экосистем - очень важное свойство, позволяющее им сохраняться в условиях бесконечных случайных или регулярных изменений, происходящих в окружающем мире (пожары, ураганы, наводнения, засухи или, наоборот, годы с необычно большим количеством осадков и т.д.).

В целом нарушение равновесия вызывают внешние силы, восстанавли­вает его экосистема за счет внутренних сил; при истощении внутренних ре­зервов она разрушается или переходит в новое состояние.