3. Экосистема

Экосистема (от греческого «oikos» - дом, место и «systema» – целое, состоящее из частей) – экологическая система, т.е. система, в которой в качестве элементов выступают, с одной стороны, организмы, их группы или совокупности (особи, виды, популяции, ценозы), с другой, абиотическая среда – совокупность факторов их обитания. Понятие “экосистема” (в противоположность биогеоценозу) не ограничено пространственными рамками: оно в равной мере распространяется на каплю воды, с содержащимися в ней микроорганизмами и на биосферу в целом.

Живые существа и среда их обитания объединены в единое функциональное целое благодаря взаимозависимости между отдельными средообразующими компонентами.

Выделяют:

• Микроэкосистемы (например ствол гниющего дерева и т.п.)

• Мезоэкосистемы (лес, пруд и т.п.)

• Макроэкосистемы (океан, континент и т.п.)

Понятие глобальной экосистемы характерно, в конечном счете, для всей планеты Земля. В этом истоки важности природоохранительных мероприятий во всех уголках планеты.

Все экосистемы являются открытыми системами, т.е. они должны получать и отдавать энергию. Роль компонентов живой природы в круговороте веществ в экосистеме неодинакова.

• Продуценты, т.е автотрофные растения, осуществляют синтез органических соединений, используя энергию солнечного света, СО₂, Н₂О и неоргангические почвенные соли, продуценты преобразуют световую энергию в химическую.

• Консументы – живые организмы, которые питаются готовыми органическими соединениями (растительного или животного происхождения). Вся биомасса, образуемая консументами, составляет, так называемую, вторичную продукцию.

• Редуценты – гетеротрофные микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие) окисляют органические соединения до Н₂О и СО₂, что приводит к разложению, минерализации всех растительных и животных остатков.

Благодаря их деятельности круговорот веществ замыкается. В круговороте веществ различают большой и малый круговорот.

Вещества в экосистеме циркулируют: они извлекаются из внешней среды, проходят через продуценты, консументы и редуценты и возвращаются в среду (рис.3). Образуется цепь питания, где осуществляется перенос энергии и питательных веществ от одних организмов к другим.

Рис.3. Круговорот веществ в экосистеме между окружающей средой и организмами

При малом круговороте большая часть органического вещества растительного происхождения попадает в почву (подстилка, мертвая древесина), где подвергается минерализации бактериями и грибами, или превращается в гумус, который затем разлагается.

Большой круговорот протекает значительно сложнее – он осуществляется благодаря пищевым цепям, начиная от растений, которые потребляются фитофагами (растительноядными животными) или сапрофагами, которые питаются мертвыми органическими материалами.

Рис.4. Расход энергии в природном сообществе

К сапрфагам относятся также копрофаги и некрофаги, пищу которых составляют соответственно экскременты животных или их трупы. В свою очередь эти животные организмы могут служить пищей для хищников первого порядка, у которых тоже есть свои хищники (второго порядка) и т. д.

Ступени на пищевых цепях, по которым распределяются организмы в зависимости от их положения в цепи, определяют их трофические (пищевые) уровни. Консументы редко строго специализированы по отношению к источникам питания, поэтому трофические связи весьма многообразны.

От ступени к ступени в пищевой цепи биомасса и энергообмен уменьшается в 10-30 раз. Ступенеобразное падение продуктивности на каждом трофическом уровне происходит вследствие потери организмами энергии, необходимой для поддержания своей жизнедеятельности (рис.4).

В обобщенном виде это падение продуктивности имеет характер пирамиды, структура которой зависит от эффективности ее трофических уровней.

На синтез органических веществ в теле животного используется лишь 10% энергии, полученной с пищей. Количество энергии, передаваемой по цепи питания от низших звеньев к высшим, резко сокращается.

Таблица 4