Лекция 4 Структура и основные компоненты экосистем

Экосистемы, являются основными звеньями (блоками) биосферы. Экосистемы в конечном счете являются основными объектами (ячейками) научно обоснованного природопользования, особенно возобновимыми ресурсами. Их уровень используется для обоснования допустимых объемов изъятия продукции (при сохранении устойчивости), увеличения ее выхода (повышения продуктивности) и для решения других вопросов. В конечном счете через сохранение отдельных элементарных экосистем решается важнейшая проблема современности - предотвращения или нейтрализации неблагоприятных явлений глобального кризиса, сохранения биосферы в целом.

Для того чтобы экосистемы функционировали (существовали) нео­граниченно долго и как единое целое, они должны обладать свойствами связывания и высвобождения энергии, а также круговоротом веществ. Экосистема, кроме этого, должна иметь механизмы, позволяющие противостоять внешним воздействиям (возмущениям, помехам), гасить их.

Блоковая модель экосистемы.

Любая экосистема состоит из двух блоков. Один из них представлен комплексом взаимосвязанных живых организмов - биоценозом, а второй - факторами среды - биотопом или экотопом. В таком случае можно записать: экосистема = биоценоз + биотоп (экотоп).

Биогеоценоз, по В. Н. Сукачеву, включает все названные блоки и звенья. Это понятие обычно используют применительно к сухопутным системам. В биогеоценозах обязательно наличие в качестве основного звена растительного сообщества (фитоценоза). Примеры биогеоценозов - однородные участки леса, луга, степи, болота и т. п.

Экосистемы могут и не иметь растительное звено. Таким примером являются системы, формирующиеся на базе разлагающихся органических остатков, гниющих в лесу деревьев, трупов жи­вотных и т. п. В них достаточно присутствие зооценоза и микробиоценоза или только микробиоценоза, способных осуществлять круго­ворот веществ.

Таким образом, каждый биогеоценоз может быть нашей экосистемой, но не каждая экосистема относится к рангу биогеоценоза.

Соавтор В. П. Су­качева по формированию науки биогеоценологии - профессор В. Н. Дылис - образно определил биогеоценоз как экосистему, но только в рамках фитоценоза.

Биогеоценозы и экосистемы могут различаться и по временно­му фактору (продолжительности существования). Любой биогео­ценоз потенциально бессмертен, поскольку все время пополняется энергией за счет деятельности растительных фото- или хемо- синтезирующих организмов. В то же время экосистемы без звена заканчивают свое существование одновременно с освобождением в процессе разложения субстрата всей содержатся в нем энергии. Надо, однако, иметь в виду, что в настоящее время термины «экосистема» и «биогеоценоз» нередко рассматриваются как синонимы.

Видовая структура экосистем. Под видовой структурой понимается количество видов, образующих экосистему, и соотноше­ние их численностей. Точных данных о количестве видов в экосистемах нет. Это связано с тем, что трудно учесть видовое разнообразие всех мелких организмов (особенно микроорганизмом). Оно исчисляется сотнями и десятками сотен. Видовое разнообразие обычно тем значительнее, чем богаче условия (биотоп) экосистемы. В этом отношении самыми богатыми по видовому разнообразию являются, например, экосистемы дождевых тропических лесов. Только древесные виды исчисляются в них сотнями.

В дальнейшем по мере развития экосистем их видовое богатство увеличивается. Но в хорошо сформировавшихся экосистемах оно может несколько уменьшаться. К тому времени обычно выделяется один или 2-3 вида, которые явно преобладают по численности особей. Например, в еловом лесу - ель, в смешанном - ель, береза и осина, в степи - ковыль и типчак. Эти виды занимают большую часть пространства, оставляя меньше места для других видов.

Виды, явно преобладающие по численности особей, носят название доминантных (лат. доминантис - господствующий). Наряду с доминантами в экосистемах выделяются виды-эдифика-торы (лат. эдификатор - строитель). К ним относят те виды, которые являются основными образователями среды. Обычно вид-доминант одновременно является и эдификатором. Например, ель в еловом лесу наряду с доминантностью обладает высокими эди-фикаторными свойствами. Они выражаются в ее способности сильно затенять почву, создавать кислую среду своими корневы­ми выделениями и при разложении мертвого органического ве­щества, образовывать специфические для кислой среды подзолистые почвы. Вследствие высоких эдификаторных свойств ели под ее пологом могут жить только виды растений, которые способны мириться со скудным освещением (теневыносливые и тенелюбивые).

Видовое разнообразие - очень важное свойство экосистем с ним, связана устойчивость систем и неблагоприятные факторы среды. Разнообразие обеспечивает как бы подстраховку, дублирование устойчивости. Вид, который участвует в числе единичных экземпляров, при неблагоприятных условиях для широко представленного вида, в том числе и дом, может резко увеличить свою численность и таким образом заполнить освободившееся пространство (экологическую нишу), со хранив экосистему как единое целое.

Видовую структуру обычно используют для оценки условий произрастания по растениям-индикаторам. Так, для лесной зоны кислица указывает на условия увлажнения, близкое к значительному богатству почв питательными минеральными веществами; черника - несколько избыточное увлажнение и некоторый дефицит элементов минерального питания; брусника - это дефицит увлажнения и почвенного плодородия; мхи – указывают на чрезмерно избыточное увлажнение, де­фицит минеральных веществ, недостаток кислорода для дыхания корней и наличие процессов торфообразования. Наряду с индикаторами меняется состав и других видов, произрастающих под пологом эдификаторов.