Клеточные Системы Экосистемы

системы организмов

Рис. 2. Спектр уровней биологической организации

( по Ю. Одуму, 1975 г.)

Они точно также не похожи, как не похож один человек на другого, тоже относящегося к одному виду. Но всех объединяет единый генофонд, обеспечивающий их способность к размножению в пределах вида. Не может быть потомства от особей различных видов, даже близкородственных, составляющих один род, не говоря уж о семействе и более крупных таксонах, объединяющих еще более «далеких родственников».

Поскольку каждый отдельный индивид (особь) имеет свои специфические особенности, то и отношение их к состоянию среды, к воздействию ее факторов различное. Например, повышение температуры часть особей может не выдержать и погибнуть, но популяция всего вида выживет за счет других, более приспособленных.

Популяция – это совокупность особей одного вида. Генетики обычно добавляют как обязательный момент – способность этой совокупности к самовоспроизведению. Экологи же, учитывая обе эти особенности, подчеркивают некую изолированность в пространстве и во времени аналогичных совокупностей одного и того же вида, отражающую реальную природную структуру биоты. В реальной природной среде многие виды рассеяны на огромных пространствах, поэтому изучать приходится некую видовую группировку в пределах определенной территории. Некоторые из группировок достаточно хорошо приспосабливаются к местным условиям, образуя так называемый экотип. Даже небольшая группа особей, связанных между собой генетически, может дать начало большой популяции, причем весьма устойчивой достаточно длительное время. Этому способствуют адаптивность особей к абиотической среде, внутривидовая конкуренция и др.

Однако настоящих одновидовых группировок и поселений в природе не существует, и мы обычно имеем дело с группировками, состоящими из многих видов. Такие группировки называются биологическими сообществами, или биоценозами.

Биоценоз – совокупность совместно обитающих популяций разных видов микроорганизмов, растений и животных. Термин «биоценоз» впервые применил Мебиус(1877 г.), изучая группу организмов устричной банки, т. е. с самого начала это сообщество организмов было ограничено неким «географическим» пространством, в данном случае границами отмели. В дальнейшем это пространство было названо биотопом, под которым понимаются условия окружающей среды на определенной территории: воздух, вода, почвы и подстилающие их горные породы. Именно в этой окружающей среде существуют растительность, животный мир и микроорганизмы, составляющие биоценоз.

Понятно, что компоненты биотопа не просто существуют рядом, а активно взаимодействуют между собой, создавая определенную биологическую систему, которую академик В.Н.Сукачев назвал биогеоценозом. В этой системе совокупность абиотических и биотических компонентов имеет свою, особую специфику взаимодействий и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы, что представляет собой внутреннее противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении и развитии. Схема биогеоценоза показана на рис. 3. Эта известная схема В.Н.Сукачева была скорректирована Г.А.Новиковым в 1979 г. Исследования В.Н. Сукачева в дальнейшем легли в основу биогеоценологии – научного направления в биологии, занимающегося проблемами взаимодействия живых организмов между собой и с окружающей их абиотической средой.

Биогеоценоз

Биотоп

Солнечная Микро- Почва, Рельеф Вода Антропогенный

активность климат грунт фактор

Растительность Животный Микроорганизмы

мир

Биоценоз

Рис. 3. Схема биогеоценоза по Г.А.Новикову (1979 г.)

Несколько ранее (1935 г.) английский ботаник А.Тенсли ввел термин «экосистема» - «совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов его окружения, т.е. факторов местообитания в широком смысле». Подобные определения есть у известных экологов – Ю.Одума, К.Вилли, Р.Уиттекера, К.Уатта и т.д.

Некоторые сторонники экосистемного подхода на Западе считают термины «биогеоценоз» и «экосистема» - синонимами, считая различия между понятиями не существенными, особенно при использовании термина «экосистема» в смежных науках, в том числе и природоохранного содержания. Однако ряд российских ученых не разделяют этого мнения.

Особое значение для выделения экосистем имеют трофические, т.е. пищевые взаимоотношения организмов, регулирующие всю энергетику биотических сообществ и всей экосистемы в целом. Все организмы делятся на две большие группы - автотрофов и гетеротрофов.

Автотрофные организмы используют неорганические источники для своего существования, тем самым создавая органическую материю из неорганической. К таким организмам относятся фотосинтезирующие зеленые

растения суши и водной среды, сине-зеленые водоросли, некоторые хемосинтезирующие бактерии и др.

Гетеротрофные организмы потребляют только готовые органические вещества. К ним относятся все животные и человек, грибы и др. Гетеротрофы, потребляющие мертвую органику, называются сапротрофами (например, грибы), а способные жить и развиваться в живых организмах за счет живых тканей – паразитами (например, клещи).

Поскольку организмы достаточно разнообразны по видам и формам питания, то они вступают между собой в сложные трофические взаимодействия, тем самым выполняя сложнейшие биологические функции в биотических сообществах. Одни из них производят продукцию, другие потребляют, третьи преобразуют ее в неорганическую форму. Их называют продуценты, консументы и редуценты соответственно.

Продуценты – производители продукции, которой потом питаются все остальные организмы. К ним относятся наземные зеленые растения, микроскопические морские и пресноводные водоросли, производящие органические вещества из неорганических соединений.

Консументы – потребители органических веществ. Среди них есть животные, употребляющие только растительную пищу,- травоядные(корова), или питающиеся только мясом других животных – плотоядные (хищники), а также употребляющие и то, и другое – «всеядные» (человек, медведь).

Редуценты (деструкторы) – восстановители. Они возвращают вещества из отмерших организмов снова в неживую природу, разлагая органику до простых неорганических соединений и элементов (например, на углекислый газ, двуокись азота и воду). Возвращая в почву или в водную среду биогенные элементы, они, тем самым, завершают биохимический круговорот. Это делают в основном бактерии, большинство других микроорганизмов и грибы. Редуценты функционально те же самые консументы, поэтому их часто называют микроконсументами.

А.Г.Банников (1977 г.) полагает, что и насекомые также играют важную роль в процессах разложения мертвой органики и почвообразовательных.

Микроорганизмы, бактерии и другие более сложные формы в зависимости от среды обитания подразделяют на аэробные, т.е живущие при наличии кислорода, и анаэробные – живущие в бескислородной среде.