26.2. Концепция экосистемы

Термин экосистема предложен в 1935 г английским геоботаником и экологом А. Тенсли (oikos - жилище, местопребывание, systema - сочетание, объединение). Тенсли подчеркивал, что для экосистемы характерен "разного рода обмен веществ не только между организмами, но и органическим и неорганическим". По современным представлениям экосистема - любое сообщество живых организмов и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости между отдельными экологическими компонентами (Реймерс, 1990).

Экосистема состоит из живого и неживого компонентов, называемых соответственно биотическим и абиотическим. Биотический компонент полезно подразделить на автотрофов, синтезирующих необходимые им органические вещества из простых неорганических, и гетеротрофов, нуждающихся в источнике органического вещества и использующих химическую энергию, содержащуюся в пище.

Абиотическая компонента в основном включает (1) почву или воду и (2) климат. Почва и вода содержат смесь органических и неорганических веществ. В понятие климат входят такие параметры как освещенность, температура, влажность. Для водных экосистем существенна так же степень солености.

Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ. Всю экосистемы можно уподобить единому существу, потребляющему энергию и питательные вещества для совершения работы (рис. 26.1). Питательные вещества поступают из абиотического компонента, в который в конце концов и возвращаются либо в качестве отходов жизнедеятельности, либо после гибели и разрушения организмов. Таким образом в экосистеме происходит круговорот питательных веществ, в котором участвуют и живой и неживой компоненты.

Энергия света Биотическая Тепловая энергия

компонента

Биогенные

элементы

Абиотическая

компонента

Рис. 26.1. Принципиальная схема круговорота вещества и потока энергии через экосистему

Движущей силой таких круговоротов служит в конечном счете энергия Солнца. Фотосинтезирующие организмы непосредственно используют энергию солнечного света, которая используется другими представителями биотического компонента. В итоге получается поток энергии.

Пищевые цепи и трофические уровни. В экосистемах содержащие энергию органические вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей гетеротрофам. Животное, потребляющее растения, может в свою очередь быть съедено другим животным и таким образом может происходить перенос энергии через ряд организмов в котором каждый последующий питается предыдущим, поставляющим ему энергию и пластические вещества. Такая последовательность называется пищевой цепью, а каждое ее звено - трофическим уровнем.

Первый трофический уровень занимают первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами и так далее (рис. 26.2).

Первичные продуценты - автотрофные организмы, в основном зеленые растения. Фотосинтетики превращают солнечную энергию в химическую энергию, заключенную в органических молекулах из которых построены их ткани. В водных экосистемах главными продуцентами являются водоросли, на суше - более высокоорганизованные формы - голосеменные и покрытосеменные.

Первичные консументы - травоядные животные. На суше типичными травоядными являются насекомые, рептилии, птицы и млекопитающие (грызуны, копытные). В водных экосистемах травоядные формы представлены моллюсками и мелкими ракообразными. Большинство этих животных питаются отфильтровывая мельчайших продуцентов из воды. К первичным консументам относятся так же паразиты растений.

Консументы второго и третьего порядка. Вторичные консументы питаются травоядными, это уже плотоядные животные - хищники или паразиты. В типичных пищевых цепях хищников плотоядные животные оказываются крупнее на каждом следующем трофическом уровне. Например,

жужелица -> землеройка -> сова или

хищная муха -> паук -> насекомоядная птица -> хищная птица.

В типичных пищевых цепях паразитов животные становятся меньше по размерам на каждом следующем уровне.

Редуценты и детритофаги. Существует два главных типа пищевых цепей

- пастбищные, в которых первичный трофический уровень составляют зеленые растения, второй - пастбищные животные и третий - хищники. Например, луговые травы -> полевка -> змея -> еж -> лиса.

- детритные, источником энергии и пластических веществ выступают тела погибших растений и животных, а так же прижизненные выделения. Возвращают эти вещества в круговорот различные организмы - редуценты, в основном микроорганизмы. Они выделяют пищеварительные ферменты на мертвые тела или отходы жизнедеятельности и поглощают продукты их переваривания. Скорость разложения может быть различной. Например, органические вещества мочи, фекалий и мягких тканей трупов животных потребляются за несколько недель, тогда как упавшие стволы и ветви деревьев могут разлагаться многие годы.

Кусочки частично разложившегося материала называются детритом и многие мелкие организмы (детритофаги) им питаются, ускоряя процесс разложения. Детритофагами могут питаться более крупные плотоядные организмы и тогда возникает начинающаяся с детрита, типа детрит – детритофаг - хищник. Например, подстилка -> дождевой червь -> крот -> волк, или падаль -> личинки падальных мух -> лягушка -> змея -> еж -> лиса. Типичные детритофаги на суше - дождевые черви, мокрицы, двупарноногие многоножки, почвенные клещи, ногохвостки, нематоды.

В схемах пищевых цепей каждый организм мы вынуждены рассматривать как объект, питающийся исключительно одним типом пищи. Однако реальные пищевые связи в экосистеме намного сложнее. Взять хотя бы, многоядные организмы, в частности, человека. В действительности пищевые цепи переплетаются так, что образуют пищевые сети.