Экосистема и ее свойства

 

 

Экосистема и ее свойства

 

Экосистема это- жилище, местопребывание и система) , единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания (атмосфера, почва, водоем и т. п.) , в котором живые и косные компоненты связаны между собой обменом вещества и энергии. Понятие экосистема применяется к природным объектам различной сложности и размеров: океан или небольшой пруд, тайга или участок березовой рощи.

Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам.  Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.  Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических.  Таким образом, устройство природыследует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема - биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах планеты. Грозящая всему человечеству катастрофа состоит в том, что нарушен один из признаков, которым должна обладать экосистема: биосфера как экосистема деятельностью человека выведена из состояния устойчивости. В силу своих масштабов и многообразия взаимосвязей она не должна от этого погибнуть, она перейдет в новое устойчивое состояние, изменив при этом свою структуру, прежде всего неживую, а вслед за ней неизбежно и живую. Человек как биологический вид меньше других имеет шанс приспособиться к новым быстро изменяющимся внешним условиям и скорее всего исчезнет первым. 

Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

       1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов 

       2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;  
       3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структура экосистем

 

Основу экосистем составляют живое вещество, характеризующееся биотической структурой, и среда обитания, обусловленная совокупностью экологических факторов.

Несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них можно выделить фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов.

Они и составляют биотическую структуру экосистем.

Неживая и живая природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды обитания.

Множество отдельных компонентов среды, влияющих на организмы, называется экологическими факторами.

По природе происхождения выделяют абиотические, биотические и антропогенные факторы.

Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.

Среди абиотических факторов особого внимания заслуживает огонь или пожар. В настоящее время экологи пришли к однозначному мнению, что пожар надо рассматривать как один из естественных абиотических факторов наряду с климатическими, эдафическими и другими факторами.

Пожары как экологический фактор бывают различных типов и оставляют после себя различные последствия. Верховые или дикие пожары, то есть очень интенсивные и не поддающиеся сдерживанию, разрушают всю растительность и всю органику почвы, последствия же низовых пожаров совершенно иные. Верховые пожары оказывают лимитирующее действие на большинство организмов - биотическому со-обществу приходится начинать все сначала, с того немногого, что осталось, и должно пройти много лет, пока участок снова станет продуктивным. Низовые пожары, напротив, обладают избирательным дейст-вием: для одних организмов они оказываются более лимитирующим, для других - менее лимитирующим фактором и таким образом способ-ствуют развитию организмов с высокой толерантностью к пожарам. Кроме того, небольшие низовые пожары дополняют действие бакте-рий, разлагая умершие растения и ускоряя превращение минеральных элементов питания в форму, пригодную для использования новыми поколениями растений.

Если низовые пожары случаются регулярно раз в несколько лет, на земле остается мало валежника, это снижает вероятность возгорания крон. В лесах, не горевших более 60 лет, накапливается столько горючей подстилки и отмершей древесины, что при ее воспламенении верховой пожар почти неизбежен.

Растения выработали специальные адаптации к пожару, так же, как они сделали по отношению к другим абиотическим факторам. В частности, почки злаков и сосен скрыты от огня в глубине пучков листьев или хвоинок. В периодически выгорающих местообитаниях эти виды растений получают преимущества, так как огонь способствует их сохранению, избирательно содействуя их процветанию. Широколиственные же породы лишены защитных приспособлений от огня, он для них губителен.

Таким образом, пожары поддерживают устойчивость лишь некоторых экосистем. Листопадным и влажным тропическим лесам, равновесие которых складывалось без влияния огня, даже низовой пожар может причинить большой ущерб, разрушив богатый гумусом верхний горизонт почвы, приведя к эрозии и вымыванию из нее био-генных веществ.

Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга.

Раньше к биотическим факторам относили и воздействие человека на живые организмы, однако в настоящее время выделяют особую категорию факторов, порождаемых человеком.

Среди всего многообразия взаимоотношений между организмами выделяются:

1.хищничество, как форма взаимоотношений организмов разных трофических уровней, при которой один вид живет за счет другого, поедая его;

2.паразитизм;

3.конкуренция - форма взаимоотношений, при которых организмы борются за пищу и другие условия существования, подавляя друг друга;

4.симбиоз - это обоюдовыгодные, но не обязательные взаимоотношения разных видов организмов;

5.мутуализм - взаимовыгодные и обязательные для роста и выживания отношения разных видов;

6.комменсализм - взаимоотношения, при которых один из партнеров извлекает выгоду, а другому они безразличны.

Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и др.

Человек стал оказывать влияние на окружающую его природную среду с тех пор, как перешел от собирательства к охоте и земледелию. Результатом охоты явилось исчезновение ряда видов крупных млекопитающих и птиц (мамонтов, бизонов, морских коров и др.) Многие виды стали редкими и находятся на грани исчезновения. Развитие земледелия приводило к освоению все новых территорий для выращивания культурных растений. Леса и другие естественные биоценозы замещались агроценозами - бедными по видовому составу плантациями сельскохозяйственных культур.

С середины XIX в, все большее значение начинают приобретать воздействия на природу, связанные с развитием промышленности, сопровождающимися изменениями ландшафта вследствие добычи полезных ископаемых и поступлением в окружающую среду загрязняющих веществ.

грязнение - это привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее веществ или превышение естественного уровня этих веществ в среде. Можно сказать также, что загрязнение - это нежелательное изменение физических, химических или биологических характеристик воздуха, земли и воды, которое может сейчас или в будущем оказывать неблагоприятное влияние на жизнь самого человека, нужных ему растений и животных, на разного рода производственные процессы и условия жизни.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Межвидовые отношения в экосистеме

 

Роль биотических связей в экосистеме. Взаимосвязь организмов — производителей, потребителей и разрушителей в экосистеме — основа круговорота веществ и превращений энергии. Цепи питания — пути передачи веществ и энергии. Пример: растения —»- растительноядное животное (заяц) —»- хищник (волк). 10. Звенья круговорота веществ: поглощение производителями из окружающей среды неорганических веществ и создание ими органических веществ с использованием энергии солнечного света; потребление органических веществ и заключенной в них энергии организмами-потребителями (растительноядными животными, хищниками, паразитами); разрушение органических веществ до минеральных с освобождением заключенной в них энергии организмами-разрушителями (бактериями, грибами). 

Основные понятия 

1. Мутуализм - форма взаимодействия, при которой пользу получают обе популяции, причем они полностью зависят друг от друга. 

2. Комменсализм - форма взаимодействия, при которой пользу получает одна из двух взаимодействующих популяций. 

3. Вид - естественная биологическая единица, всех членов которой связывает участие в общем генофонде. 

4. Аменсализм - форма взаимодействия, при которой одна популяция подавляет другую, но сама не испытывает отрицательного влияния.

 

 

 

 

 

 

Примеры искусственных экосистем

 

Искусственные экосистемы имеют тот же набор компонентов, что и естественные: продуценты, консументы и редуценты, но есть существенные отличия в перераспределении потоков вещества и энергии. В частности, созданные человеком экосистемы отличаются от естественных следующим:

меньшим числом видов и преобладанием организмов одного или нескольких видов;

невысокой устойчивостью и сильной зависимостью от энергии, вносимой в систему человеком;

короткими цепями питания из-за небольшого числа видов;

незамкнутым круговоротом веществ вследствие изъятия урожая человеком, тогда как естественные процессы наоборот стремятся включить в круговорот как можно большую часть урожая.

Без поддержания энергетических потоков со стороны человека в искусственных системах с той или иной скоростью восстанавливаются естественные процессы и формируется естественная структура компонентов экосистемы и вещественно-энергетических потоков между ними.

Возьмем в пример аквариум.

 Аквариум – это  живой организм, живущий по законам  природы и по своим собственным  законам. В каждом аквариуме биосистема  абсолютно индивидуальна и зависит  это от огромного количества  факторов, таких как: химический  состав воды, населенность аквариума, количество и качество корма, который используется, химический  состав грунта и декоративных  элементов, наличие или отсутствие  аквариумных растений.  Человек сам создал эту искусственную экосистему.

Разумеется, в реальной жизни различные процессы на определенных стадиях развития могут приостанавливаться, и далее протекать в обратном направлении, но в целом природа придерживается похожей на рассмотренную нами схему. Поэтому и развитие домашней экосистемы в аквариуме происходит аналогично. Как и в любую другую экосистему, в аквариум непрерывно поступает энергия: от ламп освещения, химическая (возникновение молекулярных связей), механическая и так далее. Протекающие за стеклянными стенами процессы расходуют энергию, трансформируя её или аккумулируя. Чтобы биосистема была сбалансирована и могла нормально существовать, количество поступающей энергии должно соответствовать потребляемой. Но подобное тождество возможно лишь в идеальной системе, а в реальности установить баланс между притоком и затратами энергии – достижение практически из области фантастики. Но это не значит, что вмешательство в протекающие в аквариуме процессы вообще не имеет смысла. Аквариум обычно считают изолированной системой, однако такая «закрытость» весьма условна, ведь содержатель аквариума постоянно регулирует температуру, газообмен, химический состав воды, и на своё усмотрение подселяет в него новых обитателей.

Теперь рассмотрим протекание тех же трёх периодов развития экосистемы непосредственно в аквариуме. Становление системы является длительным периодом в природном водоеме, но в домашнем аквариуме этот процесс длится от одной до восьми недель. Важен этот период в качестве становления фундамента для дальнейшего существования экосистемы. Поэтому сначала в аквариум помещают грунт и заливают воду, после чего происходит активное размножение микроорганизмов, не имеющих конкурентов богатой питательными веществами среде. В результате спустя два-три дня вода приобретает молочный оттенок, а ещё спустя некоторое время снова становится прозрачной. Чтобы ускорить эти процессы, можно взять немного воды и грунта из аквариума с уже процветающей экосистемой, и добавить к «заготовке» будущей.

 

 

Список литературы