Живі організми і їх неживе (абиотическое) оточення нероздільно пов'язані один з одним, знаходяться в постійній взаємодії. Все спільно функціонуючі організми (биотическое співтовариство) на даній ділянці і взаємодіючі з фізичним середовищем таким чином, що потік енергії створює чітко визначені структури і круговорот речовин між живою і неживою частинами, являє собою екологічну систему.

Екологічна система (екосистема) - основна функціональна одиниця в екології. Даний термін вперше був запропонований в 1935 р англійським екологом А. Тенсли (1871-1955). Саме ж уявлення про екосистему виникло значно раніше.

В даний час широкого поширення набуло таке визначення екосистеми. Екосистема - це будь-яка сукупність організмів і неорганічних компонентів, в якій може здійснюватися кругообіг речовин. За Н.Ф. Реймерс (1990), екосистема - це будь-яка спільнота живих істот і його місце існування, об'єднані в єдине функціональне ціле, що виникає на основі взаємозалежності та причинно-наслідкових зв'язків, що існують між окремими екологічними компонентами. Слід підкреслити, що сукупність специфічного фізико-хімічного оточення (біотопу) з спільнотою живих організмів (біоценозів) і утворює екосистему.

А. Тенсли запропонував наступне співвідношення: Екосистема \u003d Біотоп + Биоценоз

За визначенням В.М. Сукачова, біогеоценоз (від греч.bios - життя, ge - Земля, koinos - загальний) - це сукупність однорідних природних елементів (атмосфери, гірської породи, рослинності, тваринного світу та світу мікроорганізмів, грунту і гідрологічних умов) на певній ділянці поверхні Землі. Контур біогеоценозу встановлюється по межі рослинного співтовариства (фітоценозу).

Терміни «екологічна система» і «біогеоценоз» не є синонімами. Екосистема - це будь-яка сукупність організмів і середовища їх проживання, в тому числі, наприклад, горщик з квіткою, мурашник, акваріум, болото, пілотований космічний корабель. У перерахованих систем відсутня ряд ознак з визначення В.Н. Сукачова, і в першу чергу елемент «гео» - Земля. Біоценози - це тільки природні утворення. Однак біоценоз в повній мірі може розглядатися як екосистема. Таким чином, поняття «екосистема» ширше і повністю охоплює поняття «біогеоценоз» або «біогеоценоз» - окремий випадок екосистеми.

З сучасної точки зору екосистемою називають сукупність продуцентів, консументів і детритофагов, що взаємодіють один з одним і з навколишнім їх середовищем за допомогою обміну речовиною, енергією та інформацією таким чином, що ця єдина система зберігає стійкість протягом тривалого часу.

Існуючі на Землі екосистеми різноманітні і їх класифікують:

За складом:

Мікроекосистеми (наприклад, стовбур гниючого дерева).

Мезоекосістеми (ліс, ставок, озеро і т.д.).

Макроекосистеми (континент, океан і ін.).

Глобальна - біосфера Землі.

Великі наземні екосистеми називаються Біоми.

За походженням:

Природні (природні).

Штучні (антропогенні): сільськогосподарські, міські і промислові.

Однак, такий поділ екосистем досить відносно, так як сьогодні в світі немає екосистем, які б не зазнавали впливу людини.

Природні (природні):

1. Наземні (біоми) - лісові (тропічний ліс, ліси помірного поясу, хвойні (тайга), тундра), степи, луки, пустелі.

лісові екосистеми- найважливіші для життя біосфери: вони збагачують атмосферу киснем і підтримують рівень вмісту в ній вуглекислого газу. Ліси відіграють провідну роль у кругообігу води: поверхня лісових грунтів покрита підстилкою і вбирає дощові і снігові води, поповнюючи запаси підземних вод. Лісові грунти фільтрують води, що стікають з полів і промислових майданчиків, і очищають їх від багатьох шкідливих домішок. Лісові екосистеми випаровують в атмосферу вологу і благотворно впливають на клімат, підвищуючи вологість повітря.

Природні кормові угіддя (сінокоси і пасовища) - це степи- угруповання з перевагою засухостійких видів (ксерофитов) і луки- спільноти мезофитов, тобто видів, які ростуть в умовах достатнього, але не надмірного зволоження.

гірські екосистеми- найважливіший фактор формування клімату, так як вони служать природними перешкодами при переміщенні великих повітряних мас і хмар, що несуть дощі.

Наприклад, у Уральських гір, як і у всіх інших гірських екосистем, є дві особливості: висока біологічне різноманіття за рахунок вертикальної поясності і низька стійкість до режиму господарського використання, що пов'язано з небезпекою ерозії грунтів.

2. Прісноводні:

Стоячі води:озера, ставки, водосховища.

Поточні води:річки, струмки.

Заболочені угіддя:болота та марші - прибережні смуги води, що заливається при підвищенні рівня води.

болота- це екосистеми надмірного зволоження, в яких в якості детриту накопичується НЕ гумус, як в грунті, а торф (слабо перегнилі залишки рослин). Болота відіграють важливу роль як регулятори

гідрологічного режиму територій: запасаюча вологу в період танення снігів і осінніх опадів, вони живлять струмки і ріки в сухі періоди року. Болота - санітари сільськогосподарських екосистем. Стікає в них вода може містити добрива, залишки пестицидів, нафтопродукти, гнойові стоки, а випливають з болота струмки повністю очищені від цих домішок.

3. Морські (відкритий океан, води континентального шельфу, бухти, гирла річок, лимани - мілководна затока при впадінні річки в море, глибоководні рифові зони Світового океану).

За часом існування:

  • 1. Високостійкі - зберігають свої характерні особливості протягом тривалого часу.
  • 2. Короткочасні (наприклад, екосистема весняних рано просихає калюж).

За джерела енергії:

  • 1. Автотрофні: фотоавтотрофні, хемоавтотрофні.
  • 2. Гетеротрофні.

У структурі екосистеми виділяють абиотический і биотический компоненти. Абиотический компонент складається з неорганічних речовин, які беруть участь у кругообігу речовин в природі; органічних сполук, які пов'язують биотическую і абиотическую частина; повітряної, водної, субстратной середовища, яка включає і кліматичні чинники. Биотический компонент представлений живими організмами, має видову, просторову і трофічну структуру. Просторова структура екосистеми проявляється в ярусности: автотрофні процеси найбільш активно протікають у верхньому ярусі - «зеленому поясі», де доступний сонячне світло. Гетеротрофні процеси найбільш інтенсивні для нижнього ярусу - «коричневого пояса». Тут в грунтах і опадах накопичуються органічні речовини. Трофічна структура екосистеми представлена \u200b\u200bпродуцентами - виробниками органічної речовини, консументами - споживачами органічної речовини і редуцентамі-разлагателі органічної речовини до вихідних мінеральних елементів.

Таким чином, у складі екосистеми можна виділити наступні складові:

  • Ш неорганічні речовини (вуглець, азот, вуглекислий газ, вода і ін.), Що включаються в кругообіг;
  • Ш органічні сполуки (білки, вуглеводи, ліпіди, гумусові речовини і т.д.), що зв'язують биотическую і абіотичні частини;
  • Ш повітряна, водна і Субстратна середовище, що включає кліматичний режим і інші фізичні фактори;
  • Ш продуценти, автотрофні організми (зелені рослини, синьо-зелені водорості, фото- і хемосинтезирующие бактерії), що виробляють їжу з простих неорганічних речовин;
  • Ш консументи - гетеротрофні організми, головним чином тварини, що харчуються іншими організмами або частинками органічної речовини;
  • Ш редуценти і детритофаги - гетеротрофні організми, в основному бактерії і гриби, які отримують енергію або шляхом розкладання мертвих тканин, або шляхом поглинання розчиненої органічної речовини, що виділяється мимовільно або витягнутого сапрофіти з рослин та інших організмів.

Екосистеми не розкидані в безладді, вони згруповані в досить регулярних зонах як по горизонталі (по широті), так і по вертикалі (по висоті). Це підтверджується періодичним законом географічної зональності А.А. Григор'єва - М.І. Будико: зі зміною фізико-географічних поясів Землі аналогічні ландшафтні зони і їх деякі загальні властивості періодично повторюються (рис. 1).

Для природної екосистеми характерні три ознаки:

  • 1) екосистема обов'язково являє собою сукупність живих і неживих компонентів;
  • 2) в рамках екосистеми здійснюється повний цикл, починаючи зі створення органічної речовини і закінчуючи його розкладанням на неорганічні складові;
  • 3) екосистема зберігає стійкість протягом деякого часу, що забезпечується певною структурою біотичних і абіотичних компонентів.

Мал. 1.

Примітка: 1,2,3 - радіаційний індекс сухості (відношення радіаційного балансу до кількості тепла, необхідного для випаровування річної суми опадів). Діаметри гуртків пропорційні біологічної продуктивності ландшафтів.

Виділяють чотири типи екосистем:

елементарні ( мікроекосистеми) - екосистеми найнижчого рангу, за розміром подібні з невеликими компонентами середовища: стовбур гниючого дерева, невелика водойма, зубна порожнина людини і т.п .;

локальні ( мезоекосістеми) (Лісовий масив, річка, ставок і т.д.),

зональні ( макроекосистеми) Або біоми - великі наземні екосистеми, мають дуже велике поширення (океан, континенти, материки, природні зони - тундра, тайга, дощові тропічні ліси, савани і ін.) .

Кожен біом складається з безлічі екосистем, пов'язаних між собою. Взаємозв'язок всіх екосистем нашої планети створює глобальну гігантську екосистему, яка називається біосферою(Екосфера).

3. Класифікації екосистем:

Залежно від походження екосистеми поділяються на:

1) природні (природні) екосистеми- біологічний круговорот, в яких, протікає без прямої участі людини. Поділяються на: наземні (Лісові масиви, степи, пустелі) і водні: прісноводні і морські (Болота, озера, ставки, річки, моря).

2) антропогенні (штучні) екосистеми- екосистеми, створені людиною для отримання вигоди, які здатні існувати тільки при його підтримці (агроекосистеми - штучні екосистеми, що виникають в результаті сільськогосподарської діяльності людини; техноекосістеми - штучні екосистеми, що виникають в результаті промислової діяльності людини; урбаноекосістеми (лат. Міської) - екосистеми, що виникають в результаті створення поселень людини).

3) соціоприродне- природні системи, змінені людиною (парк, водосховище).

Існують і перехідні між природними та антропогенними типи екосистем (екосистеми природних пасовищ, що використовуються людиною для випасу сільськогосподарських тварин).

За джерела енергії, який забезпечує їх життєдіяльність, екосистеми поділяють на такі типи:

1) автотрофні екосистеми - це екосистеми, які самі забезпечують себе енергією, одержуваної від Сонця, за рахунок власних фото- або хемотрофних організмів. До цього типу належить більшість природних екосистем і деякі антропогенні.

2) гетеротрофні екосистеми - це такі екосистеми, які отримують енергію, використовуючи готові органічні сполуки, синтезовані організмами, які не є компонентами даних екосистем, або використовують енергію створених людиною енергетичних установок. Це можуть бути як природні (напр., Екосистеми океанічних глибин, що використовують падаючі зверху органічні залишки), так і антропогенні (напр., Міста з їх лініями електропередач).


4. Структура екосистеми.

Під структурою екосистеми розуміють чітко виражені закономірності в співвідношеннях і зв'язках його частин. Структура екосистеми багатопланова.

розрізняють видову, просторову, екологічну, трофічну і прикордонну структури.

Видова структура екосистеми- це різноманітність видів, взаємозв'язок і співвідношення їх чисельності. Різні спільноти, що входять до складу екосистеми, складаються з різного числа видів - видового різноманіття. Це найважливіша якісна і кількісна характеристика стійкості екосистеми. Основа біологічного різноманіття в живій природі. Видове різноманіття пов'язано з різноманітністю умов середовища проживання. У таежном лісі, наприклад, на площі в 100 м 2, як правило, ростуть рослини близько 30 різних видів, а на лузі уздовж річки - в два рази більше.

Залежно від різноманітності видів розрізняють багаті (Тропічні ліси, долини річок, коралові рифи) і бідні (Пустелі, північні тундри, забруднені водойми) екосистеми. Головними лімітують факторами є температура, вологість і нестача їжі. У свою чергу, видове різноманіття є основою екологічного різноманітності - різноманітності екосистем. Сукупність генетичного, видового і екологічного різноманітності становить біологічне різноманіття планети - головна умова стійкості все життя .

Просторова структура екосистеми.

Популяції різних видів в екосистемі розподілені певним чином і утворюють просторову структуру.

розрізняють вертикальну і горизонтальну структури екосистеми.

основу вертикальної структури (Ярусність) формує рослинність.

Мешкаючи разом, рослини однакової висоти створюють свого роду поверхи- яруси елементи вертикальної структури фітоценозу. виділяють ярусность надземну і підземну. приклад надземної - в лісі, високі дерева складають перший (верхній) ярус, другий ярус формується з молодих особин дерев верхнього ярусу і з дорослих дерев, менших за висотою (разом утворюють ярус А - деревостани). Третій ярус складається з чагарників (ярус В - підлісок), четвертий - з високих трав (ярус С - трав'яний). Самий нижній ярус, куди потрапляє зовсім мало світла, складають мохи та низькорослі трави (ярус D - мохово-лишайниковий). ярусність спостерігається також в трав'янистих співтовариствах (луках, степах, саванах).

Підземна ярусность пов'язана з різною глибиною проникнення в грунт кореневих систем рослин: у одних коріння сягає глибоко в грунт, досягають рівня ґрунтових вод, інші мають поверхневу кореневу систему, що уловлює воду та батареї з верхнього грунтового шару. Тварини теж пристосовані до життя в тому чи іншому рослинному ярусі (деякі взагалі не покидають свій ярус). Отже, ярус можна уявити як структурну одиницю біоценозу, яка відрізняється від інших його частин певними екологічними умовами, набором рослин, тварин, мікроорганізмів.

горизонтальна структура (Мозаїчність, плямистість) екосистеми утворюється в результаті неоднорідності мікрорельєфу, властивостей грунту, средообразующей діяльності рослин і тварин (наприклад: в результаті діяльності людини - вибіркова рубка, кострища і ін. Або тварин - викиди ґрунту при копанні нір, подальше її заростання, освіту мурашників , витоптування та підбурювання травостою копитними і т.д., вивалам деревостану під час ураганів і т.д.)

Завдяки вертикальній і горизонтальній структурі мешкають в екосистемі організми більш ефективно використовують мінеральні речовини грунту, вологу, світловий потік.

екологічна структура екосистеми складається з різних екологічних груп організмів, які можуть мати різний видовий склад, але займати подібні екологічні ніші. Кожна з екологічних груп виконує в співтоваристві певні функції: продукувати органічна речовина, використовуючи джерела сонячної і хімічної енергії, споживати його, перетворювати отмершую органіку в неорганічні речовини, тим самим знову повертати його в круговорот речовин.

Важливою ознакою структурної характеристики екосистеми є наявність кордонів проживання різних спільнот. Вони, як правило, умовні. Як результат виникає досить велика прикордонна (крайова) зона, що відрізняється особливими умовами. Рослини і тварини, характерні для кожного з дотичних спільнот, проникають на суміжні території, створюючи при цьому специфічну «галявину», прикордонну смугу - екотон . так виникає прикордонний або крайової ефект - збільшення різноманітності і щільності організмів на околицях (узліссях) є сусідами спільнот і в перехідних поясах між ними.

5. Функціональна структура екосистем. Функціональні групи організмів в екосистемі.

Живі організми в екосистемі виконують різні функції, які залежать від типів харчування. В ході еволюції на Землі виникло два основних типи харчування - автотрофне і гетеротрофное.

У будь-якій екосистемі можна виділити три функціональні групи організмів: продуцентів, консументів і редуцентов.

Основою формування і функціонування екосистем, є продуценти- рослини і мікрооpганізми, здатні виробляти (пpодуціpовать) з неорганічної речовини органічне, використовуючи енергію світла - автотрофи (автос -сам , Троф -харчуватися , Грец сл .., Фотосинтез) , або енергію, укладену в хімічних зв'язках з'єднань - хемотpофи (Хемосинтез).

До автотрофам відносяться зелені рослини (вищі судинні), мохи, лишайники, зелені і синьо-зелені водорості, які є переважаючими первинними продуцентами - виробниками органічної речовини екосистем.

До хемотрофов відносяться організми, які синтезують органічну речовину з неорганічної за рахунок енергії окислення аміаку, сероводоpода, заліза та інших речовин, що знаходяться в грунті або подстилающих гірських породах.

На відміну від продуцентів, що утворюють первинну продукцію екосистем, організми, які використовують цю продукцію, отримали назву гетеpотpофи (Гетерос - різний, грец. Сл.), Використовують для життєдіяльності готове органічна речовина і енергію інших організмів і продукти їх життєдіяльності.

гетеротрофну володіють консументи (КОНСУМ - споживати, лат.) і редуценти.

фітофаги- рослиноїдні (Фітос - рослина, фагосом - пожирач, грец. Сл.) - консументи 1-го порядку. Фітофаги - вторинні акумулятори сонячної енергії, спочатку накопиченої рослинами.

зоофаги - хижаки, м'ясоїдні - консументи 2-го або 3-го порядку - поїдають фітофагів і більш дрібних хижаків. Хижаки - найважливіші регулятори біологічної рівноваги: \u200b\u200bвони не тільки регулюють кількість тварин-фітофагів, але виступають як санітари, поїдаючи в першу чергу хворих і ослаблених тварин.

Сімбіотpофи (Симбіоз - співжиття, гр.) - мікроорганізми бактерії і гриби, що живуть на коренях рослин і навколо них і отримують частину продуктів фотосинтезу у вигляді виділяються корінням органічних речовин. Вони всмоктують з грунту і передають рослині воду і мінеральні солі, переводять азот повітря в форми, доступні для освоєння рослинами. До сімбіотрофам відносяться також мікроорганізми (бактерії, одноклітинні тварини), які мешкають в травному тракті тварин - фітофагів і допомагають їм перетравлювати їжу.

сапрофаги або детритофаги - тварини, що поїдають трупи і екскременти (ворони, галки, гієни, орли-стерв'ятники, жуки-гнойовик, мухи і т.п.). Загиблі організми утворюють детрит : Запас органічної речовини, який як би виключений на якийсь час з кругообігу органіки. Сапрофаги, поїдаючи і переробляючи детрит, прискорюють його кругообіг в природі. / P\u003e

Своєрідну групу організмів утворюють всеїдніеабо евріфагі . Це організми зі змішаним типом харчування, тобто харчуються тваринами, рослинами і навіть детритом. Наприклад, ведмідь, лисиця, свиня, курка, ворона, таргани, чоловік.

Детрит переробляють і редуценти (Редуцере - повертати назад, лат.)(Мікроконсументи, деструктори, сапротрофи, осмотрофи) - гетеротрофні організми, які розкладають органічну речовину - детрит і екскременти тварин до мінеральних солей, які повертаються через грунтові розчини назад коріння рослин (макро- і мікроорганізми - гриби, бактерії, найпростіші). У процесі життєдіяльності цих організмів відновлюються мінеральні речовини, які знову використовують продуценти.

Безліч організмів - детpітофагов живе в грунті, королем грунту може бути названий дощовий черв'як, що поїдає відмерлі тканини рослин. Допускаючи їх через свій кишечник, він перетворює їх в екскременти з високим вмістом органічних речовин. Це один з активних виробників грунтового гумусу. Маса дощових черв'яків в грунтах високопродуктивних екосистем може бути вище маси наземних тварин.

Таким чином, продуценти, консументи, редуценти, представлені в екосистемі багатьма видами, гарантують її тривале, стабільне існування.

Незважаючи на те, що екосистема і біогеоценоз використовуються як одне і те ж поняття, екосистеми за своїми розмірами і складності відрізняються різноманітністю. У той час як біогеоценози мають певні чіткі межі, позначити межі екосистем дуже важко. Прикладом малих екосистем можуть служити крапля води з мікробами, який гниє пень зі своїми мікроорганізмами, грибами і дрібними хребетними тваринами. До складу екосистеми можуть входити кілька біогео-ценозів.

Таким чином, екосистема являє собою більш широке поняття в порівнянні з биогеоценозом. Будь біогеоценоз - це екосистема, але не кожну екосистему можна назвати биогеоценозом.

біосфера

Найбільша екосистема - біосфера.

Життя на Землі не перериваючи-ється вже більше 3,5 млрд років завдяки круговороту ве-вин в природі. Рослини створюють органічні ве-щества з мінеральних речовин, води, вуглекислого газу, використовуючи потоки сонячної енергії. Тварини використовують в процесі харчування готові органічні речовини, а гриби, бактерії поступово руйнують їх до мінеральних. Мінеральні речовини знову ис-користуються рослинами. так виникає биологиче-ський круговорот речовин.

У природному співтоваристві живі організми пов'язані не тільки між собою, але і з неживою природою. Тес-ва зв'язок між живими і неживими компонентами природи і утворює екосистему.

Кругообіг речовин в еко-системі може відбуватися, якщо є запаси необ-дімих для життя біогенних речовин і три групи організмів, що утворюють природне співтовариство, - виробники (продуценти), споживачі (консументи), руйнівники (редуценти) органіч-ських речовин.

На Землі немає жодне-го виду, який не служив би їжею іншим або сам не харчувався б організмами інших видів. Ряд живих організмів в екосистемі, по якому від-ходить передача енергії, укладеної в органічних речовинах, називають ланцюгом харчування.

Рослиноїдні тварини використовують енер-гію, запасені рослинами у вигляді органічних ве-вин. Однак більшу частину енергії рослини рас-ходуют на процеси життєдіяльності. Менше енергії отримують хижаки, які харчуються рослинністю-нояднимі тваринами. Залишки тварин і расте-ний, що містять ще менше енергії, поступово витрачаються грибами і бактеріями. Таким чином, через постійну витрати енергії на процеси життє-діяльності ланцюга харчування зазвичай складаються з не-великого числа ланок - зазвичай з 3-5.

Загальна кількість видів в екосистемі може становити сотні і тисячі. У більшості випадків організми різних ви-дів харчуються різними об'єктами. В результаті обра-зуется складна харчова мережу. Завдяки цьому ис-чезновеніе особин будь-якого виду не позначається на екосистемі. Вона продовжує стійко істота-вать протягом тривалого часу.

Потоки речовин і енергії, про-ходять через живі організ-ми, дуже великі. Так, людина за своє життя споживає десят-ки тонн води і їжі, а через легені проходить багато Міллі-ни літрів повітря.

За походженням

Екосистеми можуть бути природними (Ліс, луг, озеро) і спокуса-чими (Парк, поле, сад). Матеріал з сайту

По розміру

Екосистеми можуть бути дуже великими (Тунде-ра, тайга), середніх розмірів (водойма, березовий гай) і зовсім маленькими (Струмок, болотна купина).

Вивчення навколишнього середовища як рівноважного спільноти живих організмів, ідеально пристосованого до проживання в конкретному середовищі з певним мікрокліматом і рядом інших особливостей, привело до появи поняття екосистеми.

Цим словом стали називати систему, що включає взаємодію живих істот (біоценозу) і середовища проживання (біотоп), їх взаємні обміни енергією і речовиною, що тривають протягом досить тривалого проміжку часу. Яскравим прикладом екосистеми служить ставок, в якому живуть численні рослини, мікроорганізми, комахи, риби, птахи та ссавці.

У біології прийнято розрізняти такі градації екосистем:

- мікроекосистеми (крапля води, в якій живуть мікроорганізми, повалений стовбур дерева з живуть в ньому бактеріями і комахами);

- мезоекосістеми (окремо взятий ставок або лісовий масив на певній території);


- макроекосистеми (континентальна, океанічна);

- глобальна екосистема, що включає нашої планети.

Глобальна екосистема - це сукупність макроекосістем, а ті, в свою чергу, є сукупністю мезоекосістем різних масштабів, або біогеоценозів. Кожен окремий біогеоценоз - це основний елемент глобальної екосистеми Землі.

компоненти екосистеми

До складу будь-якої екосистеми входять як живі, так і неживі компоненти, активно впливають один на одного. Основною ознакою її існування є стійкість кругообігу речовин і явищ протягом досить довгого періоду, який нерідко вимірюється навіть не тисячоліттями, а мільйонами років.

Компонентами біогеоценозу (екосистеми) в обов'язковому порядку є:

- атмосфера (кліматоп), її кліматичні особливості та погодні явища;

- грунт або грунт (едафотоп) для забезпечення мінералами, вологою, органічними елементами;

- рослинний світ (фітоценоз), який здійснює переробку вологи і мінералів в органічні сполуки;


- тваринний світ (зооценоз), живильної базою для яких служать рослини і тварини;

- мікроорганізми (мікробіоценоз), що відповідають за переробку органічних залишків відмерлих рослин і тварин.

Для позначення системи цих компонентів в західній біологічній науці використовується термін «Екосистема», Запропонований в 1935 році англійським вченим А.Тенслі. Російська наукова школа вважає за краще користуватися терміном «Біогеоценоз» авторства радянського біолога В.Н.Сукачева. Обидві назви рівноцінні за змістом.

характеристики екосистеми

З огляду на різноманітність живих і неживих компонентів, складових будь-яку екосистему, характеристики, якими описуються її властивості, носять загальний характер.

— стійкість - основний показник екосистеми. Під стійкістю розуміють здатність підтримувати свою структуру при різних зовнішніх впливах або зміни параметрів середовища і відновлюватися при знищенні частини.

— біорізноманіття - кількісне і якісне різноманітність видів живих істот, включених в екосистему. Чим вище біорізноманіття, тим більш стійкою є структура екосистеми.

— складність екосистеми - показник, що включає як загальне число видів, так і кількість взаємодій між ними. Чим більшою кількістю зв'язків характеризується біогеоценоз, тим він більш стійкий і швидше відновлюється при будь-яких негативних впливах.

— продуктивність - показник, який виражається як у вигляді загальної маси мешкають на одиниці площі всіх живих істот, так і у вигляді цієї ж маси в перерахунку на енергію або на кількість сухої органіки.


Крім того, в останнє сторіччя з'явився новий фактор, який впливає на екосистеми всіх материків - антропогенний. Екологи всього світу уважно стежать, щоб антропогенний вплив не перевищувало розумних меж і не приводило до повного знищення екосистем в окремих місцевостях.

Екосистема включає в себе всі живі організми (рослини, тварини, гриби і мікроорганізми), які в тій чи іншій мірі, взаємодіють один з одним і навколишнім їх неживої середовищем (клімат, грунт, сонячне світло, повітря, атмосфера, вода тощо .).

Екосистема не має певного розміру. Вона може бути настільки ж великий, як пустеля або озеро, або маленькою, як дерево або калюжа. Вода, температура, рослини, тварини, повітря, світло і грунт - все взаємодіють разом.

суть екосистеми

В екосистемі кожен організм має своє власне місце або роль.

Розглянемо екосистему невеликого озера. У ньому, можна знайти всі види живих організмів, від мікроскопічних до тварин і рослин. Вони залежать від, такий як вода, сонячне світло, повітря і навіть від кількості поживних речовин у воді. (Натисніть, щоб дізнатися докладніше про п'ять основних потребах живих організмів).

Схема екосистеми озера

Кожен раз, коли "стороннє" (жива істота (а) або зовнішній фактор, наприклад, підвищення температури) вводяться в екосистему, можуть статися катастрофічні наслідки. Це відбувається тому, що новий організм (або фактор) здатний спотворювати природний баланс взаємодії і нести потенційну шкоду або руйнування нерідний екосистемі.

Як правило, біотичні члени екосистеми, разом з їх абіотичними факторами залежать один від одного. Це означає відсутність одного члена або одного абиотического фактора може вплинути на всю екологічну систему.

Якщо немає достатньої кількості світла і води, або, якщо грунт містить мало поживних речовин, рослини можуть загинути. Якщо рослини гинуть, тварини, які від них залежать також виявляються по загрозою. Якщо тварини, що залежать від рослин гинуть, то інші тварини, що залежать від них також загинуть. Екосистема в природі працює однаково. Всі її частини повинні функціонувати разом, щоб підтримувати баланс!

На жаль, екосистеми можуть зруйнуватися в результаті стихійних лих, таких як пожежі, повені, урагани і виверження вулканів. Людська діяльність також сприяє руйнуванню багатьох екосистем і.

Основні види екосистем

Екологічні системи мають невизначені розміри. Вони здатні існувати на невеликому просторі, наприклад під каменем, гниючому пні дерева або в невеликому озері, а також займати значні території (як весь тропічний ліс). З технічної точки зору, нашу планету можна назвати однією величезною екосистемою.

Схема невеликий екосистеми гниючого пня

Види екосистем в залежності від масштабу:

  • мікроекосистема- екосистема невеликого масштабу, як ставок, калюжа, пень дерева і т.д.
  • Мезоекосістема - екосистема, така, як ліс або велике озеро.
  • Биом. Дуже велика екосистема або сукупність екосистем з аналогічними біотичних і абіотичних факторів, такими як цілий тропічний ліс з мільйонами тварин і дерев, і безліччю різних водних об'єктів.

Межі екосистем не позначені чіткими лініями. Їх часто поділяють географічні бар'єри, такі як пустелі, гори, океани, озера і річки. Оскільки кордони не є строго встановленими, екосистеми, як правило, зливаються один з одним. Ось чому озеро може мати безліч невеликих екосистем зі своїми власними унікальними характеристиками. Вчені називають таке змішування "Екотон".

Види екосистем за типом виникнення:

Крім перерахованих вище видів екосистем, існує також поділ на природні та штучні екологічні системи. Природна екосистема створюється природою (ліс, озеро, степ і т.д.), а штучна - людиною (сад, присадибна ділянка, парк, поле та ін.).

типи екосистем

Існує два основних типи екосистем: водні та наземні. Будь-які інші екосистеми світу відносяться до одою з цих двох категорій.

наземні екосистеми

Наземні екосистеми можуть бути знайдені в будь-якому місці світу і поділені на:

лісові екосистеми

Це екосистеми, в яких є велика кількість рослинності або велика кількість організмів, що живуть у відносно невеликому просторі. Таким чином, в лісових екосистемах щільність живих організмів досить висока. Невелика зміна в цій екосистемі може вплинути на весь її баланс. Також, в таких екосистемах можна зустріти величезну кількість представників фауни. Крім того, лісові екосистеми поділяються на:

  • Тропічні вічнозелені ліси або тропічні дощові ліси: , Які отримують середню кількість опадів понад 2000 мм в рік. Вони характеризуються густою рослинністю, в якій переважають високі дерева, розташовані на різних висотах. Ці території є притулком для різних видів тварин.
  • Тропічні листяні ліси: Поряд з величезною різноманітністю видів дерев, тут також зустрічаються чагарники. Даний тип лісу зустрічається в досить багатьох куточках планети і є домом для великої різноманітності представників флори і фауни.
  • : Мають досить невелика кількість дерев. Тут переважають вічнозелені дерева, які оновлюють своє листя протягом усього року.
  • Широколистяні ліси: Розташовані у вологих помірних регіонах, які мають достатню кількість опадів. У зимові місяці, дерева скидають своє листя.
  • : Розташована безпосередньо перед, тайга визначається вічнозеленими хвойними деревами, мінусовими температурами протягом півроку і кислими грунтів. У теплу пору року тут можна зустріти велику кількість перелітних птахів, комах і.

пустельна екосистема

Пустельні екосистеми розташовані в районах пустель і отримують менше 250 мм опадів на рік. Вони займають близько 17% всієї суші Землі. Через надзвичайно високу температуру повітря, поганого доступу до і інтенсивного сонячного світла, і не настільки багаті, як в інших екосистемах.

екосистема луки

Луга розташовані в тропічних і помірних регіонах світу. Територія луки в основному складається з трав, з невеликою кількістю дерев і чагарників. Луга населяють пасуться тварини, комахоїдні і рослиноїдні. Виділяється два основних види екосистем луки:

  • : Тропічні луки, мають сухий сезон і характеризуються окремо зростаючими деревами. Вони забезпечують їжею велику кількість травоїдних тварин, а також є місцем полювання багатьох хижаків.
  • Прерії (помірні луки): Це область з помірним трав'яним покровом, повністю позбавлена \u200b\u200bвеликих чагарників і дерев. У преріях зустрічається різнотрав'я і висока трава, а також спостерігаються посушливі кліматичні умови.
  • Степові луки:Території сухих лугів, які розташовуються поблизу напівзасушливих пустель. Рослинність цих лугів коротше, ніж в саванах і преріях. Дерева зустрічаються рідко, і як правило, знаходяться на берегах річок і струмків.

гірські екосистеми

Гірська місцевість забезпечує різноманітний спектр місцеперебувань, де можна знайти велику кількість тварин і рослин. На висоті, зазвичай переважають суворі кліматичні умови, в яких можуть вижити тільки альпійські рослини. Тварини, що живуть високо в горах, мають товсті шуби для захисту від холодів. Нижні схили, як правило, покриті хвойними лісами.

водні екосистеми

Водна екосистема - екосистема, розташована у водному середовищі (наприклад, річки, озера, моря та океани). Вона включає в себе водну флору, фауну, а також властивості води, і підрозділяється на два типи: морську і прісноводну екологічні системи.

морські екосистеми

Є найбільшими екосистемами, які покривають близько 71% поверхні Землі і містять 97% води планети. Морська вода містить велику кількість розчинених мінералів і солей. Морська екологічна система підрозділяється на:

  • Океанічну (щодо дрібна частина океану, яка знаходиться на континентальному шельфі);
  • Профундальную зону (глибоководна область і не пронизана сонячним світлом);
  • Бентальную область (область, заселена донними організмами);
  • Приливну зону (місце між низькими і високими приливами);
  • лимани;
  • Коралові рифи;
  • солончаки;
  • Гідротермальні жерла, де хемосинтезирующие становлять кормову базу.

Багато видів організмів живуть в морських екосистемах, а саме: бурі водорості, корали, головоногі молюски, голкошкірі, дінофлагелляти, акули і т.д.

прісноводні екосистеми

На відміну від морських екосистем, прісноводні охоплюють лише 0,8% поверхні Землі і містять 0,009% від загальної кількості світових запасів води. Існує три основних види прісноводних екосистем:

  • Стоячі: води, де відсутня течія, як басейни, озера або ставки.
  • Проточні: швидко рухомі води, такі як струмки і ріки.
  • Водно-болотні угіддя: місця, в яких постійно або періодично затоплена грунт.

Прісноводні екосистеми є місцями проживання рептилій, земноводних і близько 41% видів риб в світі. Швидко рухомі води зазвичай містять більш високу концентрацію розчиненого кисню, тим самим підтримують більше біологічне різноманіття, ніж стоячі води ставків або озер.

Структура, компоненти і фактори екосистеми

Екосистема визначається як природна функціональна екологічна одиниця, що складається з живих організмів (біоценозу) і їх неживого навколишнього середовища (абиотической або фізико-хімічної), які взаємодіють між собою і створюють стабільну систему. Ставок, озеро, пустеля, пасовища, луки, ліси і т.д. є поширеними прикладами екосистем.

Кожна екосистема складається з абіотичних і біотичних компонентів:

структура екосистеми

абіотичні компоненти

Абіотичні компоненти являють собою не пов'язані між собою фактори життя або фізичну середу, яка впливає на структуру, розподіл, поведінку і взаємодію живих організмів.

Абіотичні компоненти представлені в основному двома типами:

  • кліматичними факторами, Які включають в себе дощ, температуру, світло, вітер, вологість і т.д.
  • едафічними факторами, Що включають в себе кислотність грунту, рельєф, мінералізацію і т.д.

Значення абіотичних компонентів

Атмосфера забезпечує живі організми вуглекислим газом (для фотосинтезу) і киснем (для дихання). Процеси випаровування, транспірацію і відбуваються між атмосферою і поверхнею Землі.

Сонячне випромінювання нагріває атмосферу і випаровує воду. Світло також необхідний для фотосинтезу. забезпечує рослини енергією, для росту і обміну речовин, а також органічними продуктами для харчування інших форм життя.

Більшість живої тканини складається з високого відсотка води, до 90% і навіть більше. Мало хто клітини здатні вижити, якщо вміст води падає нижче 10%, і більшість з них гинуть, коли вода становить менше 30-50%.

Вода є середовищем, за допомогою якої мінеральні харчові продукти надходять в рослини. Вона також необхідна для фотосинтезу. Рослини і тварини отримують воду з поверхні Землі і грунту. Основне джерело води - атмосферні опади.

біотичні компоненти

Живі істоти, включаючи рослини, тварин і мікроорганізми (бактерії і гриби), присутні в екосистемі, є биотическими компонентами.

На основі їх ролі в екологічній системі, біотичні компоненти можуть бути розділені на три основні групи:

  • продуценти виробляють органічні речовини з неорганічних, використовуючи сонячну енергію;
  • Гетеротрофи харчуються готовими органічними речовинами, виробленими продуцентами (травоїдні, хижаки і);
  • Редуценти. Бактерії і гриби, що руйнують відмерлі органічні сполуки продуцентів (рослин) і консументів (тварин) для харчування, і викидають в навколишнє середовище прості речовини (неорганічні і органічні), що утворюються як побічні продукти їх метаболізму.

Ці прості речовини повторно виробляються в результаті циклічного обміну речовин між біотичних спільнотою і абіотичним середовищем екосистеми.

рівні екосистеми

Для розуміння рівнів екосистеми, розглянемо наступний малюнок:

Схема рівнів екосистеми

особина

Особина - це будь-яка жива істота або організм. Особи не розмножуються з індивідуумами з інших груп. Тварини, на відміну від рослин, як правило, відносяться до цього поняття, оскільки деякі представники флори можуть схрещуватися з іншими видами.

У наведеній вище схемі, можна помітити, що золота рибка взаємодіє з навколишнім середовищем і буде розмножуватися виключно з представниками свого виду.

популяція

Популяція - група особин даного виду, які живуть в певній географічній області в даний момент часу. (Прикладом може служити золота рибка і представники її виду). Зверніть увагу, що популяція включає особин одного виду, які можуть мати різні генетичні відмінності, такі як колір шерсті / очей / шкіри і розмір тіла.

Спільнота

Спільнота включає в себе всіх живих організмів на певній території, в даний момент часу. У ньому можуть бути присутніми популяції живих організмів різних видів. У наведеній вище схемі, зверніть увагу, як золоті риби, лососеві, краби і медузи співіснують в певному середовищі. Велике співтовариство, як правило, включає в себе біорізноманіття.

екосистема

Екосистема включає в себе співтовариства живих організмів, що взаємодіють з навколишнім середовищем. На цьому рівні живі організми залежать від інших абіотичних факторів, таких як камені, вода, повітря і температура.

биом

Простими словами, являє собою сукупність екосистем, що мають схожі характеристики з їх абіотичними факторами, адаптованими до навколишнього середовища.

біосфера

Коли ми розглядаємо різні біоми, кожен з яких переходить в інший, формується величезна спільнота людей, тварин і рослин, що живуть в певних місцях проживання. є сукупністю всіх екосистем, представлених на Землі.

Харчова ланцюг і енергія в екосистемі

Всі живі істоти повинні харчуватися, щоб отримувати енергію, необхідну для росту, руху і розмноження. Але чому ж ці живі організми харчуються? Рослини отримують енергію від Сонця, деякі тварини їдять рослини, а інші їдять тварин. Це співвідношення годування в екосистемі, називається харчової ланцюгом. Харчові ланцюги, як правило, представляють послідовність того, хто ким харчується в біологічному співтоваристві.

Нижче наведені деякі живі організми, які можуть розміститися в харчовому ланцюгу:

Схема харчового ланцюга

Харчова ланцюг - це не одне і те ж, що і. Трофічна мережа являє собою сукупність багатьох харчових ланцюгів і є складною структурою.

передача енергії

Енергія передається по харчових ланцюгах від одного рівня до іншого. Частина енергії використовується для росту, розмноження, пересування та інших потреб, і не доступна для наступного рівня.

Більш короткі харчові ланцюги зберігають більше енергії, ніж довгі. Витрачена енергія поглинається навколишнім середовищем.