Экосистемы. Превращения вещества и энергии в экосистемах

Экосистемы. Превращения вещества и энергии в экосистемах.Экосистемы

Первое четкое определение экосистемы были приведены английским ученым А. Тенсли в 1935 г. В современной биологии экосистемой называют совокупность популяций автотрофных и гетеротрофных организмов, вязанных между собой трофическими и энергетическими связями, общей территорией или акваторией. Экосистема является открытой системой, способен к саморегуляции и может существовать длительное время.

Организмы (популяции) в пределах экосистемы сочетании общими ресурсами. Экосистема характеризуется как свойствами отдельных ее компонентов, так и специфическими чертами, созданными ею. Это – поток вещества и поток энергии. Согласно второму закону термодинамики экосистема, как любая живая система, поглощает световую энергию, превращает ее в энергию ковалентных связей органических соединений, а затем последовательно превращает ее в механическую, электрическую, световую энергию подобное. На каждом этапе преобразования имеют место закономерные потери энергии в виде тепла.

Экосистема является элементарной структурно-функциональной единицей биосферы, в рамках которой должны место проявления круговорота веществ и энергии. Экосистема может занимать разное гиперобьем: от объема капли воды, в которой сосуществуют микроскопические авто-и гетеротрофы, до всей живой оболочки Земли. Экосистема

может быть естественной или созданной искусственно (Например, внутреннее пространство космического корабля). Природные экосистемы армируются спонтанно путем конкурентного взаимоисключения видов (популяций) в ходе выбора ими (дифференциации) экологических ниш.

Экологическая ниша - это совокупность параметров среды, характеризующих место вида в экосистеме. Каждый вид имеет свою пространственную нишу (определенный объем пространства), что зависит от размеров особей, их подвижности, численности, и трофическую нишу, что определяется пищевыми потребностями вида. Трофическая ниша широкая у тех видов, которые имеют различные пищевые предпочтения (всеядные), и узкая в специализированных видов (например, эндопаразиты человека аскарида человеческая).

На планете существует два основных среды, где закладываются экологические ниши организмов: водное и воздушное. Выделяют также почвенную среду, подземное (фреатичне) и внутренняя среда организмов (среда существования эндопаразитов).

В зависимости от того, какие трофические категории организмов входят в состав экосистем, выделяют повноч- ленные и неповночленни экосистемы. Так, неполно- членным является экосистемы подземных озер, где отсутствует собственная биопродукции.

Первичные экосистемы таковы, сформировавшиеся в условиях среды, не измененного деятельностью других живых организмов. Развитие экосистемы на первичном субстрате называют экогенеза.

Классический пример такого явления представляют последствия всемирно известной природной катастрофы на острове Кракатау в Индонезии. В 1883 году вследствие взрыва вулкана все живое на этом острове было полностью уничтожено. В течение 50 лет спустя происходило постепенное заселение острова. Ближайшими островами были Ява, Суматра и несколько мелких островов, удаленных на десятки километров. За 3 года после катастрофы первыми появились пленки цианобактерий, покрывших застывшие потоки лавы и камней, их споры были занесены воздушными потоками.

Впоследствии появились первые споровые растения, впоследствии семенах. Постепенно прибывали животные, даже змеи смогли переплыть. За 50 лет после катастрофы на острове было зарегистрировано около 1200 видов живых организмов. За более чем 100 лет экосистема острова не приобрела стабильных показателей, что означает продолжение ее становления.

Вторичные экосистемы формируются или существуют в условиях среды, измененных под действием живых организмов, в том числе и человека. По сравнению с естественными, вторичные антропогенные экосистемы имеют нестабильный видовой состав, значительные колебания прироста биомассы и целом низкую биопродуктивность. Процесс образования вторичных экосистем обычно подлежит понятию "сукцессия", поскольку в ходе их становление происходит постепенное изменение видового состав группировок. Сукцессия - явление постепенной изменения одних биоценозов другими на определенном участке территории.

Антропогенными называют экосистемы, в которых видовой состав и (или) физические параметры среды определенной степени контролируются человеком. Они делятся на две категории: культивационных и рыжие-ральтти. Культивационных антропогенные экосистемы является результатом управляемого использования природных ресурсов, при котором человек стремится пополнить их потери. В зависимости от направления хозяйственной деятельности культивационных экосистемы бывают промышленными (Лесные насаждения, рыбохозяйственные пруды), аграрными (Посевы, пастбища) и рекреационными (парки, скверы, декоративные водоемы).

Наибольшей проблемой культивационных экосистем является отсутствие собственного механизма кругооборота веществ, поскольку человек отбирает из них те ресурсы, которые ей необходимы, независимо от степени их востребованости. Это вызывает потребность в искусственном возобновлении таких ресурсов путем насаждения и посева растений, искусственного выращивания отдельных видов животных, внесение минеральных и органических удобрений. Поэтому такие экосистемы могут существовать долгое время и без контроля со стороны человека быстро превращаются во вторичные. Рудеральная экосистемы формируются на механически или химически поврежденных человеком почвах и состоят прежде из видов, имеющих высокую экологическую пластичность, - Эксплерентов. Они быстро занимают свободные экониши, быстро размножаются и быстро исчезают, избегая конкуренции. К ним относятся занятые сорняками заброшенные пахотные земли, свалки, придорожные полосы подобное. С медицинской точки зрения являются потенциальными источниками распространения переносчиков возбудителей болезней человека.

Важнейшими типами взаимоотношений между организмами в экосистеме являются трофические и энергетические, так как они определяют параметры среды в пределах экосистемы. Каждая экосистема занимает определенное биотоп. Биотоп - это участок территории или акватории, на которой существуют однородные абиотические условия, занята биоценозом.