Материал: 4498

13

функционирующие на данном участке таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляют собой экологическую систему – экосистему.

Экосистемой не является любая часть жизни, взаимодействующая с окружающей средой. Экосистема – сообщество живых организмов и среды их обитания,

которые функционируют совместно, т.е. обмен вещества и энергии происходит в них во взаимной связи.

Термин «экосистема» впервые был предложен в 1935 г. английским экологом А.Тенсли, хотя представления об экосистеме сформировались очень давно и связаны с концепцией единства организма и среды. А термин «биогеоценоз» был введен русским ученым В.Н. Сукачевым в 1942 г.

Биогеоценозы (от греч. bios – жизнь, geo – земля, koinos - вместе) – экологические системы – самые сложные естественные (природные) системы. Биогеоценозы состоят из биоценозов (живых организмов) и экотопов (среды их обитания).

Биогеоценоз и экосистема – понятия сходные, но не тождественные. И то и другое понятие подразумевает совокупность живых организмов и среды их обитания, но экосистема – понятие безразмерное. «От капли до океана» - так образно охарактеризовал ее английский биолог А.Тенсли. Муравейник, аквариум, пруд, болото, кабина космического корабля – все это экосистемы.

Биогеоценоз в отечественной литературе принято характеризовать как экосистему, границы которой очерчены ареалом распространения растительного покрова – фитоценоза. Например, степные, болотные, луговые и т.п. биогеоценозы. Иными словами, биогеоценоз - это частный случай экосистемы, всегда явление естественное, даже в случае воздействия на него человека. Экосистема же может быть как естественной, так и целиком искусственной (аквариум, космический аппарат и т.п.).

Ю.Одум выделяет три группы природных экосистем: наземные, пресноводные и морские.

Неземные экосистемы – это тундра, пустыня, лесостепи и т.д. Пресноводные экосистемы включают стоячие воды, текущие воды, заболоченные угодья; морские экосистемы включают открытый океан, прибрежные воды, глубоководные зоны и т.д.

Люди вместе со своими культурными растениями и домашними животными также являются экосистемой – экосистемой человека, взаимодействующей со всеми прочими экосистемами планеты.

Сама биосфера является гигантской экосистемой Планеты Земля.

Экосистемы – основной объект изучения синэкологии. Главная теоретическая и практическая задача синэкологии заключается в том, чтобы не только вскрывать закономерности функционирования экосистем, но и научиться управлять ими в условиях все возрастающего влияния человека на окружающую среду.

Каждая экосистема содержит совокупность животных и растительных организмов, которые по формам питания можно разделить на две группы:

-автотрофы (кормящие себя сами) – зеленые растения, способные осуществлять фотосинтез и использующие минеральные элементы для роста и воспроизводства. Таким образом, простые химические вещества, из которых состоят воздух, вода и минералы горных пород и почва, превращаются в сложные соединения типа белков, жиров и углеводов, называемые органическими. Автотрофные растения – это продуценты экосистемы (от латинского producens - производящий), создающие органические вещества из неорганических.

-гетеротрофы (питающиеся другими) – организмы, которым для питания необходимы органические вещества. Эти организмы имеют значительно более сложный обмен веществ. Все гетеротрофы подразделяются на организмы-потребители

14

(консументы) и организмы, разлагающие органические вещества на исходные неорганические компоненты (редуценты).

Консументы (от лат. сosumo - потребляю) – это организмы, потребляющие органические вещества. К ним относятся как простейшие, черви, рыбы, моллюски, насекомые и другие членистоногие, пресмыкающиеся, птицы, так и млекопитающие, включая человека.

Различают консументы первого порядка – растительноядные животные, будь то слон или клещ (или первичные консументы), консументы второго, третьего и более высоких порядков, потребляющие животную птицу, - хищники (или плотоядные), а также всеядные (или эврифаги), которые могут поедать как растительную, так и животную пищу (лисы, свиньи, тараканы и др.).

Редуценты (от лат. reducens – возвращающий, восстанавливающий) – организмы, разлагающие мертвое органические вещество. К ним относятся всевозможные сопрофитные бактерии, грибы и животные – детритофаги, питающиеся мертвым или частично разложившимся органическим веществом – детритом. В почве – это мелкие беспозвоночные, питающиеся отбросами, например, мелкие клещи, земляные черви, многоножки; в водных экосистемах – моллюски, крабы и черви, при гниении – бактерии; при разложении растительного опада – грибы.

Особая трофическая связь в биоценозе – паразитизм, при котором один вид «хозяин» служит для другого «паразита» не только источником пищи, но и местом постоянного или временного обитания (например, фитофтора). Существуют взаимополезные связи между видами (бобовые – клубеньковые бактерии), называемые

симбиозом.

Совокупность множества параметров среды, определяющих условия существования того или ирного вида и его функциональные характеристики (преобразование им энергии, обмен информацией со средой и себе подобными и др.), представляет собой экологическую нишу. Экологическая ниша включает не только положение вида в пространстве, но и функциональную роль его в сообществе (например, трофический уровень или место в пищевой цепи) и его положение относительно абиотических условий существования (температура, влажность и т.п.).

По Н.Ф. Реймерсу, экологическая книга – это совокупность условий жизни внутри экологической системы, предъявляемых к среде видом или его популяцией. Таким образом, каждый вид в среде, где он обитает, занимает место, которое обусловлено его потребностью в пище, территории, связано с функцией воспроизводства. Такие экологические связи создают определенную структуру биоценоза. Биоценозы – динамические системы, они находятся в постоянном развитии, им свойственная сукцессия.

Сукцессия (от лат. succession - преемственность) – последовательная смена одного биоценоза другим. Суть этого явления в том, что под влиянием внутреннего развития биоценозов, их взаимодействия с окружающей средой они постепенно «стареют» и сменяются другими типами биоценозов. Так, озеро, зарастая, превращается в болото; болото, высыхая, преобразуется в луг; в лесу после пожара сменяются породы.

Процесс сукцессии включает этапы: возникновение не занятого жизнью участка;

миграция на этот участок различных организмов; проживание организмов; формирование структуры биоценоза путем конкуренции;

преобразование местообитания для стабилизации условий среды и отношений между организациями.

15

Еще одно важное экологическое положение – это чем разнообразнее и сложнее биоценоз, тем выше его устойчивость, способность противостоять различным внешним воздействиям.

Устойчивость природных биоценозов определяется тем, что составляющие виды в процессе эволюции приспособились друг к другу настолько, что стали как бы заботиться о ценности, структуре своего биогеоценоза. Взаимоотношения между хищником и его жертвой, являются примером так называемой обратной связи, при которой один вид наносит ущерб другому и не может жить без него. Еще один пример. В годы, когда растительная пища для какого-либо вида насекомого в избытке, популяция его быстро размножается и резко повышается его численность. В системе проявляется положительная обратная связь, которая стремится вывести ее из равновесия. Но резко возросшая численность популяции приводит к столь же резкому снижению запасов растительной пищи, в результате нехватки которой в системе обнаруживается отрицательная обратная связь, которая стремится вывести ее из равновесия. Но резко возросшая численность популяции приводит к столь же резкому снижению запасов растительной пищи, в результате нехватки которой в системе обнаруживается отрицательная обратная связь, возвращающая ее в исходное состояние. Устойчивость экосистем характеризует так называемый принцип Ле Шателье. Суть его состоит в том, что при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, последнее смещается в направлении, при котором эффект этого воздействия ослабляется (действуют отрицательные обратные связи).

Таблица 1.2

Список городов с максимальными концентрациями загрязняющих веществ выше 10 ПДК

16

Примечание: Q – средняя за год концентрация любого вещества; для метилмеркаптана приведена Q в мкг/м3.

1.3. Биосфера – область взаимодействия человека и природы

Экосистемой высшего ранга на Земле является биосфера – оболочка планеты, населенная живым веществом.

Понятие биосферы появилось в биологии в XVIII в., однако первоначально оно имело иной, чем теперь смысл. Близкое к современному понятие «биосфера» ввел австрийский геолог Э. Зюсс в книге «Происхождение Альп» (1875 г.), где выделил ее как особую, образуемую организмами оболочку Земли. Сейчас для обозначения этой оболочки применяют понятие «биота», «биос», «живое вещество», понятие «биосфера» трактуют по В.И. Вернадскому.

В своей работе «Биосфера» (1926 г.), ставшей классикой, академик В.И. Вернадский дал определение биосфере как особой охваченной жизнью оболочке Земли.

В.И. Вернадский в физико-химическом составе биосферы выделяет следующие компоненты:

живое вещество – совокупность всех живых организмов;

косное вещество – неживые тела или явления (газы атмосферы, горные породы магматического, неорганического происхождения и т.п.);

биокосное вещество – разнородные природные тела (почвы, поверхностные воды и т.п.);

биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живых организмов (гумус почвы, каменный уголь, торф, нефть, сланцы и т.п.); радиоактивное вещество; рассеянные атомы;

вещество космического происхождения (космическая пыль, метеориты).

По современным понятиям, биосфера включает оболочку Земли, которая вмещает все разнообразие живых организмов и часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. То есть, биосфера – это область активной

жизни, которая охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхние горизонты литосферы. (Шимова О.С., Соколовский Н.К., 2001 г.).