Экосистемы

Природная экосистема – единый комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые (биотические) и неживые (абиотические) компоненты обмениваются между собой веществами и энергией. Объекты различной сложности и размеров (например, океан и маленький пруд, тайга и березовая роща) могут рассматриваться экологом как экосистема. Термин этот предложен А.Тенсли в 1935 году и часто синонимичен термину «биогеоценоз».

В качестве основных компонентов экосистемы следует выделить, во-первых, химические соединения – воду, диоксид углерода, а также кислород (но не всегда) и некоторые другие неорганические вещества, а во-вторых, живые организмы. В-третьих, любой экосистеме для поддержания своего функционального состояния необходим приток энергии, первичным источником которой является Солнце. Электромагнитное излучение Солнца преобразуется в энергию химических связей органических веществ, которые создают в процессе фотосинтеза зеленые растения.

Химические элементы в экосистемах совершают круговорот, причем обмен элементами между составными частями экосистемы сбалансирован. Например, круговорот углерода и кислорода обеспечивается взаимодополняющими процессами фотосинтеза и дыхания. Круговорот элементов в экосистеме невозможен без солнечного излучения, поскольку от последнего зависит процесс фотосинтеза. В экосистемах поток энергии всегда начинается с солнечной радиации, улавливаемой в процессе фотосинтеза и используемой для образования молекул углеводов. Энергия не циркулирует в экосистемах, а передается от фотосинтезирующих организмов, т.е. растений, водорослей и некоторых бактерий к животным и гетеротрофным простейшим, а затем к микроорганизмам. На каждом этапе основная ее часть рассеивается в форме тепла, в конечном итоге возвращающегося в мировое пространство в виде инфракрасного излучения.

Кроме абиотических (неживых) компонентов каждая экосистема включает два биотических (живых) – автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы – главным образом фотосинтезирующие организмы, способные использовать солнечную энергию для создания собственных органических веществ. Поскольку гетеротрофы этого не могут, они должны использовать органические молекулы, образованные автотрофами. Гетеротрофы составляют несколько пищевых или трофических уровней. Организмы всех трофических уровней образуют то, что называется пищевой цепью. Длина и сложность этих цепей сильно варьируют. Обычно каждый организм имеет несколько источников питания и сам употребляется в пищу несколькими другими организмами. Поэтому в большинстве случаев правильнее говорить о пищевой сети.

Одни экосистемы остаются стабильными многие годы, в то время как другие быстро изменяются. В последнем случае в их составе происходят закономерные смены, называемые сукцессией. Вырубка в лесу быстро заселяется окружающими деревьями; сходным образом луг в конечном итоге сменяется лесом. Процесс сукцессии непрерывен и идет по всей планете. В конечном итоге он направлен на получение стабильных, устойчивых экосистем с максимальным разнообразием видов и сложными взаимоотношениями между этими видами.

Люди в процессе хозяйственной деятельности вносят огромные изменения в экосистемы, препятствуя сукцессии. Для получения высоких величин продукции водоёмов или полей хозяйственная деятельность люди сознательно стремятся к упрощению сообществ животных или растений, доводя их при необходимости до монокультуры. Сокращаются трофические цепи, вводятся виды с высокой эффективностью роста, создаётся простая структура экосистемы, уменьшаются потери энергии. Аналогично - загрязнение, токсические воздействия на экосистемы (например, использование пестицидов) приводят к изменениям их структуры в сторону упрощения. Поддержание системы в таком, далёком от природного, состоянии возможно только за счёт постоянного притока в систему дополнительной энергии. Это следует постоянно иметь в виду при планировании хозяйственных мероприятий и уметь рассчитывать усилия, необходимые для достижения желаемого результата.

---