3.2. Структура и динамика экосистем.

Экосистема - пространственно определенная совокупность живых организмов и среды их обитания, объединенных вещественно-энергетическими и информационными взаимодействиями.

Понятие экосистемы, как видно из определения, не ограничено какими-либо признаками размера, сложности, ранга и, поэтому, может относиться как к сложным естественным комплексам (озеро, лес, океан, экосфера), так и к искусственным (аквариум, агроценоз, теплица).

В зависимости от цели исследования выделяют следующие типы компонентов экосистемы:

Экотоп (биотоп) - участок с одинаковыми ландшафтными, климатическими, почвенными условиями;

Биоценоз - совокупность всех живых организмов, населяющих данный биотоп;

Биогеоценоз (биотоп + биоценоз) - это элементарная наземная экосистема, главная форма существоваиня природных экосистем;

Для водных экосистем принято определение гидробиоценоз.

Состав и функциональная структура экосистем

В каждой экосистеме присутствуют группы организмов разных видов, различающихся по способу питания:

автотрофы - организмы, образующие вещество своего тела из неорганических веществ посредством процесса фотосинтеза (все зеленые, хлорофиллоносные растения) и хемосинтеза (хемоавтотрофные бактерии, использующие в качестве источника энергии окисление водорода, серы, аммиака, железа);

гетеротрофы - организмы, потребляющие готовое органическое вещество других организмов и продуктов их жизнедеятельности (животные, грибы, бактерии).

Трофические уровни

В зависимости от источников питания и участия в деструкции выделяют:

- уровень продуцентов - все автотрофы, с этого уровня начинается утилизация внешней энергии и создается масса органического вещества;

• уровень консументов 1-го порядка - потребители органического вещества (травоядные, фитофаги);

• уровень консументов 2-го порядка - плотоядные животные, зоофаги;

• уровень консументов 3-го порядка - паразиты и суперпаразиты, а таккже симбиотрофы-симбионты;

На данный момент выделен уровень детритофагов и сапрофагов - организмы, питающиеся мертвым органическим веществом (бактерии, грибы, черви, личинки и некоторые насекомые), но не относящиесяк редуцентам.

- уровень редуцентов - бактерии и низшие грибы, завершают деструктивную работу консументов и детритофагов, доводя разложение органики до полной минерализации и, тем самым, замыкая кругооборот веществ.

Поддержание кругооборота веществ происходит между видами различных уровней через систему цепей питания (выделяют цепи пастбищные - начинаются с продуцентов, цепи паразитов и детритные цепи - включающие только редуцентов). Цепи питания, в свою очередь, входят в структуру трофических сетей, охватывающих весь ценоз.

Пространственная структура экосистем

• вертикальная (для биогеоценозов) - ярус мхов и лишайников, ярус трав и кустарничков, ярус кустарников, ярус подроста, ярус больших деревьев;

• горизонтальная - характеризуется мозаичностью и связана с неравномерным распределением популяций отдельных видов по площади (это определяется особенностями биотопа и взаимоотношениями между видами и популяциями).

Динамика экосистем

Динамичность - это фундаментальное свойство экосистемы, отражающее зависимость системы от комплекса факторов и адаптивный ответ на их воздействие.

Динамические изменения бывают суточными (раскрытие цветка днем и закрывание ночью, ночные хищники и т.д.) и сезонными (листопад, выпадение однолетников, накопление биомассы, сезонные миграции).

Многолетние изменения в структуре экосистем связаны с замещением одного природного сообщества другим. Это называют экологической сукцессией. По общему характеру сукцессии подразделяются на первичные и вторичные. Первичные сукцессии начинаются на субстрате, не измененном деятельностью живых организмов. Такой тип сукцессий возникает на скалах, обрывах, песках. Здесь происходит смена ценозов: бактерии - водоросли - лишайники - мхи - травы и кустарнички - кустарники и деревья. Вторичные сукцессии развиваются на субстрате, первоначально уже измененном деятельностью комплекса живых организмов (после пожаров, разливов рек, оползней, вырубок).

В последнее время, в связи с данными палеонтологии, заговорили о вековых сменах экосистем - подобное наиболее ярко проявляется при анализе изменения климата при отступлении ледников, вековой ход аридизации климата в Средней Азии и т.д.

Контрольные вопросы:

1. Дайте понятие экосистемы и ее роль в биосфере?

2. Объясните, почему пирамида биомасс в океане "перевернута"?

3. В связи с чем в процессе экологической сукцессии продуктивность системы возрастает?

4. В чем отличие первичных сукцессий от вторичных?

5. Чем отличаются трофические цепи от трофических сетей?