najveći ekosustav. Ekosustavi, vrste ekosustava. Raznolikost prirodnih sastojaka biosfere

Ekološki kompleksi, njihove vrste i komponente glavni su alat koji omogućuje proučavanje i razumijevanje mjesta čovjeka na planeti, njegovog utjecaja na biosferu, kao i poboljšanje metoda zaštite okoliša i održavanja njegove stabilnosti i postojanja. Sve vrste ekosustava su međusobno povezane i ne mogu postojati odvojeno, stoga je važno ne poremetiti njihovu međusobnu interakciju.

Definicija i pojam pojma

Ekološki sustav je skup živih organizama, njihovih prirodnih staništa i komunikacijskih sustava putem kojih se razmjenjuju energija, tvari i informacije. Koncept "ekosustava" predložio je botaničar A. Tensley 1935. godine, koji je cijeli svoj život posvetio proučavanju procesa botanike.

Ekološki sustav djeluje kao zasebna strukturna jedinica koja spaja biotičke i abiotske čimbenike. Odlikuje ga linija samorazvoja, određena organizacija i sposobnost pružanja vitalnih materijala. Koncept ekosustava pojavio se tek u 20. stoljeću, ali od tada je njegova shema postala mnogo kompliciranija i nastavlja se mijenjati. Na njega utječu prirodni uzroci i intervencija progresivnih aspekata.

Ekosustav je najvažniji dio prirodnog kompleksa geografske i biološke ljuske našeg planeta, koji se sastoji od sljedećih komponenti: tla, zraka, flore, faune i vodnih resursa.

Prirodne zajednice nemaju jasne granice. Razdvojene su zemljopisnim barijerama poput planina, pustinja, rijeka, mora ili oceana, pa se najčešće spajaju jedna u drugu. Prijelazne zone između njih nazivaju se ekotonima.

Ekosustav se često naziva biogeocenoza, ali znanstvenici smatraju da se drugi koncept ne može smatrati potpunim sinonimom za ovaj pojam. Biogeocenoza je analog ekološkog sustava na početnoj razini, povezan s određenim područjem kopnenog ili vodenog okoliša. Ekosustav razmatra apstraktna područja.

U svijetu postoji mnogo različitih prirodnih kompleksa, ali svi su ujedinjeni istim principom: u svakom sustavu postoji regionalna komponenta koja se naziva biotop i koju karakteriziraju isti krajolik i klima, kao i biocenoza koju predstavljaju stanovnici skupina koja stalno živi u biotopu. Zajedno tvore biogeocenozu i ne mogu postojati odvojeno jedna od druge.

Struktura i glavne komponente

Ekosustav čine živi organizmi i njihov neživi okoliš. Između njih postoji interakcija koja osigurava stabilan i održiv sustav. Primjeri ekoloških zajednica su livada, pustinja, jezero ili ribnjak.

Svaki ekosustav uključuje komponente:

Potrošači su životinje mesožderi, biljojedi i svejedi, kao i biljke kukojede. Da bi preživjeli, potrebne su im organske tvari koje proizvode proizvođači. Razlagači uništavaju mrtve organske spojeve potrošača i proizvođača od kojih dobivaju hranu. U isto vrijeme, u vanjsko okruženje prolaze jednostavne komponente koje su nusproizvodi metabolizma. Reproduciraju se kao rezultat cikličkog metabolizma koji se odvija između abiotskog i biotičkog okruženja ekološkog sustava.

Tla uključuju veliki broj mineralne i organske komponente. Oni također sadrže žive organizme. Zemlja je glavni izvor hrane i životne sredine za potrošače. igra važnu ulogu u kruženju hranjivih tvari gornji dio tlo s biljkama.

Kisik i ugljični dioksid koji se oslobađaju iz atmosfere neophodni su za fotosintezu. Između površine planeta i atmosfere postoji ciklus vode. Zbog sunčevog zračenja atmosfera se zagrijava, uslijed čega voda isparava. Proces fotosinteze također zahtijeva svjetlosnu energiju koja utječe na rast biljaka i metaboličke procese koji se u njima odvijaju.

Većina živih tkiva karakterizira visok postotak vode sadržane u njima. Vrlo malo stanica preživi kada se ta tvar reducira. Većina njih umire već na pokazatelju ispod 40%. Voda je medij kroz koji mineralne hranjive tvari ulaze u biljke. Neizostavan je izvor preživljavanja životinja, koji nastaje iz atmosferskih oborina.

Prirodne sustave karakteriziraju duga razdoblja postojanja. Za to sve komponente moraju ispravno raditi. Osim toga, procesi razmjene i interakcije s okolišem važni su za ekološke zajednice. Iako su svi sustavi individualni, svi imaju strukturu i komponente.

Ekološke zajednice karakterizira velika raznolikost. Sustavi se razlikuju po značajkama kao što su veličina, mjesto, utjecaj vanjskih čimbenika, porijeklo, izvor energije, sposobnost samoregulacije i obnavljanja. U njima se odvijaju različiti procesi i uključene su različite komponente, pa znanstvenici daju nekoliko tipova ekosustava s njihovim karakteristikama.

Ovisno o mjerilu, razlikuju se sljedeće zajednice:

mikroekosustav - sustav malih razmjera (bare, lokve, panjevi);
mezoekosustav - ekosustav srednje veličine (šume, rijeke, velika jezera);
makroekosustav - najveći sustav koji ujedinjuje nekoliko ekosustava odjednom prema sličnim biotičkim i abiotički čimbenici(tropska šuma sa svim životinjama koje žive u njoj i rastućim drvećem, vodena tijela).

Ekosustavi se mogu nalaziti na kopnu ili u vodi. Vodene zajednice su oceanske, morske, riječne, jezerske. Biogeocenoze se također razlikuju po utjecaju čimbenika kao što su temperatura, oborine i sunčeva energija.

Po podrijetlu znanstvenici razlikuju ekosustave:

Prirodno. Takvi su sustavi prirodnog podrijetla i postoje uz sudjelovanje okoliša. Sve komponente obavljaju svoje funkcije neovisno. Najveći prirodni ekosustav je Zemlja.
Umjetna. Te komplekse stvara čovjek pa se nazivaju i antropogenim. Ljudi ih formiraju da bi dobili hranu za sebe, svježi zrak i drugi proizvodi potrebni za život. Primjeri umjetnih ekosustava su vrtovi, parkovi, polja, okućnice.

Mnogi ekološki sustavi postoje zbog sunčeve energije. Samo neki kompleksi biosfere koriste organske ostatke kao glavni ili jedini izvor energije. Prema sposobnosti samoregulacije i obnove ekosustavi se dijele na nezavisne i ovisne.

Postoje i druge klasifikacije prirodnih kompleksa. Prilikom podjele u skupine uzima se u obzir njihov biološki sastav, raznolikost vrsta i dominacija pojedinih potrošača.

Prirodni ekosustavi su sustavi koji ovise o sunčevoj energiji izvana, ali ima i onih kojima je potreban dodatni izvor prehrane. Prvu skupinu, koja je potpuno ovisna o nebeskom tijelu, karakterizira slaba produktivnost u preradi tvari, ali se takve ekološke zajednice ne mogu izostaviti. Oni formiraju klimu i stanje zračnog sloja oko Zemlje. Kompleksi prirodnog podrijetla nalaze se na najvećim površinama. Prirodni ekosustavi uključuju kopnene i vodene.

Kopnene ekološke zajednice podijeljene su u nekoliko skupina:

Šuma. Odlikuje ih obilje vegetacije i veliki broj živih organizama koji postoje na malim područjima. U tim prirodnim kompleksima postoje različite vrste faune čija je gustoća prilično velika. Čak i male promjene u šumskim ekosustavima uvelike utječu na njihovu ukupnu ravnotežu. To uključuje tropske, umjerene, širokolisne i tajge šume.
Pustinja. Zauzimaju područja pustinja gdje ima malo padalina. Krajnje toplina zrak, loš pristup vodnim resursima i intenzivna sunčeva svjetlost negativno utječu na raznolikost vrsta životinja i biljaka na ovim područjima.
Ekosustav livada. Travnjaci pokrivaju umjerena i tropska područja planeta. Njihovo područje prekriveno je zeljastim biljem, grmljem i ponekim drvećem. Na livadama žive grabežljivci i biljojedi. Zajednice su podijeljene na savane, prerije i stepe.
Planina. Planinska područja karakteriziraju teški klimatski uvjeti u kojima opstaje samo alpska flora. Životinje koje žive u gorju imaju guste krznene kapute koje ih štite od hladnoće.

Vodeni prirodni kompleksi smješteni su u vodenom okolišu s pripadajućom faunom i florom. Budući da voda može imati različita svojstva, kompleksi se dijele na rijeke, mora, oceane i druga vodena tijela.

Stručnjaci razlikuju sljedeće vodene ekosustave:

marinac. Najveći sustav koji pokriva oko 70% površine planeta. Morska voda sadrži ogromnu količinu otopljenih soli i minerala. Morski ekosustavi podijeljeni su u sljedeće zone: oceanske, duboke, bentalne, plimne, estuarije.
Slatkovodni. Pokriva oko 0,8% ukupne površine planeta. Slatkovodne zajednice dijele se na stajaće, tekuće i močvarne prirodne komplekse.

Morski sustavi bogati su koraljima, smeđim algama, glavonošcima, bodljikašima, morskim psima i mnogim drugim potrošačima i proizvođačima. Slatkovodni kompleksi dom su gmazova, vodozemaca i otprilike 40% svjetskih vrsta riba. U vodama s brzim kretanjem otopljeni kisik je prisutan u visokoj koncentraciji, zbog čega se održava veća vrsta raznolikosti živih organizama nego u jezerima i drugim stajaćim vodama.

Sustavi koje je napravio čovjek

Sve što pripada prirodnom ekosustavu nije uvijek u stanju potpuno samostalno funkcionirati. Ako se izgubi čak i jedan ključni čimbenik, cijela zajednica će propasti i ostale veze će biti izgubljene. U najgorem slučaju, cijeli sustav umire. Održavati postojanje i normalno funkcioniranje ekološki kompleksi pomažu ljudima.

Antropogeni ekosustavi praktički se ne razlikuju od prirodnih, samo glavnu ulogu u njima igra utjecaj ljudi. Takve ekološke zajednice postoje posvuda: poljodjelstvo i Poljoprivreda, inženjerski sustavi, gradovi, industrijski centri. Nedavni primjeri negativno su utjecali na ekologiju Zemlje. Industrija remeti tijek prirodnih procesa u prirodi, šteti joj najbližim krajevima i istiskuje prirodni okoliš.

Nepovoljni vanjski čimbenici dovode do transformacije cjelokupnog ekosustava: povećava se raznolikost vrsta i njihova ukupna masa, neke biljke i životinje zamjenjuju se drugim sortama, lanci ishrane postaju složeniji. Te se promjene događaju tijekom dugog razdoblja.

Ljudi smatraju prirodu nevažnom karikom, iako bez nje ne mogu postojati. Čovjek često uzima od prirode, a zauzvrat daje vrlo malo. Bit će moguće spasiti prirodne ekosustave samo uz pažljiv odnos prema njima, rješavajući probleme moderno društvo i očuvanje prirodnih resursa.

Vrste ekosustava.

Ekološki sustav (ekosustav)- prostorno definiran skup živih organizama i njihovog staništa, ujedinjenih materijalno-energetskim i informacijskim interakcijama.

Razlikovati vodene i kopnene prirodne ekosustave.

Vodeni ekosustavi- to su rijeke, jezera, ribnjaci, močvare - slatkovodni ekosustavi, kao i mora i oceani - rezervoari sa slanom vodom.

Kopneni ekosustavi- to su tundra, tajga, šuma, šumska stepa, stepa, polupustinja, pustinja, planinski ekosustavi.

Svaki kopneni ekosustav ima abiotsku komponentu - biotop, ili ekotop - mjesto s istim krajobraznim, klimatskim, tlu; i biotička komponenta – zajednica, ili biocenoza – ukupnost svih živih organizama koji nastanjuju dani biotop. Biotop je zajedničko stanište za sve članove zajednice. Biocenoze se sastoje od predstavnika mnogih vrsta biljaka, životinja i mikroorganizama. Gotovo svaku vrstu u biocenozi predstavlja mnogo jedinki različitog spola i dobi. Oni čine populaciju određene vrste u ekosustavu. Vrlo je teško razmatrati biocenozu odvojeno od biotopa, stoga se uvodi koncept kao što je biogeocenoza (biotop + biocenoza). Biogeocenoza je elementarni kopneni ekosustav, glavni oblik postojanja prirodnih ekosustava.

Svaki ekosustav sadrži skupine organizama. različiti tipovi, razlikuje se po načinu ishrane:

Autotrofi ("samohranjivanje");

Heterotrofi ("hrane se drugima");

Potrošači – potrošači organska tvarživući organizmi;

Ditritofagi, ili saprofagi, su organizmi koji se hrane mrtvom organskom tvari – ostacima biljaka i životinja;

Razlagači - bakterije i niže gljive - dovršavaju razorni rad konzumenata i saprofaga, dovodeći razgradnju organske tvari do njezine potpune mineralizacije i vraćajući posljednje porcije ugljičnog dioksida, vode i mineralnih elemenata u okoliš ekosustava.

Sve ove skupine organizama u bilo kojem ekosustavu usko su u interakciji jedni s drugima, koordinirajući tokove tvari i energije.

Na ovaj način , prirodni ekosustav karakteriziraju tri značajke:

1) ekosustav je nužno kombinacija živih i neživih komponenti.

2) unutar ekosustava provodi se puni ciklus, počevši od stvaranja organske tvari i završava njezinom razgradnjom na anorganske komponente.

3) ekosustav ostaje stabilan neko vrijeme, što osigurava određena struktura biotičkih i abiotičkih komponenti.

Primjeri prirodnih ekosustava su: srušeno drvo, životinjski leš, malo vodeno tijelo, jezero, šuma, pustinja, tundra, kopno, ocean, biosfera.

Kao što se vidi iz primjera, jednostavniji ekosustavi su uključeni u složenije. Istovremeno se provodi hijerarhija organizacije sustava, u ovaj slučaj okolišne. Stoga se ekosustavi prema prostornoj skali dijele na mikroekosustave, mezoekosustave i makroekosustave.

Dakle, strukturu prirode treba promatrati kao sustavnu cjelinu, koja se sastoji od ekosustava ugniježđenih jedan u drugi, od kojih je najviši jedinstveni globalni ekosustav - biosfera. U njegovom okviru dolazi do razmjene energije i materije između svih živih i neživih komponenti na planetarnoj razini.

Antropogeni utjecaj na prirodne ekosustave.

Antropogeni čimbenici, t.j. rezultati ljudskih aktivnosti koji dovode do promjene okoliša mogu se razmatrati na razini regije, države ili globalne razine.

Antropogeno onečišćenje atmosfere vodi do globalnih promjena. Zagađenje atmosfere dolazi u obliku aerosola i plinovitih tvari. Najveću opasnost predstavljaju plinovite tvari, koje čine oko 80% svih emisija. Prije svega, to su spojevi sumpora, ugljika, dušika. Ugljični dioksid sam po sebi nije otrovan, ali njegovo nakupljanje povezano je s opasnošću od takvog globalnog procesa kao što je " Efekt staklenika". Vidimo posljedice globalnog zatopljenja.

Uz ispuštanje spojeva sumpora i dušika u atmosferu, povezane su oborine kisela kiša. Sumporov dioksid i dušikovi oksidi u zraku se spajaju s vodenom parom, zatim zajedno s kišom padaju na tlo u obliku razrijeđene sumporne i dušične kiseline. Takve oborine oštro narušavaju kiselost tla, pridonose smrti biljaka i isušivanju šuma, osobito crnogoričnih. Kad dospiju u rijeke i jezera, djeluju depresivno na floru i faunu, često dovodeći do potpunog uništenja biološkog života - od riba do mikroorganizama. Udaljenost između mjesta nastanka kiselih oborina i mjesta njihova pada može biti tisućama kilometara.

Ti negativni globalni utjecaji pogoršani su procesima dezertifikacija i krčenje šuma. Glavni čimbenik dezertifikacije je ljudska aktivnost. Među antropogenim uzrocima su prekomjerna ispaša, krčenje šuma, prekomjerno i nepravilno iskorištavanje zemljišta. Znanstvenici su izračunali da je ukupna površina pustinja koje je napravio čovjek premašila površinu prirodnih. Zato se dezertifikacija klasificira kao globalni proces.

Sada razmotrite primjere antropogenog utjecaja na razini naše zemlje. Rusija zauzima jedno od prvih mjesta u svijetu po rezervama svježa voda. A s obzirom na to da ukupni izvori slatke vode čine samo 2% ukupnog volumena Zemljine hidrosfere, postaje jasno koliko smo bogati. Glavna opasnost za te resurse je onečišćenje hidrosfere. Glavne rezerve slatke vode koncentrirane su u jezerima, čija je površina u našoj zemlji veća od teritorija Velike Britanije. Samo Bajkal sadrži oko 20% svjetskih rezervi slatke vode.

Znanstvenici razlikuju tri vrste onečišćenje hidrosfere: fizikalna, kemijska i biološka.

Pod fizičkim onečišćenjem podrazumijeva se prvenstveno toplinsko onečišćenje koje nastaje ispuštanjem zagrijane vode koja se koristi za hlađenje termoelektrana i nuklearnih elektrana. Ispuštanje takvih voda dovodi do kršenja prirodnog vodnog režima. Primjerice, rijeke na mjestima gdje se takve vode ispuštaju ne smrzavaju se. U zatvorenim vodnim tijelima to dovodi do smanjenja sadržaja kisika, što dovodi do smrti riba i brzog razvoja jednostaničnih algi („cvjetanje“ vode). Fizička kontaminacija također uključuje radioaktivnu kontaminaciju.

Kemijsko onečišćenje hidrosfere nastaje kao posljedica ulaska raznih kemikalija i spojeva u nju. Primjer je ispuštanje teških metala (olovo, živa), gnojiva (nitrati, fosfati) i ugljikovodika (nafta, organsko onečišćenje). Glavni izvor su industrija i transport.

Biološko onečišćenje stvaraju mikroorganizmi, često patogeni. U vodeni okoliš ulaze s kemikalijama, celulozom i papirom, Industrija hrane i stočarski kompleksi. Takve otpadne vode mogu biti izvori raznih bolesti.

Posebno pitanje u ovoj temi je onečišćenje oceana. To se događa na tri načina.

Prvi od njih je riječni otjecaj, s kojim milijuni tona raznih metala, spojeva fosfora i organskih onečišćenja ulaze u ocean. Istodobno, gotovo sve suspendirane i većina otopljenih tvari talože se u ušćima rijeka i susjednim policama.

Drugi način onečišćenja vezan je uz oborine, s kojima većina olova, polovica žive i pesticida ulazi u Svjetski ocean.

Konačno, treći je način izravno povezan s ljudskom gospodarskom djelatnošću u vodama Svjetskog oceana. Najčešći tip onečišćenja je onečišćenje naftom tijekom transporta i vađenja nafte.

Rezultati antropogenog utjecaja.

U naše su vrijeme posljedice antropogenog utjecaja na zemljopisni okoliš raznolike i nisu sve pod kontrolom čovjeka, mnoge se pojavljuju kasnije. Navedimo glavne.

Klimatske promjene (geofizika) Zemlje temeljene na pojačavanju efekta staklenika, emisiji metana i drugih plinova, aerosola, radioaktivnih plinova, promjenama koncentracije ozona.

Slabljenje ozonskog zaslona, stvaranje velike "ozonske rupe" iznad Antarktika i "malih rupa" u drugim regijama.

Onečišćenje najbližeg svemira i njegovo smeće.

Onečišćenje atmosfere otrovnim i štetnim tvarima, praćeno kiselim kišama i uništavanjem ozonskog omotača u kojem sudjeluju freoni, dušikovi oksidi, vodena para i druge plinovite nečistoće.

Zagađenje oceana, zakopavanje otrovnih i radioaktivnih tvari u njemu, zasićenje njegovih voda ugljičnim dioksidom iz atmosfere, onečišćenje naftnim derivatima, teškim metalima, složenim organskim spojevima, poremećaj normalne ekološke veze između oceanskih i kopnenih voda zbog za izgradnju brana i drugih hidrauličnih objekata.

Iscrpljivanje i onečišćenje površinska voda sushi i podzemne vode, neravnoteža između površinskih i podzemnih voda.

Radioaktivna kontaminacija lokalnih područja i nekih regija zbog Černobilska nesreća, rad nuklearnih uređaja i atomska ispitivanja.

Kontinuirano nakupljanje na površini zemlje otrovnih i radioaktivnih tvari, kućnog otpada i industrijski otpad(osobito plastike koja se ne raspada), pojava sekundarnih kemijske reakcije s stvaranjem otrovnih tvari.

Dezertifikacija planeta, širenje već postojećih pustinja i produbljivanje samog procesa dezertifikacije.

Smanjenje površina tropskih i sjevernih šuma, što dovodi do smanjenja količine kisika i nestanka životinjskih i biljnih vrsta.

Pojam "ekosustav" prvi je predložio engleski ekolog A. Tensley 1935. godine. Ekosustav je glavna strukturna jedinica ekologije, to je jedinstveni prirodni ili prirodno-antropogeni kompleks koji čine živi organizmi i njihovo stanište, u kojem su žive i inertne ekološke komponente ujedinjene uzročno-posljedičnim vezama, metabolizmom i raspodjelom energije. teći. Ekosustavi su vrlo raznoliki. Postoji nekoliko klasifikacija ekosustava.

Po podrijetlu razlikuju se sljedeće vrste ekosustava.

1. Prirodni (prirodni) ekosustavi su oni ekosustavi u kojima biološki ciklus odvija se bez izravne ljudske intervencije. Po energiji se dijele u dvije vrste:

Ekosustavi koji u potpunosti ovise o izravnom sunčevom zračenju primaju malo energije i stoga su neproduktivni. Međutim, oni su izuzetno važni, jer zauzimaju ogromna područja gdje se čiste velike količine zraka, stvaraju klimatski uvjeti itd.

Ekosustavi koji primaju energiju iz Sunca i drugih prirodnih izvora. Ovi ekosustavi su mnogo produktivniji od prvih.

2. Antropogeni (umjetni) ekosustavi – ekosustavi koje je stvorio čovjek, koji su u stanju postojati samo uz podršku čovjeka. Ovi ekosustavi uključuju:

Agroekosustavi (grč. agros - polje) - umjetni ekosustavi nastali ljudskim poljoprivrednim aktivnostima;

Tehnoekosustavi - umjetni ekosustavi nastali ljudskim industrijskim aktivnostima;

Urbanekosustavi (lat. urbanus - urbani) - ekosustavi nastali stvaranjem ljudskih naselja. U industrijsko-urbanim ekosustavima energija goriva ne nadopunjuje, već zamjenjuje sunčevu energiju. Potreba za energijom u gusto naseljenim gradovima veća je za 2-3 reda veličine od protoka koji podržava život u prirodnim ekosustavima koje pokreće Sunce. Postoje i prijelazni tipovi ekosustava između prirodnih i antropogenih, na primjer, ekosustavi prirodnih pašnjaka koje ljudi koriste za ispašu domaćih životinja. Svi ekosustavi su međusobno povezani i međusobno ovisni. Postoji klasifikacija prirodnih ekosustava ovisno o prirodnim i klimatskim uvjetima, na temelju prevladavajućeg tipa vegetacije u velikim biomskim regijama. Biom - skup različitih skupina organizama i njihovog staništa u određenoj krajobrazno-geografskoj zoni. Biom je karakteriziran glavnom vrstom klime, vegetacije ili obilježja krajolika. Glavne vrste prirodnih ekosustava i bioma (prema Yu. Odumu, 1986) uključuju sljedeće kopnene ekosustave:

Zimzelena tropska prašuma;

Poluzimzelena tropska šuma (izražena vlažna i suha godišnja doba);

Pustinjski travnati grm;

Chaparral - područja s kišnim zimama i suhim ljetima;

Tropski travnjaci (travnjak) i savana;

Stepa umjerenog pojasa;

Umjerena listopadna šuma;

sjeverni crnogorične šume;

Tundra arktička i alpska.

U vodenim staništima, gdje je vegetacija jedva primjetna, hidrološka i fizikalna obilježja okoliša, poput "stajaće vode", "tekuće vode", temelj su razlikovanja ekosustava. Vodeni ekosustavi dijele se na slatkovodne i morske.

Slatkovodni ekosustavi:

Traka (stajaća voda) - jezera, ribnjaci itd.;

Lotic (tekuće vode) - rijeke, potoci itd.;

Močvare su močvare i močvarne šume.

Morski ekosustavi:

otvoreni ocean(pelagični ekosustav);

Vode epikontinentalnog pojasa (obalne vode);

Područja uzdizanja (plodna područja s produktivnim ribolovom);

Estuari (obalne uvale, tjesnaci, ušća rijeka itd.);

Duboke vodene rift zone.

(Engleski) ruski jezero sa ukupnošću organizama definira se kao „mikrokozmos” („The lake as a microcosm” - „The lake as a microcosme” (engleski), 1887.). Suvremeni termin prvi je predložio engleski ekolog A. Tensley (Engleski) ruski godine 1935. godine. V. V. Dokuchaev je također razvio ideju o biocenozi kao cjelovitom sustavu. Međutim, u ruskoj znanosti koncept biogeocenoze koji je uveo V.N. Sukachev (1944) postao je općeprihvaćen. U srodnim znanostima također postoje razne definicije koje se manje-više podudaraju s pojmom "ekosustava", na primjer, "geosustav" u geoekologiji ili su ga otprilike u istom razdoblju uveli drugi znanstvenici "Holocen" (F. Clements, 1930.) i "bio-inertno tijelo" (V. I. Vernadsky, 1944).

Koncept ekosustava

Definicije

Ponekad se naglašava da je ekosustav povijesno uspostavljen sustav (vidi Biocenoza).

Koncept ekosustava

Eugene Odum (1913-2000). Otac ekologije ekosustava

Ekosustav je složen (kako L. Bertalanffy definira složene sustave) samoorganizirajući, samoregulirajući i samorazvijajući sustav. Glavna karakteristika ekosustava je prisutnost relativno zatvorenih, prostorno i vremenski stabilnih tokova tvari i energije između biotičkih i abiotskih dijelova ekosustava. Iz ovoga proizlazi da se svaki biološki sustav ne može nazvati ekosustavom, na primjer, akvarij ili truli panj nisu. Ovi biološki sustavi (prirodni ili umjetni) nisu dovoljno samodostatni i samoregulirajući (akvarij), ako prestanete regulirati uvjete i održavate karakteristike na istoj razini, on će se dovoljno brzo urušiti. Takve zajednice ne tvore samostalne zatvorene cikluse materije i energije (panj), već su samo dio većeg sustava. Takve sustave treba nazvati zajednicama nižeg ranga, odnosno mikrokozmosima. Ponekad se za njih koristi pojam facija (na primjer, u geoekologiji), ali ne može u potpunosti opisati takve sustave, posebno umjetnog porijekla. Općenito, u različitim znanostima, pojam "facies" odgovara različitim definicijama: od sustava na razini podekosustava (u botanici, znanosti o krajoliku) do pojmova koji nisu povezani s ekosustavom (u geologiji) ili pojmom koji ujedinjuje homogene ekosustave (Sochava V. B.), ili gotovo identične (Berg L. S., Ramensky L. G.) definiciji ekosustava.

Biogeocenoza i ekosustav

U skladu s definicijama, ne postoji razlika između pojmova "ekosustav" i "biogeocenoza", biogeocenoza se može smatrati potpunim sinonimom za pojam ekosustava. No, rašireno je mišljenje da biogeocenoza može poslužiti kao analog ekosustava na samoj početnoj razini, budući da se u pojmu "biogeocenoza" više naglašava povezanost biocenoze s određenim komadom kopna ili vodenog okoliša, dok ekosustav uključuje bilo koje apstraktno područje. Stoga se biogeocenoze obično smatraju posebnim slučajem ekosustava. Različiti autori u definiciji pojma biogeocenoza navode specifične biotičke i abiotičke komponente biogeocenoze, dok je definicija ekosustava općenitija.

Struktura ekosustava

Ekosustav se može podijeliti na dvije komponente - biotičku i abiotičku. Biotski se dijeli na autotrofne (organizmi koji primaju primarnu energiju za egzistenciju od foto- i kemosinteze ili proizvođača) i heterotrofne (organizmi koji energiju dobivaju procesima oksidacije organske tvari – potrošači i razlagači) komponente koje čine trofičku strukturu ekosustava. .

Jedini izvor energije za postojanje ekosustava i održavanje raznih procesa u njemu su proizvođači koji apsorbiraju energiju sunca, (toplinu, kemijske veze) s učinkovitošću od 0,1 - 1%, rijetko 3 - 4,5% početni iznos. Autotrofi predstavljaju prvu trofičku razinu ekosustava. Naknadne trofičke razine ekosustava formiraju se na račun potrošača (2., 3., 4. i sljedeće razine) i zatvaraju ih razlagači, koji pretvaraju neživu organsku tvar u mineralni oblik (abiotička komponenta), koji se može asimilirati autotrofnim element.

Glavne komponente ekosustava

Sa stajališta strukture u ekosustavu postoje:

klimatski režim, koji određuje temperaturu, vlažnost, način osvjetljenja itd. fizičke karakteristike okoliš;
anorganske tvari uključene u ciklus;
organski spojevi koji povezuju biotički i abiotički dio u ciklusu tvari i energije;
proizvođači - organizmi koji stvaraju primarne proizvode;
makrokonzumenti, ili fagotrofi, su heterotrofi koji jedu druge organizme ili velike čestice organske tvari;
mikropotrošači (saprotrofi) - heterotrofi, uglavnom gljive i bakterije, koji uništavaju mrtvu organsku tvar, mineralizirajući je, vraćajući je u ciklus.

Posljednje tri komponente čine biomasu ekosustava.

S gledišta funkcioniranja ekosustava razlikuju se sljedeći funkcionalni blokovi organizama (uz autotrofe):

biofagi - organizmi koji jedu druge žive organizme,
saprofagi – organizmi koji jedu mrtvu organsku tvar.

Ova podjela prikazuje vremensko-funkcionalni odnos u ekosustavu, s naglaskom na vremensku podjelu nastajanja organske tvari i njezinu preraspodjelu unutar ekosustava (biofagi) i preradu saprofaga. Između odumiranja organske tvari i ponovnog uključivanja njezinih komponenti u kruženje tvari u ekosustavu može proći značajno vremensko razdoblje, na primjer, u slučaju borove cjepanice, 100 ili više godina.

Sve su te komponente međusobno povezane u prostoru i vremenu te čine jedinstven strukturni i funkcionalni sustav.

Ecotop

Obično koncept ekotop definiran je kao stanište organizama koje karakterizira određena kombinacija uvjeta okoliša: tla, tla, mikroklima itd. Međutim, u ovom slučaju ovaj je pojam zapravo gotovo identičan pojmu klimatski vrh.

Trenutno se pod ekotopom, za razliku od biotopa, podrazumijeva određeni teritorij ili vodeno područje s cjelokupnim skupom i karakteristikama tla, tala, mikroklime i drugih čimbenika u nepromijenjenom obliku od strane organizama. Aluvijalna tla, novonastali vulkanski ili koraljni otoci, umjetni kamenolomi i druga novonastala područja mogu poslužiti kao primjeri ekotopa. U ovom slučaju klimatski vrh dio je ekotopa.

klimatski vrh

U početku klimatski vrh definiran od strane V.N. Sukacheva (1964.) kao zračni dio biogeocenoze, koji se od okolne atmosfere razlikuje po svom plinovitom sastavu, posebno koncentraciji ugljičnog dioksida u površinskom biohorizontu, kisika na istom mjestu iu biohorizontu fotosinteze, zračni način rada, zasićenost biolinijama, smanjeno i izmijenjeno sunčevo zračenje i osvjetljenje, prisutnost luminescencije biljaka i nekih životinja, poseban toplinski režim i režim vlažnosti zraka.

Trenutno se ovaj koncept tumači malo šire: kao obilježje biogeocenoze, kombinacije fizikalnih i kemijskih karakteristika zračnog ili vodenog okoliša, bitnih za organizme koji nastanjuju ovaj okoliš. Klimatotop dugoročno postavlja glavne fizičke karakteristike postojanja životinja i biljaka, određujući raspon organizama koji mogu postojati u danom ekosustavu.

edafotop

Pod, ispod edafotop tlo se obično shvaća kao sastavni element ekotop. No, točnije, ovaj koncept treba definirati kao dio inertne okoline koju transformiraju organizmi, odnosno ne cijelo tlo, nego samo njegov dio. Tlo (edafotop) je najvažnija komponenta ekosustava: u njemu se zatvaraju ciklusi tvari i energije, vrši se prijenos iz mrtve organske tvari u mineralnu i njihovo uključivanje u živu biomasu. Glavni nositelji energije u edafotopu su organski spojevi ugljika, njihovi labilni i stabilni oblici, oni u najvećoj mjeri određuju plodnost tla.

Biocenoza, shematski prikazana kao mreža hrane i njezin biotop

Biotop

Biocenoza

Ponekad se izdvaja i treći aspekt održivosti - stabilnost ekosustava u odnosu na promjene karakteristika okoliša i promjene njegovih unutarnjih karakteristika. U slučaju da ekosustav funkcionira stabilno u širokom rasponu okolišnih parametara i/ili ekosustav sadrži veliki broj zamjenjive vrste (tj. kada različite vrste koje su slične po ekološkim funkcijama u ekosustavu mogu zamijeniti jedna drugu), takva se zajednica naziva dinamički jaka(održivo). Inače, kada ekosustav može postojati u vrlo ograničenom skupu okolišnih parametara, i/ili je većina vrsta nezamjenjiva u svojim funkcijama, takva zajednica se naziva dinamički krhka(nestabilan). Treba napomenuti da ova karakteristika, u općem slučaju, ne ovisi o broju vrsta i složenosti zajednica. Klasičan primjer je Veliki koraljni greben uz obalu Australije (sjeveroistočna obala), koji je jedno od svjetskih žarišta biološke raznolikosti – simbiotične koraljne alge, dinoflagelati, prilično su osjetljive na temperaturu. Odstupanje od optimalnog za samo par stupnjeva dovodi do smrti algi, a do 50-60% (prema nekim izvorima i do 90%) hranjivih tvari koje polipi dobivaju fotosintezom svojih mutualista.

Ekosustavi imaju mnoga stanja u kojima je u dinamičkoj ravnoteži; u slučaju uklanjanja iz njega vanjskim silama, ekosustav se neće nužno vratiti u prvobitno stanje, često će ga privući najbliže ravnotežno stanje (atraktor), iako može biti vrlo blizu izvornom.

Bioraznolikost i održivost u ekosustavima

Amazonske kišne šume, kao i ekvatorijalne prašume, mjesta su najveće biološke raznolikosti.

Obično je održivost bila i povezana je s bioraznolikošću vrsta u ekosustavu (alfa raznolikost), odnosno što je veća bioraznolikost, složenija je organizacija zajednica, složenije prehrambene mreže, to je veća otpornost ekosustava. No već prije 40 ili više godina postojala su različita gledišta o ovom pitanju, a trenutno je najčešće mišljenje da i lokalna i opća stabilnost ekosustava ovise o puno većem skupu čimbenika od samo složenosti zajednice i bioraznolikosti. Dakle, u ovom trenutku, povećanje složenosti, jačina veza između komponenti ekosustava, te stabilnost protoka tvari i energije između komponenti obično se povezuje s povećanjem biološke raznolikosti.

Ekvatorijalna prašuma može sadržavati više od 5000 vrsta biljaka (za usporedbu, u šumama zone tajge - rijetko više od 200 vrsta)

Važnost bioraznolikosti leži u činjenici da omogućuje stvaranje mnogih zajednica koje se razlikuju po strukturi, obliku i funkcijama te pruža održivu priliku za njihovo formiranje. Što je veća bioraznolikost, to više zajednice mogu postojati, veći broj različitih reakcija (sa stajališta biogeokemije) može se provesti, osiguravajući postojanje biosfere kao cjeline.

Složenost i otpornost ekosustava

Trenutačno ne postoji zadovoljavajuća definicija i model koji opisuje složenost sustava i posebno ekosustava. Dvije su široko prihvaćene definicije složenosti: Kolmogorovljeva složenost je previše specijalizirana da bi se mogla primijeniti na ekosustave. I apstraktnija, ali i nezadovoljavajuća definicija složenosti koju je dao I. Prigogine u Time, Chaos, Quantum: Složeni sustavi - koji se ne mogu grubo ili operativno opisati u terminima determinističkih uzročnosti. U svojim drugim djelima I. Prigogine je napisao da nije bio spreman dati striktnu definiciju složenosti, budući da je kompleks nešto što se trenutno ne može točno definirati.

Parametri složenosti i njihov utjecaj na održivost

Tradicionalno se pretpostavljalo da su parametri složenosti ekosustava jednaki ukupni broj vrsta (alfa raznolikost), veliki broj interakcija među vrstama, jačina interakcija među populacijama i razne kombinacije tih karakteristika. Daljnjim razvojem ovih ideja pojavila se tvrdnja da što je više načina prijenosa i transformacije energije u ekosustavu, to je on stabilniji pod različite vrste kršenja.

Međutim, kasnije se pokazalo da ti prikazi ne mogu okarakterizirati održivost ekosustava. Brojni su primjeri i visoko stabilnih monokulturnih zajednica (fitocenoze brazgotina) i slabo stabilnih zajednica s visokom biološkom raznolikošću (koraljni grebeni, tropske šume). U 1970-im i 1980-im godinama porastao je interes za modeliranjem ovisnosti održivosti o složenosti ekosustava. Modeli razvijeni tijekom tog razdoblja pokazali su da u nasumično generiranoj mreži interakcija u zajednici, kada besmisleni sklopovi (tipa A jede B, B jede C, C jede A i ovaj tip) lokalna stabilnost opada s povećanjem složenosti. Ako nastavimo komplicirati model i uzmemo u obzir da na potrošače utječu prehrambeni resursi, a prehrambeni resursi ne ovise o potrošačima, onda možemo zaključiti da održivost ne ovisi o složenosti, ili također opada s njezinim povećanjem. Naravno, takvi rezultati vrijede uglavnom za detritne prehrambene lance, u kojima potrošači ne utječu na protok prehrambenih resursa, iako mogu promijeniti nutritivnu vrijednost potonjih.

Prilikom proučavanja ukupne otpornosti na modelu od 6 vrsta (2 grabežljivca-konzumenta drugog reda, 2 konzumenta prvog reda i 2 vrste u bazi hranidbenog lanca), proučavano je uklanjanje jedne od vrsta. Povezivost je uzeta kao parametar stabilnosti. Zajednica se smatrala stabilnom ako su druge vrste ostale lokalno stabilne. Dobiveni rezultati bili su u skladu s općeprihvaćenim stajalištem da se s povećanjem složenosti s gubitkom grabežljivaca višeg reda smanjuje stabilnost zajednice, ali s gubitkom baza hranidbenog lanca s povećanjem složenosti, stabilnost raste.

U slučaju elastične stabilnosti, kada se složenost shvaća i kao povezanost, s povećanjem složenosti raste i elastična stabilnost. Odnosno, veća raznolikost vrsta i veća snaga komunikacije između njih omogućuje zajednicama da brzo obnove svoju strukturu i funkcije. Ova činjenica potvrđuje općeprihvaćene stavove o ulozi bioraznolikosti kao svojevrsnog fonda (fonda) za obnovu pune strukture kako ekosustava tako i više organiziranih struktura biosfere, kao i same biosfere u cjelini. U ovom trenutku, općeprihvaćena i praktički neporeciva ideja je da je biosfera evoluirala prema povećanju bioraznolikosti (sve tri njezine komponente), ubrzavanju cirkulacije materije između komponenti biosfere i „ubrzavanju” životnog vijeka obiju vrsta. i ekosustavi.

Tokovi tvari i energije u ekosustavima

Trenutno je znanstveno razumijevanje svih procesa unutar ekosustava daleko od savršenog, a u većini studija ili cijeli ekosustav ili neki njegovi dijelovi djeluju kao "crna kutija". Istodobno, kao i svaki relativno zatvoreni sustav, ekosustav karakterizira dolazni i odlazni tok energije i distribucija tih tokova između komponenti ekosustava.

Produktivnost ekosustava

Pri analizi produktivnosti i tokova tvari i energije u ekosustavima, koncepti biomasa i berba na lozi . Uzgoj usjeva odnosi se na masu tijela svih organizama po jedinici površine zemlje ili vode, a biomasa je masa istih organizama u smislu energije (na primjer, u džulima) ili u smislu suhe organske tvari (npr. na primjer, u tonama po hektaru). Biomasa uključuje cjelokupno tijelo organizama, uključujući vitalizirane mrtve dijelove, i to ne samo u biljkama, na primjer, koru i ksilem, već i nokte i keratinizirane dijelove kod životinja. Biomasa se pretvara u nekromasu tek kada dio organizma ugine (odvoji se od njega) ili cijeli organizam. Tvari koje se često fiksiraju u biomasi su “mrtvi kapital”, što je posebno izraženo u biljkama: ksilemske tvari možda neće ući u ciklus stotinama godina, služeći samo kao potpora biljci.

Pod, ispod primarni proizvod zajednice (ili primarna biološka proizvodnja) odnosi se na stvaranje biomase (točnije, sinteza plastičnih tvari) od strane proizvođača, bez iznimke, energije utrošene na disanje u jedinici vremena po jedinici površine (na primjer, dnevno po hektaru).

Primarna proizvodnja zajednice dijeli se na bruto primarne proizvodnje , odnosno svi proizvodi fotosinteze bez troškova disanja, i neto primarna proizvodnja , što je razlika između bruto primarne proizvodnje i troškova disanja. Ponekad se i zove čista asimilacija ili promatrana fotosinteza ).

Neto produktivnost zajednice - brzina nakupljanja organske tvari koju heterotrofi (a zatim razlagači) ne troše. Obično se izračunava za sezonu rasta ili za godinu. Dakle, to je dio proizvodnje koji sam ekosustav ne može reciklirati. U zrelijim ekosustavima, vrijednost neto produktivnosti zajednice teži nuli (vidi koncept zajednica vrhunca).

Sekundarna produktivnost zajednice - stopa akumulacije energije na razini potrošača. Sekundarna proizvodnja se ne dijeli na bruto i neto, budući da potrošači troše samo energiju koju asimiliraju proizvođači, dio se ne asimilira, dio ide na disanje, a ostatak na biomasu, pa je ispravnije nazvati sekundarnom asimilacijom.

Distribucija energije i tvari u ekosustavu može se predstaviti kao sustav jednadžbi. Ako se proizvodnja proizvođača predstavi kao P 1, tada će proizvodnja potrošača prvog reda izgledati ovako:

P 2 \u003d P 1 -R 2,

gdje je R 2 - trošak disanja, prijenosa topline i neasimilirane energije. Sljedeći potrošači (drugi red) će obraditi biomasu potrošača prvog reda u skladu sa:

P 3 \u003d P 2 -R 3

i tako dalje, do potrošača najvišeg reda i razlagača. Dakle, što je više potrošača (potrošača) u ekosustavu, to se potpunije obrađuje energija koju proizvođači u početku bilježe u plastičnim tvarima. U zajednicama na vrhuncu, gdje je raznolikost za određenu regiju obično maksimalna, takva shema obrade energije omogućuje zajednicama da stabilno funkcioniraju dugo vremena.

Energetski omjeri u ekosustavima (učinkovitost okoliša)

Grafikon promjena u omjeru P/B u ekosustavima (prema A. K. Brodsky, 2002.)

Prostorne granice ekosustava (korološki aspekt)

U prirodi, u pravilu, ne postoje jasne granice između različitih ekosustava. Uvijek se može ukazati na jedan ili drugi ekosustav, ali nije moguće izdvojiti diskretne granice, ako ih ne predstavljaju različiti krajobrazni čimbenici (litice, rijeke, razne padine brežuljaka, izdanci stijena i sl.), jer najčešće postoje su glatki prijelazi iz jednog ekosustava u drugi. To je zbog relativno glatke promjene gradijenta okolišnih čimbenika (vlažnost, temperatura, vlažnost itd.). Ponekad prijelazi iz jednog ekosustava u drugi mogu zapravo biti neovisni ekosustav. Obično se zajednice koje nastaju na spoju različitih ekosustava nazivaju ekotonima. Pojam "ekoton" uveo je F. Clements 1905. godine.

Ekotoni

Ekotoni imaju značajnu ulogu u održavanju biološke raznolikosti ekosustava zbog takozvanog rubnog efekta - kombinacije kompleksa okolišnih čimbenika različitih ekosustava, što uzrokuje veću raznolikost okolišnih uvjeta, dakle, licenci i ekoloških niša. Dakle, moguće je postojanje vrsta iz jednog i drugog ekosustava, kao i vrsta specifičnih za ekoton (npr. vegetacija obalno-vodenih staništa).

Neke moguće opcije za granice (ekotone) između ekosustava

U ruskoj literaturi, rubni efekt se ponekad naziva rubnim efektom.

Primjeri ekotona su obalna područja kopna i vodenih tijela (na primjer, litoral), rubovi, prijelazi iz šumskih ekosustava u poljske, ušća. Međutim, ekoton nije uvijek mjesto povećane biološke raznolikosti vrsta. Na primjer, ušća rijeka koje se ulijevaju u mora i oceane, naprotiv, karakterizira smanjena biološka raznolikost vrsta, budući da prosječna slanost delta ne dopušta postojanje mnogih slatkovodnih i bočatih (morskih) vrsta.

Alternativna ideja o kontinuiranim prijelazima između ekosustava je ideja o ekoklinama (ekološki niz). Ecoclean- postupna promjena biotopa, genetski i fenotipski prilagođenih određenom staništu, uz prostornu promjenu bilo kojeg okolišnog čimbenika (najčešće klimatskog), te stoga čine kontinuirani niz oblika bez primjetnih prekida u postupnosti. Ekoklina se ne može podijeliti na ekotipove. Na primjer, duljina ušiju lisica i mnogih drugih. itd. karakteri im se mijenjaju od sjevera prema jugu tako postupno da je vrlo teško razlučiti jasne morfološke skupine koje bi se prirodno ujedinile u podvrste.

Vremenske granice ekosustava (kronološki aspekt)

Promjena zajednice u borovoj šumi nakon prizemnog požara (lijevo) i dvije godine nakon požara (desno)

Na istom biotopu tijekom vremena postoje različiti ekosustavi. Promjena jednog ekosustava u drugi može potrajati i prilično duga i relativno kratka (nekoliko godina) vremenska razdoblja. Trajanje postojanja ekosustava u ovom slučaju određeno je stupnjem sukcesije. Promjena ekosustava u biotopu može biti uzrokovana i katastrofalnim procesima, ali u ovom slučaju se sam biotop značajno mijenja, a takva promjena se obično ne naziva sukcesijom (uz neke iznimke, kada katastrofa, na primjer, požar, je prirodna faza cikličke sukcesije).

Nasljedstvo

Nasljedstvo - ovo je dosljedna, prirodna promjena nekih zajednica od strane drugih na određenom području teritorija, zbog unutarnjih čimbenika u razvoju ekosustava. Svaka prethodna zajednica određuje uvjete za postojanje sljedeće i vlastiti nestanak. To je zbog činjenice da u ekosustavima koji su prijelazni u nizu sukcesije dolazi do nakupljanja tvari i energije koju više nisu u mogućnosti uključiti u ciklus, transformaciju biotopa, promjene mikroklime i druge čimbenike, te se tako stvara materijalna i energetska baza, kao i okolišni uvjeti potrebni za formiranje kasnijih zajednica. Međutim, postoji još jedan model koji objašnjava mehanizam sukcesije na sljedeći način: vrste svake prethodne zajednice zamjenjuju se samo dosljednom konkurencijom, inhibiranjem i „opiranjem“ uvođenju sljedećih vrsta. Međutim, ova teorija razmatra samo kompetitivne odnose između vrsta, a ne opisuje cjelokupnu sliku ekosustava u cjelini. Naravno, takvi procesi su u tijeku, ali kompetitivno istiskivanje prethodnih vrsta moguće je upravo zbog njihove transformacije biotopa. Dakle, oba modela opisuju različite aspekte procesa i istovremeno su točna.

Sukcesija je autotrofna (na primjer, sukcesija nakon šumski požar) i heterotrofne (na primjer, isušena močvara). U ranim fazama autotrofne sukcesijske sekvence, omjer P/R je mnogo veći od jedan, budući da su primarne zajednice obično visoko produktivne, ali struktura ekosustava još nije u potpunosti formirana i ne postoji način da se ova biomasa iskoristi. . Konzistentno, s kompliciranjem zajednica, s kompliciranjem strukture ekosustava, raste cijena disanja (R), kako se sve više heterotrofa pojavljuje odgovornih za preraspodjelu tokova materije i energije, omjer P/R teži jedinstvo i, zapravo, isto je za krajnju zajednicu (ekosustave). Heterotrofna sukcesija ima suprotne karakteristike: u njoj je omjer P / R u ranim fazama mnogo manje od jedan(budući da ima puno organske tvari i nema potrebe za njezinom sintezom, može se odmah koristiti za izgradnju zajednice) i postupno se povećava kako se krećete kroz sukcesijske faze.

Primjer heterotrofnog stupnja sukcesije je močvarna livada

U ranim fazama sukcesije raznolikost vrsta je mala, ali kako razvoj napreduje, raznolikost se povećava i mijenja. sastav vrsta zajednice, vrste sa složenim i dugoročnim životni ciklusi, obično se pojavljuju veći organizmi, razvijaju se obostrano korisne suradnje i simbioze, trofička struktura ekosustava postaje kompliciranija. Obično se pretpostavlja da terminalna faza sukcesije ima najveću biološku raznolikost vrsta. Ovo nije uvijek točno, ali ova izjava vrijedi za zajednice vrhunca tropskih šuma, a za zajednice umjerenih geografskih širina, vrhunac raznolikosti se javlja u sredini sukcesijske serije ili bliže terminalnoj fazi. U ranim fazama, zajednice se sastoje od vrsta s relativno visokom stopom razmnožavanja i rasta, ali niskom sposobnošću za preživljavanje pojedinca (r-stratezi). U terminalnoj fazi, utjecaj prirodne selekcije favorizira vrste s niskom stopom rasta, ali većom sposobnošću preživljavanja (k-strategije).

Kako se krećete duž sukcesijskog niza, sve je veća uključenost biogenih elemenata u ciklus u ekosustavima, moguće je relativno zatvaranje unutar ekosustava tokova takvih biogenih elemenata kao što su dušik i kalcij (jedan od najmobilnijih biogena). Stoga, u terminalnoj fazi, kada je većina biogena uključena u ciklus, ekosustavi su neovisniji o vanjskoj opskrbi tim elementima.

Za proučavanje procesa sukcesije koriste se različiti matematički modeli, uključujući one stohastičke prirode.

zajednica vrhunca

Koncept sukcesije usko je povezan s konceptom zajednice vrhunca. Zajednica vrhunca nastaje kao rezultat uzastopne promjene ekosustava i najizbalansiranija je zajednica koja najučinkovitije koristi materijalne i energetske tokove, odnosno održava maksimalnu moguću biomasu po jedinici energije koja ulazi u ekosustav.

Teoretski, svaka sukcesijska serija ima zajednicu vrhunca (ekosustav), koja je terminalna faza razvoja (ili nekoliko, tzv. polyclimax koncept). Međutim, u stvarnosti, sukcesijski niz nije uvijek zatvoren klimaksom, može se ostvariti subklimaks zajednica (ili je F. Clements naziva - plagiclimax), a to je zajednica koja prethodi vrhuncu, dovoljno razvijena strukturno i funkcionalno. Ova situacija može nastati zbog prirodni uzroci- okolišni uvjeti ili zbog ljudske aktivnosti (u ovom slučaju to se naziva disklimaks).

Rang ekosustava

Pitanje rangiranja ekosustava prilično je komplicirano. Alokacija minimalnih ekosustava (biogeocenoza) i ekosustava najvišeg ranga - biosfere je nedvojbena. Međuselekcije su prilično složene, budući da složenost korološkog aspekta ne dopušta uvijek jednoznačno određivanje granica ekosustava. U geoekologiji (i znanosti o krajoliku) postoji sljedeći rang: facijes - trakt (ekosustav) - krajolik - zemljopisno područje - geografsko područje - biom - biosfera. U ekologiji postoji sličan rang, međutim, obično se smatra da je ispravno izdvojiti samo jedan međuekosustav - biom.

Biomi

Biome - velika sistemsko-geografska (ekosustavna) podjela unutar prirodno-klimatske zone (Reimers N. F.). Prema R. H. Whittakeru - skupina ekosustava određenog kontinenta koji imaju sličnu strukturu ili fizionomiju vegetacije i opću prirodu uvjeta okoliša. Ova definicija je donekle netočna, jer postoji veza s određenim kontinentom, a neki biomi su prisutni na različitim kontinentima, na primjer, biom tundre ili stepa.

Trenutno je najopćeprihvaćenija definicija: "Biom je skup ekosustava sa sličnim tipom vegetacije koji se nalazi u istoj prirodnoj i klimatskoj zoni" (T. A. Akimova, V. V. Khaskin).

Zajedničko ovim definicijama je da je, u svakom slučaju, biom skup ekosustava jedne prirodno-klimatske zone.

Dodijelite od 8 do 30 bioma. Geografska distribucija bioma određena je:

Zakon geografskog zoniranja (formulirao V. V. Dokuchaev)

Kopneni biomi klasificirani prema vrsti vegetacije
polarne pustinje Tajga tundre širokolisne šume	Stepe suptropske prašume mediteranski biomi monsunske šume	Sušne pustinje kserofitni grmovi Južne stepe Polusušne pustinje	Savannah Savane s drvenastim raslinjem (šumska stepa) suptropska šuma Tropska prašuma	alpska tundra planinske šume

Biosfera

Termin biosfera godine uveo Jean-Baptiste Lamarck početkom XIX stoljeća, a u geologiji ju je predložio austrijski geolog Eduard Suess 1875. godine. Međutim, stvaranje holističke doktrine o biosferi pripada ruskom znanstveniku Vladimiru Ivanoviču Vernadskom.

Biosfera je ekosustav višeg reda koji objedinjuje sve ostale ekosustave i osigurava postojanje života na Zemlji. Sastav biosfere uključuje sljedeće "sfere":

Biosfera također nije zatvoreni sustav, zapravo je u potpunosti osigurava energija Sunca, mali dio je toplina same Zemlje. Svake godine Zemlja prima oko 1,3 * 10 24 kalorija od Sunca. 40% te energije zrači natrag u svemir, oko 15% ide za zagrijavanje atmosfere, tla i vode, ostatak energije je vidljiva svjetlost koja je izvor fotosinteze.

V. I. Vernadsky je prvi put jasno formulirao shvaćanje da je sav život na planeti neraskidivo povezan s biosferom i da joj duguje svoje postojanje:

umjetni ekosustavi

umjetni ekosustavi - to su ekosustavi koje je stvorio čovjek, na primjer, agrocenoze, prirodni ekonomski sustavi ili Biosfera 2.

Umjetni ekosustavi imaju isti skup komponenti kao i prirodni: proizvođači, potrošači i razlagači, ali postoje značajne razlike u preraspodjeli tvari i energetskih tokova. Konkretno, ekosustavi koje je stvorio čovjek razlikuju se od prirodnih na sljedeće načine:

Bez održavanja energetskih tokova od strane osobe u umjetni sustavi jednom ili drugom brzinom obnavljaju se prirodni procesi i formira prirodna struktura komponenti ekosustava i materijalno-energetski tokovi između njih.

Koncepti slični pojmu ekosustava u srodnim znanostima

U ekogeologiji, znanosti o krajoliku i geoekologiji

U tim znanostima postoje koncepti slični konceptu ekosustava. Razlika je u tome što u ovim znanostima dolazi do pomaka u aspektu razmatranja strukture i funkcija ekosustava.

Općenito, u geografskim znanostima uobičajeno je smatrati prirodni teritorijalni kompleks ekvivalentom ekosustava.

vidi također

Bilješke

Forbes, S.A. Jezero kao mikrokosmos // Bik. sci. Izv. prof. - Peoria, Illinois, 1887. - P. 77–87. Ponovno tiskano u Illinois Nat. Hist. Anketni bilten 15(9):537-550.
Y. Odum. Osnove ekologije. - M .: Mir, 1975. - 741 str.
. Rječnici na Akademiji. arhivirano
Y. Odum. Ekologija. - M .: Mir, 1986.
Odjeljak "Ekosustavi". Stranica EKOLOGIJA. Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Biogeocenoza Arhivirano iz originala 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Nikolaykin, N. I., Nikolaykina, N. E., Melekhova, O. P. Ekologija. - 5. - M.: Drfa, 2006. - 640 str.
Brodsky A.K. Kratki tečaj opće ekologije, udžbenik za sveučilišta. - Sankt Peterburg: "Dean", 2000. - 224 str.
N. V. Koronovski, Hidrotermalne formacije u oceanima . Soros Educational Journal, - br. 10, 1999, - str. 55-62. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
D. V. Gričuk. Terodinamički modeli podmorskih hidrotermalnih sustava. - M .: Znanstveni svijet, 2000. - ISBN UDK 550.40
V. F. Levčenko. Poglavlje 3 // Evolucija biosfere prije i poslije pojave čovjeka. - Sankt Peterburg: Nauka, 2004. - 166 str. - ISBN 5-02-026214-5
Rautian A.S. Paleontologija kao izvor informacija o obrascima i čimbenicima evolucije // Moderna paleontologija. - M., 1988. - T. 2. - S. 76-118.
Rautian A. S., Zherikhin V. V. Modeli i pouke filocenogeneze ekološke krize geološka prošlost // Časopis. ukupno biologija. - 1997. - V. 58, br. 4. - S. 20-47.
Ostroumov S. A. Nove varijante definicija pojmova i pojmova "ekosustav" i "biogeocenoza" // DAN. - 2002. - T. 383 br. 4. - S. 571-573.
M. Bigon, J. Harper, C. Townsend. Ekologija. Pojedinci, populacije i zajednice. - M .: Mir, 1989.
Ecotop Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
T. A. Rabotnov"O biogeocenozama". // Glasnik MOIP-a, Odsjek za biologiju, - vol. 81, - br. 2. – 1976. Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
klimatopa. Bikov B.A."Ekološki rječnik" - Alma-Ata: "Znanost", 1983. - str.216. Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Osnovni pojmovi ekologije. Burenjina E.M., Burenjin E.P. Elektronički udžbenik ekologije. Arhivirano iz originala 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
klimatopa. Rječnik prirodnih znanosti (Yandex rječnici). Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
. Ekološki rječnik (Rječnici kod akademika). Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Biocenoza. Velika sovjetska enciklopedija. Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Zoocenoza. Velika sovjetska enciklopedija. Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Homeostaza ekosustava. Znanstveno informativni portal VINITI. Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Hutchinson S., Hawkins L.E. oceani. Enciklopedijski vodič. - M.: Makhaon, 2007. - 304 str. - ISBN 5-18-001089-6
A. Giljarov."Bijeljenje koralja zbog gubitka odnosa". Elementi velika znanost. Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
A. D. Armand, Eksperiment "Gaia", problem žive zemlje. Ruska akademija znanosti. Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
A. V. Galanin. Predavanja o ekologiji. . Web stranica Botaničkog vrta Dalekoistočnog ogranka Ruske akademije znanosti. Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Prigogine I., Stengers I. Vrijeme, kaos, kvant. - Moskva, 1994. - S. 81. - 263 str.
Nicolis G., Prigogine I. Poznavanje kompleksa. - M.: Mir, 1990. - str. 352. Stranica 47
MacArthur R.H. Fluktuacije životinjskih populacija i mjera stabilnosti zajednice // Ekologija, 36, 1955, - pp. 533-536 (prikaz, stručni).
svibnja R.M. Hoće li veliki složeni sustav biti stabilan? // Nature (London), 1972, 238, - str. 413-414 (prikaz, stručni).
svibnja R.M Modeli za pojedinačne populacije. // Teorijska ekologija: Principi i primjene, 2. izd., R.M. svibnja izd. - str. 5-29, - Blackwell Scientific Publications, Oxford 1981
svibnja R.M Modeli za dvije populacije u interakciji. // Teorijska ekologija: Principi i primjene, 2. izd., R.M. svibnja izd. - str.78-104, - Blackwell Scientific Publications, Oxford 1981.
svibnja R.M Obrasci u zajednicama više vrsta. // Teorijska ekologija: Principi i primjene, 2. izd., R.M. May ed., - Blackwell Scientific Publications, Oxford 1981
DeAngelis D.L. Stabilnost i povezanost u modelima mreže hrane // Ekologija 56, 1975, - pp. 238-243 (prikaz, stručni).
Pimm S.L. Struktura prehrambenih mreža // Theoretical Population Biology, 16, 1979, - pp. 144-158 (prikaz, stručni).
Pimm S.L. Složenost i stabilnost: još jedan pogled na MacArthuovu izvornu hipotezu // Oikos, 33, 1979, - pp. 351-357 (prikaz, stručni).
V. F. Levchenko, Ya. I. Starobogatov Fizikalno-ekološki pristup evoluciji biosfere. // "Evolucijska biologija: povijest i teorija". Sankt Peterburg, 1999., - str. 37-46 (prikaz, stručni). Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Levchenko V.F. Evolucija biosfere prije i poslije pojave čovjeka. . Sankt Peterburg, Institut za evolucijsku fiziologiju i biokemiju Ruska akademija znanosti, - Izdavačka kuća "NAUKA", 2004. Arhivirano iz izvornika 22. 8. 2011. Preuzeto 14. 8. 2010.
primarna proizvodnja. Znanstveno-informativni portal VINITI. Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
primarna produktivnost. Rječnik.ru. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Mavrischev V.V. Kontinuum, ekotoni, rubni efekt // Osnove ekologije: udžbenik. - 3. izd. ispravan i dodatni - Minsk: postdiplomske studije, 2007. - 447 str. - ISBN 978-985-06-1413-1
Ecoton. . Rječnik prirodnih znanosti (Yandex rječnici). Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Ekoton i koncept rubnog (graničnog) efekta. Bioekološka web stranica. Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Curvy efekt. Ekološki enciklopedijski rječnik. Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Estuarij. . Pojmovnik pojmova fizička geografija Geografski institut RAS. Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.
Nasljedstvo. Velika sovjetska enciklopedija. Arhivirano iz izvornika 22. kolovoza 2011. Preuzeto 14. kolovoza 2010.

Na našem planetu postoje različiti ekosustavi. Vrste ekosustava klasificiraju se na određeni način. Međutim, nemoguće je povezati raznolikost ovih jedinica biosfere. Zato postoji nekoliko klasifikacija ekoloških sustava. Na primjer, razlikuju ih po podrijetlu. To:

Prirodni (prirodni) ekosustavi. To uključuje one komplekse u kojima se cirkulacija tvari provodi bez ikakve ljudske intervencije.

Umjetni (antropogeni) ekosustavi. Stvorio ih je čovjek i mogu postojati samo uz njegovu izravnu potporu.