najväčší ekosystém. Ekosystémy, typy ekosystémov. Rozmanitosť prírodných zložiek biosféry

Ekologické komplexy, ich typy a zložky sú hlavným nástrojom, ktorý umožňuje študovať a pochopiť miesto človeka na planéte, jeho vplyv na biosféru, ako aj zlepšovať metódy ochrany životného prostredia a udržiavať jeho stabilitu a existenciu. Všetky typy ekosystémov sú vzájomne prepojené a nemôžu existovať oddelene, preto je dôležité nenarúšať ich vzájomnú interakciu.

Definícia a koncepcia pojmu

Ekologický systém je súbor živých organizmov, ich prirodzených biotopov a komunikačných systémov, prostredníctvom ktorých dochádza k výmene energie, látok a informácií. Pojem „ekosystém“ navrhol botanik A. Tensley v roku 1935, ktorý celý svoj život zasvätil štúdiu procesov botaniky.

Ekologický systém pôsobí ako samostatná štruktúrna jednotka, ktorá spája biotické a abiotické faktory. Vyznačuje sa líniou sebarozvoja, určitou organizáciou a schopnosťou poskytnúť životne dôležité materiály. Pojem ekosystém sa objavil až v 20. storočí, no odvtedy sa jeho schéma značne skomplikovala a stále sa mení. Je ovplyvnená prirodzenými príčinami a zásahom progresívnych aspektov.

Ekosystém je najdôležitejšou súčasťou prírodného komplexu geografického a biologického obalu našej planéty, ktorý pozostáva z nasledujúcich zložiek: pôda, vzduch, flóra, fauna a vodné zdroje.

Prírodné spoločenstvá nemajú jasné hranice. Oddeľujú ich geografické bariéry ako hory, púšte, rieky, moria či oceány, takže väčšinou do seba splývajú. Prechodové zóny medzi nimi sa nazývajú ekotóny.

Ekosystém sa často nazýva biogeocenóza, ale vedci sa domnievajú, že druhý koncept nemožno považovať za úplné synonymum tohto pojmu. Biogeocenóza je analógom ekologického systému na počiatočnej úrovni, ktorý je spojený s konkrétnou oblasťou suchozemského alebo vodného prostredia. Ekosystém považuje abstraktné oblasti.

Vo svete existuje veľa rôznych prírodných komplexov, ale všetky sú spojené rovnakým princípom: v každom systéme existuje regionálna zložka nazývaná biotop a charakterizovaná rovnakou krajinou a klímou, ako aj biocenózou, ktorú predstavujú obyvatelia skupina trvale žijúca v biotope. Spolu tvoria biogeocenózu a nemôžu existovať oddelene od seba.

Štruktúra a hlavné komponenty

Ekosystém tvoria živé organizmy a ich neživé prostredie. Medzi nimi existuje interakcia, ktorá poskytuje stabilný a udržateľný systém. Príkladmi ekologických spoločenstiev sú lúka, púšť, jazero alebo rybník.

Každý ekosystém obsahuje komponenty:

Spotrebiteľmi sú mäsožravé, bylinožravé a všežravé zvieratá, ako aj hmyzožravé rastliny. Na prežitie potrebujú organické látky vyrábané výrobcami. Rozkladače ničia mŕtve organické zlúčeniny konzumentov a výrobcov, od ktorých prijímajú potraviny. Zároveň v vonkajšie prostredie prejsť jednoduché zložky, ktoré sú vedľajšími produktmi metabolizmu. Reprodukujú sa ako výsledok cyklického metabolizmu, ktorý prebieha medzi abiotickým a biotickým prostredím ekologického systému.

Pôdy zahŕňajú veľké množstvo minerálne a organické zložky. Obsahujú aj živé organizmy. Pôda je hlavným zdrojom potravy a životného prostredia pre spotrebiteľov. hrá dôležitú úlohu v kolobehu živín vrchná časť pôda s rastlinami.

Kyslík a oxid uhličitý uvoľnený z atmosféry sú nevyhnutné pre fotosyntézu. Medzi povrchom planéty a atmosférou prebieha kolobeh vody. Vplyvom slnečného žiarenia sa atmosféra zahrieva, v dôsledku čoho sa voda vyparuje. Proces fotosyntézy tiež vyžaduje svetelnú energiu, ktorá ovplyvňuje rast rastlín a metabolické procesy v nich prebiehajúce.

Väčšina živých tkanív sa vyznačuje vysokým percentom vody v nich obsiahnutej. Len veľmi málo buniek prežije, keď sa táto látka zníži. Väčšina z nich zomiera už pri ukazovateli pod 40 %. Voda je médium, cez ktoré minerálne živiny vstupujú do rastlín. Je nenahraditeľným zdrojom prežitia živočíchov, ktorý vzniká z atmosférických zrážok.

Prírodné systémy sa vyznačujú dlhými obdobiami existencie. Na tento účel musia všetky komponenty správne fungovať. Okrem toho sú pre ekologické spoločenstvá dôležité procesy výmeny a interakcie s prostredím. Hoci sú všetky systémy individuálne, všetky majú štruktúru a komponenty.

Ekologické spoločenstvá sa vyznačujú veľkou rozmanitosťou. Systémy sa vyznačujú takými vlastnosťami, ako je veľkosť, umiestnenie, vplyv vonkajších faktorov, pôvod, zdroj energie, schopnosť samoregulácie a obnovy. Prebiehajú v nich rôzne procesy a podieľajú sa na nich rôzne zložky, preto vedci uvádzajú niekoľko typov ekosystémov s ich charakteristikami.

V závislosti od rozsahu sa rozlišujú tieto komunity:

mikroekosystém - systém malého rozsahu (rybníky, kaluže, pne);
mezoekosystém - ekosystém strednej veľkosti (lesy, rieky, veľké jazerá);
makroekosystém – najväčší systém, ktorý spája viacero ekosystémov naraz podľa podobných biotických a abiotické faktory(tropický les so všetkými v ňom žijúcimi živočíchmi a rastúcimi stromami, vodné plochy).

Ekosystémy môžu byť umiestnené na zemi alebo vo vode. Vodné spoločenstvá sú oceánske, morské, riečne, jazerné. Biogeocenózy sa vyznačujú aj vplyvom faktorov ako teplota, zrážky a slnečná energia.

Podľa pôvodu vedci rozlišujú ekosystémy:

Prirodzené. Takéto systémy sú prírodného pôvodu a existujú za účasti životného prostredia. Všetky komponenty vykonávajú svoje funkcie nezávisle. Najväčším prírodným ekosystémom je Zem.
Umelé. Tieto komplexy vytvára človek, preto sa nazývajú aj antropogénne. Ľudia ich formujú, aby získali jedlo pre seba, čerstvý vzduch a ďalšie produkty potrebné pre život. Príkladmi umelých ekosystémov sú záhrady, parky, polia, pozemky pre domácnosť.

Vďaka slnečnej energii existuje veľa ekologických systémov. Len niektoré komplexy biosféry využívajú organické zvyšky ako hlavný alebo jediný zdroj energie. Podľa schopnosti samoregulácie a obnovy sa ekosystémy delia na nezávislé a závislé.

Existujú aj iné klasifikácie prírodných komplexov. Pri rozdeľovaní do skupín sa zohľadňuje ich biologické zloženie, druhová diverzita, dominancia určitých konzumentov.

Prírodné ekosystémy sú systémy, ktoré sú závislé od slnečnej energie zvonku, no sú aj také, ktoré potrebujú dodatočný zdroj výživy. Prvá skupina, ktorá je úplne závislá od nebeského telesa, sa vyznačuje slabou produktivitou pri spracovaní látok, ale od takýchto ekologických spoločenstiev nemožno upustiť. Tvoria klímu a stav vzduchovej vrstvy okolo Zeme. Na rozlohou najväčších územiach sa nachádzajú komplexy prírodného pôvodu. Prírodné ekosystémy zahŕňajú suchozemské a vodné.

Suchozemské ekologické spoločenstvá sú rozdelené do niekoľkých skupín:

Les. Vyznačujú sa množstvom vegetácie a veľkým počtom živých organizmov, ktoré existujú v malých oblastiach. V týchto prírodných komplexoch sa vyskytujú rôzne druhy fauny, ktorých hustota je pomerne vysoká. Aj malé zmeny v lesných ekosystémoch výrazne ovplyvňujú ich celkovú bilanciu. Patria sem tropické, mierne, listnaté a tajgové lesy.
Púšť. Obsadiť oblasti púští, kde je málo zrážok. Mimoriadne teplo ovzdušia, zlý prístup k vodným zdrojom a intenzívne slnečné žiarenie negatívne ovplyvňujú druhovú diverzitu živočíchov a rastlín v týchto oblastiach.
Lúčny ekosystém. Pasienky pokrývajú mierne a tropické oblasti planéty. Ich územia sú pokryté bylinnými rastlinami, kríkmi a niekoľkými stromami. Lúky obývajú dravce a bylinožravce. Spoločenstvá sa delia na savany, prérie a stepi.
Vrch. Horské oblasti sú charakteristické drsnými klimatickými podmienkami, v ktorých prežíva iba vysokohorská flóra. Zvieratá, ktoré žijú na vysočine, majú husté kožušiny, ktoré ich chránia pred chladom.

Vodné prírodné komplexy sa nachádzajú vo vodnom prostredí s príslušnou faunou a flórou. Keďže voda môže mať rôzne vlastnosti, komplexy sa delia na rieky, moria, oceány a iné vodné útvary.

Odborníci rozlišujú tieto vodné ekosystémy:

Marine. Najväčší systém pokrývajúci asi 70 % povrchu planéty. Morská voda obsahuje obrovské množstvo rozpustených solí a minerálov. Morské ekosystémy sú rozdelené do nasledujúcich zón: oceánska, hlbinná, benthálna, prílivová, ústia riek.
Sladkovodné. Pokrýva asi 0,8 % celého povrchu planéty. Sladkovodné spoločenstvá sa členia na stojaté, tečúce a mokraďové prírodné komplexy.

Morské systémy sú bohaté na koraly, hnedé riasy, hlavonožce, ostnokožce, žraloky a mnoho ďalších spotrebiteľov a producentov. Sladkovodné komplexy sú domovom plazov, obojživelníkov a približne 40 % svetových druhov rýb. V rýchlo tečúcich vodách je rozpustený kyslík prítomný vo vysokej koncentrácii, vďaka čomu sa zachováva väčšia druhová diverzita živých organizmov ako v jazerách a iných stojatých vodách.

Systémy vytvorené človekom

Všetko, čo patrí do prírodného ekosystému, nie je vždy schopné plnohodnotne fungovať samostatne. Ak sa stratí čo i len jeden kľúčový faktor, zlyhá celá komunita a stratia sa aj ďalšie prepojenia. V najhoršom prípade zomrie celý systém. Zachovať existenciu a normálne fungovanie ekologické komplexy pomáha ľuďom.

Antropogénne ekosystémy sa prakticky nelíšia od prírodných, len hlavnú úlohu v nich zohráva vplyv ľudí. Takéto ekologické spoločenstvá existujú všade: poľnohospodárstvo a poľnohospodárstvo, inžinierske systémy, mestá, priemyselné centrá. Nedávne príklady negatívne ovplyvnili ekológiu Zeme. Priemysel narúša tok prírodných procesov v prírode, poškodzuje regióny, ktoré sú mu najbližšie, a vytláča prírodné prostredie.

Nepriaznivé vonkajšie faktory vedú k premene celého ekosystému: druhová diverzita a ich celková hmota sa zvyšuje, niektoré rastliny a živočíchy sú nahradené inými odrodami, potravinové reťazce sa stávajú komplikovanejšími. Tieto zmeny prebiehajú počas dlhého obdobia.

Ľudia považujú prírodu za nedôležité spojenie, hoci bez nej nemôžu existovať. Človek často berie od prírody a na oplátku dáva veľmi málo. Prírodné ekosystémy bude možné zachrániť iba opatrným prístupom k nim a riešením problémov moderná spoločnosť a zachovanie prírodných zdrojov.

Typy ekosystémov.

Ekologický systém (ekosystém)- priestorovo vymedzený súbor živých organizmov a ich biotopov, spojených materiálno-energetickými a informačnými interakciami.

Rozlišujte medzi vodnými a suchozemskými prírodnými ekosystémami.

Vodné ekosystémy- sú to rieky, jazerá, rybníky, močiare - sladkovodné ekosystémy, ako aj moria a oceány - nádrže so slanou vodou.

Suchozemské ekosystémy- sú to tundra, tajga, les, lesostep, step, polopúšť, púšť, horské ekosystémy.

Každý suchozemský ekosystém má abiotickú zložku – biotop, alebo ekotop – lokalitu s rovnakými krajinnými, klimatickými, pôdnymi podmienkami; a biotická zložka – spoločenstvo, alebo biocenóza – súhrn všetkých živých organizmov obývajúcich daný biotop. Biotop je spoločným biotopom pre všetkých členov spoločenstva. Biocenózy pozostávajú zo zástupcov mnohých druhov rastlín, živočíchov a mikroorganizmov. Takmer každý druh v biocenóze je zastúpený mnohými jedincami rôzneho pohlavia a veku. Tvoria populáciu daného druhu v ekosystéme. Je veľmi ťažké uvažovať o biocenóze oddelene od biotopu, preto sa zavádza taký koncept ako biogeocenóza (biotop + biocenóza). Biogeocenóza je elementárny suchozemský ekosystém, hlavná forma existencie prírodných ekosystémov.

Každý ekosystém obsahuje skupiny organizmov. odlišné typy, ktoré sa vyznačujú spôsobom výživy:

Autotrofy ("samokŕmenie");

Heterotrofy („živenie sa druhých“);

Spotrebitelia – spotrebitelia organickej hmotyživé organizmy;

Ditritofágy alebo saprofágy sú organizmy, ktoré sa živia odumretou organickou hmotou – zvyškami rastlín a živočíchov;

Deštruktívnu prácu konzumentov a saprofágov dokončujú rozkladači – baktérie a nižšie huby, ktoré privádzajú rozklad organickej hmoty k jej úplnej mineralizácii a vracajú do prostredia ekosystému posledné časti oxidu uhličitého, vody a minerálnych prvkov.

Všetky tieto skupiny organizmov v akomkoľvek ekosystéme navzájom úzko interagujú a koordinujú toky hmoty a energie.

Touto cestou , prírodný ekosystém sa vyznačuje tromi vlastnosťami:

1) ekosystém je nevyhnutne kombináciou živých a neživých zložiek.

2) v rámci ekosystému sa uskutočňuje celý cyklus, počnúc tvorbou organickej hmoty a končiac jej rozkladom na anorganické zložky.

3) ekosystém zostáva istý čas stabilný, čo zabezpečuje určitá štruktúra biotických a abiotických zložiek.

Príklady prírodných ekosystémov sú: spadnutý strom, zvieracia mŕtvola, malá vodná plocha, jazero, les, púšť, tundra, zem, oceán, biosféra.

Ako vidno z príkladov, jednoduchšie ekosystémy sú zahrnuté do zložitejších. Zároveň je implementovaná hierarchia organizácie systému, v tento prípadživotného prostredia. Preto sa ekosystémy delia podľa priestorovej mierky na mikroekosystémy, mezoekosystémy a makroekosystémy.

Štruktúru prírody teda treba považovať za systémový celok pozostávajúci z ekosystémov vnorených jeden do druhého, z ktorých najvyšším je jedinečný globálny ekosystém – biosféra. V jej rámci dochádza k výmene energie a hmoty medzi všetkými živými a neživými zložkami v planetárnom meradle.

Antropogénny vplyv na prírodné ekosystémy.

Antropogénne faktory, t.j. výsledky ľudskej činnosti, ktoré vedú k zmene životného prostredia, možno posudzovať na úrovni regiónu, krajiny alebo globálnej úrovne.

Antropogénne znečistenie atmosféry vedie ku globálnej zmene. Znečistenie ovzdušia prichádza vo forme aerosólov a plynných látok. Najväčšie nebezpečenstvo predstavujú plynné látky, ktoré tvoria asi 80 % všetkých emisií. V prvom rade ide o zlúčeniny síry, uhlíka, dusíka. Samotný oxid uhličitý nie je jedovatý, ale jeho akumulácia je spojená s nebezpečenstvom takého globálneho procesu, ako je „ Skleníkový efekt". Vidíme dôsledky globálneho otepľovania.

S uvoľňovaním zlúčenín síry a dusíka do atmosféry sú spojené zrážky kyslý dážď. Oxid siričitý a oxidy dusíka vo vzduchu sa spájajú s vodnou parou, potom spolu s dažďom padajú na zem vo forme zriedenej kyseliny sírovej a dusičnej. Takéto zrážky prudko narúšajú kyslosť pôdy, prispievajú k smrti rastlín a vysychaniu lesov, najmä ihličnatých. Akonáhle sa dostanú do riek a jazier, majú depresívny účinok na flóru a faunu, čo často vedie k úplnému zničeniu biologického života - od rýb po mikroorganizmy. Vzdialenosť medzi miestom vzniku kyslých zrážok a miestom ich pádu môže byť tisíce kilometrov.

Tieto negatívne globálne dopady sú zosilňované procesmi dezertifikácia a odlesňovanie. Hlavným faktorom dezertifikácie je ľudská činnosť. Medzi antropogénne príčiny patrí nadmerné spásanie, odlesňovanie, nadmerné a nesprávne využívanie pôdy. Vedci vypočítali, že celková plocha človekom vytvorených púští presahuje plochu prírodných. Preto je dezertifikácia klasifikovaná ako globálny proces.

Teraz zvážte príklady antropogénneho vplyvu na úrovni našej krajiny. Rusko zaujíma jedno z prvých miest na svete, pokiaľ ide o zásoby sladkej vody. A vzhľadom na to, že celkové zdroje sladkej vody tvoria len 2 % celkového objemu hydrosféry Zeme, je jasné, akí sme bohatí. Hlavným nebezpečenstvom pre tieto zdroje je znečistenie hydrosféry. Hlavné zásoby sladkej vody sú sústredené v jazerách, ktorých plocha je u nás väčšia ako územie Veľkej Británie. Samotný Bajkal obsahuje približne 20 % svetových zásob sladkej vody.

Vedci rozlišujú tri typy znečistenie hydrosféry: fyzikálne, chemické a biologické.

Fyzikálne znečistenie sa týka predovšetkým tepelného znečistenia vyplývajúceho z vypúšťania ohriatej vody používanej na chladenie v tepelných elektrárňach a jadrových elektrárňach. Vypúšťanie takýchto vôd vedie k narušeniu prirodzeného vodného režimu. Napríklad rieky v miestach, kde sa takéto vody vypúšťajú, nezamŕzajú. V uzavretých nádržiach to vedie k zníženiu obsahu kyslíka, čo vedie k úhynu rýb a rýchlemu rozvoju jednobunkových rias („kvitnutie“ vody). Fyzická kontaminácia zahŕňa aj rádioaktívnu kontamináciu.

Chemické znečistenie hydrosféry nastáva v dôsledku prenikania rôznych chemikálií a zlúčenín do hydrosféry. Príkladom je vypúšťanie ťažkých kovov (olovo, ortuť), hnojív (dusičnany, fosforečnany) a uhľovodíkov (ropa, organické znečistenie). Hlavným zdrojom je priemysel a doprava.

Biologické znečistenie vytvárajú mikroorganizmy, často patogény. Do vodného prostredia sa dostávajú s chemikáliami, buničinou a papierom, Potravinársky priemysel a komplexy hospodárskych zvierat. Takéto odpadové vody môžu byť zdrojom rôznych chorôb.

Špeciálnym problémom v tejto téme je znečistenie oceánov. Deje sa to tromi spôsobmi.

Prvým z nich je riečny odtok, s ktorým sa do oceánu dostávajú milióny ton rôznych kovov, zlúčenín fosforu a organického znečistenia. Zároveň sa takmer všetky suspendované a väčšina rozpustených látok ukladá v ústiach riek a priľahlých šelfov.

Druhý spôsob znečistenia súvisí so zrážkami, s ktorými sa do svetového oceánu dostáva väčšina olova, polovica ortuti a pesticídy.

Napokon, tretí spôsob priamo súvisí s ľudskou ekonomickou činnosťou vo vodách Svetového oceánu. Najbežnejším typom znečistenia je znečistenie ropou pri preprave a ťažbe ropy.

Výsledky antropogénneho vplyvu.

V našej dobe sú dôsledky antropogénneho vplyvu na geografické prostredie rôznorodé a nie všetky sú riadené človekom, mnohé z nich sa prejavia až neskôr. Uveďme si tie hlavné.

Klimatické zmeny (geofyzika) Zeme na základe zosilnenia skleníkového efektu, emisií metánu a iných plynov, aerosólov, rádioaktívnych plynov, zmeny koncentrácie ozónu.

Oslabenie ozónovej clony, vytvorenie veľkej „ozónovej diery“ nad Antarktídou a „malých dier“ v iných regiónoch.

Znečistenie najbližšieho kozmického priestoru a jeho odpadky.

Znečistenie atmosféry toxickými a škodlivými látkami, následne kyslé dažde a deštrukcia ozónovej vrstvy, na ktorej sa podieľajú freóny, oxidy dusíka, vodné pary a iné plynné nečistoty.

Znečistenie oceánu, pochovávanie toxických a rádioaktívnych látok v ňom, nasýtenie jeho vôd oxidom uhličitým z atmosféry, znečistenie ropnými produktmi, ťažkými kovmi, komplexnými organickými zlúčeninami, narušenie normálneho ekologického spojenia medzi oceánom a suchozemskými vodami v dôsledku na výstavbu priehrad a iných vodných stavieb.

Vyčerpanie a znečistenie povrchová voda sushi a podzemnej vody nerovnováha medzi povrchovými a podzemnými vodami.

Rádioaktívna kontaminácia miestnych oblastí a niektorých regiónov v dôsledku Černobyľská nehoda, prevádzka jadrových zariadení a atómové testovanie.

Pokračujúce hromadenie toxických a rádioaktívnych látok, domáceho odpadu a odpadu na zemskom povrchu priemyselný odpad(najmä nerozkladajúce sa plasty), výskyt sekundárnych chemické reakcie s tvorbou toxických látok.

Dezertifikácia planéty, rozširovanie už existujúcich púští a prehlbovanie samotného procesu dezertifikácie.

Zníženie plôch tropických a severných lesov, čo vedie k zníženiu množstva kyslíka a vymiznutiu živočíšnych a rastlinných druhov.

Termín „ekosystém“ prvýkrát navrhol v roku 1935 anglický ekológ A. Tensley. Ekosystém je hlavnou štrukturálnou jednotkou ekológie, je to jeden prírodný alebo prírodno-antropogénny komplex tvorený živými organizmami a ich biotopom, v ktorom sú živé a inertné ekologické zložky spojené vzťahmi príčin a následkov, metabolizmom a distribúciou energie. tok. Ekosystémy sú veľmi rozmanité. Existuje niekoľko klasifikácií ekosystémov.

Podľa pôvodu sa rozlišujú nasledujúce typy ekosystémov.

1. Prírodné (prírodné) ekosystémy sú tie ekosystémy, v ktorých biologický cyklus prebieha bez priameho ľudského zásahu. Na základe energie sa delia na dva typy:

Ekosystémy, ktoré sú úplne závislé od priameho slnečného žiarenia, dostávajú málo energie, a preto sú neproduktívne. Sú však mimoriadne dôležité, keďže zaberajú obrovské plochy, kde sa čistia veľké objemy vzduchu, vytvárajú sa klimatické podmienky atď.

Ekosystémy, ktoré prijímajú energiu zo Slnka a iných prírodných zdrojov. Tieto ekosystémy sú oveľa produktívnejšie ako tie prvé.

2. Antropogénne (umelé) ekosystémy - ekosystémy vytvorené človekom, ktoré sú schopné existovať len s podporou človeka. Medzi tieto ekosystémy patria:

Agroekosystémy (grécky agros - pole) - umelé ekosystémy vyplývajúce z poľnohospodárskej činnosti človeka;

Technoekosystémy – umelé ekosystémy, ktoré sú výsledkom ľudskej priemyselnej činnosti;

Urbanekosystémy (lat. urbanus - mestský) - ekosystémy vznikajúce pri vytváraní ľudských sídiel. V priemyselno-mestských ekosystémoch energia paliva nedopĺňa, ale nahrádza slnečnú energiu. Potreba energie v husto obývaných mestách je o 2-3 rády väčšia ako tok, ktorý podporuje život v prírodných ekosystémoch poháňaných Slnkom. Existujú aj prechodné typy ekosystémov medzi prírodnými a antropogénnymi, napríklad ekosystémy prirodzených pasienkov využívaných človekom na pasenie hospodárskych zvierat. Všetky ekosystémy sú vzájomne prepojené a vzájomne závislé. Existuje klasifikácia prírodných ekosystémov v závislosti od prírodných a klimatických podmienok na základe prevládajúceho typu vegetácie v regiónoch veľkých biomov. Bióm - súbor rôznych skupín organizmov a ich biotop v určitej krajinno-geografickej zóne. Bióm je charakterizovaný hlavným typom podnebia, vegetácie alebo krajinných prvkov. Medzi hlavné typy prírodných ekosystémov a biómov (podľa Yu. Odum, 1986) patria tieto suchozemské ekosystémy:

Vždyzelený tropický dažďový prales;

Polovečne zelený tropický les (vyslovuje sa obdobie vlhka a sucha);

Púštny trávnatý ker;

Chaparral – oblasti s daždivými zimami a suchými letami;

Tropické trávne porasty (trávne porasty) a savany;

Step mierneho pásma;

Mierny listnatý les;

boreálne ihličnaté lesy;

Tundra arktická a alpská.

Vo vodných biotopoch, kde je vegetácia takmer nepozorovateľná, sú základom rozlišovania ekosystémov hydrologické a fyzikálne vlastnosti prostredia, ako napríklad „stojatá voda“, „tečúca voda“. Vodné ekosystémy sa delia na sladkovodné a morské.

Sladkovodné ekosystémy:

Páska (stojatá voda) - jazerá, rybníky atď.;

Lotické (tečúce vody) - rieky, potoky atď.;

Mokrade sú močiare a bažinaté lesy.

Morské ekosystémy:

otvorený oceán(pelagický ekosystém);

Kontinentálne šelfové vody (pobrežné vody);

Horné oblasti (úrodné oblasti s produktívnym rybolovom);

ústia riek (pobrežné zálivy, úžiny, ústia riek atď.);

Zóny hlbokej vody.

(Angličtina) ruský jazero so všetkými organizmami je definované ako „mikrokozmos“ („Jazero ako mikrokozmos“ – „Jazero ako mikrokozmos“ (angl.), 1887). Moderný termín ako prvý navrhol anglický ekológ A. Tensley (Angličtina) ruský v roku 1935. V. V. Dokuchaev tiež rozvinul myšlienku biocenózy ako integrálneho systému. V ruskej vede sa však koncept biogeocenózy zavedený V. N. Sukačevom (1944) stal všeobecne akceptovaným. V príbuzných vedách existujú aj rôzne definície, ktoré sa viac-menej zhodujú s pojmom „ekosystém“, napríklad „geosystém“ v geoekológii alebo zavedené približne v tom istom období inými vedcami „holocén“ (F. Clements, 1930) a "bio-inertné telo" (V. I. Vernadsky, 1944) .

Koncept ekosystému

Definície

Niekedy sa zdôrazňuje, že ekosystém je historicky založený systém (pozri Biocenóza).

Ekosystémový koncept

Eugen Odum (1913-2000). Otec ekológie ekosystémov

Ekosystém je komplexný (ako L. Bertalanffy definuje komplexné systémy) samoorganizujúci sa, samoregulačný a sebarozvíjajúci sa systém. Hlavnou charakteristikou ekosystému je prítomnosť relatívne uzavretých, priestorovo a časovo stabilných tokov hmoty a energie medzi biotickou a abiotickou časťou ekosystému. Z toho vyplýva, že nie každý biologický systém možno nazvať ekosystémom, napríklad akvárium alebo zhnitý peň nie. Tieto biologické systémy (prírodné alebo umelé) nie sú dostatočne sebestačné a samoregulačné (akvárium), ak prestanete regulovať podmienky a budete udržiavať charakteristiky na rovnakej úrovni, dostatočne rýchlo sa zrúti. Takéto spoločenstvá netvoria samostatné uzavreté cykly hmoty a energie (pne), ale sú len súčasťou väčšieho systému. Takéto systémy by sa mali nazývať komunity nižšej úrovne alebo mikrokozmy. Niekedy sa pre ne používa pojem facie (napríklad v geoekológii), ktorý však nedokáže úplne popísať takéto systémy, najmä umelého pôvodu. Vo všeobecnosti v rôznych vedách pojem „facies“ zodpovedá rôznym definíciám: od systémov na úrovni subekosystému (v botanike, vedách o krajine) po pojmy, ktoré nesúvisia s ekosystémom (v geológii), alebo pojem že spája homogénne ekosystémy (Sochava V. B.), alebo takmer identické (Berg L. S., Ramensky L. G.) s definíciou ekosystému.

Biogeocenóza a ekosystém

V súlade s definíciami nie je rozdiel medzi pojmami „ekosystém“ a „biogeocenóza“, biogeocenózu možno považovať za úplné synonymum pre pojem ekosystém. Existuje však rozšírený názor, že biogeocenóza môže slúžiť ako analóg ekosystému na úplnej počiatočnej úrovni, pretože pojem „biogeocenóza“ kladie väčší dôraz na spojenie biocenózy s konkrétnym kúskom pôdy alebo vodného prostredia, pričom ekosystém zahŕňa akúkoľvek abstraktnú oblasť. Preto sa biogeocenózy zvyčajne považujú za špeciálny prípad ekosystému. Rôzni autori v definícii pojmu biogeocenóza uvádzajú špecifické biotické a abiotické zložky biogeocenózy, pričom definícia ekosystému je všeobecnejšia.

Štruktúra ekosystému

Ekosystém možno rozdeliť na dve zložky – biotické a abiotické. Biotické sa delia na autotrofné (organizmy, ktoré dostávajú primárnu energiu na existenciu z foto- a chemosyntézy alebo producentov) a heterotrofné (organizmy, ktoré dostávajú energiu z procesov oxidácie organickej hmoty - konzumenti a rozkladači) zložky tvoriace trofickú štruktúru ekosystému. .

Jediným zdrojom energie pre existenciu ekosystému a udržiavanie rôznych procesov v ňom sú producenti, ktorí absorbujú energiu slnka, (teplo, chemické väzby) s účinnosťou 0,1 - 1%, zriedka 3 - 4,5% počiatočná suma. Autotrofy predstavujú prvú trofickú úroveň ekosystému. Nasledujúce trofické úrovne ekosystému sa tvoria na úkor konzumentov (2., 3., 4. a ďalšie úrovne) a uzatvárajú ich rozkladače, ktoré premieňajú neživou organickú hmotu na minerálnu formu (abiotickú zložku), ktorú môže asimilovať autotrofný prvok.

Hlavné zložky ekosystému

Z hľadiska štruktúry v ekosystéme existujú:

klimatický režim, ktorý určuje teplotu, vlhkosť, režim osvetlenia atď. fyzicka charakteristikaživotné prostredie;
anorganické látky zahrnuté do cyklu;
organické zlúčeniny, ktoré spájajú biotické a abiotické časti v kolobehu hmoty a energie;
producenti - organizmy, ktoré vytvárajú primárne produkty;
makrospotrebitelia alebo fagotrofy sú heterotrofy, ktoré jedia iné organizmy alebo veľké častice organickej hmoty;
mikrospotrebitelia (saprotrofy) - heterotrofy, hlavne huby a baktérie, ktoré ničia odumretú organickú hmotu, mineralizujú ju, čím ju vracajú do kolobehu.

Posledné tri zložky tvoria biomasu ekosystému.

Z hľadiska fungovania ekosystému sa rozlišujú (okrem autotrofov) tieto funkčné bloky organizmov:

biofágy - organizmy, ktoré jedia iné živé organizmy,
saprofágy – organizmy, ktoré požierajú odumretú organickú hmotu.

Toto rozdelenie ukazuje časovo-funkčný vzťah v ekosystéme so zameraním na časové rozdelenie tvorby organickej hmoty a jej redistribúciu v rámci ekosystému (biofágy) a spracovanie saprofágmi. Medzi smrťou organickej hmoty a opätovným zaradením jej zložiek do kolobehu hmoty v ekosystéme môže uplynúť značná doba, napríklad v prípade borovicového kmeňa, 100 a viac rokov.

Všetky tieto komponenty sú vzájomne prepojené v priestore a čase a tvoria jeden štruktúrny a funkčný systém.

Ecotop

Zvyčajne koncept ekotop bol definovaný ako biotop organizmov, charakterizovaný určitou kombináciou podmienok prostredia: pôdy, pôdy, mikroklímy atď. V tomto prípade je však tento pojem v skutočnosti takmer totožný s pojmom klimatop.

V súčasnosti sa pod ekotopom na rozdiel od biotopu rozumie určité územie alebo vodná plocha s celým súborom a charakteristikami pôd, pôd, mikroklímy a iných faktorov v organizmami nezmenenej forme. Ako príklad ekotopu môžu slúžiť aluviálne pôdy, novovzniknuté sopečné alebo koralové ostrovy, umelo vytvorené lomy a iné novovzniknuté územia. V tomto prípade klimatop je súčasťou ekotopu.

klimatop

Na začiatku klimatop bola definovaná V.N.Sukačevom (1964) ako vzdušná časť biogeocenózy, ktorá sa od okolitej atmosféry líši zložením plynov, najmä koncentráciou oxidu uhličitého v povrchovom biohorizone, kyslíka na rovnakom mieste a biohorizontmi fotosyntézy, vzduchový režim, nasýtenie biolínami, znížené a zmenené slnečné žiarenie a osvetlenie, prítomnosť luminiscencie rastlín a niektorých živočíchov, špeciálny tepelný režim a režim vlhkosti vzduchu.

V súčasnosti sa tento pojem interpretuje trochu širšie: ako charakteristika biogeocenózy, kombinácie fyzikálnych a chemických charakteristík ovzdušia alebo vodného prostredia, ktoré sú nevyhnutné pre organizmy obývajúce toto prostredie. Klimatotop stanovuje v dlhodobom meradle hlavné fyzikálne charakteristiky existencie živočíchov a rastlín a určuje rozsah organizmov, ktoré môžu existovať v danom ekosystéme.

edaphotop

Pod edaphotop pôda sa zvyčajne chápe ako základný prvok ekotop. Presnejšie by sa však tento pojem mal definovať ako súčasť inertného prostredia transformovaného organizmami, teda nie celej pôdy, ale len jej časti. Pôda (edafotop) je najdôležitejšou zložkou ekosystému: uzatvárajú sa v nej cykly hmoty a energie, uskutočňuje sa prechod z odumretej organickej hmoty na minerál a ich zapojenie do živej biomasy. Hlavnými nosičmi energie v edafotope sú organické zlúčeniny uhlíka, ich labilné a stabilné formy, v najväčšej miere určujú úrodnosť pôdy.

Biocenóza, prezentovaná v schematickej forme ako potravinová sieť a jej biotop

Biotop

Biocenóza

Niekedy sa vyčleňuje tretí aspekt udržateľnosti – stabilita ekosystému vo vzťahu k zmenám charakteristík prostredia a zmenám jeho vnútorných charakteristík. V prípade, že ekosystém stabilne funguje v širokom rozsahu environmentálnych parametrov a/alebo ekosystém obsahuje veľké číslo zameniteľné druhy (to znamená, keď sa rôzne druhy, ktoré sú si podobné v ekologických funkciách v ekosystéme môžu navzájom nahradiť), takéto spoločenstvo sa nazýva dynamicky silný(udržateľný). V opačnom prípade, keď ekosystém môže existovať vo veľmi obmedzenom súbore environmentálnych parametrov a/alebo väčšina druhov je vo svojich funkciách nenahraditeľná, takéto spoločenstvo sa nazýva dynamicky krehký(nestabilná). Je potrebné poznamenať, že táto charakteristika vo všeobecnosti nezávisí od počtu druhov a zložitosti spoločenstiev. Klasickým príkladom je Veľká koralová bariéra pri pobreží Austrálie (severovýchodné pobrežie), ktorá je jedným zo svetových miest biodiverzity – symbiotické koralové riasy, dinoflageláty, sú dosť citlivé na teplotu. Odchýlka od optima len o pár stupňov vedie k smrti rias a až 50 – 60 % (podľa niektorých zdrojov až 90 %) živín, ktoré polypy dostávajú z fotosyntézy svojich vzájomných partnerov.

Ekosystémy majú mnoho stavov, v ktorých sú v dynamickej rovnováhe; v prípade odstránenia z neho vonkajšími silami sa ekosystém nemusí nutne vrátiť do pôvodného stavu, často ho pritiahne najbližší rovnovážny stav (atraktor), hoci sa tomu pôvodnému môže veľmi približovať.

Biodiverzita a udržateľnosť v ekosystémoch

Amazonské dažďové pralesy, podobne ako rovníkové pralesy, sú miestami s najväčšou biodiverzitou.

Udržateľnosť zvyčajne bola a je spojená s biodiverzitou druhov v ekosystéme (alfa diverzita), to znamená, že čím vyššia je biodiverzita, tým zložitejšia je organizácia spoločenstiev, čím zložitejšie sú potravinové siete, tým vyššia je odolnosť ekosystémov. . Ale už pred 40 a viac rokmi existovali na túto problematiku rôzne uhly pohľadu a v súčasnosti je najrozšírenejší názor, že lokálna aj všeobecná stabilita ekosystémov závisí od oveľa väčšieho súboru faktorov, než je len komplexnosť komunity a biodiverzita. Takže v súčasnosti je nárast zložitosti, sila spojení medzi zložkami ekosystému a stabilita tokov hmoty a energie medzi zložkami zvyčajne spojená s nárastom biodiverzity.

Rovníkový dažďový prales môže obsahovať viac ako 5000 druhov rastlín (pre porovnanie, v lesoch zóny tajgy - zriedkavo viac ako 200 druhov)

Význam biodiverzity spočíva v tom, že umožňuje vznik mnohých spoločenstiev, ktoré sa líšia štruktúrou, formou a funkciami, a poskytuje udržateľnú príležitosť na ich vznik. Čím vyššia je biodiverzita, tým viac môžu existovať spoločenstvá, tým väčší počet rôznych reakcií (z hľadiska biogeochémie) možno uskutočniť, čím sa zabezpečí existencia biosféry ako celku.

Zložitosť a odolnosť ekosystému

V súčasnosti neexistuje uspokojivá definícia a model, ktorý by popisoval komplexnosť systémov a najmä ekosystémov. Existujú dve všeobecne akceptované definície zložitosti: Kolmogorovova zložitosť je príliš špecializovaná na to, aby sa dala aplikovať na ekosystémy. A abstraktnejšia, ale aj nevyhovujúca definícia zložitosti, ktorú podal I. Prigogine v čase, chaose, kvante: Komplexné systémy – nedajú sa zhruba ani operatívne opísať z hľadiska deterministických príčin. Vo svojich ďalších prácach I. Prigogine napísal, že nie je pripravený dať striktnú definíciu zložitosti, pretože komplex je niečo, čo sa v súčasnosti nedá správne definovať.

Parametre zložitosti a ich vplyv na udržateľnosť

Tradične sa predpokladalo, že parametre zložitosti ekosystému sú celkový počet druhov (alfa diverzita), veľké množstvo interakcií medzi druhmi, sila interakcií medzi populáciami a rôzne kombinácie týchto charakteristík. S ďalším vývojom týchto myšlienok sa objavilo konštatovanie, že čím viac spôsobov prenosu a transformácie energie v ekosystéme, tým je stabilnejší. rôzne druhy priestupkov.

Neskôr sa však ukázalo, že tieto reprezentácie nedokážu charakterizovať udržateľnosť ekosystémov. Existuje mnoho príkladov vysoko stabilných monokultúrnych spoločenstiev (fytocenózy papraďových) aj slabo stabilných spoločenstiev s vysokou biodiverzitou (koralové útesy, tropické lesy). V 70. a 80. rokoch 20. storočia vzrástol záujem o modelovanie závislosti udržateľnosti od komplexnosti ekosystémov. Modely vyvinuté v tomto období ukázali, že v náhodne vygenerovanej sieti interakcií v komunite, keď nezmyselné okruhy (typu A žerie B, B žerie C, C žerie A a tento typ) lokálna stabilita klesá so zvyšujúcou sa zložitosťou. Ak budeme model ďalej komplikovať a vezmeme do úvahy, že spotrebitelia sú ovplyvnení potravinovými zdrojmi a potravinové zdroje nezávisia od spotrebiteľov, potom môžeme konštatovať, že udržateľnosť nezávisí od zložitosti, alebo tiež klesá s jej nárastom. Samozrejme, takéto výsledky platia hlavne pre detritálne potravinové reťazce, v ktorých spotrebitelia neovplyvňujú tok potravinových zdrojov, hoci môžu meniť ich nutričnú hodnotu.

Pri štúdiu celkovej odolnosti na modeli 6 druhov (2 predátori-konzumenti druhého rádu, 2 konzumenti prvého rádu a 2 druhy na báze potravinového reťazca) sa študovalo odstránenie jedného z druhov. Konektivita bola braná ako parameter stability. Spoločenstvo sa považovalo za stabilné, ak iné druhy zostali lokálne stabilné. Získané výsledky boli v súlade so všeobecne akceptovaným názorom, že s nárastom zložitosti s úbytkom predátorov vyššieho rádu klesá stabilita spoločenstva, no so stratou báz potravného reťazca s rastúcou komplexnosťou stabilita stúpa.

Pri elastickej stabilite, kedy sa zložitosťou rozumie aj konektivita, s narastajúcou zložitosťou rastie aj elastická stabilita. To znamená, že väčšia rozmanitosť druhov a väčšia sila komunikácie medzi nimi umožňuje spoločenstvám rýchlo obnoviť svoju štruktúru a funkcie. Táto skutočnosť potvrdzuje všeobecne akceptované názory na úlohu biodiverzity ako akéhosi rezervoára (fondu) na obnovu celej štruktúry ekosystémov a viac organizovaných štruktúr biosféry, ako aj samotnej biosféry ako celku. V súčasnosti je všeobecne akceptovaná a prakticky nepopierateľná myšlienka, že biosféra sa vyvinula smerom k zvýšeniu biodiverzity (všetkých troch jej zložiek), zrýchleniu cirkulácie hmoty medzi zložkami biosféry a „urýchleniu“ životnosti oboch druhov. a ekosystémov.

Toky hmoty a energie v ekosystémoch

V súčasnosti nie je vedecké pochopenie všetkých procesov v rámci ekosystému ani zďaleka dokonalé a vo väčšine štúdií buď celý ekosystém alebo niektoré jeho časti fungujú ako „čierna skrinka“. Zároveň, ako každý relatívne uzavretý systém, aj ekosystém je charakterizovaný prichádzajúcim a odchádzajúcim energetickým tokom a distribúciou týchto tokov medzi zložky ekosystému.

Produktivita ekosystému

Pri analýze produktivity a tokov hmoty a energie v ekosystémoch, koncepty biomasa a zber na viniči . Pestovanie plodín sa vzťahuje na hmotnosť tiel všetkých organizmov na jednotku plochy pôdy alebo vody a biomasa je hmotnosť tých istých organizmov z hľadiska energie (napríklad v jouloch) alebo z hľadiska suchej organickej hmoty (napr. napríklad v tonách na hektár). Biomasa zahŕňa celé telo organizmov, vrátane vitalizovaných odumretých častí, a to nielen v rastlinách, napríklad kôra a xylém, ale aj nechty a keratinizované časti zvierat. Biomasa sa mení na nekromasu až vtedy, keď odumrie časť organizmu (oddelí sa od neho) alebo celý organizmus. Látky často fixované v biomase sú „mŕtvym kapitálom“, čo je obzvlášť výrazné v rastlinách: xylémové látky nemusia vstúpiť do kolobehu stovky rokov, slúžia len ako podpora pre rastlinu.

Pod primárny produkt komunity (alebo primárna biologická produkcia) označuje tvorbu biomasy (presnejšie syntézu plastových látok) výrobcami bez výnimky energie vynaloženej na dýchanie za jednotku času na jednotku plochy (napríklad za deň na hektár).

Prvovýroba obce sa delí na hrubá primárna produkcia , teda všetky produkty fotosyntézy bez nákladov na dýchanie, a čistá primárna produkcia , čo je rozdiel medzi hrubou prvovýrobou a nákladmi na dýchanie. Niekedy sa nazýva aj tzv čistá asimilácia alebo pozorovaná fotosyntéza ).

Čistá produktivita komunity - rýchlosť akumulácie organickej hmoty nespotrebovanej heterotrofmi (a potom rozkladačmi). Zvyčajne sa počíta na vegetačné obdobie alebo na rok. Ide teda o časť produkcie, ktorú samotný ekosystém nedokáže recyklovať. Vo vyspelejších ekosystémoch má hodnota čistej produktivity spoločenstva tendenciu k nule (pozri koncept klimaxových spoločenstiev).

Produktivita sekundárnej komunity - miera akumulácie energie na úrovni spotrebiteľov. Sekundárna produkcia sa nedelí na hrubú a čistú, keďže spotrebitelia spotrebúvajú iba energiu asimilovanú výrobcami, časť nie je asimilovaná, časť ide na dýchanie a zvyšok ide na biomasu, preto je správnejšie nazývať ju sekundárnou asimiláciou.

Rozloženie energie a hmoty v ekosystéme možno znázorniť ako systém rovníc. Ak je produkcia výrobcov prezentovaná ako P 1, potom produkcia spotrebiteľov prvého rádu bude vyzerať takto:

P 2 \u003d P 1 - R 2,

kde R 2 - náklady na dýchanie, prenos tepla a neasimilovanú energiu. Nasledujúci spotrebitelia (druhý rád) budú spracovávať biomasu spotrebiteľov prvého rádu v súlade s:

P3 \u003d P2-R3

a tak ďalej, až po spotrebiteľov najvyššieho rádu a rozkladačov. Čím viac spotrebiteľov (spotrebiteľov) v ekosystéme, tým plnšie je teda spracovaná energia, ktorú výrobcovia spočiatku zaznamenávajú v plastových látkach. V klimaxových spoločenstvách, kde je diverzita pre daný región zvyčajne maximálna, takáto schéma spracovania energie umožňuje spoločenstvám fungovať stabilne po dlhú dobu.

Energetické pomery v ekosystémoch (environmentálna účinnosť)

Graf zmien pomeru P / B v ekosystémoch (podľa A. K. Brodského, 2002)

Priestorové hranice ekosystému (chorologický aspekt)

V prírode spravidla neexistujú jasné hranice medzi rôznymi ekosystémami. Vždy je možné poukázať na ten či onen ekosystém, ale nie je možné vyčleniť diskrétne hranice, ak ich nepredstavujú rôzne krajinné faktory (útesy, rieky, rôzne svahy kopcov, skalné výbežky atď.), pretože väčšina často existujú plynulé prechody z jedného ekosystému do druhého. Je to spôsobené relatívne hladkou zmenou gradientu faktorov prostredia (vlhkosť, teplota, vlhkosť atď.). Niekedy prechody z jedného ekosystému do druhého môžu byť v skutočnosti nezávislým ekosystémom. Zvyčajne sa spoločenstvá, ktoré sa tvoria na križovatke rôznych ekosystémov, nazývajú ekotóny. Termín „ekotón“ zaviedol v roku 1905 F. Clements.

Ekotóny

Ekotóny zohrávajú významnú úlohu pri udržiavaní biologickej diverzity ekosystémov vďaka takzvanému okrajovému efektu - kombinácii komplexu environmentálnych faktorov rôznych ekosystémov, čo spôsobuje väčšiu rôznorodosť podmienok prostredia, teda licencií a ekologických nik. Je teda možná existencia druhov z jedného aj druhého ekosystému, ako aj druhov špecifických pre ekotón (napríklad vegetácia pobrežných vodných biotopov).

Niektoré možné možnosti hraníc (ekotónov) medzi ekosystémami

V ruskej literatúre sa okrajový efekt niekedy označuje ako okrajový efekt.

Príkladmi ekotónov sú pobrežné oblasti pôdy a vodných plôch (napríklad pobrežie), okraje, prechody z lesných ekosystémov do poľných, ústia riek. Nie vždy je však ekotón miestom zvýšenej biodiverzity druhov. Napríklad ústia riek tečúcich do morí a oceánov sa naopak vyznačujú zníženou biodiverzitou druhov, keďže priemerná slanosť delt neumožňuje existenciu mnohých sladkovodných a brakických (morských) druhov.

Alternatívnou myšlienkou kontinuálnych prechodov medzi ekosystémami je myšlienka ekoklín (ekologické série). Ecoclean- postupná zmena biotopov, geneticky a fenotypovo prispôsobených konkrétnemu biotopu, s priestorovou zmenou ktoréhokoľvek faktora prostredia (zvyčajne klimatických), a preto tvoria súvislý rad foriem bez zjavných prestávok v postupnosti. Ekolínu nemožno rozdeliť na ekotypy. Napríklad dĺžka uší líšok a mnoho ďalších. atď., ich znaky sa menia zo severu na juh tak postupne, že je veľmi ťažké rozlíšiť jasné morfologické skupiny, ktoré by sa prirodzene spájali do poddruhov.

Časové hranice ekosystému (chronologický aspekt)

Zmena komunity v borovicovom lese po požiari na zemi (vľavo) a dva roky po požiari (vpravo)

Na rovnakom biotope v priebehu času existujú rôzne ekosystémy. Zmena jedného ekosystému na druhý môže trvať pomerne dlhé a relatívne krátke (niekoľko rokov) časové obdobia. Trvanie existencie ekosystémov je v tomto prípade určené stupňom sukcesie. Zmena ekosystémov v biotope môže byť spôsobená aj katastrofickými procesmi, ale v tomto prípade sa výrazne mení samotný biotop a takáto zmena sa zvyčajne nenazýva sukcesia (až na výnimky, keď katastrofa, napr. je prirodzeným štádiom cyklickej postupnosti).

nástupníctvo

nástupníctvo - ide o dôslednú, prirodzenú zmenu niektorých spoločenstiev inými v určitej oblasti územia v dôsledku vnútorných faktorov rozvoja ekosystémov. Každá predchádzajúca komunita určuje podmienky pre existenciu ďalšej a jej vlastný zánik. Je to spôsobené tým, že v ekosystémoch, ktoré sú v sukcesných radoch prechodné, dochádza k akumulácii hmoty a energie, ktorú už nie sú schopné zaradiť do kolobehu, premeny biotopu, zmien mikroklímy a iných faktorov, ktoré už nie sú schopné zaradiť do kolobehu. a tým sa vytvára materiálno-energetická základňa, ako aj environmentálne podmienky potrebné pre vznik následných spoločenstiev. Existuje však ďalší model, ktorý vysvetľuje mechanizmus postupnosti takto: druhy každého predchádzajúceho spoločenstva sú nahradené iba dôslednou konkurenciou, brzdením a „vzdorovaním“ introdukcii nasledujúcich druhov. Táto teória však zvažuje iba konkurenčné vzťahy medzi druhmi, nepopisuje celkový obraz ekosystému ako celku. Samozrejme, že takéto procesy prebiehajú, ale konkurenčné vytláčanie predchádzajúcich druhov je možné práve vďaka ich premene biotopu. Oba modely teda opisujú rôzne aspekty procesu a sú zároveň správne.

Následnosť je autotrofná (napríklad následnosť po lesný požiar) a heterotrofné (napríklad odvodnený močiar). V skorých štádiách autotrofnej postupnosti je pomer P/R oveľa väčší ako jedna, pretože primárne spoločenstvá sú zvyčajne vysoko produktívne, ale štruktúra ekosystému ešte nebola úplne vytvorená a neexistuje spôsob, ako túto biomasu využiť. . Konzistentne, s komplikáciou spoločenstiev, s komplikáciou štruktúry ekosystému, náklady na dýchanie (R) rastú, keďže sa objavuje stále viac heterotrofov zodpovedných za prerozdelenie tokov hmoty a energie, pomer P/R má tendenciu jednota a v skutočnosti je to isté pre koncové spoločenstvo (ekosystémy). Heterotrofná postupnosť má opačné vlastnosti: v nej je pomer P / R v počiatočných štádiách veľa menej ako jeden(keďže organickej hmoty je veľa a nie je potrebná jej syntéza, možno ju okamžite použiť na vybudovanie komunity) a postupne sa zvyšuje, keď postupujete postupnými fázami.

Príkladom štádia heterotrofnej sukcesie je bažinatá lúka

V počiatočných štádiách sukcesie je druhová diverzita malá, ale s postupujúcim vývojom sa diverzita zvyšuje a mení. druhové zloženie spoločenstvá, druhy so zložitými a dlhodobými životné cykly, zvyčajne sa objavujú väčšie organizmy, rozvíjajú sa vzájomne prospešné kooperácie a symbiózy, trofická štruktúra ekosystému sa komplikuje. Zvyčajne sa predpokladá, že terminálne štádium sukcesie má najvyššiu druhovú biodiverzitu. Nie je to vždy pravda, ale toto tvrdenie platí pre klimaxové spoločenstvá tropických pralesov a pre spoločenstvá miernych zemepisných šírok vrchol diverzity nastáva v strede sukcesnej série alebo bližšie k terminálnej fáze. V skorých štádiách sa spoločenstvá skladajú z druhov s relatívne vysokou mierou rozmnožovania a rastu, ale nízkou schopnosťou individuálneho prežitia (r-stratégovia). V terminálnom štádiu vplyv prirodzeného výberu uprednostňuje druhy s nízkou rýchlosťou rastu, ale väčšou schopnosťou prežiť (k-stratégie).

Ako sa pohybujete po postupnom rade, dochádza k rastúcemu zapojeniu biogénnych prvkov do cyklu v ekosystémoch, v rámci ekosystému je možné relatívne uzavretie tokov takých biogénnych prvkov, ako je dusík a vápnik (jeden z najpohyblivejších biogénov). Preto v terminálnom štádiu, keď je do cyklu zapojená väčšina biogénov, sú ekosystémy nezávislejšie od vonkajšieho prísunu týchto prvkov.

Na štúdium procesu postupnosti sa používajú rôzne matematické modely, vrátane tých, ktoré majú stochastický charakter.

klimaxová komunita

Koncept nástupníctva úzko súvisí s pojmom klimaxové spoločenstvo. Klimaxové spoločenstvo vzniká ako výsledok postupnej zmeny ekosystémov a je najvyváženejším spoločenstvom, ktoré najefektívnejšie využíva materiálové a energetické toky, to znamená, že zachováva maximum možnej biomasy na jednotku energie vstupujúcej do ekosystému.

Teoreticky má každá postupná séria klimaxové spoločenstvo (ekosystém), ktoré je terminálnym štádiom vývoja (alebo niekoľko, tzv. polyklimaxový koncept). V skutočnosti však nie je nástupnícky rad vrcholom vždy uzavretý, môže sa realizovať subklimaxové spoločenstvo (alebo F. Clementsom nazývané plagiklimax), čo je spoločenstvo predchádzajúce vyvrcholeniu, dostatočne rozvinuté štrukturálne a funkčne. Táto situácia môže nastať v dôsledku prirodzené príčiny- podmienky prostredia alebo v dôsledku ľudskej činnosti (v tomto prípade sa nazýva disclimax).

Rebríček ekosystémov

Otázka hodnotenia ekosystémov je pomerne komplikovaná. Alokácia minimálnych ekosystémov (biogeocenóz) a ekosystémov najvyššej úrovne - biosféry je nepochybná. Medziľahlé alokácie sú pomerne zložité, pretože zložitosť chorologického aspektu nie vždy umožňuje jednoznačne určiť hranice ekosystémov. V geoekológii (a krajináre) existuje nasledovné poradie: facies - trakt (ekosystém) - krajina - geografická oblasť - geografická oblasť - bióm - biosféra. V ekológii existuje podobný rebríček, zvyčajne sa však verí, že je správne vyčleniť iba jeden prechodný ekosystém - bióm.

Biómy

Biome - veľké systémovo-geografické (ekosystémové) členenie v rámci prírodno-klimatickej zóny (Reimers N.F.). Podľa R. H. Whittakera - skupina ekosystémov daného kontinentu, ktoré majú podobnú štruktúru alebo fyziognómiu vegetácie a všeobecný charakter podmienok prostredia. Táto definícia je trochu nesprávna, pretože existuje spojenie s konkrétnym kontinentom a niektoré biómy sú prítomné na rôznych kontinentoch, napríklad biom tundry alebo step.

V súčasnosti je najrozšírenejšia definícia: „Bióm je súbor ekosystémov s podobným typom vegetácie, ktoré sa nachádzajú v rovnakej prírodnej a klimatickej zóne“ (T. A. Akimova, V. V. Khaskin).

Tieto definície majú spoločné to, že v každom prípade je bióm súborom ekosystémov jednej prírodno-klimatickej zóny.

Prideľte 8 až 30 biómov. Geografické rozloženie biómov je určené:

Zákon geografického členenia (formuloval V. V. Dokuchaev)

Suchozemské biómy klasifikované podľa typu vegetácie
polárne púšte Tundra tajga listnaté lesy	stepi subtropické dažďové pralesy stredomorské biómy monzúnové lesy	Vyprahnuté púšte xerofytické kríky Južné stepi Semiaridné púšte	Savannah Savany s drevnatou vegetáciou (lesostep) subtropický les Tropický prales	Alpská tundra horské lesy

Biosféra

Termín biosféra predstavil Jean-Baptiste Lamarck v r začiatkom XIX storočia a v geológii ho navrhol rakúsky geológ Eduard Suess v roku 1875. Vytvorenie holistickej doktríny biosféry však patrí ruskému vedcovi Vladimírovi Ivanovičovi Vernadskému.

Biosféra je ekosystém vyššieho rádu, ktorý spája všetky ostatné ekosystémy a zabezpečuje existenciu života na Zemi. Zloženie biosféry zahŕňa tieto „gule“:

Biosféra tiež nie je uzavretý systém, je vlastne kompletne vybavená energiou Slnka, malú časť tvorí teplo samotnej Zeme. Každý rok Zem dostane zo Slnka približne 1,3 * 10 24 kalórií. 40% tejto energie je vyžiarených späť do vesmíru, asi 15% ide na ohrev atmosféry, pôdy a vody, zvyšok energie tvorí viditeľné svetlo, ktoré je zdrojom fotosyntézy.

V. I. Vernadsky prvýkrát jasne formuloval pochopenie, že všetok život na planéte je neoddeliteľne spojený s biosférou a vďačí jej za svoju existenciu:

umelé ekosystémy

umelé ekosystémy - sú to ekosystémy vytvorené človekom, napríklad agrocenózy, prírodné ekonomické systémy alebo biosféra 2.

Umelé ekosystémy majú rovnaký súbor komponentov ako prírodné: producenti, spotrebitelia a rozkladači, existujú však značné rozdiely v prerozdelení hmoty a energetických tokov. Ekosystémy vytvorené človekom sa od prírodných líšia najmä týmito spôsobmi:

Bez udržiavania energetických tokov človekom v umelé systémy prírodné procesy sa takou či onakou rýchlosťou obnovujú a vytvára sa prirodzená štruktúra zložiek ekosystému a materiálno-energetické toky medzi nimi.

Pojmy podobné pojmu ekosystém v príbuzných vedách

V ekogeológii, krajináre a geoekológii

V týchto vedách existujú pojmy podobné pojmu ekosystém. Rozdiel spočíva v tom, že v týchto vedách dochádza k posunu v aspekte uvažovania o štruktúre a funkciách ekosystémov.

Vo všeobecnosti je v geografických vedách zvykom považovať prírodný územný komplex za ekvivalent ekosystému.

pozri tiež

Poznámky

Forbes, S.A. Jazero ako mikrokozmos // Bull. sci. Doc. - Peoria, Illinois, 1887. - S. 77–87. Pretlačené v Illinois Nat. Hist. Bulletin prieskumu 15(9):537-550.
Y. Odum. Základy ekológie. - M .: Mir, 1975. - 741 s.
. Slovníky na akadémii. Archivované
Y. Odum. Ekológia. - M.: Mir, 1986.
Sekcia „Ekosystémy“. Stránka EKOLOGIE. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
Biogeocenosis Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
Nikolaykin, N. I., Nikolaykina, N. E., Melekhova, O. P. Ekológia. - 5. - M.: Drop, 2006. - 640 s.
Brodsky A.K. Krátky kurz všeobecnej ekológie, učebnica pre vysoké školy. - Petrohrad: "Dekan", 2000. - 224 s.
N. V. Koronovský, Hydrotermálne útvary v oceánoch . Sorosov vzdelávací časopis, - č. 10, 1999, - s. 55-62. Získané 14. augusta 2010.
D. V. Grichuk. Terodynamické modely podmorských hydrotermálnych systémov. - M .: Vedecký svet, 2000. - ISBN MDT 550,40
V. F. Levčenko. Kapitola 3 // Evolúcia biosféry pred a po objavení sa človeka. - Petrohrad: Nauka, 2004. - 166 s. - ISBN 5-02-026214-5
Rautian A.S. Paleontológia ako zdroj informácií o zákonitostiach a faktoroch evolúcie // Moderná paleontológia. - M., 1988. - T. 2. - S. 76-118.
Rautian A. S., Zherikhin V. V. Modely a lekcie fylocogenézy environmentálnych kríz geologická minulosť // Denník. Celkom biológia. - 1997. - V. 58 č. 4. - S. 20-47.
Ostroumov S.A. Nové varianty definícií pojmov a pojmov "ekosystém" a "biogeocenóza" // DAN. - 2002. - T. 383 č. 4. - S. 571-573.
M. Bigon, J. Harper, C. Townsend. Ekológia. Jednotlivci, populácie a komunity. - M.: Mir, 1989.
Ecotop Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
T. A. Rabotnov"O biogeocenózach". // Bulletin MOIP, Katedra biológie, - ročník 81, - číslo. 2. – 1976. Archivované z originálu 22. 8. 2011. Získané 14. 8. 2010.
klimatotop. Bykov B.A."Ekologický slovník" - Alma-Ata: "Veda", 1983 - str.216. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
Základné pojmy ekológie. Burenina E.M., Burenin E.P. Elektronická učebnica ekológie Archivovaná z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
klimatotop. Prírodovedný slovník (slovníky Yandex). Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
. Ekologický slovník (Slovníky u akademika). Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
Biocenóza. Veľká sovietska encyklopédia. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
Zoocenóza. Veľká sovietska encyklopédia. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
Homeostáza ekosystému. Portál vedeckých informácií VINITI. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
Hutchinson S., Hawkins L. E. oceány. Encyklopedický sprievodca. - M .: Makhaon, 2007. - 304 s. - ISBN 5-18-001089-6
A. Gilyarov."Bielenie koralov v dôsledku straty vzťahu". Prvky veľká veda. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
A. D. Armand, Experiment "Gaia", problém živej zeme. Ruská akadémia vied. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
A. V. Galanin. Prednášky z ekológie. . Webová stránka Botanickej záhrady pobočky Ďalekého východu Ruskej akadémie vied. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
Prigogine I., Stengers I.Čas, chaos, kvantum. - Moskva, 1994. - S. 81. - 263 s.
Nicolis G., Prigogine I. Znalosť komplexu. - M.: Mir, 1990. - s. 352. Strana 47
MacArthur R.H. Výkyvy populácií zvierat a miera stability spoločenstva // Ekológia, 36, 1955, - s. 533-536
mája R.M. Bude veľký komplexný systém stabilný? // Príroda (Londýn), 1972, 238, - pp. 413-414
mája R.M Modely pre jednotlivé populácie. // Teoretická ekológia: princípy a aplikácie, 2. vydanie, R.M. májové vyd. - str. 5-29, - Blackwell Scientific Publications, Oxford 1981
mája R.M Modely pre dve interagujúce populácie. // Teoretická ekológia: princípy a aplikácie, 2. vydanie, R.M. májové vyd. - s.78-104, - Blackwell Scientific Publications, Oxford 1981
mája R.M Vzory vo viacdruhových spoločenstvách. // Teoretická ekológia: princípy a aplikácie, 2. vydanie, R.M. Máj ed., - Blackwell Scientific Publications, Oxford 1981
DeAngelis D.L. Stabilita a konektivita v modeloch potravinového webu // Ekológia 56, 1975, - s. 238-243
Pimm S.L.Štruktúra potravinových sietí // Theoretical Population Biology, 16, 1979, - s. 144-158
Pimm S.L. Zložitosť a stabilita: iný pohľad na pôvodnú MacArthuovu hypotézu // Oikos, 33, 1979, - s. 351-357
V. F. Levčenko, Ya. I. Starobogatov Fyzikálno-ekologický prístup k vývoju biosféry. // "Evolučná biológia: história a teória". Petrohrad, 1999, - s. 37-46. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
Levčenko V.F. Vývoj biosféry pred a po objavení sa človeka. . Petrohrad, Ústav evolučnej fyziológie a biochémie Ruská akadémia Sciences, - Vydavateľstvo "NAUKA", 2004. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
prvovýroba. Vedecký a informačný portál VINITI. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
primárna produktivita. Glossary.ru. Získané 14. augusta 2010.
Mavrischev V.V. Kontinuum, ekotóny, okrajový efekt // Základy ekológie: učebnica. - 3. vyd. správne a dodatočné - Minsk: absolventská škola, 2007. - 447 s. - ISBN 978-985-06-1413-1
Ecoton. . Prírodovedný slovník (slovníky Yandex). Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
Ekotón a koncept okrajového (hraničného) efektu. Bioekologická stránka. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
Krivý efekt. Ekologický encyklopedický slovník. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
ústie rieky. . Slovníček pojmov fyzická geografia Geografický ústav RAS. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.
nástupníctvo. Veľká sovietska encyklopédia. Archivované z originálu 22. augusta 2011. Získané 14. augusta 2010.

Na našej planéte sú rôzne ekosystémy. Typy ekosystémov sú klasifikované určitým spôsobom. Je však nemožné spojiť rozmanitosť týchto jednotiek biosféry. Preto existuje niekoľko klasifikácií ekologických systémov. Rozlišujú ich napríklad podľa pôvodu. to:

Prírodné (prírodné) ekosystémy. Patria sem tie komplexy, v ktorých sa obeh látok uskutočňuje bez akéhokoľvek ľudského zásahu.

Umelé (antropogénne) ekosystémy. Sú vytvorené človekom a môžu existovať len s jeho priamou podporou.