Екосистема— це функціональна єдність живих організмів та середовища їх проживання. Основні характерні особливостіекосистеми - її безрозмірність та безранговість. Заміщення одних біоценозів іншими протягом тривалого часу називається сукцесією. Сукцесія, що протікає на субстраті, що знову утворився, називається первинною. Сукцесія на території, що вже зайнята рослинністю, називається вторинною.

Одиницею класифікації екосистем є біом – природна зона чи область з певними кліматичними умовамита відповідним набором домінуючих видів рослин та тварин.

Особлива екосистема – біогеоценоз – ділянка земної поверхнііз однорідними природними явищами. Складовими частинамиБіогеоценоз є кліматоп, едафотоп, гідротоп (біотоп), а також фітоценоз, зооценоз і мікробоценоз (біоценоз).

З метою одержання продуктів харчування людина штучно створює агроекосистеми. Вони відрізняються від природних малою стійкістю та стабільністю, проте більш високою продуктивністю.

Екосистеми - основні структурні одиниці біосфери

Екологічна система, або екосистема, - основна функціональна одиниця в екології, тому що до неї входять організми і

неживе середовище — компоненти, що взаємно впливають на властивості один одного, та необхідні умови для підтримки життя в тій його формі, яка існує на Землі. Термін екосистемавперше був запропонований 1935 р. англійським екологом А. Тенслі.

Таким чином, під екосистемою розуміється сукупність живих організмів (спільнот) і довкілля їхнього існування, що утворюють завдяки кругообігу речовин, стійку систему життя.

Співтовариства організмів пов'язані з неорганічним середовищем найтіснішими матеріально-енергетичними зв'язками. Рослини можуть існувати тільки за рахунок постійного надходження до них вуглекислого газу, води, кисню, мінеральних солей. Гетеротрофи живуть за рахунок автотрофів, але потребують надходження таких неорганічних сполукяк кисень і вода.

У будь-якому конкретному місціпроживання запасів неорганічних сполук, необхідні підтримки життєдіяльності організмів, що його населяють, вистачило б ненадовго, якби ці запаси не відновлювалися. Повернення біогенних елементів у середу відбувається як протягом життя організмів (внаслідок дихання, екскреції, дефекації), так і після їх смерті, внаслідок розкладання трупів та рослинних решток.

Отже, співтовариство утворює з неорганічним середовищем певну систему, у якій потік атомів, викликаний життєдіяльністю організмів, має тенденцію замикатися у кругообіг.

Мал. 1. Структура біогеоценозу та схема взаємодії між компонентами

У вітчизняній літературі широко застосовується термін «біогеоценоз», запропонований 1940 року. B. Н Сукачовим. За його визначенням, біогеоценоз - «сукупність на відомому протягом земної поверхні однорідних. природних явищ(атмосфери, гірської породи, ґрунти та гідрологічних умов), що має особливу специфіку взаємодій цих складових її компонентів і певний тип обміну речовиною та енергією їх між собою та іншими явищами природи і являє собою внутрішньо суперечливу діалектичну єдність, що знаходиться в постійному русі, розвитку».

У біогеоценозі В.М. Сукачов виділяв два блоки: екотоп— сукупність умов абіотичного середовища та біоценоз- Сукупність всіх живих організмів (рис. 1). Екотоп часто розглядають як абіотичне середовище, не перетворене рослинами (первинний комплекс факторів фізико-географічного середовища), а біотоп - як сукупність елементів абіотичного середовища, видозмінених діяльністю живих організмів.

Існує думка, що термін «біогеоценоз» значно більшою мірою відображає структурні характеристики макросистеми, що вивчається, тоді як у поняття «екосистема» вкладається, перш за все, її функціональна сутність. Фактично між цими термінами відмінностей немає.

Слід зазначити, що сукупність специфічного фізико-хімічного оточення (біотопа) із спільнотою живих організмів (біоценозом) та утворює екосистему:

Екосистема = Біотоп + Біоценоз.

Рівноважний (стійкий) стан екосистеми забезпечується на основі кругообігів речовин. У цих кругообігах безпосередньо беруть участь усі складові екосистем.

Для підтримки кругообігу речовин в екосистемі необхідна наявність запасу не органічних речовину засвоюваній формі та трьох функціонально різних екологічних груп організмів: продуцентів, консументів та редуцентів.

Продуцентамивиступають автотрофні організми, здатні будувати свої тіла з допомогою неорганічних сполук (рис. 2).

Мал. 2. Продуценти

Консументи— гетеротрофні організми, які споживають органічну речовину продуцентів або інших консументів і трансформують їх у нові форми.

Редуцентиживуть за рахунок мертвої органічної речовини, переводячи його знову в не органічні сполуки. Класифікація ця відносна, так як і консументи, і самі продуценти виступають частково в ролі редуцентів протягом життя, виділяючи в довкілля мінеральні продукти обміну речовин.

У принципі кругообіг атомів може підтримуватись у системі і без проміжної ланки — консументів, за рахунок діяльності двох інших груп. Однак такі екосистеми зустрічаються швидше як винятки, наприклад, на тих ділянках, де функціонують співтовариства, сформовані тільки з мікроорганізмів. Роль консументів виконують у природі переважно тварини, їх діяльність із підтримці та прискоренню циклічної міграції атомів в екосистемах складна і різноманітна.

Масштаби екосистеми у природі дуже різні. Неоднакова також ступінь замкнутості підтримуваних них кругообігів речовини, тобто. багаторазовість залучення тих самих елементів у цикли. Як окремі екосистеми можна розглядати, наприклад, і подушку лишайників на стовбурі дерева, і пень, що руйнується, з його населенням, і невелике тимчасове водоймище, луг, ліс, степ, пустелю, весь океан і, нарешті, всю поверхню Землі, зайняту життям.

У деяких типах екосистем винесення речовини за межі настільки великий, що їх стабільність підтримується в основному за рахунок припливу тієї ж кількості речовини ззовні, тоді як внутрішній кругообіг малоефективний. Такими є проточні водоймища, річки, струмки, ділянки на крутих схилах гір. Інші екосистеми мають значно повніший кругообіг речовин і відносно автономні (ліси, луки, озера тощо).

Екосистема – практично замкнута система. У цьому полягає принципова відмінність екосистем від спільнот та популяцій, що є відкритими системами, що обмінюються з середовищем проживання енергією, речовиною та інформацією.

Однак жодна екосистема Землі не має повністю замкненого кругообігу, оскільки мінімальний обмін масою із середовищем проживання все-таки відбувається.

Екосистема є сукупністю взаємопов'язаних енергоспоживачів, які здійснюють роботу з підтримки її нерівноважного стану щодо довкілля за рахунок використання потоку сонячної енергії.

Відповідно до ієрархії спільнот життя на Землі проявляється і в ієрархічності відповідних екосистем. Екосистемна організація життя є одним з необхідних умовїї існування. Як зазначалося, запаси біогенних елементів, необхідні життя організмів Землі загалом і кожному конкретному ділянці її поверхні, небезмежні. Лише система кругообігів могла надати цим запасам властивість нескінченності, необхідне продовження життя.

Підтримувати та здійснювати кругообіг можуть лише функціонально різні групи організмів. Функціонально-екологічна різноманітність живих істот та організація потоку, що витягуються з навколишнього середовищаречовин у цикли - найдавніша властивість життя.

З цієї точки зору стійке існування багатьох видів в екосистемі досягається за рахунок постійно відбуваються в ній природних порушень місцепроживання, що дозволяють новим поколінням займати простір, що знову звільнився.

Концепція екосистеми

Основним об'єктом вивчення екології є екологічні системи, чи екосистеми. Екосистема займає наступне після біоценозу місце у системі рівнів живої природи. Говорячи про біоценоз, ми мали на увазі лише живі організми. Якщо ж розглядати живі організми (біоценоз) разом із чинниками довкілля, це вже екосистема. Таким чином, екосистема природний комплекс(Біокосна система), утворений живими організмами (біоценоз) та середовищем їх проживання (наприклад, атмосфера — відсталий, грунт, водоймище — біокосний і т.д.), пов'язаними між собою обміном речовин та енергії.

Загальноприйнятий в екології термін «екосистема» запровадив 1935 р. англійський ботанік А. Тенслі. Він вважав, що екосистеми, «з точки зору еколога являють собою основні природні одиниці на поверхні землі», до яких входить «не тільки комплекс організмів, а й весь комплекс фізичних факторів, що утворюють те, що ми називаємо середовищем біома, - фактори місцеперебування в самому широкому значенні». Тенслі підкреслював, що для екосистем характерний різного роду обмін речовин не лише між організмами, а й між органічною та неорганічною речовиною. Це не лише комплекс живих організмів, а й поєднання фізичних факторів.

Екосистема (екологічна система)- Основна функціональна одиниця екології, що є єдністю живих організмів і середовища їх проживання, організоване потоками енергії і біологічним кругообігом речовин. Це фундаментальна спільність живого та середовища його проживання, будь-яка сукупність живих організмів, що спільно живуть, і умов їх існування (рис. 3).

Мал. 3. Різні екосистеми: а — ставка середньої смуги (1 — фітопланктон; 2 — зоопланктон; 3 — жуки-плавунці (личинки та дорослі особини); 4 — молоді коропи; 5 — щуки; 6 — личинки хохомід (комарів-дергунців); 7 - бактерії; 8 - комахи прибережної рослинності; польові миші і т.д.) В - непрямі або харчуються детритом консументи, або сапроби (грунтові безхребетні);

Поняття «екосистема» можна застосувати до об'єктів різного ступеня складності та величини. Прикладом екосистеми може служити тропічний ліс у певному місці і в конкретний момент часу, населений тисячами видів рослин, тварин і мікробів, що живуть разом, і пов'язаний між ними взаємодіями. Екосистемами є такі природні утворення, як океан, море, озеро, лук, болото. Екосистемою може бути купина на болоті і гниюче дерево в лісі з організмами, що живуть на них і в них, мурашник з мурахами. Найбільшою екосистемою є планета Земля.

Кожна екосистема може характеризуватись певними межами (екосистема ялинового лісу, екосистема низинного болота). Проте саме поняття "екосистема" безрангове. Вона має ознаку безрозмірності, їй не властиві територіальні обмеження. Зазвичай екосистеми розмежовуються елементами абіотичного середовища, наприклад рельєфом, видовою різноманітністю, фізико-хімічними та трофічними умовами тощо. Розмір екосистем не може бути виражений у фізичних одиницяхвимірювання (площа, довжина, об'єм тощо). Він виражається системною мірою, що враховує процеси обміну речовин та енергії. Тому під екосистемою зазвичай розуміють сукупність компонентів біотичного (живі організми) та абіотичного середовища, при взаємодії яких відбувається більш-менш повний біотичний кругообіг, у якому беруть участь продуценти, консументи та редуценти. Термін «екосистема» застосовується і до штучних утворень, наприклад екосистема парку, сільськогосподарська екосистема (агроекосистема).

Екосистеми можна розділити на мікроекосистеми(дерево в лісі, прибережні зарості водних рослин), мезоекосистеми(болото, сосновий ліс, житнє поле) та макроекосистеми(Океан, море, пустеля).

Про рівновагу в екосистемах

Рівноважними називаються такі екосистеми, які «контролюють» концентрації біогенів, підтримуючи їхню рівновагу з твердими фазами. Тверді фази (залишками живих організмів) є продуктами життєдіяльності біоти. Рівноважними будуть і ті спільноти та популяції, які входять до рівноважної екосистеми. Такий вид біологічної рівноваги називається рухливимоскільки процеси відмирання безперервно компенсуються появою нових організмів.

Рівноважні екосистеми підпорядковуються принципу стійкості Ле Шательє. Отже, ці екосистеми мають гомеостаз, — іншими словами, здатні мінімізувати зовнішній вплив при збереженні внутрішньої рівноваги. Стійкість екосистем досягається не зміщенням хімічних рівноваг, а шляхом зміни швидкостей синтезу та розкладання біогенів.

Особливий інтерес представляє спосіб підтримки стійкості екосистем, заснований на залученні до біологічного кругообігу органічних речовин, раніше виробленого екосистемою і відкладеного «про запас» - деревини та мортмаси (торф, гумус, підстилка). У цьому випадку деревина служить ніби індивідуальним матеріальним багатством, а мортмаса - колективним, що належить екосистемі в цілому. Це «матеріальне багатство» збільшує запас стійкості екосистем, забезпечуючи їхнє виживання при несприятливих змінах клімату, стихійних лих та ін.

Стійкість екосистеми тим більше, що більша вона за розміром і чим багатша і різноманітніша її видовий і популяційний склад.

Екосистеми різного типу використовують різні варіанти індивідуальних та колективних способів запасання стійкості при різному співвідношенні індивідуального та колективного матеріального багатства.

Таким чином, основна функція сукупності живих істот (спільноти), що входять до екосистеми, – забезпечити рівноважний (стійкий) стан екосистеми на основі замкнутого кругообігу речовин.

Склад та структура екосистем.

Енергетика та продукція екосистеми

Екологічні піраміди

Види екосистем.

Склад та структура екосистем

Якщо звернеться до лекції №1 даного курсу можна виявити, що в область вивчення екології входять три основні рівні організації життя: популяційний, екосистемний та біосферний. Для вирішення багатьох глобальних проблемта прийняття рішень ключову роль відіграє вивчення організмового рівня.

Як відомо, живі організми та їх неживе (абіотичне) оточення нероздільно пов'язані один з одним і перебувають у постійній взаємодії, утворюючи екосистеми.

Екосистема - це сукупність всіх живих організмів, що проживають на спільної територіїразом з навколишнім неживим середовищем.

Екосистема - основна функціональна одиниця в екології, оскільки в неї входять і організми і неживе середовище - компоненти, що взаємно впливають на властивості один одного і необхідні підтримки життя в тій її формі, яка існує на Землі.

Прикладом може бути луг, ліс, озеро.

Досить часто поняття екосистеми ототожнюють із поняттям біогеоценоз, проте ці терміни не є синонімами. Поняття екосистеми ширше, охоплює всі види сукупностей живих організмів та довкілля, біогеоценозом можна назвати лише природні утворення (ліс, луг тощо). Т.о. будь-який біогеоценоз є екосистемою, але не будь-яка екосистема є біогеоценозом.

У складекосистеми представлені двома групами компонентів: абіотичними – компоненти неживої природи (екотоп) та біотичними – компоненти живої природи (біоценоз).

Біоценоз – сукупність представників рослинного (фітоценоз), тваринного (зооценоз) світу та світу мікроорганізмів (мікробіоценоз). Екотоп включає дві основні складові: клімат у всіх його різноманітних проявах та геологічне середовище – ґрунти-грунти або едафотоп. Усі компоненти даної системи перебувають у постійному та складному взаємодії (рис. 1).

Цілком очевидним є той факт, що екосистема є не однорідною у просторі та часі, у зв'язку з чим досить важливим є розгляд просторової структурибіогеоценозу. Насамперед це ярусна будовафітоценозів, що є пристосуванням у боротьбі за сонячне світло. У широколистяних лісах виділяють до 6 ярусів.

У просторовій структурі біогеоценозу спостерігається також мозаїчність– зміна рослинної та тваринної спільноти за площею (концентрування рослинності навколо водойм).

Участь різних видіву формуванні екосистеми не однаково, так у екосистемі представники одного виду можуть домінувати (наприклад: сосна звичайна в сосновому лісі), інші можуть зустрічатися одинично (сніговий барс).

Види, які переважають за чисельністю, називаються домінантними. Серед них є такі, без яких інші види існувати не можуть. едіфактори. ДругорядніВиди - нечисленні і навіть рідкісні відіграють величезну роль формуванні стійкої екосистеми. Так було встановлено всесвітній закон стійкості екосистем, за яким: що вища біорізноманіття екосистеми, відповідно, що більше «другорядних» видів, то вона стійкіше.

З погляду трофічної структури(від грецьк. trophe - харчування) екосистему можна розділити на два яруси:

верхній автотрофний (який самостійно живиться) ярус або «зелений пояс», що включає рослини або їх частини, що містять хлорофіл, де переважають фіксація енергії світла, використання простих неорганічних сполук і накопичення складних органічних сполук. Організми, що входять до «зеленого пояса», називаються автотрофними(Від лат.: auto-сам, trofo-живлення). Основною особливістю даних організмів є здатність синтезувати органічні речовини з неорганічних у процесі фотосинтезу. Оскільки, будучи автотрофами, вони створюють первинну органічну речовину, продукуючи її з неорганічної, вони мають назву продуцентів.

нижній гетеротрофний (харчований іншими) ярус, або «коричневий пояс», в якому переважає використання, трансформація та розкладання складних сполук. Організми, що входять у цей пояс, не можуть будувати власну речовину з мінеральних компонентів, змушені використовувати те, що створено автотрофами, поїдаючи їх. Вони називаються гетеротрофами (від лат. hetero-іншими trofo-живлення).

Проте специфіка гетеротрофів може бути різною. Так частина організмів, що використовує в харчуванні готові поживні речовини рослин називаються фітофагами- травоїдними (фітос - рослина, фагос - пожер, гр.)або рослиноїдними. Фітофаги – вторинні акумулятори сонячної енергії, спочатку накопиченої рослинами. консументами першого порядку (наприклад: заєць, корова). Ця група організмів відноситься до первинним консументам.

Багатьом тваринам еволюція визначила необхідність використання тваринних білків. Це група зоофагівабо хижаків, що поїдають фітофагів та дрібніших хижаків. Хижаки - найважливіші регулятори біологічної рівноваги: ​​вони не тільки регулюють кількість тварин-фітофагів, але виступають як санітари, поїдаючи в першу чергу тварин хворих та ослаблих. Прикладом може бути поїдання хижими птахами мишей-полівок. Ця група організмів відноситься до вторинним консументам. Тварини, які харчуються консументами другого порядку звуться консументів третього порядку тощо.

У будь-якій системі неминуче утворюються органічні відходи (трупи тварин, екскременти тощо), які також можуть бути їжею для гетеротрофних організмів, які отримали назву редуцентівабо сапрофітів.

Тому з біологічної точки зору у складі екосистеми зручно виділяти такі компоненти:

неорганічні речовини (C, N, CO2, H2O та ін) що включається в круговороти.

органічні сполуки (білки, вуглеводи, ліпіди, гумусові речовини), що зв'язують біотичну та абіотичну частини.

повітряне, водне та субстратне середовище, що включає кліматичний режим та інші фізичні фактори.

продуценти, автотрофні організми, в основному зелені рослини, які можуть виробляти їжу з простих неорганічних речовин.

макроконсументів чи фаготрофів (від грец. phagos - пожиратель) - гетеротрофних організмів, переважно тварин, які харчуються іншими організмами чи частинками органічного речовини.

мікроконсументів, сапротрофів, деструктрофів - гетеротрофних організмів, в основному бактерій і грибів, які одержують енергію або шляхом розкладання мертвих тканин, або шляхом поглинання розчиненої органічної речовини, що виділяється мимовільно або вилучена сапротрофами з рослин та інших організмів.

Усі організми, що входять до складу екосистеми, пов'язані тісними харчовими зв'язками(Так один організм служить їжею для іншого, який поїдається третім і т.д.). таким чином, у біогеоценозі утворюється ланцюг послідовної передачі речовини та еквівалентної йому енергії від одних організмів до інших, або так званий трофічний ланцюг.

Прикладами таких ланцюгів можуть бути:

ягель олень вовк (екосистема тундри);

трава корова людина (антропогенна екосистема);

мікроскопічні водорості (фітопланктон) жучки та дафнії (зоопланктон) плота щука чайки (водна екосистема).

Одна трофічні ланцюги в екосистемі тісно переплітаються, утворюючи трофічні мережі. Так широко відоме явище «трофічного каскаду»: морські вадри харчуються морськими їжаками, які їдять бурі водорості, знищення мисливцями видр призвело до знищення водоростей внаслідок зростання популяції їжаків. Коли заборонили полювання на видр, водорості почали повертатися на місця проживання.

Значну частину гетеротрофів становлять сапрофаги та сапрофіти (гриби), які використовують енергію детриту. Тому розрізняють два види трофічних ланцюгів: ланцюги виїдання, або пасовищні, які починаються з поїдання фотосинтезуючих організмів, та детрітніціні розкладання, які починаються з залишків відмерлих рослин, трупів та екскрементів тварин

Екологічна система

Екосистемаабо екологічна система(від грец. óikos - житло, місцеперебування і система), природний комплекс (біокосна система), утворений живими організмами (біоценоз) та середовищем їх проживання (кісний, наприклад атмосфера, або біокосний - ґрунт, водоймище тощо), пов'язаними між собою обміном речовин та енергії. Одне з основних понять екології, що додається до об'єктів різної складності та розмірів. Приклади Екосистем - ставок з рослинами, рибами, безхребетними тваринами, мікроорганізмами, донними відкладеннями, що мешкають у ньому, з характерними для нього змінами температури, кількості розчиненого у воді кисню, складу води і т. п., з певною біологічною продуктивністю; ліс з лісовою підстилкою, грунтом, мікроорганізмами, з птахами, що його населяють, травоїдними і хижими ссавцями, з характерним для нього розподілом температури і вологості повітря, світла, ґрунтових вод та ін. факторів середовища, з властивим йому обміном речовин і енергії. Гниючий пень у лісі, з організмами та умовами проживання, що живуть на ньому і в ньому, теж можна розглядати як Екосистему

Основні відомості

Екологічна система (екосистема) - сукупність популяцій різних видів рослин, тварин і мікробів, що взаємодіють між собою та навколишнім середовищем таким чином, що ця сукупність зберігається невизначено довгий час. Приклади екологічних систем: луг, ліс, озеро, океан. Екосистеми існують скрізь - у воді та на землі, у сухих та вологих районах, у холодних та жарких місцевостях. Вони по-різному виглядають, включають різні види рослин та тварин. Однак у «поведінці» всіх екосистем є й загальні аспекти, пов'язані з принциповим подібністю енергетичних процесів, які у них. Одним із фундаментальних правил, яким підкоряються всі екосистеми, є принцип Ле Шательє - Брауна :

при зовнішньому впливі, що виводить систему зі стану стійкої рівноваги, ця рівновага зміщується в напрямку, при якому ефект зовнішнього впливу послаблюється.

При вивченні екосистем аналізують насамперед потік енергії та кругообіг речовин між відповідними біотопом та біоценозом. Екосистемний підхід враховує спільність організації всіх спільнот незалежно від місця проживання. Це підтверджує подібність структури та функціонування наземної та водної екосистем.

За визначенням В. Н. Сукачова, біогеоценоз (від грец. bios – життя, ge – Земля, ценоз – суспільство) – це сукупність однорідних природних елементів (атмосфери, гірської породи, рослинності, тваринного світу та світу мікроорганізмів, ґрунту та гідрологічних умов) на певній ділянці поверхні Землі. Контур біогеоценозу встановлюється за кордоном рослинної спільноти (фітоценозу).

Терміни «екологічна система» та «біогеоценоз» не є синонімами. Екосистема - це будь-яка сукупність організмів і довкілля їх, в тому числі, наприклад, горщик з квіткою, мурашник, акваріум, болото, пілотований космічний корабель. У перерахованих систем відсутня ряд ознак визначення Сукачова, і в першу чергу елемент «гео» - Земля. Біоценози – це лише природні утворення. Проте біоценоз повною мірою можна розглядати як екосистема. Таким чином, поняття "екосистема" ширше і повністю охоплює поняття "біогеоценоз", або "біогеоценоз" - це окремий випадок"Екосистеми".

Найбільша природна екосистема Землі - це біосфера. Кордон між великою екосистемою та біосферою так само умовна, як і між багатьма поняттями в екології. Відмінність переважно полягає у такій характеристиці біосфери, як глобальність і велика умовна замкнутість (при термодинамічній відкритості). Інші екосистеми Землі матеріально практично не замкнуті.

Структура екосистем

Будь-яку екосистему передусім можна розділити на сукупність організмів та сукупність неживих (абіотичних) факторів навколишнього природного середовища.

У свою чергу екотоп складається з клімату у всіх його різноманітних проявах і геологічного середовища (грунтів і грунтів), званої едафотопом. Едафотоп - це те, звідки біоценоз черпає засоби для існування та куди виділяє продукти життєдіяльності.

Структура живої частини біогеоценозу визначається трофоенергетичними зв'язками та відносинами, відповідно до яких виділяють три головні функціональні компоненти:

комплексавтотрофних організмів-продуцентів, які забезпечують органічною речовиною і, отже, енергією інші організми (фітоценоз(зелені рослини), і навіть фото- і хемосинтезирующие бактерії); комплексгетеротрофних організмів-консументів, що живуть за рахунок поживних речовин, що створені продуцентами; по-перше, це зооценоз (тварини), по-друге, безхлорофільні рослини; комплексорганізмів-редуцентів, що розкладають органічні сполуки до мінерального стану(мікробіоценоз, а також гриби та інші організми, що харчуються мертвою органічною речовиною).

Як наочної моделіекологічної системи та її структури Ю.Одум запропонував використовувати космічний корабель при тривалих подорожах, наприклад, на планети Сонячна системачи ще далі. Залишаючи Землю, люди повинні мати чітко обмежену закриту систему, яка забезпечувала б усі їхні життєві потреби, а як енергію сонячного випромінювання використовувала як енергію. Такий космічний корабель має бути забезпечений системами повної регенерації всіх життєво важливих абіотичних компонентів (факторів), що дозволяють їх багаторазове використання. У ньому мають здійснюватися збалансовані процеси продукування, споживання та розкладання організмами або їх штучними замінниками. По суті, такий автономний корабель буде мікроекосистемою, що включає людину.

Приклади

Ділянка лісового масиву, ставок, пень, що гниє, особина, заселена мікробами або гельмінтами - є екосистемами. Поняття екосистеми, таким чином, застосовується до будь-якої сукупності живих організмів та їхнього місцеперебування.

Література

• Н.І. Ніколайкін, Н.Є. Ніколайкіна, О.П. МелеховаЕкологія. - 5-те. – Москва: Дрофа, 2006. – 640 с.

також

Посилання

• Екосистема - Новини екології

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Екологічна система" в інших словниках:

Єдиний природний або природно-антропогенний комплекс, утворений живими організмами та середовищем їх проживання, в якому живі та відсталі екологічні компоненти з'єднані між собою причинно-наслідковими зв'язками, обміном речовин і розподілом. Фінансовий словник

ЕКОЛОГІЧНИЙ, ая, ое. Тлумачний словникОжегова. С.І. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Тлумачний словник Ожегова

Єдиний складний природний комплекс, утворений живими організмами та середовищем їх проживання (атмосфера, грунт, водойми тощо), в якому живі та неживі компоненти пов'язані між собою обміном речовини та енергії, утворюючи разом стійку цілісність. Словник надзвичайних ситуацій

ЕКОЛОГІЧНА СИСТЕМА- ЕКОЛОГІЧНА СИСТЕМА, екосистема, природний комплекс, утворений живими організмами та середовищем їх проживання, пов'язаними між собою обміном речовин та енергії. Одне з осн. понять екології, що додається до об'єктів різної складності та розмірів. Демографічний енциклопедичний словник

Єдиний природний або природно-антропогенний комплекс, утворений живими організмами та середовищем їх проживання, в якому живі та відсталі екологічні компоненти з'єднані між собою причинно-наслідковими зв'язками, обміном речовин і розподілом. Словник бізнес-термінів

екологічна система- Екосистема - [А.С.Гольдберг. Англо-російський енергетичний словник. 2006 р.] Тематики енергетика загалом Синоніми екосистема EN ecological system … Довідник технічного перекладача

ЕКОЛОГІЧНА СИСТЕМА- ЕКОСИСТЕМА … Юридична енциклопедія

Види екосистем.

Екологічна система (екосистема)– просторово певна сукупність живих організмів та середовища їх проживання, об'єднаних речовинно-енергетичними та інформаційними взаємодіями.

Розрізняють водні та наземні природні екосистеми.

Водні екосистеми– це річки, озера, ставки, болота – прісноводні екосистеми, а також моря та океани – водойми із солоною водою.

Наземні екосистеми– це тундрова, тайгова, лісова, лісостепова, степова, напівпустельна, пустельна, гірська екосистеми.

У кожній наземній екосистемі є абіотичний компонент – біотоп, або екотоп – ділянка з однаковими ландшафтними, кліматичними, ґрунтовими умовами; і біотичний компонент - співтовариство, або біоценоз - сукупність всіх живих організмів, що населяють цей біотоп. Біотоп є загальним місцем проживання для всіх членів спільноти. Біоценози складаються з представників багатьох видів рослин, тварин та мікроорганізмів. Практично кожен вид у біоценозі представлений багатьма особами різної статі та віку. Вони утворюють популяцію цього виду в екосистемі. Біоценоз дуже важко розглядати окремо від біотопу, тому вводять таке поняття як біогеоценоз (біотоп+біоценоз). Біогеоценоз – елементарна наземна екосистема, головна форма існування природних екосистем.

У кожну екосистему входять групи організмів різних видів, помітні за способом харчування:

Автотрофи (“самопитані”);

Гетеротрофи (“харчуються іншими”);

Консументи – споживачі органічної речовини живих організмів;

Дитритофаги, або сапрофаги, - організми, що живляться мертвою органічною речовиною – залишками рослин та тварин;

Редуценти – бактерії та нижчі гриби – завершують деструктивну роботу консументів та сапрофагів, доводячи розкладання органіки до її повної мінералізації та повертаючи в середу екосистеми останні порції двоокису вуглецю, води та мінеральних елементів.

Усі названі групи організмів у будь-якій екосистемі тісно взаємодіють між собою, узгоджуючи потоки речовини та енергії.

Таким чином для природної екосистеми характерні три ознаки:

1) екосистема обов'язково є сукупністю живих і неживих компонентів.

2) у межах екосистеми здійснюється повний цикл, починаючи із створення органічного речовини і до його розкладанням на неорганічні складові.

3) екосистема зберігає стійкість протягом деякого часу, що забезпечується певною структурою біотичних та абіотичних компонентів.

Прикладами природних екосистем є: дерево, що впало, труп тварини, невелика водойма, озеро, ліс, пустеля, тундра, суша, океан, біосфера.

Як очевидно з прикладів, простіші екосистеми входять у складніше організовані. При цьому реалізується ієрархія організації систем, даному випадкуекологічних. Тому екосистеми діляться за просторовим масштабом на мікроекосистеми, мезоекосистеми та макроекосистеми.

Таким чином, пристрій природи слід розглядати як системне ціле, що складається з вкладених одна в одну екосистем, найвищою з яких є унікальна глобальна екосистема – біосфера. У її рамках відбувається обмін енергією та речовиною між усіма живими та неживими складовими у масштабах планети.

Антропогенний вплив на природні екосистеми.

Антропогенні чинники, тобто. Результати діяльності людини, що призводять до зміни довкілля можна розглядати на рівні регіону, країни або глобальному рівні.

Антропогенне забруднення атмосферипризводить до глобальної зміни. Забруднення атмосфери надходять у вигляді аерозолів та газоподібних речовин. Найбільшу небезпеку становлять газоподібні речовини, частку яких припадає близько 80% всіх викидів. Насамперед - це сполуки сірки, вуглецю, азоту. Вуглекислий газ сам по собі не отруйний, але з його накопиченням пов'язана небезпека такого глобального процесу як парниковий ефект». Наслідок ми бачимо з потепління клімату Землі.

З попаданням в атмосферу сполук сірки та азоту пов'язане випадання кислотних дощів. Двоокис сірки та оксиди азоту в повітрі з'єднуються з парами води, потім разом з дощами випадають на землю фактично у вигляді розбавлених сірчаної та азотної кислот. Такі опади різко порушують кислотність ґрунту, сприяють загибелі рослин та висиханню лісів, особливо хвойних. Потрапляючи в річки та озера пригнічують на флору і фауну, нерідко призводячи до повного знищення біологічного життя- Від риб до мікроорганізмів. Відстань між місцем утворення кислотних опадів та місцем їх випадання може становити тисячі кілометрів.

Ці негативні впливи глобального масштабу посилюються процесами опустелювання та вирубування лісів.Головний фактор опустелювання - це діяльність самої людини. Серед антропогенних причин - це надлишковий випас худоби, вирубування лісів, надмірна та неправильна експлуатація земель. Вчені підрахували, що загальна площа антропогенних пустель перевищила площу природних. Ось чому опустелювання відносять до глобальних процесів.

Тепер розглянемо приклади антропогенного на рівні нашої країни. Росія займає одне з перших місць у світі за запасами прісної води. І враховуючи, що загальні ресурси прісної води становлять від загального обсягу гідросфери Землі всього 2%, стає зрозуміло, яке багатство ми маємо. Головною небезпекадля цих ресурсів є забруднення гідросфери. Основні запаси прісної води зосереджені в озерах, площа яких у нашій країні більша за територію Великобританії. В одному Байкалі знаходиться приблизно 20% світових запасів прісної води.

Вчені розрізняють три види забруднення гідросфери: фізичне, хімічне та біологічне.

Під фізичним розуміється насамперед теплове забруднення, що утворюється внаслідок скидання підігрітих вод, що використовуються для охолодження на ТЕС та АЕС. Скидання таких вод призводить до порушення природного водного режиму. Наприклад, річки у місцях скидання таких вод не замерзають. У замкнутих водоймах це призводить до зменшення вмісту кисню, що призводить до загибелі риб та бурхливого розвитку одноклітинних водоростей («цвітіння» води). До фізичного забруднення відносять також радіоактивні забруднення.

Хімічне забруднення гідросфери виникає в результаті попадання до неї різних хімічних речовинта з'єднань. Прикладом служить скидання у водоймища важких металів (свинець, ртуть), добрив (нітрати, фосфати) та вуглеводнів (нафта, органічні забруднення). Головним джерелом виступає промисловість та транспорт.

Біологічне забруднення створюється мікроорганізмами, часто хвороботворними. У водне середовище вони потрапляють зі стоками хімічної, целюлозно-паперової, харчової промисловостіта тваринницьких комплексів. Такі стоки можуть стати джерелами різних захворювань.

Особливе питання у цій темі забруднення Світового океану. Воно відбувається трьома шляхами.

Перший - річковий стік, разом із яким у океан потрапляють мільйони тонн різних металів, сполук фосфору, органічні забруднення. При цьому майже всі зважені більшість розчинених речовин осаджуються в гирлах річок і прилеглих шельфах.

Другий шлях забруднення пов'язані з атмосферними опадами, із нею Світовий океан надходить більшість свинцю, половина ртуті і пестицидів.

Нарешті, третій шлях безпосередньо пов'язаний з господарською діяльністюлюдини в акваторії Світового океану. Найбільш поширений вид забруднення - нафтове забруднення під час транспортування та видобутку нафти.

Результати антропогенної дії.

Нині наслідки антропогенного на географічне середовище різноманітні і всі вони контролюються людиною, чимало їх виявляються пізніше. Перелічимо основні їх.

Зміна клімату (геофізики) Землі на основі посилення тепличного ефекту, викидів метану та інших газів, аерозолів, радіоактивних газів, зміни концентрації озону.

Ослаблення озонового екрану, утворення великої «озонової дірки» над Антарктидою та «малих дірок» в інших регіонах.

Забруднення найближчого космічного простору та його засмічення.

Забруднення атмосфери отруйними та шкідливими речовинами з подальшим випаданням кислотних дощів та руйнуванням озонового шару, в якому беруть участь фреони, оксиди азоту, водяні пари та інші газові домішки.

Забруднення океану, поховання в ньому отруйних та радіоактивних речовин, насичення його вод вуглекислим газомз атмосфери, забруднення нафтопродуктами, важкими металами, складноорганічними сполуками, розрив нормального екологічного зв'язку між океаном та водами суші через будівництво гребель та інших гідроспоруд.

Виснаження та забруднення поверхневих вод суші та підземних вод, порушення балансу між поверхневими та підземними водами.

Радіоактивне забруднення локальних ділянок та деяких регіонів, у зв'язку з чорнобильською аварією, експлуатацією атомних пристроїв та атомними випробуваннями.

Тривале накопичення на поверхні суші отруйних і радіоактивних речовин, побутового сміття і промислових відходів (особливо пластмас, що не розкладаються), виникнення в них вторинних хімічних реакційіз утворенням токсичних речовин.

Опустелювання планети, розширення вже існуючих пустель і поглиблення самого процесу опустелювання.

Скорочення площ тропічних та північних лісів, що веде до зменшення кількості кисню та зникнення видів тварин та рослин.

Виділяють чотири типи екосистем:

Елементарні ( мікроекосистеми) - екосистеми найнижчого рангу, за розміром подібні з невеликими компонентами середовища: стовбур гниючого дерева, невелика водойма, зубна порожнина людини тощо;

Локальні ( мезоекосистеми) (лісовий масив, річка, ставок і т.д.),

Зональні ( макроекосистеми) або біоми - великі наземні екосистеми, що мають дуже велике поширення (океан, континенти, материки, природні зони - тундра, тайга, дощові тропічні ліси, савани та ін.) .

Кожен біом складається з багатьох екосистем, пов'язаних між собою. Взаємозв'язок усіх екосистем нашої планети створює глобальну гігантську екосистему, яка називається Біосферою(екосферою).

3. Класифікації екосистем:

Залежно від походження екосистеми поділяються на:

1) природні (природні) екосистеми- біологічний кругообіг, у яких протікає без прямої участі людини. Поділяються на: наземні(лісові масиви, степи, пустелі) та водні: прісноводні та морські(болота, озера, ставки, річки, моря).

2) антропогенні (штучні) екосистеми- екосистеми, створені людиною для отримання вигоди, які здатні існувати тільки за його підтримки (агроекосистеми - штучні екосистеми, що виникають в результаті сільськогосподарської діяльності людини; техноекосистеми - штучні екосистеми, що виникають в результаті промислової діяльностілюдину; урбаноекосистеми (лат. міський) - екосистеми, що виникають в результаті створення поселень людини).

3) соціоприродні- природні системи, змінені людиною (парк, водосховище)

Існують і перехідні між природними та антропогенними типи екосистем (екосистеми природних пасовищ, що використовуються людиною для випасу сільськогосподарських тварин).

За джерелом енергії, що забезпечує їх життєдіяльність, екосистеми поділяють такі типи:

1) автотрофні екосистеми- це екосистеми, які самі забезпечують себе енергією, що отримується від Сонця, за рахунок власних фото-або хемотрофних організмів. До цього типу відноситься більшість природних екосистем та деякі антропогенні.

2) гетеротрофні екосистеми- це такі екосистеми, які одержують енергію, використовуючи готові органічні сполуки, синтезовані організмами, що не є компонентами даних екосистем, або використовують енергію створених людиною енергетичних установок. Це може бути як природні (напр., екосистеми океанічних глибин, використовують які падають зверху органічні залишки), і антропогенні (напр., міста зі своїми лініями електропередач).

4. Структура екосистеми.

Під структурою екосистеми розуміють чітко виражені закономірності у співвідношеннях та зв'язках його частин. Структура екосистеми є багатоплановою.

Розрізняють видову, просторову, екологічну, трофічнуі прикордоннуструктури.

Видова структура екосистеми- це різноманітність видів, взаємозв'язок та співвідношення їх чисельності.Різні спільноти, що входять до складу екосистеми, складаються з різного числавидів - видового розмаїття. Це найважливіша якісна та кількісна характеристикастійкість екосистеми. Основа біологічної різноманітності в живій природі. Видове розмаїття пов'язане з різноманітністю умов довкілля. У тайговому лісі, наприклад, на площі 100 м 2 , як правило, виростають рослини близько 30 різних видів, а на лузі вздовж річки - вдвічі більше.

Залежно від різноманітності видів розрізняють багаті(тропічні ліси, долини річок, коралові рифи) та бідні(пустелі, північні тундри, забруднені водоймища) екосистеми. Головними лімітуючими факторами є температура, вологість та нестача їжі. У свою чергу, видове розмаїття є основою екологічного розмаїття -різноманітності екосистем. Сукупність генетичного, видового та екологічного розмаїття складає біологічне розмаїття планети - головна умова стійкості життя .

Просторова структура екосистеми.

Населення різних видів в екосистемі розподілено певним чиномі утворюють просторову структуру.

Розрізняють вертикальнуі горизонтальнуструктури екосистеми

Основу вертикальної структури (ярусність) формує рослинність.

Обита спільно. рослини однакової висоти створюють свого роду поверхи- яруси елементи вертикальної структури фітоценозу. Вирізняють ярусність надземнуі підземну. приклад надземний- у лісі, високі дерева становлять перший (верхній) ярус, другий ярус формується з молодих особин дерев верхнього ярусу та з дорослих дерев, менших за висотою (разом утворюють ярус А – деревостій). Третій ярус складається з чагарників (ярус В – підлісок), четвертий – з високих трав (ярус С – трав'яний). Найнижчий ярус, куди потрапляє зовсім мало світла, становлять мохи та низькорослі трави (ярус D – мохово-лишайниковий). Ярусністьспостерігається також у трав'янистих угрупованнях (лугах, степах, саванах).

Підземнаярусність пов'язана з різною глибиною проникнення в ґрунт кореневих систем рослин: в одних коріння сягають глибоко в ґрунт, досягають рівня ґрунтових вод, інші мають поверхневу кореневу систему, що вловлює воду та елементи живлення з верхнього ґрунтового шару. Тварини теж пристосовані до життя у тому чи іншому рослинному ярусі (деякі взагалі залишають свій ярус). Отже, ярус можна як структурну одиницю біоценозу, що відрізняється з інших його частин певними екологічними умовами, набором рослин, тварин, мікроорганізмів.

Горизонтальна структура(мозаїчність, плямистість) екосистеми утворюється в результаті неоднорідності мікрорельєфу, властивостей ґрунту, середотворчої діяльності рослин і тварин (наприклад: в результаті діяльності людини - вибіркова рубка, вогнище та ін. або тварин - викиди ґрунту при копанні нір, подальше її заростання, утворення мурашників , витоптування та стравлювання травостою копитними і т.д., вивалів деревостою під час ураганів і т.д.)

Завдяки вертикальній і горизонтальній структурі організми, що живуть в екосистемі, більш ефективно використовують мінеральні речовиниґрунту, вологу, світловий потік.

Екологічна структураЕкосистема складається з різних екологічних груп організмів, які можуть мати різний видовий склад, але займати подібні екологічні ніші. Кожна з екологічних груп виконує у співтоваристві певні функції: продукувати органічну речовину, використовуючи джерела сонячної та хімічної енергії, споживати її, перетворювати відмерлу органіку на неорганічні речовини, тим самим знову повертати її у кругообіг речовин.

Важливою ознакою структурної характеристики екосистеми є наявність кордонівпроживання різних угруповань. Вони, як правило, умовні. Як наслідок виникає досить велика прикордонна (крайова) зона, що відрізняється особливими умовами. Рослини і тварини, характерні для кожного з співтовариств, що протікають, проникають на суміжні території, створюючи при цьому специфічну «опушку», прикордонну смугу. екотон . Так виникає прикордонний або крайовий ефект - збільшення різноманітності та щільності організмів на околицях (узліссях) сусідніх спільнот та у перехідних поясах між ними.

5. Функціональна структура екосистем. Функціональні групи організмів у екосистемі.

Живі організми виконують різні функції, які залежать від типів харчування. У ході еволюції на Землі виникло два основні типи харчування - автотрофнеі гетеротрофне.

У будь-якій екосистемі можна виділити три функціональні групиорганізмів: продуцентів, консументів та редуцентів.

Основою формування та функціонування екосистем, є продуценти− рослини та мікроорганізми, здатні виробляти (продукувати) з неорганічної речовини органічну, використовуючи енергію світла - автотрофи (автос -сам , троф -харчуватися , грец., фотосинтез) , або енергію, укладену в хімічних зв'язкахз'єднань - хемотрофи (Хемосинтез).

До автотрофів належать зелені рослини (вищі судинні), мохи, лишайники, зелені та синьо-зелені водорості, що є переважаючими первинними продуцентами – виробниками органічної речовини екосистем.

До хемотроф відносяться організми, що синтезують органічну речовину з неорганічного за рахунок енергії окислення аміаку, сірководню, заліза та інших речовин, що знаходяться в грунті або підстилаючих гірських породах.

На відміну від продуцентів, що утворюють первинну продукцію екосистем, організми, які використовують цю продукцію, отримали назву гетеротрофи (Гетерос - різний, грец. сл.), використовують для життєдіяльності готову органічну речовину та енергію інших організмів та продукти їх життєдіяльності.

Гетеротрофність мають консументи (Консумо - споживати, лат.)і редуценти.

Фітофаги- рослиноїдні (фітос – рослина, фагос – пожирач, грец. сл.) – консументи 1-го порядку. Фітофаги – вторинні акумулятори сонячної енергії, спочатку накопиченої рослинами.

Зоофаги- хижаки, м'ясоїдні - консументи 2-го чи 3-го порядку - поїдають фітофагів і дрібніших хижаків. Хижаки - найважливіші регулятори біологічної рівноваги: ​​вони не лише регулюють кількість тварин-фітофагів, але виступають як санітари, поїдаючи насамперед хворих та ослаблих тварин.

Симбіотрофи(Сімбіоз - співжиття, гр.)- мікроорганізми бактерії і гриби, що живуть на коренях рослин і навколо них і одержують частину продуктів фотосинтезу у вигляді органічних речовин, що виділяються корінням. Вони всмоктують із ґрунту і передають рослині воду та мінеральні солі, переводять азот повітря у форми, доступні для освоєння рослинами. До симбіотрофів належать також мікроорганізми (бактерії, одноклітинні тварини), які мешкають у травному тракті тварин – фітофагів та допомагають їм перетравлювати їжу.

Сапрофагиабо детритофаги - тварини, що поїдають трупи та екскременти (ворони, галки, гієни, орли-стерв'ятники, жуки-гнійники, мухи тощо). Загиблі організми утворюють детріт : запас органічної речовини, який ніби вимкнений на якийсь час з кругообігу органіки. Сапрофаги, поїдаючи і переробляючи детрит, прискорюють його кругообіг у природі.

Своєрідну групу організмів утворюють всеїдніеабо еврифаги . Це організми із змішаним типом харчування, тобто. які харчуються тваринами, рослинами і навіть детритом. Наприклад, ведмідь, лисиця, свиня, курка, ворона, таргани, людина.

Детрит переробляють та редуценти (редуцер - повертати назад, лат.)(мікроконсументи, деструктори, сапротрофи, оглядофи) – гетеротрофні організми, що розкладають органічну речовину – детрит та екскременти тварин до мінеральних солей, які повертаються через ґрунтові розчини назад корінням рослин (макро- та мікроорганізми – гриби, бактерії, найпростіші). У процесі життєдіяльності цих організмів відновлюються мінеральні речовини, що їх знову використовують продуценти.

Безліч організмів - детритофагів живе в грунті, королем грунту може бути названий дощовий черв'як, що поїдає відмерлі тканини рослин. Попускаючи їх через свій кишечник, він перетворює їх на екскременти з високим вмістом органічних речовин. Це один із активних виробників ґрунтового гумусу. Маса дощових черв'яків у ґрунтах високопродуктивних екосистем може бути вищою за масу наземних тварин.

Таким чином, продуценти, консументи, редуценти, які представлені в екосистемі багатьма видами, гарантують її тривале, стабільне існування.