Экосистема  и ее свойства

                                  Введение

    Слово  "экология"  образовано  из  двух  греческих  слов:  "oicos",  что

означает дом, жилище, и "logos" - наука и дословно переводится  как  наука  о

доме, местообитании. Впервые этот термин использовал немецкий  зоолог  Эрнст

Геккель в 1886  году,  определив  экологию  как  область  знаний,  изучающую

экономику природы, -  исследование  общих  взаимоотношений  животных  как  с

живой, так и  с неживой природой, включающей все  как  дружественные,  так  и

недружественные  отношения,  с  которыми  животные  и  растения  прямо   или

косвенно входят в контакт. Такое понимание экологии стало  общепризнанным  и

сегодня классическая экология - это наука об изучении взаимоотношений  живых

организмов с окружающей их средой.

    Живое  вещество  настолько  многообразно,  что  его  изучают  на  разных

уровнях организации  и под разным углом зрения.

    Различают  следующие уровни организации  биосистем:

    Уровни  организмов, популяций и экосистем   являются  областью  интересов

классической экологии.

    В зависимости  от объекта исследования и  угла  зрения,  под  которым   он

изучается, в экологии сформировались самостоятельные научные  направления.

    По  размерности   объектов  изучения  экологию  делят   на   аутэкологию

(организм и  его среда),  популяционную   экологию  (популяция  и   ее  среда),

синэкологию  (сообщества  и   их   среда),    биогеоцитологию   (учение   об

экосистемах) и  глобальную экологию ( учение о биосфере Земли).

    В зависимости  от объекта изучения  экологию  подразделяют  на  экологию

микроорганизмов,  грибов,  растений,   животных,   человека,   агроэкологию,

промышленную (инженерную), экологию человека и т.п.

    По средам  и компонентам  различают   экологию  суши,  пресных  водоемов,

моря, пустынь, высокогорий  и других средовых и географических пространств.

    К экологии  часто относят большое количество  смежных  отраслей  знаний,

главным образом  из области охраны окружающей среды.

     
 

                  1.Экосистема - основное понятие экологии

    Экология  рассматривает  взаимодействие  живых  организмов  и   неживой

природы. Это взаимодействие,  во-первых, происходит  в  рамках  определенной

системы (экологической  системы, экосистемы) и, во-вторых, оно  не  хаотично,

а определенным образом организовано, подчинено законам.

    Экосистемой   называют   совокупность   продуцентов,   консументов    и

детритофагов, взаимодействующих  друг с  другом  и  с  окружающей  их  средой

посредством обмена веществом, энергией и информацией  таким образом, что  эта

единая система  сохраняет устойчивость в течение  продолжительного времени.

    Таким  образом, для естественной экосистемы  характерны три признака:

    1) экосистема  обязательно  представляет  собой   совокупность  живых  и

неживых компонентов

    2) в рамках  экосистемы осуществляется полный  цикл, начиная  с  создания

органического  вещества  и  заканчивая  его  разложением  на  неорганические

составляющие;

    3) экосистема  сохраняет устойчивость в течение  некоторого времени,  что

обеспечивается   определенной   структурой   биотических   и    абиотических

компонентов.

      Примерами природных экосистем  являются озеро,  лес,  пустыня,  тундра,

суша, океан, биосфера.

      Как видно из примеров, более  простые экосистемы входят в  более  сложно

организованные. При  этом реализуется иерархия организации  систем,  в  данном

случае экологических.

    Таким  образом, устройство природы следует  рассматривать  как  системное

целое, состоящее  из вложенных одна в другую  экосистем,  высшей  из  которых

является  уникальная  глобальная  экосистема  -  биосфера.   В   ее   рамках

происходит  обмен  энергией  и  веществом  между  всеми  живыми  и  неживыми

составляющими в  масштабах планеты. Грозящая  всему  человечеству  проблема

состоит в том, что  нарушен  один  из  признаков,  которым  должна  обладать

экосистема: биосфера  как  экосистема  деятельностью  человека  выведена  из

состояния устойчивости. В силу своих масштабов и  многообразия  взаимосвязей

она  не  должна  от  этого  погибнуть,  она  перейдет  в  новое   устойчивое

состояние, изменив  при этом свою структуру, прежде всего  неживую,  а  вслед

за ней неизбежно  и живую. Человек как биологический  вид меньше других  имеет

шанс приспособиться к новым быстро изменяющимся внешним  условиям  и  скорее

всего исчезнет первым.  Поучительным  и  наглядным  тому  примером  является

история острова  Пасхи.

    На одном  из полинезийских островов, носящем  название острова  Пасхи,  в

результате сложных  миграционных процессов  в  VII  веке  возникла  замкнутая

изолированная от всего  мира  цивилизация.  В  благоприятном  субтропическом

климате она за сотни лет существования достигла  известных  высот  развития,

создав само-бытную культуру и письменность, до  наших  дней  не  поддающуюся

расшифровке. А  в XVII  веке  она  без  остатка  погибла,  уничтожив  вначале

растительный и  животный мир острова, а затем  погубив себя в  прогрессирующей

дикости и каннибализме. У  последних  островитян  не  осталось  уже  воли  и

материала, чтобы  построить спасительные "ноевы  ковчеги" - лодки  или  плоты.

В память о себе  исчезнувшее  сообщество  оставило  полупустынный  остров  с

гигантскими каменными  фигурами - свидетелями былого могущества.

    Итак, экосистема  является  важнейшей  структурной   единицей  устройства

окружающего мира.  основу  экосистем

составляют  живое  вещество,  характеризующееся  биотической  структурой,  и

среда  обитания,   обусловленная   совокупностью   экологических   факторов.

Рассмотрим их более подробно.

                      

                  2. Биотическая структура экосистем

    Экосистема  основана на единстве живого  и неживого вещества. Суть  этого

единства проявляется  в следующем.  Из  элементов  неживой  природы,  главным

образом молекул CO2 и H2O, под  воздействием  энергии  солнца  синтезируются

органические вещества, составляющие все живое на планете.  Процесс  создания

органического вещества в природе происходит одновременно  с  противоположным

процессом - потреблением и разложением  этого  вещества  вновь  на  исходные

неорганические  соединения. Совокупность этих процессов  протекает  в  рамках

экосистем различных  уровней иерархии. Чтобы эти процессы были  уравновешены,

природа за миллиарды  лет отработала определенную структуру  живого  вещества

системы.

    Движущей  силой  в  любой  материальной  системе  служит   энергия.   В

экосистемы она  поступает  главным  образом  от  Солнца.  Растения  за  счет

содержащегося в  них пигмента хлорофилла улавливают энергию излучения  Солнца

и используют ее для  синтеза основы любого органического  вещества  -  глюкозы

C6H12O6.

    Кинетическая  энергия солнечного излучения  преобразуется таким образом  в

потенциальную энергию, запасенную глюкозой. Из глюкозы вместе с  получаемыми

из почвы минеральными элементами питания - биогенами - образуются все  ткани

растительного мира - белки,  углеводы,  жиры,  липиды,  ДНК,  РНК,  то  есть

органическое вещество планеты.

    Кроме  растений  продуцировать  органическое  вещество  могут  некоторые

бактерии.  Они  создают  свои  ткани,  запасая  в  них,  как   и   растения,

потенциальную энергию из углекислого газа  без  участия  солнечной  энергии.

Вместо  нее  они  используют  энергию,  которая  образуется  при   окислении

неорганических  соединений, например, аммиака,  железа  и  особенно  серы  (в

глубоких океанических впадинах, куда не проникает солнечный свет, но  где  в

изобилии скапливается сероводород, обнаружены  уникальные  экосистемы).  Это

так называемая энергия  химического  синтеза,  поэтому  организмы  называются

хемосинтетиками.

     

Таким образом, растения и хемосинтетики создают органическое  вещество

из неорганических  составляющих  с  помощью  энергии  окружающей  среды.  Их

называют   продуцентами   или    автотрофами.    Высвобождение    запасенной

продуцентами   потенциальной   энергии   обеспечивает   существование   всех

остальных  видов   живого   на   планете.   Виды,   потребляющие   созданную

продуцентами  органику  как  источ-ник  вещества   и   энергии   для   своей

жизнедеятельности, называются консументами или гетеротрофами.

    Консументы - это самые разнообразные организмы (от  микроорганизмов  до

синих  китов):  простейшие,  насекомые,  пресмыкающиеся,  рыбы,   птицы   и,

наконец, млекопитающие, включая человека.

    Консументы,  в  свою  очередь,  подразделяются  на   ряд   подгрупп   в

соответствии с  различиями в источниках их питания.

    Животные,   питающиеся   непосредственно    продуцентами,    называются

первичными  консументами  или  консументами  первого   порядка.   Их   самих

употребляют  в  пищу  вторичные  консументы.  Например,  кролик,  питающийся

морковкой, - это  консумент первого порядка, а  лиса, охотящаяся за  кроликом,

- консумент второго  порядка. Некоторые виды живых   организмов  соответствуют

нескольким таким  уровням. Например, когда человек  ест овощи -  он  консумент

первого порядка, говядину - консумент второго порядка, а употребляя  в  пищу

хищную рыбу, выступает  в роли консумента третьего порядка.

    Первичные   консументы,   питающиеся   только   растениями,   называются

растительноядными  или  фитофагами.  Консументы  второго  и  более   высоких

порядков - плотоядные. Виды,  употребляющие  в  пищу  как  растения,  так  и

животных, относятся  к всеядным, например, человек.