Экологические проблемы в настоящее время являются одними из самых актуальных и приоритетных на планете. Большое внимание уделяется тому, как люди используют озерные экосистемы, леса. За большой наукой кроются термины, знать которые сегодня должен не только школьник, но и каждый уважающий себя взрослый человек. Мы часто слышим "загрязнение экосистемы", что это означает? Из каких частей состоит экосистема? Азы дисциплины дают уже в начальной школе. Как пример можно выделить тему "Экосистема леса" (3 класс).
Почему возникла экология как наука?
Это сравнительно молодая биологическая дисциплина, которая появилась вследствие стремительного развития трудовой деятельности человечества. Усиленное природопользование привело к дисгармонии между людьми и окружающим миром. Термин "экология", предложенный Э. Геккелем в 1866 году, дословно с греческого переводится как "наука о доме, местообитании, убежище". Другими словами, это учение о взаимоотношениях живых организмов со средой их обитания.
Экология, как и любая другая наука, возникла не сразу. Потребовалось почти 70 лет, чтобы появилось понятие "экосистема".
Этапы развития науки и первые термины
В XIX веке ученые накапливали знания, занимались описанием экологических процессов, обобщением и систематизацией уже имеющихся материалов. Стали появляться первые термины наки. Например, К. Мебиус предложил понятие "биоценоз". Под ним понимается совокупность живых организмов, которые существуют в одинаковых условиях.
На следующем этапе развития науки выделяют основную измерительную категорию - экосистему (А. Дж. Тенсли в 1935 г. и Р. Линдерман в 1942 г.). Ученые занимались изучением энергетических и трофических (питательных) процессов обмена на уровне живых и неживых составляющих экосистемы.
На третьем этапе анализировалось взаимодействие различных экосистем. Затем все они были объединены в такое понятие, как биосфера.
В последние годы наука главным образом делает акцент на взаимодействии человека с окружающей средой, а также на разрушительное влияние антропогенных факторов.
Что такое экосистема?
Это комплекс живых существ с ареалом их обитания, который функционально объединен в единое целое. Между этими экологическими компонентами обязательно существует взаимозависимость. Между живыми организмами и средой их обитания есть связь на уровне веществ, энергии и информации.
Термин впервые был предложен в 1935 году британским ботаником А. Тенсли. Он же определил, из каких частей состоит экосистема. Русский биолог В.Н. Сукачев ввел понятие "биогеоценоз" (1944 г.), которое является менее объёмным по отношению к экосистеме. Вариантами биогеоценозов могут быть ельник, болото. Примеры экосистем - океан, река Волга.
Все живые организмы могут испытывать на себе влияние биотических, абиотических и антропогенных экофакторов. Например:
- лягушка съела комара (биотический фактор);
- человек промок под дождем (абиотический фактор);
- люди вырубили лес (антропогенный фактор).
Составляющие
Из каких частей состоит экосистема? Есть два основных компонента или части экосистемы - биотоп и биоценоз. Биотоп - это место или территория, в котором обитает живое сообщество (биоценоз).
В понятие биотопа вкладывается не только сама среда обитания (например, почва или вода), но и абиотические (неживые) факторы. К ним можно отнести климатические условия, температуру, влажность и т. п.
Структура
Любая экологическая система имеет видовую структуру. Она характеризуется наличием определенных разновидностей живых организмов, которые могут комфортно существовать именно в этой среде. К примеру, жук-олень обитает в гористой местности.
Все виды живых организмов распределены в экосистеме структурировано: горизонтально или вертикально. Вертикальная структура представлена растительными организмами, которые в зависимости от нужного им количества солнечной энергии выстраиваются в ярусы или этажи.
Часто школьникам в тестах дают задание распределить этажи в экосистеме леса (3 класс). Нижний этаж - это подстилка (подвал), которая образуется за счет опавших листьев, хвои, мертвых организмов и т. п. Следующий ярус (приземный) занимают мхи, лишайники, грибы. Чуть выше - травы, кстати, в некоторых лесах этого этажа может не быть. Дальше идёт ярус кустарников и молодых побегов деревьев, за ним - малые деревья, а самый верхний этаж занимают большие, высокие деревья.
Горизонтальная структура представляет собой мозаичное расположение разных видов организмов или микрогрупп в зависимости от их пищевых цепочек.
Важные характеристики
Живые организмы, населяющие определенную экологическую систему, в целях сохранения своей жизнедеятельности питаются друг другом. Так образуются пищевые или трофические цепи экосистемы, которые состоят из звеньев.
К первому звену относятся продуценты или автотрофы. Это организмы, которые производят (продуцируют), синтезируют органические вещества из неорганических. К примеру, растение потребляет углекислый газ и выделяет в процессе фотосинтеза кислород и глюкозу - органическое соединение.
Промежуточное звено - редуценты (сапротрофы или деструкторы-разрушители). К ним относятся такие организмы, которые способны разлагать остатки неживых растений или животных. В результате происходит превращение органического вещества в неорганическое. Редуцентами являются микроскопические грибы, бактерии.
Третье звено представляет группа консументов (потребителей или гетеротрофов), к которой относится и человек. Эти живые существа не могут синтезировать органические соединения из неорганических, поэтому получают их в готовом виде из окружающей среды. К консументам первого порядка относятся растительноядные организмы (корова, заяц и пр.), к последующим порядкам - плотоядные хищники (тигр, рысь, лев), всеядные животные (медведь, человек).
Виды экосистем
Любая экологическая система является открытой. Она также может существовать в изолированном виде, границы ее размыты. В зависимости от размера выделяют совсем маленькие или микроэкологические системы (ротовая полость человека), средние или мезоэкологические системы (опушка леса, залив) и макроэкологические (океан, Африка).
В зависимости от способа происхождения, выделяют спонтанно созданные или естественные экосистемы и искусственные или рукотворные. Примеры экосистем естественного образования: море, ручей; искусственных - пруд.
По расположению в пространстве различают водные (лужа, океан) и наземные (тундра, тайга, лесостепь) экологические системы. Первые, в свою очередь, подразделяются на морские и пресноводные. Пресноводные могут быть лотическими (ручей или река), лентическими (водохранилище, озеро, пруд) и заболоченными угодьями (болото).
Примеры экосистем и их использование человеком
Человек может оказывать на экосистему антропогенное действие. Любое использование природы людьми оказывает воздействие на экологическую систему на уровне региона, страны или планеты.
В результате чрезмерного выпаса скота, нерационального природопользования и вырубки лесов происходит разрушение сразу двух мезоэкосистем (поле, лес), а на их месте образуется антропогенная пустыня. Таких примеров экосистем, к сожалению, можно привести очень много.
Большое значение в региональном масштабе имеет то, как люди используют озерные экосистемы. Например, при тепловом загрязнении в результате сброса в озеро подогретой воды происходит его заболачивание. Гибнут живые существа (рыбы, лягушки и т. п.), активно размножаются сине-зеленые водоросли. В озёрах сосредоточен основной мировой запас пресной воды. Следовательно, загрязнение этих водоемов ведёт к нарушению не только региональной, но и общемасштабной экосистемы мира.
