Все живые организмы обитают на Земле не изолированно друг от друга, а образуя сообщества. В них все взаимосвязано между собой, как живые организмы, так и факторы неживой природы. Такое образование в природе носит название экосистемы, которая живет по своим определенным законам и обладает конкретными признаками и качествами, с которыми мы попытаемся познакомиться.
Понятие экосистемы
Досконально изучить любую экосистему достаточно сложно, так как в нее входит огромное количество живых организмов, а также абиотические факторы.
Есть такая наука, как экология, которая занимается изучением взаимоотношений живой природы и неживой. Но данные отношения могут осуществляться только в рамках определенной экосистемы и происходить не спонтанно и хаотично, а согласно некоторым законам.
Виды экосистем бывают разные, но все они представляют собой совокупность живых организмов, которые взаимодействуют между собой и с окружающей средой путем обмена веществами, энергией и информацией. Именно поэтому, экосистема остается стабильной и устойчивой на протяжении длительного периода времени.
Классификация экосистем
Несмотря на большое разнообразие экосистем, все они являются открытыми, без этого их существование было бы невозможно. Виды экосистем разные, и классификация может быть различной. Если иметь в виду происхождение, то экосистемы бывают:
- Природные или естественные. В них все взаимодействие осуществляется без прямого участия человека. Они в свою очередь подразделяются на:
- Экосистемы, находящиеся в полной зависимости от солнечной энергии.
- Системы, которые получают энергию как от солнца, так и от других источников.
2. Искусственные экосистемы. Созданы руками человека, и существовать могут только при его участии. Они также подразделяются на:
- Агроэкосистемы, то есть те, которые связаны с хозяйственной деятельностью человека.
- Техноэкосистемы появляются в связи с промышленной деятельностью людей.
- Городские экосистемы.
Другая классификация выделяет следующие виды природных экосистем:
1. Наземные:
- Тропические леса.
- Пустыня с травянистой и кустарниковой растительностью.
- Саванна.
- Степи.
- Листопадный лес.
- Тундра.
2. Пресноводные экосистемы:
- Стоячие водоемы (озеро, пруд).
- Текучие воды (реки, ручьи).
- Болота.
3. Морские экосистемы:
- Океан.
- Континентальный шельф.
- Районы с рыболовством.
- Устья рек, бухты.
- Глубоководные рифтовые зоны.
Независимо от классификации можно видеть разнообразие видов экосистемы, которое характеризуется своим набором жизненных форм и численным составом.
Отличительные признаки экосистемы
Понятие экосистема можно отнести как к природным образованиям, так и к искусственно созданным человеком. Если говорить про естественные, то для них характерны следующие признаки:
- В любой экосистеме обязательные элементы – это живые организмы и абиотические факторы среды.
- В любой экосистеме существует замкнутый цикл от производства органических веществ до их разложения на неорганические компоненты.
- Взаимодействие видов в экосистемах обеспечивает устойчивость и саморегуляцию.
Весь окружающий мир представлен различными экосистемами, в основе которых лежит живое вещество с определенной структурой.
Биотическая структура экосистемы
Даже если экосистемы отличаются между собой видовым разнообразием, обилием живых организмов, их жизненными формами, но биотическая структура в любой из них все равно одинакова.
Любые виды экосистем включают в себя одни и те же компоненты, без их наличия функционирование системы просто невозможно.
- Продуценты.
- Консументы первого порядка.
- Консументы второго порядка.
- Редуценты.
К первой группе организмов относятся все растения, которые способны к процессу фотосинтеза. Они продуцируют органические вещества. К этой же группе относятся и хемотрофы, которые образуют органические соединения. Но только для этого используют не солнечную энергию, а энергию химических соединений.
К консументам относятся все организмы, которым для построения своего тела необходимо поступление органических веществ извне. Сюда можно отнести всех растительноядных организмов, хищников и всеядных животных.
Редуценты, к которым можно отнести бактерии, грибы, превращают остатки растений и животных в неорганические соединения, пригодные для использования живыми организмами.
Функционирование экосистем
Самая большая биологическая система – это биосфера, она, в свою очередь состоит из отдельных компонентов. Можно составить такую цепочку: вид-популяция – экосистема. Самая маленькая единица, входящая в экосистемы, – это вид. В каждом биогеоценозе количество их может варьировать от нескольких десятков до сотен и тысяч.
Независимо от числа особей и отдельных видов в любой экосистеме происходит постоянный обмен веществом, энергией не только между собой, но и с окружающей средой.
Если говорить об обмене энергией, то здесь вполне можно применить законы физики. Первый закон термодинамики гласит, что энергия не исчезает бесследно. Она только превращается из одного вида в другой. Согласно второму закону, в замкнутой системе энергия может только увеличиваться.
Если физические законы применить к экосистемам, то можно прийти к заключению, что поддерживают свою жизнедеятельность они благодаря наличию солнечной энергии, которую организмы способны не только улавливать, но и преобразовывать, использовать, а потом отдавать в окружающую среду.
Энергия передается от одного трофического уровня другому, во время передачи происходит превращение одного вида энергии в другой. Часть ее, конечно же, теряется в виде тепла.
Какие бы ни существовали виды природных экосистем, но такие законы действуют абсолютно в каждой.
Структура экосистемы
Если рассмотреть любую экосистему, то в ней обязательно можно видеть, что различные категории, например продуценты, консументы и редуценты, всегда представлены целым набором видов. Природой предусмотрено, если вдруг что-то случится с одним из видов, то от этого экосистема не погибнет, его всегда с успехом может заменить другой. Этим и объясняется устойчивость природных экосистем.
Большое разнообразие видов в экосистеме, разнообразие цепей питания обеспечивают устойчивость всех процессов, которые осуществляются внутри сообщества.
Кроме этого, в любой системе действуют свои законы, которым подчиняются все живые организмы. Исходя из этого, можно выделить несколько структур внутри биогеоценоза:
- Видовая структура. Показывает соотношение видов растений и животных. В каждой системе этот показатель разный, он зависит от многих факторов: географического положения, климата, возраста экосистемы. Вид, по численности превосходящий все остальные, называется средообразователем. Но малочисленные представители в некоторых случаях являются показателем благополучия в системе.
- Трофическая структура. Разнообразие видов, разветвленные цепи питания в экосистеме являются показателем устойчивости. В любом биогеоценозе организмы связаны между собой прежде всего пищевыми связями. Всегда можно составить цепи питания. Обычно они начинаются с растительного организма, а заканчиваются хищником. Например, кузнечик ест траву, его съест синичка, а ее поймает коршун.
- Пространственная структура. Возникает вопрос, как такое большое число различных видов уживается на одной территории. Все это благодаря определенной структуре, придерживаясь которой расселяются виды. В лесу самый первый ярус занимают светолюбивые деревья. Здесь же вьют гнезда некоторые виды птиц. Следующий уровень - деревья пониже, и опять местожительство для некоторых видов животных.
Любая структура в обязательном порядке присутствует в любой экосистеме, но она может существенно отличаться. Например, если сравнить биогеоценоз пустыни и тропического леса, разница видна невооруженным глазом.
Искусственные экосистемы
Такие системы создаются руками человека. Несмотря на то что в них, как и в природных, в обязательном порядке присутствуют все компоненты биотической структуры, все же имеются существенные отличия. Среди них можно назвать следующие:
- Агроценозы отличаются бедным видовым составом. Там произрастают только те растения, которые выращивает человек. Но природа берет свое, и всегда, например, на поле пшеницы можно видеть васильки, ромашки, различные членистоногие поселяются. В некоторых системах даже птицы успевают свить на земле гнездо и вывести птенцов.
- Если человек не будет ухаживать за данной экосистемой, то культурные растения не выдержат конкуренции со своими дикими сородичами.
- Агроценозы существуют еще за счет дополнительной энергии, которую привносит человек, например, внося удобрения.
- Так как выросшая биомасса растений изымается вместе с урожаем, то почва обедняется питательными веществами. Поэтому для дальнейшего существования опять необходимо вмешательство человека, которому придется вносить удобрения, чтобы вырастить следующий урожай.
Можно сделать вывод, что искусственные экосистемы не принадлежат к устойчивым и саморегулирующимся системам. Если человек перестанет за ними ухаживать, они не выживут. Постепенно дикорастущие виды вытеснят культурные растения, и агроценоз будет разрушен.
Например, искусственная экосистема из трех видов организмов легко может быть создана в домашних условиях. Если поставить аквариум, налить в него воды, поместить несколько веточек элодеи и поселить две рыбки, вот вам искусственная система готова. Даже такая простая не сможет существовать без вмешательства человека.
Значение экосистем в природе
Если говорить глобально, то все живые организмы распределены по экосистемам, поэтому их важность сложно недооценить.
- Все экосистемы связаны между собой круговоротом веществ, которые могут мигрировать из одной системы в другую.
- Благодаря наличию экосистем в природе сохраняется биологическое разнообразие.
- Все ресурсы, которые мы черпаем из природы, дают нам именно экосистемы: чистую воду, воздух, плодородную почву.
Любую экосистему очень легко разрушить, тем более учитывая возможности человека.
Экосистемы и человек
С момента появления человека его влияние на природу увеличивалось с каждым годом. Развиваясь, человек возомнил себя царем природы, стал не задумываясь уничтожать растения и животных, разрушать природные экосистемы, тем самым стал рубить сук, на котором сидит сам.
Вмешиваясь в вековые экосистемы и нарушая законы существования организмов, человек привел к тому, что уже все экологи мира кричат в один голос, что наступил мировой экологический кризис. Большинство ученых уверены, что природные катаклизмы, которые в последнее время стали происходить все чаще, являются ответом природы на бездумное вмешательство человека в ее законы. Пора остановиться и задуматься, что любые виды экосистем формировались веками, задолго до появления человека, и прекрасно существовали без него. А вот человечество сможет прожить без природы? Ответ напрашивается сам собой.
