Тема 29. Экосистемы

Экология (греч. oikos – дом, местопребывание) – биологическая наука о взаимоотношениях живых организмов (особей, популяций, биоценозов) между собой и окружающей средой; дисциплина, изучающая общие законы функционирования экосистем различного иерархического уровня.

Экосистема (биогеоценоз) – единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания (атмосфера, почва, водоем и т.п.). Для Э. характерны три основных отличительных признака: 1) Э. обязательно представляет собой совокупность живых (биотических) и неживых (абиотических) компонентов; 2) обладает относительной устойчивостью, обусловленной структурой абиотических и биотических компонентов; 3) в ней осуществляется полный цикл трансформации вещества (от создания органического вещества до его разложения на неорганические составляющие). Примеры природных экосистем: озеро, лес, пустыня, тундра, океан, биосфера.

Биоценоз – совокупность организмов разных видов (растений, животных и микроорганизмов), населяющих данный участок суши или воды и характеризующихся определенными отношениями между собой и приспособленностью к условиям окружающей среды (например, биоценоз озера, леса и т.д.).

Биомасса – общая масса особей одного вида, группы видов или сообщества в целом на единицу поверхности или объема местообитания.

Бионт – отдельно взятый организм, приспособившийся в ходе эволюции к обитанию в определенной среде (биотопе).

Экологическая ниша (фр. niche – гнездо) – место в биогеоценозе, которое занимает вид, не конкурируя с другими видами за источник энергии; совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Обычно ЭН заняты одним видом.

Среда обитания (экологическая среда) – комплекс природных тел и явлений, с которыми организм находится в тесной взаимосвязи, в прямых или косвенных взаимоотношениях. СО прямо или косвенно влияет на состояние, развитие и размножение отдельных организмов и популяций. Состав СО образуют различные абиотические, биотические и антропогенные факторы.

Экологические факторы – любые условия среды, способные оказывать прямое или косвенное влияние на живой организм, на которые живое реагирует приспособительными реакциями. ЭФ обеспечивают круговорот веществ и определяют условия существования организмов. Различают абиотические, биотические и антропогенные ЭФ.

Абиотические факторы – совокупность условий неорганической среды, влияющих на организмы. АФ делятся на физические, или климатические (температура, влажность, рельеф местности, барометрическое давление, ветер, течения, радиационный режим и т. д.) и химические (химический состав атмосферы, морских и пресных вод, почвы или донных отложений). Численность (биомасса) и распределение организмов в пределах ареала зависят от лимитирующих АФ, т.е. необходимых для существования, но представленных в минимуме (например, вода в пустыне).

Биотические факторы – факторы живой среды, создаваемые или видоизменяемые сообществом организмов и влияющие на их жизнедеятельность; действие этих факторов выражается в форме взаимовлияний (прямых или косвенных) одних организмов на жизнедеятельность других организмов и всех вместе на среду обитания. Формы биотических отношений: хищник-жертва, паразитизм, нейтрализм.

Система "хищник–жертва" – форма биотических отношений между хищником и жертвой, в результате которой эволюционно выигрывают оба: хищники имеют корм, а популяции жертв избавляются от ослабленных членов.

Паразитизм (греч. parasitos – нахлебник) – форма биотических межвидовых отношений; сожительство разных организмов, один из которых является паразитом, а другой – хозяином; паразит приносит вред, но лишь в некоторых случаях приводит к гибели хозяина. Различают наружный, внутренний, случайный (факультативный) и обязательный (облигатный) паразитизмы.

Нейтрализм – форма биотических отношений, когда две сосуществующие популяции не влияют друг на друга.

Трофические цепи – пищевые цепи; ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, связанных друг с другом отношениями: пища – потребитель. Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена; при этом теряется большая часть потенциальной энергии, рассеивающейся в виде тепла; поэтому число звеньев (видов) в ТЦ не превышает обычно 4–5.

Продуценты (лат. producentis – производящий) – автотрофные организмы, производящие органические вещества из неорганических составляющих; служат первым звеном пищевой цепи и экологической пирамиды.

Консументы (лат. consume – потребляю) – организмы, являющиеся в пищевой цепи потребителями готовых органических веществ, создаваемых продуцентами, но в ходе потребления не доводящие разложение органических веществ до простых минеральных составляющих (гетеротрофные организмы: животные, часть микроорганизмов, паразитические и насекомоядные растения). В экосистемах консументы играют роль управляющего звена. Различают консументы первого, второго и других порядков.

Редуценты (лат. reducentis – возвращающий) – гетеротрофные организмы (сапрофиты), превращающие в ходе жизнедеятельности мёртвое органическое вещество (органические остатки) в неорганические вещества. Подавляющее большинство Р. – микроорганизмы, обитающие в почве, воде (бактерии, грибы и др.). Р. относятся к консументам и являются заключительным звеном в пищевой цепи в экологической пирамиде.

Трофический уровень – совокупность организмов, объединенных типом питания. Различают пять трофических уровней: 1) продуценты (производящие), непосредственно перерабатывающие неживую материю (водоросли, растения, микроорганизмы); 2) первичные консументы (растительноядные организмы); 3) вторичные консументы (хищники) и паразиты первичных консументов; 4) вторичные хищники, нападающие на других хищников, падальщики (сапрофиты и сапрофаги), питающиеся мертвыми животными, паразиты вторичных консументов; 5) надпаразиты высоких порядков, редуценты – группа бактерий и грибов, разлагающие остатки органической материи. При переходах в экосистеме от нижнего ТУ к верхнему происходит потеря энергии (см. закон экологической пирамиды), что обусловлено вторым началом термодинамики (возрастание энтропии).

Закон экологической пирамиды – в экологии – закон пирамиды энергий Р. Линдемана, согласно которому при переходе с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой потребляется в среднем не более 10% энергии биомассы или вещества в энергетическом выражении.

Предел толерантности (лат. tolerantio – терпение) – диапазон экологического фактора между минимальным и максимальным значениями, в пределах которого возможна выживаемость организма.

Лимитирующий фактор – фактор среды, выходящий за пределы выносливости организма; он ограничивает любое проявление жизнедеятельности организма и регулирует состояние организмов и экосистем.

Антропогенные факторы – факторы среды, создаваемые деятельностью человека; действие АФ приводит к изменению природной среды под влиянием деятельности человека, которое отражается на функционировании экосистемы. Различают четыре основных АФ: изменение структуры земной поверхности; изменение состава биосферы, круговорота и баланса входящего в нее вещества; изменение энергетического и теплового баланса отдельных участков и регионов; изменения, вносимые в биоту.

Экологическое равновесие – количественное и качественное соотношение естественных и измененных человеком экологических компонентов и природных процессов, приводящий к длительному существованию экосистемы определенного вида. ЭР характеризуется относительной устойчивостью видового состава живых организмов, их численности, продуктивности, распределения в пространстве, а также устойчивостью сезонных изменений, круговорота веществ и других биологических процессов в экосистеме.