Структура и типы экосистем (биогеоценозов).




 

Экосистемы являются своего рода «кирпичиками», из которых слагается одна большая общая живая система - биосфера. Экосистема - это общность живого и среды его обитания.

Термин «экосистема» был предложен в 1935 г. английским ботаником Артуром Тенсли. Тенсли считал, что экосистемы представляют собой основные природные единицы на поверхности Земли. Это не только комплекс живых организмов, но и все сочетание физических факторов. Всюду, где мы наблюдаем отчетливое единство растений и животных, объединенных отдельным участком окружающей среды, мы имеем пример экосистемы.

Экосистема - основная функциональная единица экологии, представляющая собой единство биотических компонентов с абиотической средой, организованное потоками энергии и биологическим круговоротом ве­ществ.

Экосистемы по их размерности можно разделить на микроэкосистемы (гниющий пень или дерево в лесу, прибрежные заросли водных растений), мезоэкосистемы (болото, сосновый лес, ржаное поле) и макроэкосистемы (океан, море, пустыня).

Экосистема характеризует реально существующие сообщества организмов в их активной взаимосвязи с окружающей средой - как живой, так и неживой. Все экологические системы принадлежат к открытым термодинамическим системам, относительно стабильным во времени: они должны получать и отдавать энергию и обмениваться веществом. Их стабильность создается и регулируется взаимодействием круговорота веществ и потоков энергии.

Экосистема часто используют как синоним термина «биогеоценоз», однако эти понятия не совсем совпадают, т.к. экосистема является наиболее общим по сравнению с биогеоценозом.

Структуру биогеоценоза (рис. 15) включает шесть основных функционально связанных частей. Это фитоценоз - растительное сообщество (автотрофные организмы, продуценты); зооценоз - животное население (гетеротрофы, консументы) и микробоценоз - различные микроорганизмы, представленные бактериями, грибами, простейшими (редуценты). Неживую, абиотическую часть биогеоценоза, слагают совокупность климатических факторов данной террито­рии - климатоп и биокосное образование - эдафотоп (почва). В по­следнее время в структуру абиотической среды биогеоценоза вклю­чают также и гидрологические факторы (гидротоп). Такая совокупность абиотических компонентов биогеоценоза носит название биотоп (в качестве синонима в лесной биогеоценологии употребляется термин «экотоп»; термин «биотоп» чаще использу­ется экологами, изучающими животных).

 

гидротоп
климатоп
эдафотоп

Биотоп

 

микробоценоз
зооценоз
фитоценоз фитоценоз

Биоценоз

 

 

Рис. 15 Схема структуры биогеоценоза.

 

Агроценозы.

Биоценозы, которые возникают на землях сельскохозяйственного пользования, называют агроценозами. Они отличаются от природных сообществ, во-первых, понижен­ным разнообразием входящих в них видов и, во-вторых, пони­женной способностью главного члена этих сообществ - культур­ных растений - противостоять конкурентам и вредителям. Культурные виды так сильно изменены селекцией в пользу человека, что без его поддержки не могут выдержать борьбу за существование.

Агроценозы поддерживаются человеком посредством больших затрат энергии (мускульной энергии людей и животных, ра­боты сельскохозяйственных ма­шин, связанной энергии удобрений, затрат на дополнительный полив и т. п.). Природные биоценозы таких дополнительных вложений энергии не получают.

На полях обычно выращива­ют какой-либо один вид растений. С хозяйственной точки зре­ния идеальный агроценоз до­лжен был бы состоять из этого единственного вида, а идеальная пищевая цепь всего из двух звеньев: растение - человек или растение - домашние животные. Но такая система в природе не­возможна. Она неустойчива. На полях после вспашки целины быстро формируются довольно разнообразные сообщества из ви­дов, способных выжить в усло­виях постоянного антропогенно­го воздействия на поля. Форми­руются цепи питания из трех-четырех звеньев, возникают конкурентные взаимодействия и другие типы отношений между видами.

Например, в полях на расте­ниях пшеницы обнаруживается в среднем около 300 видов од­них только членистоногих. Кро­ме них, здесь обитают грызуны, птицы, богат мир почвенных бес­позвоночных животных, разнообразных грибов, бактерий, разви­вается довольно много видов со­рных растений. Таким образом, в агроценозах взаимодействуют сотни и даже тысячи видов, хотя это разнообразие значительно меньше, чем в большинстве при­родных сообществ.

В борьбе человека с сорня­ками и вредителями культурных растений постоянно возникает экологический «эффект буме­ранга». В современном сельском хозяйстве в изобилии применя­ют разнообразные химические средства защиты растений - пес­тициды. Большинство пестици­дов не обладает избирательным действием и подавляет не толь­ко те виды, против которых применяется, но и их паразитов и хищников. Таким образом, нарушаются возникающие в агроценозах регуляторные связи. Хищники и паразиты, занимая более высокие уровни в цепях питания, более чувствительны к ядам, чем те виды, которыми они питаются. Оставшаяся часть вредителей, освобожденная от регуляторов, дает новую, еще более высокую вспышку числен­ности.

Из этого экологического тупика есть только один выход - не предельное упрощение агроценозов, а регуляция в них численности отдельных видов. Так, если в возни­кающей цепи питания: растение - растительноядное насекомое - па­разит усилить последнее звено, то это также приведет к сохранению урожая.

Специальное использование, живых организмов - хищных или паразитических насекомых, насекомоядных или хищных птиц, бактерий, вирусов и т. д. - для подавления численности вредителей называют биологическим методом борьбы, или биоме­тодом.

Устойчивую регуляцию чис­ленности отдельных видов может осуществить только сложное со­общество. Если оно развивается на полях, то при этом общая продукция культурных растений несколько понижается, так как часть ее идет в цепи питания, но зато достигается стабильность урожая, уменьшается опасность потерять много из-за массового размножения вредителей. Поэто­му одно из самых современных направлений в сельскохозяй­ственной практике - поддержание как можно большего видового богатства и на полях, и в их окружении. В агроценозах человек должен стремиться также, сохранять разнообразие поч­венных организмов, ответствен­ных за почвообразовательные процессы и поддержание почвенного плодородия.

Другая группа причин, опре­деляющая неустойчивость агроценозов, связана с тем, что из-за постоянного изъятия урожая человеком они не в состоянии более или менее полно поддержи­вать круговорот веществ. Все знают, как быстро истощается почва на полях и огородах, если люди не возвращают в нее био­генные элементы в виде мине­ральных или органических удоб­рений.

Поддерживать устойчивый биологический круговорот ве­ществ на землях сельскохозяй­ственного пользования можно при экологически грамотном создании агроэкосистем.

 

5.4.2.Агроэкосистемы.

 

Агроэкосистемы - это такие сознательно спланированные человеком тер­ритории, на которых сбаланси­ровано получение сельскохозяйственной продукции и возврат ее составляющих на поля. В правильно спланированные агроэкосистемы, кроме пашен, входят пастбища или луга и животно­водческие комплексы. Элементы питания растений, изъятые с полей вместе с урожаем, возвра­щаются в систему биологическо­го круговорота вместе с органи­ческими и минеральными удобрениями. Высокое биологическое разнообразие поддерживается за счет специального планирования ландшафта: чередование полей, лугов, лесов, перелесков, созда­ние живых изгородей, лесополос, водоемов и т. п. Большую роль в поддержании разнообразия видов на полях иг­рает правильная организация се­вооборотов, чередование культур не только во времени, но и в пространстве.

Человек управляет работой агроэкосистем, внося в них значительное количество дополни­тельной энергии (обработка поч­вы, полив, удобрения, пестици­ды и т. п.).

Многие современные способы промышленного сельскохозяй­ственного производства по сути дела антиэкологичны: моно­культуры, перевыпас скота, ши­рокомасштабное применение ядо­химикатов и чрезмерно высокие дозы минеральных удобрений, сплошная распашка почв и т. д. Они приводят к нарушениям нормальной деятельности экосис­тем, упрощению их структуры, устойчивости и катастрофичес­ким изменениям в природе.

Поэтому наиболее передовым на­правлением современного сельско­го хозяйства является переход от принципов противоборства с природой к принципам сотрудничест­ва с нею. Это означает максимальное следование экологическим законам в сельскохозяйственной практике.

 

5.4.3. Экосистема океана.

 

Экосистема океана занимает огромную поверхность (361 млн. км2) и обладает значительным объемом воды (1,37 млрд. км3), что составляет 94% объема всей гидросферы Земли. Это одна из самых обширных экосистем нашей планеты. Жиз­ненная среда океана непрерывна, и в нем отсут­ствуют границы, препятствующие расселению жи­вых организмов. В океане вода находится в посто­янном движении, при этом особую роль играют морские течения. Помимо горизонтальной цирку­ляции вод в океане существует и вертикальная. В водах океана растворено 48 х 1015 т солей. Эти фи­зико-химические особенности океана и создают благоприятные условия для образования и разви­тия разнообразных форм живых организмов. Так, в настоящее время в океане насчитывается более 160 000 видов животных и около 10 000 видов растений. Среди животных около 16 000 видов рыб, 80 000 видов моллюсков, более 20 000 видов ракообразных, 15 000 простейших (в основном ра­диолярии и фораминиферы) и т.д. Среди растений в океане преобладают водоросли: диатомовых на­считывается - около о 000 видов, красных -2 500, бурых и сине-зеленых - около 2000 и т.д. (Физическая география Мирового океана, 1980). Несмотря на такое разнообразие жизни в океане, его органический мир в водной толще (по горизон­тали и вертикали) распределяется неравномерно. Абиотические факторы водной среды (световой режим, температура, соленость, плотность и др.) позволяют водную толщу океана подразделить на несколько зон, различающихся по условиям суще­ствования организмов. Так, в зависимости от освещенности в океане выделяют: верхнюю осве­щенную (эвфотическую) зону - до 200 м, и ниж­нюю, лишенную света (афотическую) - глубже 200 м и до максимальных глубин (Марианская впадина - 11 022 м). На рис. 16 показаны основные экологические зоны Мирового океана, показывающие вертикаль­ную зональность распределения живых организ­мов. В океане прежде всего выделяют две эколо­гические области: толщу воды - пелагиаль и дно - бенталь. В зависимости от глубины бенталь де­лится на литоральную (до 200 м), батиальную (до 2500 м), абиссальную (до 6000 м) и ультраабиссальную(глубже 6000 м) зоны. Пелагиаль также подразделяется на вертикальнее зоны, соответ­ствующие по глубине зонам бентали: эпипелагиалъ, батипелагиаль и абиссопедагиалъ. Прибреж­ная (литоральная) зона в свою очередь делится на - супралитораль (полоса заплесков волн, заливаемая лишь во время самых высоких - сизигий­ных - приливов), собственно литораль (приливно-отливная зона) и сублитораль (постоянно покрытая водой, до глубины 200 м, реже до 500 м), составляющие вместе материковую отмель (шельф).

В мелководной неритической зоне экологиче­ские условия по сравнению с открытым океаном наиболее оптимальны для морских организмов:

световой и температурный режим, достаточное ко­личество питательных веществ и др., поэтому здесь наблюдается максимальное видовое разнооб­разие фауны и флоры. Здесь сконцентрировано около 80% всей биологической продукции океана. В открытом океане несколько другая экологическая обстановка: пища менее сконцентрирована, поэтому здесь разнообразны активно плавающие организмы (рыбы, китообразные, кальмары, осьминоги и др.), многочисленны хищные рыбы - акулы, тунцы.

 

 

Рис.16 Основные экологические зоны Мирового океана.

 

Своеобразны условия жизни в глубоководных зонах океана: полная темнота, огромное давление, пониженная температура воды, недостаток пище­вых ресурсов и др. Все это приводит к адаптациям живущих здесь организмов: редукция плаватель­ного пузыря у рыб или заполнение его полости жировой тканью, атрофирование органов зрения, развитие органов свечения и пр. В океане известно более 800 светящихся видов организмов, в том числе 200 видов моллюсков, около 300 видов рыб, свыше 150 видов ракообразных и др.

В экосистеме Мирового океана при­нимают участие все основные экологические груп­пы морских организмов. Перенос энергии и ве­ществ происходит главным образом по трофиче­ским цепям: фитопланктон - зоопланктон - планктоноядные рыбы - хищные рыбы и т.д. В экосистеме океана в роли организмов-деструкторов выступают бактерии, основная масса которых приурочена к морскому дну. Биогенные остатки (органический детрит) заключают в себе огромный за­пас пищи; ими питаются в основном обитатели дна и некоторые животные глубоководной зоны океана.

 

 

Рис. 17 Экологическая система океана (по Ж. Пересу, 1969)

 

Своеобразной зоной Мирового океана, характе­ризующейся высокой рыбопродуктивностью» яв­ляетсяапвеллинг, т.е. подъем вод из глубины в верхние слои океана, как правило, на западных берегах контингентов. Для этой зоны характерны: высокая концентрация кислорода и биогенных веществ, огромные популяции рыб и морских птиц, отличающихся короткими пищевыми цепя­ми, а также периодическое "цветение вод" (крас­ные приливы), при котором массовое размножение ядовитых динофлагеллят приводит к гибели гидробионтов и т.д. Зоны апвеллинга - это наиболее рыбопродуктивные районы океана (потенциаль­ный улов рыбы в млн. т. в год: для Перуано-Чилийского - 12, для Калифорнии - 5, для севе­ро-западной части Африки - 4 млн. т и др.).

 

...





Читайте также:
Роль языка в формировании личности: Это происходит потому, что любой современный язык – это сложное ...
Перечень документов по охране труда. Сроки хранения: Итак, перечень документов по охране труда выглядит следующим образом...
Термины по теме «Социальная сфера»: Общество — сумма связей, система отношений, возникающая...
Решебник для электронной тетради по информатике 9 класс: С помощью этого документа вы сможете узнать, как...

Поиск по сайту

©2015-2022 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-05-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:


Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.017 с.