Экологические сообщества

В природе все организмы существуют не одиночно, а совместно, сообща, взаимодействуя друг с другом. При этом они образуют своеобразные природные комплексы живых организмов. Обычно в них входит много разных видов растений, грибов и бактерий, а также животных. Возникновение природных комплексов обусловлено конкретными природными условиями ― абиотической средой (т.е. неживой природой).

Совокупность видов растений и животных, которые длительное время сосуществуют в определённом пространстве и представляют собой определённое экологическое единство, называется сообществом (биоценозом).  

Биоценоз — не просто сумма образующих его видов, но и совокупность взаимодействий между ними. Как и популяция, биоценоз имеет собственные свойства, например видовое разнообразие, структуру пищевой сети, биомассу, продуктивность.

В биоценозе можно выделить совокупность растительных популяций сообщества ― это фитоценоз. И совокупность популяций животных, которые служат механизмом перераспределения вещества и энергии внутри экосистемы, ― это зооценоз.

Термин «биоценоз» был предложен немецким учёным Карлом Августом Мёбиусом в 1877 году, когда он изучал экологию среды обитания устриц главным образом для того, чтобы выяснить возможность разведения устриц в прибрежных зонах Германии.

Его определение биоценоза было таким: «Биоценоз ― это объединение, в котором организмы связаны взаимной зависимостью и сохраняются благодаря постоянному размножению в определённых местах... Если бы одно из условий отклонилось на некоторое время от обычной средней величины, изменился бы весь биоценоз... Биоценоз также претерпел бы изменение, если бы число особей данного вида в нем увеличилось или уменьшилось благодаря деятельности человека, или же один вид полностью исчез бы из сообщества, или, наконец, в его состав вошёл новый...»

Однородное пространство (часть абиотической среды), занимаемое биоценозом, называется биотоп. Получается, что биотоп — это дом, а биоценоз — его население.

Биотоп не просто пустое пространство, а участок воды или суши с определённым типом рельефа, климатом, геоморфологией. Это может быть какой-либо участок суши или водоёма, берег моря, или склон горы.

Например, биотопом можно считать открытый пресноводный водоём и его мелководье, где охотятся рыбы, которые мечут икру и нагуливаются. Или же участок со старыми деревьями, где птицы устраивают гнездовые колонии и находят пищу.

Между организмами биотопа происходят непрерывные взаимодействия.

Одни организмы питаются плодами и семенами и при этом разносят их … тем самым помогая лесу разрастаться.

Другие насекомоядные птицы, поедая насекомых, способствую оздоровлению леса.

Дятлы, поползни, горихвостки уничтожают огромное количество насекомых.

Совокупность специфического физико-химического окружения (биотопа) с сообществом живых организмов (биоценозом) образует экосистему.

Экосистема ― это биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществами и энергией между ними.

Также можно сказать, что экосистема ― это любое сообщество живых существ вместе с его физической средой обитания, функционирующее как единое целое.

Примером экосистемы может служить тропический лес в определённом месте и в конкретный момент времени, населённый тысячами видов живущих вместе растений, животных и микробов, связанный происходящими между ними взаимодействиями.

Экосистемами являются такие природные образования, как море, озеро, луг и другие.  Экосистемой может быть гниющее дерево в лесу с живущими организмами, а также муравейник с муравьями. Самой большой экосистемой является планета Земля.

Понятие «экосистема» безранговое. Она обладает признаком безразмерности, ей не свойственны территориальные ограничения. Обычно экосистемы разграничиваются элементами абиотической среды, например рельефом, видовым разнообразием, физико-химическими и трофическими условиями.

Размер экосистем не может быть выражен в физических единицах измерения (площадь, длина, объем и т. д.), он выражается системной мерой, учитывающей процессы обмена веществ и энергии.

Ни отдельный организм, ни популяцию, ни сообщество в целом нельзя изучать в отрыве от окружающей среды. Экосистема, по сути, ― это то, что мы называем природой.

Для описания типов экосистем используют растительные признаки сообществ и климатические зональные признаки.

Например, лес хвойный, лес лиственный, болото травянистое, тундра моховая. Своеобразие любого природного сообщества прямо зависит от видового состава живых организмов, из которых оно образовано. Его характеризует и то, в каком количестве представлены в нём виды.

Если в природном сообществе в большом количестве представлена ель, то его называют еловым лесом.

Но если в нем одинаково много и ели, и берёзы (или осины), то это будет другое растительное сообщество ― смешанный лес (например, березняк с подростом ели). Дубрава ― природное сообщество, в котором из древесных пород в наибольшем количестве представлен дуб.

Хотелось бы отметить, что для обозначения природной экосистемы используют термин «биогеоценоз».

Биогеоценоз (от греч. βίος — жизнь γη — земля + κοινός — общий) ― это исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земной поверхности (биотопом).

Биогеоценоз в отличие от биоценоза представляет собой устойчивую саморегулирующуюся экологическую систему, в которой органические компоненты (животные, растения) неразрывно связаны с неорганическими (вода, почва).

Для каждого биогеоценоза характерен свой тип вещественно-энергетического обмена.

Граница биогеоценоза устанавливается по границе растительного сообщества (фитоценоза) — важнейшего компонента биогеоценозов.

Все природные экосистемы связаны между собой и вместе образуют живую оболочку Земли, которую можно рассматривать как самую большую экосистему. Эта экосистема называется биосферой.

Биосфера (от др.-греч. биос — жизнь и сфера ― шар) — это оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности.

Естественные и искусственные экосистемы

В науке существует несколько классификаций экосистем. Одна из них разделяет все известные экосистемы на два больших класса: естественные, созданные природой, и искусственные — созданные человеком.

Для естественных экосистем характерны:

1.     Тесная взаимосвязь органических и неорганических веществ.

2.     Полный, замкнутый круг круговорота веществ: начиная от появления органического вещества и заканчивая его распадом и разложением на неорганические компоненты.

3.     Устойчивость и способность к самовосстановлению.

4.     Регуляция численности каждого вида животного или растения природными условиями.

5.     А также строгая горизонтальная или вертикальная иерархия всех организмов.

Например, ярусность в лесной экосистеме.

В экосистему входят неорганические компоненты (абиотические: свет, воздух, почва, ветер, влажность, давление) и органические (биотические — животные, растения).

В свою очередь биотический компонент делится на производителей, которые с помощью солнечного света и энергии создают из неорганических веществ органику.

Потребителей, которые питаются этой органикой. И разрушителей, которые производят обратный процесс: органику превращают в неорганические вещества.

Перейдём к искусственным экосистемам.

Искусственные экосистемы ― это сообщества животных и растений, обитающих в условиях, которые создал для них человек. Их ещё называют нообиогеоценозами или социоэкосистемами.

Примерами искусственных экосистем могут служить: засеянное культурными растениями поле, зоосад, искусственный пруд или водохранилище и др.

Самым простым примером искусственной экосистемы является аквариум. Здесь ареал обитания ограничен стенками, приток энергии, света и питательных веществ осуществляется человеком, он же регулирует температуру и состав воды. Численность обитателей также изначально определена.

Искусственные экосистемы характеризуются:

1.     Потреблением уже готовой пищи. Здесь огромную роль играет приток

искусственно созданной энергии (газопровод, электричество, продукты питания). В то же время такие экосистемы характеризуются большим выходом ядовитых веществ. То есть те вещества, которые в природной экосистеме в дальнейшем служат для производства органики, в искусственных зачастую становятся непригодными.

2. Также искусственные экосистемы характеризуются незамкнутым циклом обмена веществ. Возьмём для примера агроэкосистемы — наиболее важные для человека. К ним относятся засеянные поля, сады, пастбища и прочие сельскохозяйственные угодья, на которых человек создаёт условия для выведения продуктов потребления. Часть пищевой цепочки в таких экосистемах человек изымает (в виде урожая), а потому пищевая цепочка становится разрушенной.

3. Искусственные экосистемы характеризуются видовой малочисленностью. Действительно, человек создаёт экосистему ради выведения одного (реже нескольких) видов растений или животных. Например, на пшеничном поле уничтожаются все вредители и сорняки, культивируется лишь пшеница. Это даёт возможность получить лучший урожай. Но в то же время уничтожение "невыгодных" для человека организмов делает экосистему неустойчивой.

Сравнительная характеристика природных и искусственных экосистем

Между искусственной и естественной экосистемой имеются существенные различия.

Представим их в виде таблицы.

·        Главным компонентом природных экосистем является солнечная энергия.

Искусственные экосистемы используют дополнительные источники энергии.

·        Природные экосистемы формируют плодородную почву.

А искусственные наоборот истощают её.

·        Все природные экосистемы поглощают углекислый газ и производят кислород

А большинство искусственных экосистем потребляют кислород и выделяют углекислый газ.

·        Для природных экосистем характерно большое видовое разнообразие.

А для искусственных ― ограниченное количество видов организмов.

·        Для природных экосистем характерна высокая устойчивость, способность к саморегуляции и самовосстановлению.

А для искусственных ― слабая устойчивость, поскольку такие экосистемы зависят от деятельности человека.

·        Для природных экосистем характерен замкнутый обмен веществ.

А для искусственных ― незамкнутая цепь обмена веществ.

·        Природные экосистемы стремятся к равновесию.

А искусственные разрушают ареалы дикой природы.

·        Природные экосистемы накапливают воду, разумно расходуя и очищая её.

А в искусственных, наоборот, происходит большой расход воды и ее загрязнение.

Таким образом можно заметить, что искусственные экосистемы негативно влияют на биосферу.

Искусственные экосистемы городов и промышленных предприятий занимают все большее место в развитии биосферы на нашей планете. Уже сейчас более половины населения Земли живёт в городах и посёлках городского типа, а в промышленно развитых странах эта цифра доходит до 70 %.

В экосистемах городов нарушено соотношение продуцентов, консументов и редуцентов. И чтобы уменьшить негативное влияние на жителей, городской ландшафт не должен быть однообразной «каменной пустыней». В архитектуре города следует стремиться к гармоничному сочетанию социальных и биологических аспектов.

Современный город следует рассматривать как экосистему, в которой созданы наиболее благоприятные условия для жизни человека. Следовательно, это должны быть не только удобные жилища, транспорт, разнообразная сфера услуг, но и благоприятная для жизни и здоровья человека среда обитания — чистый воздух, радующий глаз городской ландшафт, зелёные уголки, где бы каждый мог в тишине отдохнуть, любуясь красотой природы.

Сохранение и специальная посадка деревьев и кустарников, создание газонов и клумб с цветами являются неотъемлемой частью комплекса мероприятий по защите и преобразованию окружающей среды.

Не случайно экологи считают, что в современном городе человек должен быть не оторван от природы, а как бы растворен в ней. Поэтому общая площадь зелёных насаждений в городах должна занимать больше половины его (удалить в озвучке) территории.