Биоценозы и экосистемы. Экологические факторы

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.

На природные сообщества в целом и на каждый организм в отдельности влияет сложный комплекс окружающей среды неживой и живой природы.

Условия среды оказывают либо положительное, либо отрицательное влияние на существование и географическое распространение живых существ. В связи с этим условия среды рассматривают как экологические факторы.

Экологические факторы — это любые внешние факторы, которые оказывают прямое или непрямое влияние на численность (обилие), географическое распространение животных и растений.

По происхождению экологические факторы условно подразделяют на три большие группы:

•        Абиотические

•        Биотические

•        И антропогенные

Абиотические факторы — это факторы неживой природы. И это, прежде всего, климатические факторы: температура, влажность, солнечный свет. И местные: рельеф, свойства почвы, солёность, течения, ветер, радиация и т. д.

Взаимоотношения между организмами разных видов, которые сосуществуют на одной территории, очень разнообразны: они могут быть полезны всем организмам либо только одному из них, либо быть вредными.

Представители каждого вида способны существовать в такой среде, в которой связи с остальными организмами обеспечивают им нормальные условия жизни.

Основными формами проявления таких связей служат пространственные взаимоотношения. Когда животные стремятся первыми занять лучший участок обитания. Например, весной птицы, заняв подходящий участок, начинают петь, сигнализируя тем самым, что территория уже занята.

А в результате пищевых взаимоотношений формируются сложные цепи питания.

Биотические факторы — это всевозможные формы влияния живых организмов друг на друга.

Например, один вид служит местом для поселения другого вида.

Также организмы одного вида способствуют распространению другого.

Взаимоотношения организмов могут выражаться в форме конкуренции, соревнования за пищу. Например, зайцы-русаки при недостатке корма отгоняют конкурента от хороших участков выпаса.

К биотическим факторам относится и поедание одних организмов другими. Хищники часто поедают слабых, больных животных и тем самым улучшают условия жизни здоровых.

К экологическим факторам относятся и антропогенные факторы. Антропогенные факторы — это все те формы деятельности человека, которые воздействуют на естественную природную среду, изменяя условия обитания живых организмов, или непосредственно влияют на отдельные виды растений и животных.

Совокупность видов (биоценоз) развивается в пределах определённого пространства с характерным сочетанием абиотических факторов, которые мы уже упоминали (количество солнечной радиации, температура, влажность, химический и механический состав почвы, её кислотность и другие факторы).

Такое 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 — 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 — это оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности.

В науке существует несколько классификаций экосистем.

Их различают по:

•        географическому положению — океанские, сухопутные, речные, горные;

•        размеру — крупные, средние, малые;

•        источнику энергии — обычные (зелёные растения), нестандартные (хемотрофные бактерии, обитающие у подводных вулканов);

•        А также по происхождению и многим другим факторам.

По происхождению экосистемы традиционно разделяют на два больших класса: естественные, созданные природой, и искусственные — созданные человеком.

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.

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 другие.

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.

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.