Название: Экологические аспекты концепции устойчивого развития(Бардаханов С. П. )

Жанр: Гуманитарные

Просмотров: 1227


1.2. структура экосистем

     На поверхности Земли выделено несколько наиболее крупных экосистем: леса умеренного пояса, степи, пустыни, хвойные леса (тайга), тундра, саванны, дождевые тропические леса. Крупные экосистемы в океане: коралловые рифы, континентальный шельф и т.д. Перечисленные системы называются биомами. Каждый биом включает в себя ряд экосистем, меньших по размерам и распределенных по уровням. Число этих систем может быть очень большим, однако для всех их можно выделить общие черты.

     Структурой экосистемы называются ее составные части и соответствующие пути их взаимодействия. В каждой экосистеме можно выделить три основных структурных составляющих.

     Первая составляющая есть организмы экосистемы, их совокупность называют биотой экосистемы.

     Второй компонент – это биотическая структура, под ней понимаются пути взаимодействия между организмами экосистемы. Биотическую структуру любой экосистемы образуют следующие основные категории организмов. Продуцентами называются растения, осуществляющие фотосинтез, т. е. процесс превращения воды и двуокиси углерода в сахара с выделением в качестве побочного продукта кислорода. Для этого необходима световая энергия, которую поставляет самая мощная в солнечной системе структура – Солнце. Продуценты из сахаров и элементов питания, получаемых из почвы или воды, синтезируют все сложные вещества, входящие в состав их организма. Молекула, с помощью которой они улавливают световую энергию, необходимую для фотосинтеза, – это зеленый пигмент хлорофилл. Последующие организмы, потребляющие продуценты как источник энергии и материал для формирования своего тела, называются консументами. Консументы могут быть первичными и вторичными (например, олень и волк). Мертвые растительные и животные остатки называются детритом. Консументы, специализированные на питании детритом, называются детритофагами. Наконец, значительная часть детрита гниет и разлагается в процессе питания, например, бактерий. Такие организмы называются редуцентами.

     Пути движения вещества в экосистеме, в которых один организм поедается другим, называются пищевой цепью. Обычно все пищевые сети сложным образом соединены между собой. Совокупность пищевых цепей называется пищевой сетью. Продуценты, первичные и вторичные консументы образуют различные трофические (пищевые) уровни этой пищевой сети.

     Наблюдения показывают, что на каждом трофическом уровне биомасса на 90…99 \% меньше, чем на предыдущем. Поэтому существование большого числа трофических уровней невозможно из-за быстрого приближения биомассы к нулю. Обычно в экосистемах насчитывается не более трех-четырех трофических уровней. Простой пример. Допустим, биомасса продуцентов на сенокосном участке площадью 1 гектар составляет 20 тонн. Тогда масса фитофагов («оленей») на той же площади будет не более 200 кг, а «волков» не более 20 кг. Даже если предположить, что волк может иметь такую массу и что какой-то консумент мог бы его поедать, то на долю этого «сверххищника» четвертого уровня остается всего 2 кг. Соответствующая закономерность обычно называется законом пирамиды биомассы.

     В соответствии с основными трофическими взаимоотношениями в экосистемах разделяются три функции биоценоза в целом. 1. Продукция; 2. Потребление; 3. Разложение. Процесс разложения абсолютно необходим. Если бы его не было, все питательные вещества оказались бы связанными в мертвых телах, и никакая новая жизнь не могла бы возникнуть. Кроме того, сбалансированность продуцирования и разложения является основным условием существования всего живого в биосфере, а отставание утилизации вещества, произведенного продуцентами, является главным в обеспечении существования кислородной атмосферы.

     Кроме основных – трофических взаимоотношений – существуют и другие. Мутуалистическими отношениями называются взаимовыгодные связи. Примером могут служить взаимоотношения между цветками и насекомыми: насекомым нужен нектар, а цветы нуждаются в опылении. Конкурентные отношения, например отношения между растениями различных видов, произрастающими на одном участке, могут существенно отражаться на характере экосистемы в целом. Однако между животными в природной среде обычно конкуренция сводится к минимуму, так как они адаптированы к питанию неодинаковой пищей, в разных местах и/или в различное время.

     И, наконец, третья структурная составляющая экосистемы – абиотическая – неживые (химические и физические) факторы окружающей среды.

     К ним относятся: 1) неорганические вещества (или химические биогены, включающиеся в природные кругообороты) – азот, углекислый газ, и другие; 2) органические соединения – белки, углеводы и так далее; 3) климатические факторы – температура, свет, влажность, ветер, кислотность, соленость, огонь и другие физические факторы.

     Степень присутствия или отсутствия абиотических факторов неодинаково воздействует на различные виды, поэтому они могут очень сильно влиять на экосистему в целом. Два абиотических фактора – температура и количество осадков (т. е. климат) – являются важнейшими, так как они определяют размещение на поверхности Земли основных наземных биомов, описанных ранее.

     Приведенные выше данные о структуре являются основой синтетического подхода, предполагающего изучение экосистемы в целом. С точки зрения синтетического подхода, несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурными сходствами.

     В свою очередь аналитический подход предполагает изучение отдельных частей экосистемы. (Как и в любой науке, синтетический и аналитический подходы дополняют друг друга.) Поскольку части также являются сложными системами, способными к саморегулированию, они имеют механизмы, посредством которых осуществляется противодействие изменениям и сохранение равновесия. Если говорить об отдельных организмах, они обязательно должны обладать способностью к адаптации, которой называется период эволюционного приспособления к условиям среды.

     Адаптация у организмов может быть структурной, физиологической и поведенческой. Примеры: структурная – изменение окраски, строения тела и т.д. Физиологическая – появление слуховой камеры у летучих мышей, позволяющей ориентироваться в темноте, используя акустическую информацию. Поведенческая – мотылек с полосатыми крыльями садится так, чтобы полоски на его крыльях были параллельны полоскам на листьях.

     Аналогичные механизмы адаптации существуют и на уровне экосистем в целом. Они обеспечивают устойчивость экосистем и, следовательно, определяют устойчивое существование жизни на Земле. Однако поскольку они являются эволюционными и формировались на протяжении всей геологической истории Земли, то на современном этапе уже не могут успевать за преобразованиями, которые вносятся человеком. Возможно полное их сбережение является важнейшей задачей сохранения среды обитания.