Природные и искусственные экосистемы

Виды экосистем: понятие, ее структура и составные части; критерии и различия; типы экосистем: суши и моря, искусственные экосистемы; возникновение и отличие от природных.

Что такое экосистема?

Экосистема это система, которая объединяет живые организмы и их взаимодействие между собой и природой. У экосистемы нет определенных размеров, бывает огромной, как пустыни или моря, а также маленькой, как отдельные деревья, ручьи. В экосистеме связано абсолютно все, начиная от представителей живой природы, заканчивая неживой.

От миоцена до наших дней

Этот огромный природный пояс образован примерно двумя тысячами рифов и почти тысячей островов. Его площадь составляет более 344 000 квадратных километров. Большой Барьерный риф расположен в Тихом океане вдоль северо-восточной части Австралийского континента. Он имеет протяженность около 2500 километров. Состоит Большой Барьерный риф из живых кораллов, растущих на мертвых кораллах. Эта совокупность мертвых кораллов представляет собой огромные каменные стены. Которые в некоторых местах достигают ста метров в высоту!

Самые старые рифы, которые можно здесь найти, относятся к эпохе миоцена. Они появились здесь примерно двадцать три миллиона лет назад. Шли годы, и рифы расширялись, поскольку коралловые полипы рождались, росли и умирали. Около 20000 лет назад, когда побережье Квинсленда (Австралия) было расположено очень близко к внешнему краю рифа, австралийские аборигены вовсю контактировали с ним. А так же с тысячами живых существ, его населявших.рифы возле Австралии

На самом деле Кук, скорее всего, был не первым европейцем, который открыл это одно из величайших чудес света. Очень вероятно, что португальцы бывали в этих местах в шестнадцатом или семнадцатом веках. Но несомненно одно — именно британская экспедиция первой представила научное описание Большого Барьерного рифа.

История термина

Мнение о том, что живые существа и места их обитания нужно рассматривать как единое целое, в XIX веке высказал физиолог из Шотландии Джон Скотт Холдейн. Он считал, что “части организма и его окружение составляют одну систему”. В 1928 году о “целостных экологических системах” говорил лейпцигский биолог и лимнолог Ричард Уолтерек. О целостности живых организмов и неживой природы писал российский почвовед Василий Васильевич Докучаев. Немецкий гидробиолог Август Тинеманн для обозначения единства биотопа и биоценоза использовал термин “голоцен”, предложенное энтомологом Карлом Фридрихом в 1927 году.

Карл Фридрих думает над новым термином

Современное понятие “экосистема” (англ. ecosystem), ставшее основным в экологии, придуман в 1935 году британским биологом и геоботаником Артуром Джорджем Тенсли. Ученый дал ему такое определение: “Единая система, включающая в себя не только комплекс организмов, но и комплекс факторов, которые образуют то, что мы называем экологией. Внутри системы происходит постоянное разнообразное взаимодействие не только между организмами, но и между органическим и неорганическим мирами“.

Концепцию экологии Тенсли принял и расширил американский биолог Юджин Одум, доказавший, что экологию следует изучать как отдельную научную дисциплину.

Границы биосферы

Верхняя граница в атмосфере: 15 — 20 км.
Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.
Нижняя граница в литосфере: 3,5 — 7,5 км.
Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.
Нижняя граница в гидросфере: 10 — 11 км (Марианская впадина).
Определяется дном Мирового океана, включая донные отложения.
Ту часть биосферы, в которой в настоящее время постоянно встречаются живые организмы, называют эубиосферой, ее границы несколько уже.

Таким образом, биосфера включает в себя часть атмосферы, гидросферы и литосферы.

Биосфера и ее границы

Источник:

Суть экосистемы

По-своему важен каждый организм, он занимает определенное место. На примере экосистемы небольших озер можно рассматривать каждый вид живых существ, начиная от бактерий, заканчивая многоклеточными растениями, животными. Каждый организм не может жить без отдельных объектов неживой природы, всему нужен воздух, Солнце и вода. Напрямую на развитие организмов в озерах влияет даже минеральный состав вод.

Пример: экосистема озераПример: экосистема озера

Всегда, когда на экосистему воздействуют несвойственные ей организмы, могут происходит неизгладимые пагубные последствия. Новые организмы так или иначе искажают естественный порядок вещей, нарушают природный баланс, нанося вред окружающей среде. Так, на примере Австралии можно понять, что после заселения на остров собак, кошек и лисиц произошло истребление различных сумчатых.

Биотические члены любой экосистемы напрямую зависят друг от друга. Можно сказать, что если один член экосистемы исчезнет, то вся система потерпит значительные изменения. В случае, когда живым существам недостает света, воды, воздуха, они начинают постепенно вымирать, без растений невозможна жизнь животных, а без животных начинают вымирать организмы, напрямую от них зависящие.

В естественной природе системы функционируют по единому механизму. Каждая часть системы зависит от другой, работает одновременно с ней. Для поддержания природного баланса человек должен оберегать каждое живое существо. Разрушение экологических систем происходит по вине человека и природных катаклизмов.

Экосистема и биогеоценоз

Нельзя считать синонимами понятия экосистема и биогеоценоз. Они близкие по значению. Биогеоценоз – та же экосистема, ограниченная фитоценозом. Фитоценоз представляет собой сообщество растений, а также совокупность организмов, которые существуют совместно на едином участке земной поверхности. Экосистемой можно обобщить все понятия. Каждый биогеоценоз представляет собой экосистему, однако не каждая система может быть биогеоценозом.

Виды экосистем

Экосистемы могут быть разных размеров, существуют на различных пространствах, как на больших, так и на маленьких. Своя экосистема может быть под камнями, в небольших водоемах. Экологические системы могут охватывать огромные площади – леса, пустыни, степи. Технически, вся планета Земля представляет собой одну большую экосистему, общую для всех проживающих в ней существ.

Виды экосистемВиды экосистем

Виды экосистем в зависимости от масштаба

Экосистемы бывают:

  • Микросистемы – небольшие экологические системы вроде маленьких водоемов, луж, отдельно взятых деревьев и так далее.
  • Мезоэкосистемы представляют собой экологические системы, охватывающие большие территории.
  • Биомы (макроэкосистемы) – огромная экологическая система, а также совокупность экосистем, факторы которых аналогичны друг другу. Бывают обширные тропические леса, в которых располагаются миллионы животных, объекты неживой природы вроде озер.

Экосистема озера соседствует и взаимодействует с экосистемами окружающего её леса и другими экосистемамиЭкосистема озера соседствует и взаимодействует с экосистемами окружающего её леса и другими экосистемами

Ни одна экосистема не обладает четко очерченными границами. Часто каждую систему отделяет определенный барьер: пустыни, архипелаги, реки, так далее. Так как нет четких границ, то экологические системы плавно переходят одна в другую. Именно поэтому в озерах может совмещаться несколько маленьких экосистем одновременно. При этом у каждой экосистемы получатся уникальные характеристики, отличающие ее от других. Подобные смешения экосистем называются экотонами.

Виды экосистем в зависимости от типа возникновения

Существуют определенные экосистемы, их можно различить по типу появления. Они чаще всего естественного происхождения, но бывают и искусственно созданные.

  • Естественная экосистема – созданная природой. К ней можно отнести леса, озера, моря и так далее.
  • Искусственные экосистемы создает сам человек: различные огороды, сады, т. д.

Временные изменения экосистем

Экосистемы, как и все прочее, изменяется со временем. На одном экотопе биоценозы могут сменяться постепенно, в течение нескольких десятков лет, а могут за несколько месяцев или даже дней. (например, в результате лесного пожара). Постепенная смена одних экосистем какими-то другими на одном биотопе называется сукцессией.

Классификация экосистем по масштабу

  • Микроэкосистема. Экосистемы, обладающие самым маленьким размером. Они представляют собой небольшой пруд, дерево и т.д.
  • Мезоэкосистема. Совокупность нескольких микросистем на схожей территории. Например, болото, луг и т.д.
  • Биом. Большая экосистема или совокупность нескольких схожих экосистем. Представляет собой, например, тундровый биом, таежный биом. Всего выделяют от 8 до 30 биомов, в зависимости от классификации.
  • Биосфера. Самая большая экосистема, совокупность всех экосистем планеты. Термин был придуман Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX века, а полноценное учение о биосфере было сформулировано Владимиром Ивановичем Вернадским.
Рис. 3. Экотоны

Рис. 3. Экотоны

Грунт. Состав почвы

Грунт — плодородный слой земли, на котором растут растения. Почва — это естественная смесь, так как его компоненты можно отделить друг от друга. Благодаря этим особенностям состава, почве свойственна способность пропускать воздух и воду.

В состав почвы входят: песок, глина, воздух, вода, органические и минеральные вещества. Состав почвы создает условия для питания растений. В воде растворяются минеральные вещества, необходимые для роста растений. В почве их запасы пополняются благодаря деятельности животных, бактерий и грибов, которые растворяют растительные и животные остатки. Так живые организмы образуют перегной, или гумус, от которого зависит важнейшее свойство почвы — плодородие.

Замкнутая экосистема

В замкнутой экосистеме полностью отсутствует обмен веществ с внешней окружающей средой.

Замкнутая экосистема - сад в бутылкеЗамкнутая экосистема – сад в бутылке

Опыт с садом в бутылке Дэвида Латимера

В 1960 году британец Дэвид Латимер решил провести необычный эксперимент – он посадил небольшой сад в бутылке, не поливая его. В саду сформировалась собственная замкнутая экологическая система, куда не поступает кислород.

Дэвид посадил внутрь бутылки очень выносливые традесканции, которые постепенно заполняли объем в 40 литров. Они выживали на перерабатываемых веществах – воздухе, продуктах разложения и воде.

Бутылка все время стояла примерно в 2 метрах от окна. Так растение получало некоторое количество солнечного света, прорастая в сторону солнца. Периодически, для равномерного роста, Дэвид поворачивал ее.

Латимер сказал, что ни разу не подрезал растение, однако оно выглядит так, будто специально росло до пределов тары.

Как работают сады в бутылках?

Подобные сады в замкнутых пространствах работают как экосистема потому, что герметичность создает отдельную экологическую систему, где проживают, развиваются и размножаются живые организмы. Растения используют фотосинтез, тем самым утилизируя питательные вещества.
Единственный фактор, используемый такими экосистемами из внешней среды – это солнечный свет, без которого невозможен фотосинтез. Свет, падающий на листья растения, поглощается содержащимися в листьях белками. Некоторая часть энергии солнца остается на хранение в виде молекул АТФ.

Остальная часть света используется для переработки воды, которая поглощается из почвы корнями растения. Процесс фотосинтеза противоположен клеточному дыханию, свойственному другим организмам.

Экосистема также использует в своей деятельности клеточное дыхание, разрушая переработанные материалы. В этой части процессов участвуют почвенные бактерии, перерабатывая отходы с выделением в атмосферу углекислого газа. Растение повторно использует этот газ. Круг замыкается.

По ночам само растение использует клеточное дыхание для поддержания жизни, при этом оно разбивает сохраненные днем питательные вещества. Водный цикл в саде за стеклом также полностью автоматизирован. Вода поглощается корнями растения, во время транспирации высвобождается в окружающую среду и в качестве конденсата опадает на листья и почву. Цикл также начинается заново.

Биосфера-2

Биосфера-2Биосфера-2

Примерно в конце 80-х годов запустили проект под названием «Биосфера-2». Биосферой-1 считается сама планета. Его цель заключалась в том, чтобы выяснить возможность воспроизведения земной экосистемы. С этой целью была построена замкнутая среда величиной в 12 000 м2, расположенная на территории пустыни Соноры, штат Аризона.

Идея проекта заключалась в том, чтобы проверить – смогут ли люди выживать в космосе долгое время в созданной искусственно земной экосистеме. 8 добровольцев рискнуло оказаться на территории «Биосферы-2» в 1991 году. Люди должны были проживать в этом месте в течение двух лет, полностью оторвавшись от цивилизации. Контакт с окружающим миром поддерживался бы через компьютер.

«Биосфера-2» изнутри. Блоки «Саванна» и «Океан»«Биосфера-2» изнутри. Блоки «Саванна» и «Океан»

Эксперимент не задался с самого начала – одна из добровольцев получила повреждения и отправилась домой. Прошло около года, количество кислорода начало постепенно снижаться, поэтому его пришлось закачивать искусственным путем. О чистоте эксперимента невозможно говорить в таких условиях.

Следующая проблема, возникшая в Биосфере-2 – невозможность выращивать продукты. Люди потеряли сплоченность, разделились на две группы. Ученые начали всерьез опасаться за жизнь и здоровье испытуемых, поэтому эксперимент был прекращен.

Второй запуск эксперимента произошел в 1994 году. Некоторые проблемы, которые возникли у первой группы, решились, однако у участников группы возникали серьезные разногласия, эксперимент вновь пришлось прекратить, но уже через шесть месяцев. Сейчас проект полностью принадлежит университету Аризоны, возобновившему эксперименты в 2011 году.

См. также

  • Биогеоценоз
  • Биотоп
  • Биоценоз
  • Буферная ёмкость

Структура, компоненты, факторы экосистемы

Структура экосистемыСтруктура экосистемы

Все составляющие экосистемы тесно связаны. Абсолютно каждая система состоит из нескольких компоненотов.

Абиотические компоненты

Абиотические компоненты это никак не взаимодействующие внешние факторы. Они напрямую влияют на поведенческие особенности, взаимодействие, жизнь существ на просторах экосистемы. Представляются двумя типами:

  • температура;
  • эдафические факторы.

Абиотические компоненты играют важную роль в жизни, развитии живых организмов. Растениям необходим солнечный свет, без кислорода не существует ни одно живое существо, равно как и без воды.

Биотические компоненты

Это компоненты живой природы, разделяющиеся на три типа:

  1. продуценты (создают органические вещества, перерабатывают углекислый газ, энергию);
  2. консументы (животные);
  3. редуценты (перерабатывают отходы).

Когда круг завершен, процессы начинаются заново.

Механизмы функционирования

К таким механизмам относят устойчивость и биоразнообразие видов. Некоторые системы не меняют свою структуру и функции при негативном воздействии или способны их восстанавливать. Эту способность называют резистентным и упругим гомеостазом. Экологическая система, чувствительная к воздействию факторов окружающей среды и/или населенная преимущественно незаменимыми видами, считается неустойчивой, или динамически хрупкой. Устойчивая, напротив, хорошо функционирует в любых условиях и населена в основном взаимозаменяемыми организмами. Чем больше видов, тем выше динамическая прочность системы.

Уровни экосистемы

Уровни экосистемыУровни экосистемы

Для экосистем характерны следующие уровни:

  1. Особь (любое живое существо).
  2. Популяция (группа существ определенного вида на определенной территории).
  3. Сообщество (совокупность всех существ на местности).
  4. Экосистема (совокупность природных факторов).
  5. Биосфера (совокупность каждой экосистемы планеты).

Доска почета

Чтобы сюда попасть – пройдите тест

Пищевая цепь и энергия в экосистеме

Схема пищевой цепиСхема пищевой цепи

Всем нужна энергия для жизнедеятельности и развития. Живые организмы питаются по-разному. Так, растения получают необходимые питательные вещества из почвы и от Солнца. Животные могут питаться растениями или другими животными. Подобное соотношение принято называть пищевой цепочкой.

Не стоит путать трофическую цепь с пищевой – это два разных понятия. Трофическая цепь – совокупность всех пищевых цепей, она имеет крайне сложную структуру. Энергия постепенно передается от одного элемента цепи к другому, некоторая часть используется для жизнедеятельности, поэтому она не может перейти дальше. В коротких цепях энергия сохраняется больше. В конце энергия полностью поглощается окружающим миром.

Еще тесты

  • Анатомия
  • Английский язык
  • Астрономия
  • Биология
  • Литература
  • История
  • Педсовет
  • Естествознание
  • Финансы и кредит
  • Правоведение
  • Товароведение
  • Экономика
  • Социология
  • Маркетинг
  • Обществознание
  • Культурология
  • Математика
  • Философия
  • Русский язык
  • Психология
  • Политология
  • Делопроизводство
  • Бухгалтерия
  • ОБЖ
  • Орфография
  • География
  • Биографии
  • Физика
  • Пунктуация
  • Краткие содержания
  • Химия
  • Менеджмент

Интересное видео о экосистеме

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...