Структура, основные компоненты и виды экосистем

Во второй половине ХХ в. сложилось представление о структурности материального мира. С позиций концепции современного естествознания говорят о следующих уровнях организации живой материи:
элементарные частицы → атомы → молекулы → протоплазма → клетки → ткани → органы → системы органов → организмы → популяции → сообщества → экосистемы → экосфера → земля → планеты → Солнечная система → галактика → Вселенная.

Основополагающим объектом изучения экологии является взаимодействие пяти уровней организации материи — живых организмов, популяций, сообществ, экосистем и экосферы.

Живой организм — это любая форма жизнедеятельности.

Популяция — это динамичная группа организмов одного вида, проживающая в определенном районе. Примерами популяций являются все окуни в пруду, белки обыкновенные или дубы белые в лесах, население в отдельной стране или население Земли в целом.

Вид — это совокупность популяций особей, представители которых фактически или потенциально скрещиваются друг с другом в естественных условиях.

Каждый живой организм или популяция имеет свое местообитание — местность или тип местности, где они проживают. Когда несколько популяций различных видов живых организмов живут в одном месте и взаимодействуют друг с другом, они создают так называемое сообщество.

Взаимосвязь сообществ с химическими и физическими факторами, создающими неживую окружающую среду, называется экосистемой. Это постоянно меняющаяся (динамичная) сеть биологических, химических и физических взаимодействий, которые поддерживают жизнеспособность сообществ и помогают им приспосабливаться к изменениям условий ОС. Все экосистемы Земли составляют экосферу.

Выделяют следующие основные виды природных экосистем:

• наземные — тундра, тайга, пустыни и т. п.;
• пресноводные — стоячие (озера, пруды, водохранилища и др.) и проточные (реки, ручьи, заболоченные угодья, болота) воды;
• морские — открытый океан, воды континентального шельфа, районы апвелинга (с продуктивным рыболовством), эстуарии (бухты, устья рек, лиманы), экосистемы глубоководных рифтовых зон.

Как большие, так и малые экосистемы обычно не имеют четких границ. Переходная зона между границами, включающая в себя представителей различных видов растений, животных и деструкторов обеих смежных экосистем, называется экотоном.

Однородные участки суши или воды, заселенные живыми организмами, называются биотопами (местами жизни), а исторически сложившееся сообщество организмов разных видов, населяющих биотоп, — биоценозом или биомом.

Сообщество организмов биоценоза и окружающая их неживая природа (биотоп) образуют устойчивую и динамичную систему — биогеоценоз. Таким образом, биогеоценоз — это совокупность биома и биотопа. Каждый биогеоценоз характеризуется видовым разнообразием, численностью и плотностью популяции каждого вида, биомассой и продуктивностью.

Некоторые авторы дифференцируют термины «экосистема» и «биогеоценоз». В этом случае отличие заключается в том, что экосистема может не содержать растительные сообщества, тогда как биогеоценоз невозможен без фитоценоза. Границы биогеоценоза совпадают с границами растительного сообщества, являющегося его основой. Биогеоценоз функционирует как целостная, самовоспроизводящаяся и саморегулирующаяся система.

В структуре биогеоценоза различают биотический и абиотический компоненты.

Абиотический компонент составляют:

• неорганические вещества, включающиеся в круговорот (соединения углерода, азота, кислорода, вода, минеральные соли и др.);
• органические вещества (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды);
• климатические факторы (температура, давление, освещенность и др.).

Биотический компонент делится на автотрофный и гетеротрофный компоненты:

• продуценты — автотрофные организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических под действием солнечного света (в основном зеленые растения)
• консументы — гетеротрофные организмы, т. е. растительноядные и плотоядные потребители готового органического вещества (в основном животные);
• деструкторы и редуценты — гетеротрофные организмы, разрушающие остатки мертвых растений и животных (черви, мокрицы, раки, сомы) и превращающие их в минеральные соединения (бактерии, грибы) соответственно.

Структура биогеоценозов складывается в процессе эволюции, которая приводит к тому, что каждый вид занимает в экосистеме определенную нишу — место расположения данного вида в пространстве и в цепи питания.

Важнейшим фактором, регулирующим численность популяций в биогеоценозе, являются кормовые ресурсы. Обычно популяция насчитывает столько особей, сколько их может прокормиться на занимаемой территории.

Совместное развитие нескольких видов на одной территории способствует их взаимоприспосабливаемости — адаптации, что является обязательным условием стабильности биогеоценоза.

При изменении климатических или других условий каждый биогеоценоз может закономерно изменять свои сообщества: на его месте развивается более приспособленный к новым условия биогеоценоз. Смена биогеоценоза, т. е. направленная и непрерывная последовательность появления и исчезновения популяций разных видов в данном биотопе, которая происходит в направлении от менее устойчивых к более устойчивым, называется сукцессией. Завершающее сообщество — устойчивое, самовозобновляющееся и находящееся в равновесии со средой — называется климаксным сообществом.

Все организмы, взаимодействующие со средой, должны поддерживать динамическое равновесие — гомеостаз.