ЛЕКЦИЯ № 2 ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОСИСТЕМАХ

Система (от греч. sistema - составленное из частей) - совокупность элементов (атомов, клеток, частиц, веществ, организмов, объектов живой и неживой природы), мысленно или реально выделенных из окружающего пространства. Элементы системы имеют определённую структуру связей между собой. Это значит, что элементы системы связаны между собой и образуют определённую целостность, единство. Любая система как часть материального мира включает элементы (компоненты), связи между ними и границы.

В общем случае между системой и внешней средой можетпроисходить обмен веществом, энергией и информацией. Систему, в которой происходит обмен с окружающей средой веществом, энергией и информацией называют открытой системой. Все природные системы – это открытые системы.

Наша Вселенная –пример самой большой системы, состоящей из множества подсистем (элементов) разного уровня сложности. Важнейшая характеристика системной организации материи как живой, так и неживой природы - многоуровневость.

В живой природе можно выделить следующие уровни организации материи:

· биосферный уровень (высший уровень организации живых систем) - совокупность всех живых организмов Земли с окружающей их природной средой;

· биогеоценотический уровень (экосистемный) – разные по видовому составу организмы в их взаимосвязи с условиями жизни (в биотопе);

· популяционно-видовой уровень - совокупность видов и популяций;

· организменный уровень - взаимодействие ряда организмов сводится единую систему индивидуального организма;

· Клеточный уровень - биологически активные молекулы соединяются в единую систему - клетку;

· Молекулярный уровень - (биологически активные молекулы: белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты, гормоны и др.); на молекулярном уровне происходит передача наследственной информации от поколения к поколению.

Биосфера рассматривается как самая большая экосистема.

Все живые организмы делят на три группы: растения, животные и микроорганизмы.

Все растения, животные и микроорганизмы связаны между собой и практически не могут существовать друг без друга.

Совокупность растений, животных и микроорганизмов, которые совместно проживают в одних и тех же условиях среды, называют биоценозом(от греч. bios – жизнь, koinos – общий).

 

 

 

Термин «биоценоз)» был предложен в 1877г. немецким гидробиологом К. Мебиусом, Им учёный обозначал совокупность живых организмов, существование которых связано с абиотическими факторами среды. Совокупность каких-либо видов живых организмов в пределах некоторого естественного объёма жизненного пространства называют сообществом организмов. Например, сообщество растений называют фитоценозом, животных - зооценозом, микроорганизмов - микробоценозом. Таким образом, термин «биоценоз» является синонимом понятия «сообщество». В зарубежной литературе можно и сегодня встретить вместо термина «биоценоз» термин «сообщество».

Смена одних биоценозов другими на определённом участке земнойповерхности (биотопе) за некоторый период времени называют сукцессией (от лат. succesio – преемственность, наследование). Механизм сукцессии заключается в том, что биотическое сообщество постепенно «стареет».

«Постаревшее» сообщество постепенно и закономерно сменяется другим, также постепенно «стареющим», и так вплоть до образования климакса.

Климакс (от греч. klimax - лестница) - конечное устойчивое состояние растительного сообщества, находящегося в равновесии с окружающей средой. Состав климаксного сообщества практически постоянен в течение длительного времени.

Термины «сукцессия» и «климакс» введены в 1901 г. американским ботаником Г. Каульсом. Развитие учения о сукцессии и климаксе также связано с именем его соотечественника Ф. Клеменса.

Классическим примером сукцессии с образованием климакса является процесс зарастания озера с образованием на его месте торфяного болота или формирование елового леса на заброшенных территориях. Ельник является последней стадией развития экосистемы леса (устойчивым климаксным сообществом) , так как на заброшенной земле вначале появляется лиственный лес (березняки, ольховники, осинники). Приблизительно через 30 – 50 лет кроны лиственных деревьев смыкаются, под пологом лиственных деревьев начинают развиваться тенелюбивые ели. Со временем они перерастают лиственные деревья и полностью их вытесняют.

Сукцессия возникает на свободном пространстве. Выделяют первичную и вторичную сукцессию в зависимости от первичного состояния субстрата.

Субстрат - основа, к которой прикреплены растительные или животные организмы, а также среда обитания и развития организмов.

Первичная сукцессия формируется на исходно безжизненном субстрате, например на песках пустыни, на бывшем ложе ледника, на отвалах горных пород, на продуктах извержения вулканов и т.п.

Вторичная сукцессия – возникает при смене одного сообщества другим, более приспособленным к данным абиотическим условиям. Вторичная сукцессия возникает на месте ранее существовавших сообществ, которые были разрушены, но почва и некоторые организмы (семена, споры, органы вегетативного размножения) сохранились. Вторичная сукцессия возникает после пожаров, наводнений, после распашки земель. Часто вторичные сукцессии связаны с деятельностью человека. Как при первичной, так и при вторичной сукцессии флора и фауна окружающих территорий являются главными факторами, определяющими типы растений и животных, включающихся в сукцессию в результате случайного расселения и миграций.

В своих научных исследованиях Ф.Клеменс пришёл к выводу, что основным фактором, который определяет состав климаксного сообщества, является климат, что в данных климатических условиях может сущес твовать только одно климаксное сообщнество (концепция моноклимакса. В настоящее время более современной является концепция поликлимакса, в соответствии с которой климакс формируется под влиянием всех физических факторов (климат, почва, влажность, дренаж, деятельность человека и т.д.).

Знание сукционных процессов помогают ведению лесного и пастбищного хозяйства, позволяют в целдом прогнозировать развитие природы: предвидеть направление естественного хода смен растительности, что важно при эксплуатации лесных, луговых и степных угодий.

Атмосфера, гидросфера и литосфера тоже взаимосвязаны.

. Участок земной поверхности (суши или водоема) с одинаковыми условиями среды, на котором существует биоценоз, называют биотопом (от греч. bios – жизнь, topos – место).

. Таким образом, биотоп - это место существования биоценоза, а биоценоз - это комплекс организмов, которые существуют в данном биотопе.

Живые организмы взаимодействуют не только друг с другом, но и с окружающей средой и образуют с ней единое целое.

Биоценоз и биотоп обмениваются между собой и с окружающей средой веществом, энергией и информацией (сигналами).

Совокупность биоценоза и биотопа, которая функционирует как единое целое за счет обмена веществом, энергией и информацией, называют биогеоценозом (от греч. bios – жизнь, geo – земля, koinos – общий).

Биогеоценоз является наименьшей частицей биосферы, то есть биосфера состоит из множества биогеоценозов.

На рис. 1 показана структура биогеоценоза.

Рис. 1. Структура биогеоценоза

Термин «биогеоценоз и его толкование предложены русским учёным-ботаником академиком В.Н. Сукачёвым в 1940 г.

Любой биогеоценоз предполагает обязательное наличие шести компонентов (биоценоза и биотопа), например озеро, пруд и т.п. Существует большое количество систем, образованных организмами и средой их обитания, в которых отсутствует какой-либо компонент./