Класифікація та властивості екосистем

Класифікація та властивості екосистем

Під екологічною системою (екосистемою) розуміють будь-які спільноти, що складаються з живих істот і середовища їх проживання, які об 'єднані в єдине ціле. Виникнення такої своєрідної "клітинки" біосфери викликано взаємозалежністю, а також причинно-наслідковими зв 'язками між її компонентами.

Визначення поняття

Екосистема є ключовим елементом екології. Введення даного терміну було запропоновано в 1935 р. вченим А.Тенслі. Екологічна система включає в себе кілька понять:


1. Біоценоз. Під цим терміном розуміється спільнота, сформована живими організмами.

2. Біотоп. Це не що інше, як середовище проживання організмів, що становлять основу біоценозу.

3. Види зв 'язків тих організмів, які існують в певному ареалі проживання.

4. Процеси обміну речовин, що відбуваються між організмами в біотопі.

Виходячи з вищевикладеного можна зрозуміти, що екосистема являє собою об 'єднання елементів живої, а також неживої природи. Причому між такими компонентами в обов 'язковому порядку здійснюється обмін енергією, завдяки якому створюються умови, що сприяють підтриманню життя. При цьому в основі будь-якої екосистеми, яка знаходиться на нашій планеті, лежить енергія сонця.

Класифікація

Для того щоб згрупувати екологічні системи, вчені вибрали таку її ознаку, як середовище проживання. Саме по ньому найзручніше виробляти класифікацію, оскільки ареалом обумовлюються біоенергетичні та кліматичні, а також біологічні особливості подібних спільнот. Крім цього, екосистеми ділять за розмірами на:


1. Мікроекосистеми. У них входять компоненти живої і неживої природи нижнього ступеня, які за своїми розмірами схожі з малими компонентами середовища. Сюди відносять і невелику водойму, і гниючий ствол вже поваленого дерева.

2. Мезоекосистеми. У них входять, наприклад, річка, ліс тощо.

3. Макроекосистеми. Подібні спільноти природних компонентів поширені в межах материків, океанів і морів. До системи такого виду відносять, наприклад, материки і гори.

4. Глобальні екосистеми. Це біосфера.

Крім цього, виділяють екологічні системи за рівнем антропогенного впливу. У них включені:

1. Природні, або природні. Такі екосистеми не порушені впливом на них людського фактора. До них можна віднести океанічні западини, заповідники і джунглі Амазонії, що знаходяться далеко від людських поселень.

2. Соціоприрідні. Під ними розуміють природні системи, які змінені людиною (водосховище, парк).


3. Антропогенні. Подібні екосистеми люди створюють з метою отримання вигоди.

Виділяють сукупність компонентів живої і неживої природи і по структурі. Сюди входять прибережні, морські та прісноводні системи.

Існуюча класифікація розглядає угруповання подібних елементів і за джерелами енергії. Зрозуміло, основним з них є сонце. Однак можуть бути присутні й інші субсидуючі джерела.

Класифікуються екосистеми і за їх розташуванням на планеті. При цьому виділяють:

1. Наземні біоми. Сюди входять тропічні напіввічнозелені ліси, чагарникові і трав 'янисті пустелі, степи і савани, хвойні і листопадні ліси, а також тундри.


2. Водяні екологічні системи. Це можуть бути прісноводні утворення (озера і ставки, струмки і річки, болота і заболочені угіддя). Входять до цієї групи і морські екосистеми (океан і води прибережного континентального шельфу).

Варто мати на увазі, що наведена вище класифікація є далеко не повною і враховує тільки біоми - найбільш великі освіти. Які властивості має екосистема? Розгляньмо ті характеристики, які притаманні для кожного з перерахованих вище видів природних спільнот.

Цілісність

З чого слід почати, якщо перед вами стоїть питання: "Вкажіть основні властивості екосистеми?". Зрозуміло, з її цілісності, яка забезпечує взаємозв 'язок організмів не тільки один з одним, але і тим природним середовищем, де вони знаходяться.

Зазначено, що життєдіяльність та існування популяцій, які населяють екосистему, регулюється численними абіотичними та біотичними факторами. При цьому всі життєво важливі хімічні елементи та органічні сполуки в сукупності утворюють між собою кругообіг речовин. Якщо пояснювати такі основні властивості екосистеми коротко, то можна відзначити, що рослинами черпаються з середовища проживання мінеральні речовини. Вони поглинають кисень для дихання, а також вуглекислий газ, щоб здійснити фотосинтез. При цьому рослинами під час цих процесів виділяється в атмосферу кисень і вуглекислий газ.

Далі відбувається харчування організмів, що входять у всі популяції екосистеми. Їжею для них служать неорганічні та органічні речовини рослин. Не покидають екосистему і хімічні компоненти подібних сполук. За існуючими в природі харчовими ланцюжками вони доходять аж до редуцентів, а після повертаються ними до свого початкового стану у вигляді простих молекул і мінеральних сполук. Неоціненна при цьому і роль сонячної енергії. Вона акумулюється зеленими рослинами і сприяє забезпеченню життєдіяльності кожного організму біоценозу. У цьому і складається одна з основних властивостей екосистем - закон підтверджує цілісність природи, яка виражається у взаємозв 'язку істот між собою і зі своїм середовищем проживання.


Самовідтворення

Які ще існують властивості екосистем? Важливий з них - самовідтворення. Основною умовою для його підтримки є:

  • присутність у середовищі енергії та їжі (для хемотрофів - хімічної, для автотрофів - сонячної);
  • здатність організмів до розмноження;
  • властивості живих істот, завдяки яким вони відтворюють хімічний склад, а також фізичні властивості, притаманні природному середовищу (наприклад, прозорість води або структуру ґрунту).

Стійкість

Як називають властивість екосистеми зберігатися при зовнішніх впливах? Звичайно ж, її стійкістю. З усіх властивостей екосистем саме ця сприяє тривалому існуванню сукупності живих і неживих організмів. Навіть значні коливання зовнішніх факторів не впливають на зміни внутрішніх параметрів. Наприклад, при зниженні опадів над лісом до 30% масив втратить своєї зеленої маси всього до 15%. Що стосується чисельності первинних консументів, то вона знизиться лише на 5%. Можливість переносити несприятливі умови безпосередньо залежить від витривалості організмів. Збереження їх здатності до розмноження в широкому діапазоні умов посилюється при цьому можливістю зміни ланцюжків харчування в найбільш багатих спільнотах.

Однак стійкість екосистеми має тенденцію до зниження при об 'єднаннях видового складу.

Найбагатшим життям вважаються тропічні ліси. У них налічується до 9 тис. рослин. У зв 'язку з такою багатою різноманітністю видів такі екосистеми вважаються найбільш стійкими. Далі йдуть рослинні масиви, розташовані в середній смузі. У таких лісах зустрічається до 2000 видів флори. Менш стійкими вважаються тундрові біоценози (500 видів). Мало стійкими є екологічні системи океанічних островів. На ще нижчій сходинці знаходяться фруктові сади. А що стосується посівних полів, то вони і зовсім, не підтримувані людиною, існувати не зможуть. Такі землі швидко заростають бур "янами і починають знищуватися шкідниками.

Саморегуляція

Що ще є основною властивістю екосистеми? Її саморегуляція, ефективність якої визначена різноманітністю не тільки видів, а й харчових взаємин, які мають місце між ними.


Наприклад, якщо знижується чисельність будь-якого природного консумента, то при існуючому розмаїтті видів хижаки починають харчуватися тими тваринами, яких в природі налічується більша кількість, але які раніше були для них другорядними.

Довгі ланцюжки харчування дуже часто перетинаються, що сприяє створенню їх варіації, які залежать від чисельності жертв, урожаю рослин тощо. Леви і тигри, якщо відсутні копитні, починають харчуватися не такими великими тваринами. Часом вони навіть переходять на рослинну їжу. А ось сокіл-сапсан, що харчується в повітрі, при масовому розмноженні лемінгів починає вживати в їжу цих звірят, підхоплюючи їх прямо з землі.

Харчовий ланцюг "рослини - миша - змія - орел" деколи скорочується. З неї випадає змія. Якщо рік більш сприятливий, то чисельність різних видів підлягає відновленню, нормалізуючи при цьому харчові відносини, що мають місце в біоценозі. Якщо рік врожайний для рослин, то кількість травоїдних також збільшується. Їжа хижакам забезпечена, і вони також швидко розмножуються. Якщо рік неврожайний, то, відповідно, в екосистемі знижується кількість травоїдних. У такі роки практично не розмножуються і хижаки.

Саморегуляцію як властивість екосистеми можна простежити і на коливанні залежно від року чисельності популяцій лемінгів. Один раз на кілька років кількість цих звірят стрімко збільшується. Вони починають об 'їдати рослинність тундрової зони. Через організм лемінгів речовини, що знаходяться в рослинах, переходять в детрит. Протягом декількох років відбувається процес мінералізації, що сприяє утворенню родючого ґрунту, на якому росте поживний рослинний покрив.

Якщо роки малокірмні, то кількість лемінгів стрімко знижується. Це відбувається не тільки через недостатнє харчування, а й через хижаків, що швидко розмножуються. Серед них сови, песці і лисиці. Таким чином рослини, а також лемінги з хижаками сприяють саморегуляції екосистеми тундри, зберігаючи при цьому її довговічність і стійкість.

Емерджентні властивості

Часом екосистемам стають властиві нові, унікальні характеристики, які є підсумком синергічної взаємодії елементів. Їх називають емерджентними властивостями екосистеми. Так, деякі кишечнополісні тварини і водорості спільно еволюціонують, утворюючи при цьому ланцюг коралових рифів.

Це сприяє виникненню ефективного механізму кругообігу компонентів харчування, що дозволяє подібній комбінованій системі постійно підтримувати найвищу продуктивність у воді, що відрізняється невеликим вмістом поживних речовин. Таким чином, величезна різноманітність і продуктивність коралових рифів і вважаються емерджентними властивостями, які характерні для цього підводного співтовариства.

Сукцесія

Всі екосистеми стійкі тільки відносно. Адже йде час, змінюються зовнішні умови. Дещо іншим стає характер взаємодії один з одним організмів, включених в біоценоз.

Зміни екосистем можуть бути циклічними і поступальними. У першому випадку вони відбуваються через добові, сезонні або багаторічні перетворення в природі. Так, після посушливого року настає вологий, що впливає на чисельність популяцій тих організмів, які пристосовані, відповідно, або до посухи, або до високої вологості.

Що стосується поступальних змін, то вони є більш тривалими, приводячи, як правило, до зміни біоценозів. Вони викликаються:

  • змінами в природному середовищі, викликаними тривалим впливом життєдіяльності організмів;
  • встановленням найбільш стабільних відносин між різними видами, які відбуваються після їх порушень, наприклад, під час лісових пожеж, змін у кліматі тощо;
  • впливом людей.

Такі поступальні зміни носять назву "сукцесія", що в перекладі з латинської означає "спадкоємність", "вступ на чиєсь місце". В ході даного процесу один біоценоз змінюється іншим, більш стійким.

Наприклад, для сукцесії, що відбувається в місцевості з голою кам 'янистою поверхнею, характерно вивітрювання гірських порід. Це відбувається під дією вологості і температури, сонячного світла і повітряних мас. Далі руйнують породи лишайники і водорості, гриби та бактерії. Ці організми кислоти, що утворюються внаслідок життєдіяльності, розчиняють каміння і мінералізують ґрунтовий шар. Це сприяє накопиченню поживної суміші рослинних залишків, збагачених азотом. Вона служить прекрасною основою для зростання невибагливих, які не мають коренів спорових рослин, наприклад, мхів. У міру їх відмирання формується невеликий товщиною ґрунтовий шар, на якому з 'являються наклеп, злаки, осока та інші трав' янисті рослини, які позбавляють мхи вологи. Далі з 'являються чагарники. Ґрунт поступово збагачується і стає придатним для виростання дерев. Таким чином, даний біоценоз поступово перетворюється на зріле і стійке співіснування живих і неживих компонентів.

Які властивості екосистеми змінюються при антропогенному перетворенні? Досить значні. Особливо це можна помітити в зелених зонах, що існують поблизу міст. На таких територіях рослинність досить інтенсивно витоптується людиною, яка збирає ягоди, гриби або просто здійснює прогулянки на природі. Це травмує коріння лісових трав, які знаходяться відразу під підстилкою лісу. Ґрунт ущільнюється і починає погано вбирати вологу.

Що ще змінює властивості екосистем зелених зон? Присутність людини стає причиною пошкодження підлітка деревної рослинності, що можна помітити по засохлих верхівках. Уражені дерева страждають від грибів і шкідників. Листя рідшає, ліс стає світліше. На цих територіях починають поширюватися лугові трави, які віддають перевагу сонячним променям. Вони ж являють собою рослини, найбільш стійкі до витоптування.

Природні та антропогенні екосистеми

Між цими спільнотами існує як схожість, так і деякі відмінності. Так, властивості природних і антропогенних екосистем схожі в тому, що вони:

  • є відкритими і поглинають енергію сонця;
  • складаються з консументів, продуцентів і редуцентів;
  • включають в себе екологічні піраміди та ланцюги харчування;
  • складаються з організмів, у яких існує боротьба за виживання, природний або штучний відбір, а також спадкова мінливість;
  • як свою основу містять продуценти, що використовують сонячну енергію і є першою з ланок у харчовому ланцюжку.

Відмінності між цими двома системами можна побачити в:

  • дії та напрямки відбору особин;
  • загальному круговороті поживних елементів;
  • джерелі енергії;
  • різноманітності та стійкості видів;
  • здатності до саморегуляції та самодостатності;
  • продуктивності.

Біосфера

При взаємодії абіотичної та біотичної частин відбулося утворення унікального середовища. Це біосфера як глобальна екосистема. Основні властивості біосфери - кругообіг речовин, який забезпечує існування балансу біоценозів. Без цього середовища неможливе життя на нашій планеті.

Як вже було сказано вище, екосистеми класифікуються за розмірами і бувають різних рівнів складності. Дрібніші системи взаємодії організмів входять до складу більш великих, а ті є частиною ще більш значних за своїми масштабами. Сукупність макроекосистем утворює глобальне співтовариство, яке і називають біосфера. У ній існує все живе на Землі.

Які властивості екосистеми характерні і для біосфери? Це кругообіг енергії, викликаний різною трофічною участю продуцентів, редуцентів і консументів. Це і є відповіддю на запитання "Які властивості біосфери дозволяють називати її екосистемою?". Подібна ознака є ключовою. Він же забезпечує і стабільність існуючої схеми взаємодії організмів.

Які властивості екосистеми характерні і для біосфери? Всі ті, які притаманні подібним спільнотам. Однак більш суттєві функції виконує біосфера як глобальна екосистема. Основні властивості біосфери укладені:

  • в круговороті речовин (великому - океан і суша, а також малому - жива і косна речовина);
  • в наявності трьох учасників трофічного ланцюга у вигляді продуцентів, консументів і редуцентів;
  • у стабільності та потенційній безсмертності до тих пір, поки в системі існують продуценти.

У біосфері укладені всі властивості екосистем, що існують на планеті. Саме тому її і називають глобальною.

Під впливом діяльності людини у біосфери з 'являються ознаки, які не є властивостями екосистеми. Відбувається порушення ланцюжка взаємодії середовища проживання організмів, знижується схильність до рівноваги, відбувається дисбаланс в обміні енергії. Це вимагає від людини розуміння того, що зміни будь-якого компонента глобальної спільноти неминуче вплине на всі інші, зробивши негативний вплив на життя нашої планети.