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 - о снова, 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.

. У часток 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./

Дата добавления: 2014-01-04