Склад і властивості екосистем. Функції екосистем

Все різноманіття організмів на нашій планеті нерозривно пов`язано між собою. Немає такого істоти, які змогло б існувати ізольовано від усіх, строго індивідуально. Однак не тільки організми знаходяться в тісному взаємозв`язку, а й фактори зовнішнього і внутрішнього середовища впливають на весь биом. Разом весь комплекс живої та неживої природи представляють структура екосистем і їх властивості. Що це за поняття, якими параметрами характеризується, спробуємо розібратися в статті.

Поняття про екосистеми

Що таке екосистема? З точки зору екології, це сукупна спільна життєдіяльність всіх видів організмів, незалежно від класової приналежності та факторів навколишнього середовища як біотичних, так і абіотичних.

властивості екосистем пояснюються їх характеристикою. Перші згадки даного терміну з`явилися в 1935 році. А. Тенсли запропонував використовувати його для позначення "комплексу, що складається не тільки з організмів, але і їх довкілля". Саме по собі поняття досить широке, це найбільша одиниця екології, а також важливе. Інша назва - біогеоценоз, хоча відмінності між цими поняттями все ж невелике є.

Основна властивість екосистем полягає в безперервній взаємодії всередині них органічного та неорганічного речовини, енергії, перерозподілі тепла, міграції елементів, комплексній дії живих істот один на одного. Всього можна виділити кілька основних характеристичних рис, які називають властивостями.

Основні властивості екосистем

Найголовніших з них можна виділити три:

• саморегуляція;
• стійкість;
• самовідтворення;
• зміна однієї на іншу;
• цілісність;
• емерджентні властивості.

На питання про те, яке основне властивість екосистем, можна відповісти по-різному. Важливі всі з них, адже тільки їх сукупне наявність дозволяє існувати даному поняттю. Розглянемо детальніше кожну характеристическую межу, щоб засвоїти її важливе значення і розібратися в суті.

саморегуляція екосистем

Це головна властивість екосистеми, яке має на увазі самостійне управління життям всередині кожного біогеоценозу. Тобто група організмів, яка знаходиться в тісному взаємозв`язку з іншими живими істотами, а також чинниками зовнішнього середовища, безпосередньо впливає на всю структуру в цілому. Саме їх життєдіяльність може вплинути на стійкість і саморегуляцію екосистеми.

Наприклад, якщо говорити про хижаків, то вони поїдають травоїдних тварин одного виду рівно до тих пір, поки чисельність їх не скоротиться. Далі поїдання припиняється, і хижак перемикається на інше джерело живлення (тобто інший вид травоїдного істоти). Таким чином, виходить, що повністю вигляд не знищується, він зберігається в спокої до відновлення необхідного показника чисельності.

У межах екосистеми не може статися природного зникнення виду в результаті поїдання іншими особинами. В цьому і полягає саморегуляція. Тобто тварини, рослини, гриби, мікроорганізми взаємно контролюють один одного, незважаючи на те, що є їжею.

Також саморегуляція - це основна властивість екосистем ще й тому, що завдяки їй відбувається контрольований процес перетворення різних видів енергії. Неорганічні речовини, органічні з`єднання, елементи - все знаходяться в тісному взаємозв`язку і загальному круговороті. Рослини безпосередньо використовують сонячну енергію, тварини поїдають рослини, переводячи цю енергію в хімічні зв`язки, після їх відмирання мікроорганізми знову розкладають їх до неорганики. Процес безперервний і циклічний без втручання ззовні, що і називається саморегуляцією.

стійкість

Є й інші властивості екосистем. Саморегуляція тісно пов`язана зі стійкістю. Те, скільки проіснує та чи інша екосистема, як вона збережеться, і чи будуть відбуватися зміни на інші, залежить від ряду причин.

Істинно стійкою вважається та, всередині якої немає місця втручанню з боку людини. У ній постійно стабільно висока чисельність всіх видів організмів, не відбуваються зміни під впливом навколишніх умов або вони незначні. В принципі, будь-яка екосистема може бути стійка.

Порушити цей стан може людина своїм втручанням і збоєм встановленого порядку (вирубка лісу, відстріл тварин, знищення комах та інше). Також на стійкість може вплинути сама природа, якщо кліматичні умови різко зміняться, не давши організмам часу пристосуватися. Наприклад, стихійні лиха, зміна клімату, скорочення кількості води та інше.

Чим більше розмаїття видів організмів, тим довше існують екосистеми. Властивості екосистеми - стійкість і саморегуляція - це основа, на якій взагалі тримається це поняття. Існує термін, яким узагальнюють ці характеристики, - гомеостаз. Тобто підтримання сталості у всьому - різноманітності видів, їх чисельності, зовнішніх і внутрішніх факторах. Наприклад, екосистеми тундри частіше піддаються змінам, ніж тропічні ліси. Адже в них генетичну різноманітність живого не настільки велика, а значить. і виживання різко знижується.

Відео: Уроки біології: Біогеоценоз (вип. 15)

самовоспроізводімості

Якщо добре подумати над питанням про те, яке основне властивість екосистем, то можна прийти до висновку, що і самовоспроізводімості не менше важлива умова їх існування. Адже без постійного відтворення таких компонентів, як:

• організми;
• грунтовий склад;
• прозорість води;
• кисневий компонент повітря та інше.

Відео: Екосистема

Складно говорити про стійкість і саморегуляції. Для того ж, щоб біомаса постійно відроджувалася і чисельність підтримувалася, важлива наявність достатньої кількості їжі, води, а також сприятливі умови життя. Усередині будь-якої екосистеми відбувається постійна заміна старих особин на молодих, хворих на здорових, сильних і витривалих. Це нормальна умова існування будь-якої з них. Це можливо тільки за умови своєчасної самовоспроізводімості.

Прояв властивостей екосистеми подібного роду - це запорука генетичного збереження алелей кожного виду. Інакше цілі роди і типи, класи і сімейства живих істот піддавалися б зникнення без подальшого відновлення.

сукцесія

Також важливі властивості екосистем - зміна екосистем. Даний процес отримав назву сукцесії. Відбувається він під впливом зміни зовнішніх абіотичних факторів і займає від кількох десятків років до мільйонів. Суть цього явища - послідовна заміна однієї екосистеми на іншу під впливом як внутрішніх факторів, що виникають між живими організмами, так і зовнішніх умов неживої природи протягом тривалого часу.

Також вагомою причиною сукцесій є господарська діяльність людини. Так, ліси змінюються луками і болотами, озера перетворюються в пустелі або заплавні луки, поля заростають деревами та формується лісовий масив. Природно, що при цьому фауна також зазнає суттєвих змін.

Доки буде відбуватися сукцессия? Рівне до тієї стадії, коли сформується максимально зручний і пристосований до конкретних умов біогеоценоз. Наприклад, хвойні ліси Далекого Сходу (тайга) - це вже усталений корінний біоценоз, який далі змінюватися вже не буде. Він формувався тисячоліттями, за цей час відбувалася не одна зміна екосистеми.

емерджентні властивості

Ці властивості екосистем є знову виникли, нові і до цього не характерні ознаки, що з`являються в біогеоценозах. Виникають вони в результаті комплексної роботи всіх або декількох учасників спільної системи.

Типовим прикладом може служити співтовариство коралових рифів, яке стало результатом взаємодії між кишечнополостними і водоростями. Корали - це основне джерело величезної кількості біомаси, елементів, з`єднань, які до них в цьому співтоваристві не існували.

функції екосистем

Властивості і функції екосистем знаходяться в тісному взаємозв`язку між собою. Так, наприклад, така властивість, як цілісність, має на увазі підтримку постійної взаємодії між усіма учасниками. У тому числі і з чинниками неживої природи. А однією з функцій є якраз злагоджений перехід різних видів енергії один в одного, який можливий за умови внутрішньої циркуляції елементів між усіма ланками популяції і самими биоценозами між собою.

Відео: Анатомія людини: Склад і функції крові

В цілому ж роль екосистем визначається тими типами взаємодій, які існують всередині них. Будь біогеоценоз повинен давати певний біологічний приріст біомаси в результаті свого існування. Це і буде однією з функцій. Приріст залежить від сукупності факторів живої та неживої природи і може коливатися в широких межах. Так, біомаса набагато більше в зонах з підвищеною вологістю і хорошою освітленістю. Значить, і приріст її буде значно більше, в порівнянні з таким, наприклад, в пустелі.

Відео: Передача 2. Планета Земля. Гідросфера. Основні екосистеми суші

Ще одна функція екосистеми - трансформаційна. Вона має на увазі спрямована зміна енергії, перетворення її в різні форми при дії живих істот.

структура

Склад і властивості екосистем визначають і їх структуру. Яку будову має біогеоценоз? Очевидно, що воно включає в себе всі основні ланки (як живі, так і абіотичні). Також важливо, що в цілому вся структура являє собою замкнутий цикл, що ще раз підтверджує основні властивості екосистем.

Існує два основних великих ланки будь-якого біогеоценозу.

1. Екотоп - сукупність факторів абіотичного природи. Він, в свою чергу, представлений:

• кліматоп (атмосфера, вологість, освітленість);
• едафотоп (грунтовий грунтовий компонент).

2. Біоценоз - сукупність всіх типів живих істот в даній екосистемі. Включає в себе три основних ланки:

• зооценоз - всі тварини істоти;
• фітоценоз - все рослинні організми;
• микробоценоз - все бактеріальні представники.

За наведеною структурі очевидно, що всі ланки тісно взаємопов`язані між собою і утворюють єдину мережу. Цей зв`язок проявляється, в першу чергу, в поглинанні і перетворенні енергії. Іншими словами, в харчових ланцюгах і мережах всередині популяції і між ними.

Подібним чином біогеоценозу було запропоновано В. Н. Сукачова в 1940 році і залишається актуальним на сьогоднішній день.

зріла екосистема

Вік різних біогеоценозів може варіюватися в широких межах. Природно, що характеристичні риси молодої і зрілої екосистеми повинні відрізнятися. Так і відбувається.

Яке властивість зрілої екосистеми відрізняє її від порівняно недавно сформувалася? Таких кілька, розглянемо всі:

1. Види кожній популяції сформовані, стійкі і не заміщаються (витісняються) іншими.
2. Різноманітність особин постійно і більше не змінюється.
3. Все співтовариство вільно саморегулюється, спостерігається високий ступінь гомеостазу.
4. Кожен організм повністю пристосований до умов навколишнього середовища, співіснування біоценозу і екотопа максимально комфортне.

Кожна екосистема буде зазнавати сукцессии до тих пір, поки не встановиться її клімакс - постійне найбільш продуктивне і прийнятне видове різноманіття. Саме тоді біогеоценоз починає поступово перетворюватися в зріле суспільство.

Групи організмів всередині біогеоценозу

Природно, що всі живі істоти всередині однієї екосистеми пов`язані між собою в єдине ціле. При цьому вони ж надають і величезний вплив на грунтовий склад, повітря, воду - на все абіотичні складові.

Прийнято виділяти кілька груп організмів за їхньою здатністю поглинати і перетворювати енергію всередині кожного біогеоценозу.

1. Продуценти - ті, хто виробляє органічну речовину з неорганічних компонентів. Це зелені рослини і деякі види бактерій. Їх спосіб поглинання енергії - автотрофний, вони безпосередньо засвоюють сонячне випромінювання.
2. Гетеротрофи або біофагі - ті, хто споживає готове органічна речовина шляхом поїдання живих істот. Це м`ясоїдні тварини, комахи, деякі рослини. Сюди ж відносяться і травоїдні представники.
3. Сапротрофи - організми, здатні розкладати органіку, таким способом споживаючи живильні речовини. Тобто харчуються мертвими останками рослин і тварин.

Очевидно, що всі учасники системи знаходяться у взаємозалежному положенні. Без рослин не зможуть отримувати їжу травоїдні, а без них загинуть хижаки. Сапрофаги не переробленої з`єднання, не відновиться кількість потрібних неорганічних сполук. Всі ці взаємини отримали назву харчових ланцюгів. У великих спільнотах ланцюга переходять в мережі, утворюються піраміди. Вивченням питань, пов`язаних з трофічними взаємодіями, займається наука екологія.

Роль людини у впливі на екосистеми

Про це дуже багато говориться сьогодні. Нарешті людина усвідомила весь масштаб шкоди, який за останні 200 років було завдано їм екосистемі. Стали очевидними наслідки такої поведінки: кислотні дощі, парниковий ефект, глобальне потепління, скорочення запасів прісної води, оскуднение грунту, скорочення лісових масивів та інше. Можна нескінченно довго позначати проблеми, адже їх накопичилося безліч.

Все це і є тією самою роллю, яку зіграв і грає до сих пір людина в екосистемі. Масова урбанізація, індустріалізація, розвиток техніки, освоєння космічного простору та інші людські дії можуть призвести не тільки до ускладнення стану неживої природи, а й до вимирання і скорочення чисельності біомаси планети.

Будь-яка екосистема потребує захисту з боку людини, особливо сьогодні. Тому завдання кожного з нас - забезпечити їй підтримку. Для цього не потрібно багато - на урядовому рівні розробляються методи захисту природи, простим людям слід лише дотримуватися встановлених правил і намагатися зберігати екосистеми в незмінному вигляді, не вводячи в їх склад надмірної кількості різних речовин і елементів.