Основные типы экосистем и их классификация
Впервые термин "Экосистема" был предложен в 1935 году английским экологом А. Тенсли. Экосистема – это основная структурная единица экологии, представляет собой единый природный или природно-антропогенный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и косные экологические компоненты, объединены причинно-следственными связями, обменом веществ и распределением потока энергии. Экосистемы очень разнообразны. Существует несколько классификаций экосистем.
По происхождению различают следующие типы экосистем.
1. Природные (естественные) экосистемы - это такие экосистемы, в которых биологический круговорот протекает без прямого участия человека. По энергетическому признаку они делятся на два вида:
- экосистемы, полностью зависящие от прямого солнечного излучения, получающие мало энергии, и поэтому малопродуктивны. Однако они крайне важны, так как занимают огромные площади, на которых очищаются большие объемы воздуха, формируются климатические условия и т.д.
- экосистемы, получаемые энергию и от Солнца, и от других естественных источников. Данные экосистемы намного продуктивнее первых.
2. Антропогенные (искусственные) экосистемы - экосистемы, созданные человеком, которые способны существовать только при поддержке человека. Среди данных экосистем выделяют:
- агроэкосистемы (греч. agros - поле) - искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека;
- техноэкосистемы - искусственные экосистемы, возникающие в результате промышленной деятельности человека;
- урбаноэкосистемы (лат. urbanus - городской) - экосистемы, возникающие в результате создания поселений человека. В индустриально-городских экосистемах энергия топлива не дополняет, а заменяет солнечную энергию. Потребность в энергии плотно заселенных городов на 2-3 порядка больше того потока, который поддерживает жизнь в эстественных экосистемах, движимых Солнцем. Существуют и переходные между природными и антропогенным типы экосистем, например, экосистемы естественных пастбищ, используемых человеком для выпаса сельскохозяйственных животных. Все экосистемы взаимосвязаны и взаимозависимы. Существует классификация естественных экосистем в зависимости от природных и климатических условий, основанная на преобладающем типе растительности в крупных регионах-биомах. Биом – совокупность различных групп организмов и среды их обитания в определенной ландшафтно-географической зоне. Биом характеризуется основным типом климата, растительности или особенностями ландшафта. К основным типам природных экосистем и биомов (по Ю. Одуму, 1986) относятся следующие наземные экосистемы:
- вечнозеленый тропический дождевой лес;
- полувечнозеленый тропический лес (выраженный влажный и сухой сезоны);
- пустыня травянистая кустарниковая;
- чапараль – районы с дождливой зимой и засушливым летом;
- тропические злаковники (грасленд) и саванна;
- степь умеренной зоны;
- листопадный лес умеренной зоны;
- бореальные хвойные леса;
- тундра арктическая и альпийская.
В водных местообитаниях, где растительность малозаметна, в основе выделения экосистем находятся гидрологические и физические особенности среды, например "стоячая вода", "текучая вода". Водные экосистемы делятся на пресноводные и морские.
Пресноводные экосистемы:
- ленточные (стоячие воды) – озера, пруды и т.д.;
- лотические (текучие воды) – реки, ручьи и т.д.;
- заболоченные угодья – болота и болотистые леса.
Морские экосистемы:
- открытый океан (пелагическая экосистема);
- воды континентального шельфа (прибрежные воды);
- районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством);
- эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек и др.);
- глубоководные рифтовые зоны.
СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМ
Несмотря на огромное разнообразие экосистем – от тропических лесов до пустынь, им свойственна одинаковая биотическая структура.
Все экосистемы включают одни и те же основные компоненты, взаимодействующие друг с другом.
Продуценты (лат. producens – cоздающий, производящий) – производители первичной продукции. По типу питания они являются автотрофами (гр.autos - сам, trophe – пища), которые подразделяются на фото- и хемоавтотрофов.
Фотоавтотрофы используют в качестве источника энергии солнечный свет, а в качестве питательного материала – диоксид углерода атмосферы и воду. Солнечную энергию способны непосредственно использовать только клетки зеленых растений, одноклеточных водорослей, зеленых и пурпурных растений. За счет этой энергии они синтезируют органические соединения: углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты т.д. Такой биосинтез, который происходит благодаря энергии света, и называют фотосинтезом.
Хемоавтотрофы используют энергию, выделяющуюся при химических реакциях окисления различных неорганических соединений: сероводорода, оксида железа и др. К этой группе принадлежат хемотрофные бактерии: нитрифицирующие бактерии (окисляют аммиак до нитритов, а затем до нитратов), серобактерии (окисляют сероводород до сульфатов) и др.
Консументы (лат. соnsumе - потреблять, съедать) - живые организмы, не способные строить своё тело на базе использования неорганических веществ, требующие поступления органического вещества извне, в составе пищи. Консументы - это гетеротрофные организмы, живущие за счет органических веществ, синтезированных фото- или хемоавтотрофами. Различают консументов первого порядка - растительноядные виды животных (фитофаги), второго и больших порядков - плотоядные (зоофаги), хищники. Кроме того, их делят на фаготрофов (гр. phagos - пожирающий) и сапротрофов (гр. sapros – гнилой).
Фаготрофы питаются непосредственно растительными или животными организмами. К ним относятся крупные животные – макроконсументы.
Сапротрофы (сапрофаги) используют для питания органическое вещество мертвых остатков.
Редуценты (деструкторы) (лат. redicens - возвращающий, восстанавливающий) - организмы, минерализирующиеся органические остатки в неорганические вещества в ходе своей жизнедеятельности, пригодные для использования продуцентами. Минерализация органических веществ частично идет у всех живых организмов: в процессе дыхания выделяется углекислый газ, из организма выводятся вода, минеральные соли, аммиак и т.д., но одновременно выделяются и органические вещества. Истинными редуцентами, завершающими цикл разрушения органических веществ, считаются такие организмы, которые выделяют во внешнюю среду только неорганические вещества, пригодные к использованию продуцентами. К редуцентам относятся грибы и многие виды бактерий. Поскольку грибы и бактерии получают необходимую энергию, разлагая мертвое органическое вещество (детрит), их называют детритофагами.