Экосистема, популяция, биогеоценоз.

ЭКОСИСТЕМА (от греческого oikos — жилище, местопребывание и systema — сочетание, объединение), экологическая система, совокупность совместно обитающих организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему взаимообусловленных биотических и абиотических явлений и процессов. Термин «Экосистема» предложен А. Тенсли (1935), который считал, что экосистемы, «с точки зрения эколога, представляют собой основные природные единицы на поверхности земли», в которые входит «не только комплекс организмов, но и весь комплекс физических факторов, образующих то, что мы называем средой биома, — факторы местообитания в самом широком смысле». Он подчёркивал, что для экосистемы характерен «разного рода обмен веществ не только между организмами, но и между органическим и неорганическим».

Понятие «Экосистема» приложимо к объектам разной сложности и размеров. Можно выделить экосистему пруда или озера в целом и в то же время различать экосистемы прибрежных зарослей водных растений или донной области. Массив леса — экосистема, в пределах которой находятся экосистемы почв разного типа, экосистема гниющего пня и т. д. Чаще под экосистемой понимают совокупность организмов и неживых компонентов среды их обитания, при взаимодействии которых происходит более или менее полный биотический круговорот (с участием продуцентов, консументов и редуцентов). Термин «Экосистема» приложим и к искусственным экосистемам (сельскохозяйственные угодья, сады, парки, сооружения биологической очистки сточных вод и пр.). Экосистемы могут быть высокоустойчивыми, сохраняющими свои характерные особенности на протяжении длительного времени, или кратковременными (например, экосистемы эфемерных водоёмов). Независимо от степени сложности экосистема характеризуется видовым составом, численностью входящих в неё организмов, биомассой, соотношением отдельных трофических групп, интенсивностью процессов продуцирования и деструкции органического вещества. Пространственная разграниченность экосистемы может быть выражена более или менее отчётливо, а в отношении протекающих в них процессов круговорота они могут быть в большей или меньшей степени автономными. Существование экосистемы возможно лишь при притоке из окружающей среды не только энергии, но и большего или меньшего количества вещества. Все реальные экосистемы (в совокупности слагающие биосферу Земли) принадлежат к открытым системам.

С середины 20 века (в значительной степени в связи с остротой вставших перед человечеством экологических проблем) широко развернулись исследования по количественной оценке функциональных особенностей экосистем. Для понимания структуры, продуктивности и устойчивости экосистемы важно изучение трофических связей, через которые в экосистеме осуществляются процессы биологической трансформации вещества и энергии. Количественное определение интенсивности и эффективности этих процессов современными методами, в частности с помощью математического моделирования экосистемы, — необходимая основа решения актуальных вопросов рационального использования биологических ресурсов природы и сохранения среды обитания человека. Термин биогеоценоз часто употребляется в том смысле, который придаётся термину «Экосистема».

ПОПУЛЯЦИЯ - Это естественные группировки особей одного вида, заселяющих общие места обитания и связанных общностью генофонда и закономерными функциональными взаимодействиями. В современной экологии популяцию рассматривают как биологическую систему надорганизменного уровня, характеризующуюся специфическими функциями и структурой.

Функция популяции как системы неоднозначна. С одной стороны, популяция есть форма существования вида. На уровне популяции воспроизведение вида в данных условиях обеспечивается устойчивое воспроизведение. Эта функция вида и его участие в биогенном круговороте, обеспечивается общей направленностью индивидуальных адаптации - на уровне биогеоценоза поддерживается устойчивый круговорот веществ, на уровне биосферы — составляющих глобальный круговорот популяцию особей (отсюда общность их морфобиологического типа) и формированием закономерных взаимоотношений, на основе которых поддерживается и регулируется размножение. В результате при непрерывной смене составляющих ее индивидов популяция как целостная структурная единица практически бессмертна.

С другой стороны, популяция каждого вида входит в состав биогеоценоза как одна из его функциональных единиц (субсистем). Биоценотическая функция популяции —участие в биологическом круговороте — определяется видоспецифическим типом обмена веществ. Популяция представляет собой вид в составе экосистемы; все межвидовые взаимоотношения в биогеоценозах осуществляются на популяционном уровне. Устойчивая реализация биогеоценотической функции определяется специфическими механизмами популяционной авторегуляции, эффект которых выражается в самоподдержании популяции как системы в условиях сложной и изменчивой среды.

Таким образом, популяции обладают всеми качествами самостоятельных биологических систем. У большинства видов они пространственно структурированы, что определяет эффективное использование ресурсов среды и обеспечивает бесперебойные внутрипопуляционные взаимоотношения, составляющие сущность функционирования популяции как целого.

Особи в популяции при всем сходстве (видовой морфофизиологи-ческий тип) неравноценны по участию в общепопуляционных функциях; возможности проявления свойственных виду форм жизнедеятельности у особей в составе популяции в известной мере ограничены системой внутрипопуляционных отношений. Иными словами, популяция структурирована не только пространственно, но и функционально. Особи в популяциях постоянно обмениваются информацией1, что представляет собой специфический механизм взаимодействия живых организмов. Популяциям свойственны авторегуляторные механизмы, функционирующие на базе генетической, а у высших животных —и поведенческой разнокачественности составляющих их особей.

Отличительная особенность популяционных систем состоит в том, что все формы взаимодействия со средой и осуществления общепопуляционных функций опосредуются через физиологические реакции отдельных особей. Это возможно лишь при закономерных формах интеграции деятельности отдельных организмов: физиологические реакции осуществляются отдельными индивидами, однако направленность их такова, что конечный эффект реализуется на уровне популяции как целого; при этом он может быть инадаптивным для отдельных особей. Иными словами, физиология отдельных организмов в составе популяции как бы решает двойную задачу: физиологические процессы обеспечивают, с одной стороны, жизнь и адаптацию самой особи, а с другой — устойчивое поддержание функций целостной популяции.

Итак, структурированность, интегрированность составных частей (целостность), авторегуляция и способность к адаптивным реакциям — основные черты, свойственные популяции как биологической системе надорганизменного уровня.

БИОГЕОЦЕНОЗ- это сообщество разных видов микроорганизмов, растений и животных, заселяющие определенные места обитания и устойчиво поддерживающие биогенный круговорот веществ. Поддержание круговорота в конкретных геогр-их условиях – ос­новная функция биогеоценоза. Она основана на пищевых взаимоотношениях видов, формирующих упорядоченную трофическую структуру биогеоценоза. В состав биогео­ценоза с необходимостью входят представители трех принципиальных эколого-функ­циональных групп живых организмов – продуцентов, консументов, редуцентов.

В конкретных биогеоценозах эти 3 группы организмов представлены популяциями многих видов, состав которых специфичен для каждого конкретного сообщества. Функционально все же виды образуют несколько трофических уровней: продуцентов, консументов 1 порядка. Консументов 2 порядка,……, редуцентов. Взаимоотношения между видами разных уровней образуют систему трофических цепей, лежащую в основе общей трофической структуры биоценоза.

Обмен веществ строго специфичен. Поэтому разнообразие видов в основе каждого трофи­ческого уровня (в составе экосистемы) в целом имеет большое эколо-ое значение. Во-пер­вых, этим обеспечивается максимальная эффективность использования источников и форм энергии для синтеза первичной продукции и трансформации вещества на разных этапах биогенного круговорота, вплоть до полной минерализации и повторного вовлечения в цикл. Во-вторых, многообразие однозначных по функции в биогеоценозе видов выступает как мощный механизм устойчивости потоков вещества и энергии по пищевым цепям: в случае выпадения отдельных видов их место в преобразовании вещества и энергии может быть замещено «аналогами» из того же трофического уровня.

Таким обр., на уровне биогеоценозов биол-е разнообразие реализуется через расширение набора видов, что ведет к повышению устойчивости и эффективности функц-ия биоценот-х систем. Значение биоразнообразия настолько велико, что проблема обсуждается на меж­дународном уровне в виде обширной программы, курируемой Международным союзом биологических наук (IUBS).

Обладая спецефической функцией, структурой и комплексом механизмов адаптации (го­меостазирования), биогеоценоз, будучи составной частью в составе биосферы, в то же время представляет собой самостоятельную экологическую систему более низкого уровня. Биогеоценоз есть система взаимодействующих популяций многих видов продуцентов, консументов, редуцентов(биоценоз), функцион-ая в определенной среде (биотоп) и устой­чиво осуществляющая биогенный круговорот веществ.

Основные характеристики биоценоза:

1. список видов – видовое разнообразие:

o многообразие – число видов на единицу площади;

o выравненность – характеризует какой вид как представлен (крайняя вырав­ненность – каждый вид представлен одинаковым числом особей);

При более благоприятных условиях увеличивается разнообразие, но представительство каждого вида уменьшается и наоборот.

2. обилие вида – число особей вида на единицу площади или объема. Напри­мер, шкала Друде (глазомерная оценка), бальная оценка – от полного отсутствия до боль­шого обилия.

3)постоянство – определяется по встречаемости вида в разных пробах. Если вид встреча­ется более чем в 50% проб ® постоянный; если в 25-50% - добавочный вид; менее чем в 25% - случайный. Постоянные виды определяют структуру биоценоза.

4)доминирование. Доминантный вид – тот вид, который определяет всю жизнь биоценоза, руководитель. Принцип доминантности сформирован Раменским в геоботанике. Он пока­зал, что существуют виды, определяющие всю жизнь сообщества.