Экосистема: понятие, типы и значение¶

Экосистема — это совокупность живых организмов (биоценоза) и неживой среды их обитания (биотопа), объединённых в единое целое обменом веществ и энергии. Термин ввёл ботаник Артур Тэнсли в 1935 году. Простыми словами, экосистема — это «сообщество», где всё взаимосвязано: растения, животные, микроорганизмы, вода, воздух, почва и солнечный свет образуют работающую систему, в которой изменение одного элемента неизбежно сказывается на остальных.

¶Основные компоненты

Экосистема состоит из двух групп компонентов.

Биотические (живые) компоненты:

• продуценты — растения и водоросли, создающие органику из неорганических веществ за счёт фотосинтеза;
• консументы — животные, потребляющие готовую органику (травоядные, хищники, всеядные);
• редуценты — бактерии и грибы, разлагающие остатки организмов до минеральных веществ.

Абиотические (неживые) компоненты:

• климат (температура, влажность, осадки, солнечная радиация);
• почва и её состав;
• вода, включая солёность и кислородный режим;
• рельеф, высота над уровнем моря.

Между компонентами непрерывно идёт круговорот веществ и поток энергии. Солнечная энергия поступает в систему, преобразуется продуцентами, передаётся по пищевым цепям и постепенно рассеивается в виде тепла.

¶Уровни организации

Экосистемы различаются по масштабу. Микроэкосистема — небольшой участок: лужа, пень, аквариум, отдельный муравейник. Мезоэкосистема — лес, озеро, болото, луг. Макроэкосистема — крупный природный комплекс: тайга, пустыня, тундра, коралловый риф. Вся биосфера Земли рассматривается как глобальная экосистема.

¶Классификация

По происхождению выделяют природные (естественные) и искусственные экосистемы.

Природные формируются без участия человека и отличаются высокой устойчивостью за счёт сложных внутренних связей. Примеры: тайга, саванна, коралловый риф, глубоководный гидротермальный источник.

Искусственные создаются или преобразуются человеком: поле, сад, парк, аквариум, теплица, водохранилище. Для них характерны упрощённая структура, низкое видовое разнообразие и зависимость от внешнего управления.

Антропогенные — возникают на месте природных после вмешательства человека: свалка, заброшенная шахта, участок после пожара или вырубки. Они постепенно восстанавливаются, если воздействие прекращено.

По среде обитания различают наземные, водные (морские и пресноводные) и смешанные (прибрежные, болотные) экосистемы.

¶Энергия и пищевые цепи

Ключевой характеристикой экосистемы является поток энергии. Растения улавливают около 1 % солнечной радиации, попадающей на поверхность, и превращают её в химическую энергию. При передаче по трофическим уровням (растение → травоядное → хищник) теряется примерно 90 % энергии на каждый следующий уровень, поэтому пищевые цепи обычно не длиннее 4–5 звеньев.

Пищевые цепи переплетаются в пищевые сети: одно животное может питаться десятками видов, что повышает устойчивость системы.

¶Устойчивость и саморегуляция

Здоровая экосистема способна к саморегуляции. Если численность травоядных резко возрастает, они уничтожают растительность, и в следующем поколении сами вымирают от голода — популяция возвращается к равновесию. Хищники сдерживают рост численности жертв, а редуценты возвращают вещества в почву.

Устойчивость зависит от видового разнообразия: чем больше видов и связей между ними, тем легче система переносит внешние возмущения. Монокультурное поле или лес из одного вида деревьев уязвимы перед болезнями и вредителями.

¶Антропогенное воздействие

Деятельность человека — основная причина нарушения экосистем в XX–XXI веках:

• вырубка лесов и осушение болот;
• загрязнение воды, воздуха и почвы промышленными отходами;
• эвтрофикация водоёмов из-за сброса удобрений;
• интродукция чужеродных видов;
• фрагментация среды обитания дорогами и городами;
• изменение климата.

В результате многие экосистемы утратили способность к саморегуляции и требуют восстановления.

¶Охрана экосистем

В России охрана природных экосистем осуществляется через систему особо охраняемых природных территорий (ООПТ). В стране действуют заповедники (полное изъятие из хозяйственного оборота), национальные парки (с ограниченным природопользованием) и памятники природы. Крупнейшие по площади российские ООПТ — «Восточно-Уральский заповедник», «Центрально-Сибирский заповедник», «Катунский заповедник».

Международная сеть биосферных заповедников ЮНЕСКО включает российские объекты: «Дельта Волги», «Ленские столбы», «Печоро-Илычский заповедник» (часть объекта «Девственные леса Коми» — первого объекта Всемирного наследия в России).

¶Примеры экосистем

Источники:

• Тэнсли А. «The use and abuse of vegetational concepts and terms» (1935)
• Одум Ю. «Экология» (1975)
• Биология. Большой энциклопедический словарь / глав. ред. М. С. Гиляров
• Русский энциклопедический словарь
• Энциклопедия Britannica: Ecosystem