Структура экологической системы

Биогеоценоз и экологическая система. Состав, структура, свойства.

Совокупность всех популяций разных видов, проживающих на общей территории вместе с окружающей их неживой средой, называют экологической системой.

В нашей стране академиком В.Н. Сукачевым для обозначения подобных сообществ принят термин биогеоценоз (1942 г.), составной частью которого является совокупность живых компонентов или биоценоз. Основатель биогеоценологии В.Н. Сукачев рассматривал биогеоценоз как биокосную систему, состоящую из совокупности абиотических условий среды и организмов, образующих биоценоз.

Биогеоценоз (от греческого bios, ge - Земля и koinos - общий) - это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира, мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая особую специфику взаимодействия этих компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы, представляющая собой внутреннее противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении и развитии.

Термины экологическая система и биогеоценоз не являются синонимами. Необходимо отметить, что понятие о биогеоценозе получило распространение в основном в отечественной литературе. В зарубежной литературе, в особенности в англоязычных странах, в аналогичном значении используют термин экосистема. Понятие экологической системы ввел в экологию английский ботаник А. Тенсли (1935 г.). В целом четкой формулировки понятия экосистема нет, но если мы пытаемся разграничить понятие биогеоценоза и экосистемы, то можно под термином "экологическая система" понимать любую совокупность организмов и окружающей их среды. Отметим, что экосистема понимается при таком подходе как безразмерное образование. В качестве экосистемы можно рассматривать и горшок с цветком, и террариум, космический корабль, фитотрон. У всех приведенных совокупностей организмов отсутствует ряд признаков, приведенных в определении В.Н. Сукачева, в первую очередь элемент "гео" - Земля, а биогеоценоз должен быть всегда связан с определенной частью земной поверхности. Биогеоценозы - это природные образования. В тоже время биогеоценоз может рассматриваться как экологическая система. Таким образом, понятие экосистема шире понятия биогеоценоз. Экосистемой может быть не только биогеоценоз, но и зависимые от биогеоценозов биокосные системы, в которых организмы представлены лишь гетеротрофами, а также такие, созданные человеком биокосные системы, как зернохранилище, аквариум и т.п. Любой биогеоценоз является экосистемой, но обратное утверждение будет некорректным. Кроме того, совокупность организмов в экологических системах, не попадающих под определение биогеоценоза, не является популяцией. Более точное определение экосистемы - экосистема - это совокупность живых организмов и окружающей их среды, тогда биогеоценоз - это экосистема в границах фитоценоза.

Экологические системы можно классифицировать по признаку их размера: микроэкосистемы (например, ствол упавшего дерева, поляна в лесу), мезоэкосистемы (лесной массив, степной колок), макросистемы (тайга, море). Тогда биосфера Земли будет экосистемой высшего (глобального) уровня. Т.е. совокупность биогеоценозов образует биогеоценотический покров Земли, всю ее биосферу. Очевидно, что глобальная экосистема одна - биосфера. Отдельные биогеоценозы представляют собой ее элементарные единицы, в пределах которых циклы биогенов замыкаются с высокой точностью.

Структура экологической системы

Биогеоценоз включает две компоненты - биотическую (сообщество живых растительных и животных организмов - биоценоз) и абиотическую (совокупность неживых факторов среды - экотоп). Совокупность биотопа и биоценоза составляет биогеоценоз.

Биоценоз - это совокупность представителей растительного (фитоценоз), животного (зооценоз) и мира микроорганизмов (микробоценоз). Биоценоз включает продуцентов - автотрофных организмов, производящих органическое вещество главным образом путем фотосинтеза. Продуценты в основном состоят из зеленых растений, включая фитопланктон, использующих энергию Солнца. Кроме продуцентов биоценоз включает еще и консументов - потребляющих органическое вещество организмов, которые в свою очередь делятся на консументы первого порядка (растительноядные животные), второго порядка - хищники и т.д. Цепочку консументов замыкают редуценты (организмы, главным образом бактерии и грибы, потребляющие остатки органического вещества и превращающие его в неорганическое).

Экотоп включает две составляющие: климат во всех его проявлениях и геологическую среду - почво-грунты (эдафотоп - от греч. эдафос - почва). Все компоненты экотопа и биоценоза тесно взаимосвязаны, проявляют сложное и многостороннее взаимодействие.

Примерами биогеоценозов могут быть пруд, луг, лес. На уровне биогеоценоза происходят все процессы трансформации энергии и вещества в биосфере.

Экологические системы, как наземные, так и водные не являются совершенно однородными структурами, как в пространстве, так и во времени. Наземные экосистемы являются многоярусными, для них характерно вертикальное расслоение на разновысокие структурные части. Например, в лесу соответственно расположению корней, стволов и крон деревьев можно выделить несколько ярусов: деревья первой величины, деревья второй величины подрост (молодняк), подлесок из кустарников, живой напочвенный покров (травянистые растения, кустарники, мхи). Аналогично можно расчленить и луговые сообщества. Животные, обитающие в лесу, также занимают различные ярусы, в который реализованы их экологические ниши.

В пределах каждого яруса выделяются более или менее обособленные группировки растений разных видов и связанных с ними животных. Такие группировки называют биогеоценотическими синузияит (от греч. синузия - совместное пребывание).

Синузия биогеоценотическая - это структурная часть биогеоценоза, которая характеризуется специфическим составом и свойствами составляющих ее компонентов, тесными внутренними взаимовлияниями, общностью взаимодействия и обмена веществом и энергией при сохранении целостности биогеоценоза.

Примерами могут служить группировки растений травянистого яруса, кустарников, а в водной среде - синузия планктона и придонных обитателей.

Внутренняя неоднородность биогеоценоза связана с особенностями мезо - и микрорельефа, влияющего на структуру почвы, динамику влажности, температуры, освещенности. Поэтому растения в пределах биогеоценоза (или синузии) могут расти группами и в то же время чередоваться с более или менее открытыми полянами (например, из-за "окон" в пологе крон больших деревьев). В подобных случаях говорят о парцелярности биогеоценоза (от франц. парцелле - клетка).

Парцелла - это структурная часть горизонтального расчленения биогеоценоза, охватывающая всю его толщу и выделяемая по плотности населения отдельных видов растений и особенностям микросреды обитания.

В пределах биогеоценоза (синузии или парцеллы) выделяют также консортивные группировки (от лат. консорциум - соучастие), или консорции, состоящие из одной крупной особи (животного или растения), выступающего в качестве "ядра". Так совокупность всех организмов (птиц, насекомых, лишайников и др.), связанных с елью, может рассматриваться как консорция ели.

Консорция может быть рассмотрена и как ячейка пищевой сети, включающая особь или популяцию растения, консуменов всех уровней, а также редуцентов.

Участие различных видов в составе сообщества также неодинаково, некоторые виды преобладают (доминируют), виды, живущие за счет доминантов, называют предоминанты. Кроме того, в биогеоценозе могут быть эдификаторы - они не просто доминируют здесь, но и играют роль образователей сообщества, определяя режим температуры, влажности, освещенности.

Для формирования всего облика биогеоценозов на суше наиболее важная роль принадлежит высшим растениям, которые, продуцируя органическое вещество, дают начало всем трофическим цепям наземного биогеоценоза, служат субстратам для многих животных и микроорганизмов, активно влияют на микроклимат биогеоценоза, находятся в тесной взаимосвязи с почвенными и гидрологическими ресурсами. Поэтому характеру растительности придают первоочередное значение при выявлении границ отдельных биогеоценозов, принимая во внимание, что они совпадают с границами фитоценозов.