16 Март 2011

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО КУРСУ «ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ»




Экосистема — основная функциональная единица в экологии, поскольку в нее входят и организмы, и неживая природа — компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга и необходимые для поддержания жизни в той ее форме, которая существует на Земле. Если мы хотим перейти к целостному решению проблем, возникающих на уровне биомов и биосферы, то мы должны прежде всего изучать экосистемный уровень организации.
Примером экосистемы могут быть луг, лес, озеро и т. п. С этих позиций можно предложить, например, следующее определение леса: «Лес есть географически организованная саморегулирующаяся совокупность популяций растительных и животных организмом, для которых ведущую средообразующую роль играет популяция древесных растений одного вида или совместно обитающие популяции нескольких видов». Самой крупной на Земле экосистемой является биосфера.
2.1.2. Краткая история термина «экосистема»
Термин «экосистема» впервые был предложен в 1935 г. английским эко-логом А. Тэнсли, но, разумеется, само представление об экосистеме возникло значительно раньше. Упоминание о единстве организмов и среды (а также человека и природы) можно найти в самых древних письменных памятниках истории. Но в системном виде подход к экосистеме стал появляться в конце прошлого века. Так, немецкий ученый Карл Мёбиус писал в 1877 г. о сообществе организмов на устричной банке как о «биоценозе», а в 1887 г. американский биолог С. Форбс опубликовал свой классический труд об озере как «микрокос-ме». Большой вклад в этот вопрос внесли русские и советские экологи. Так, известный ученый В.В. Докучаев (1846-1903) и его ученик Г.Ф. Морозов, специализировавшиеся в области лесной экологии, придавали большое значение представлению о «биоценозе».
В отечественной литературе по экологии осознание недостаточности биоце-нотического подхода при решении задач изучения и управления природными комплектами проявилось в разработке академиком В. Н. Сукачевым в 1944 г. учения о «биогеоценозе».
Биогеоценоз — это совокупность на известном протяжении земной по-верхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая специфику взаимодействий слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и с другими явлениями природы.
Понятие «экосистема» и «биогеоценоз» близки друг к другу, но не являются синонимами. По определению А. Тэнсли, экосистемы — это безразмерные устойчивые системы живых и неживых компонентов, в которых совершается внешний и внутренний круговорот веществ и энергии. Таким образом, экосистема — это и капля воды с ее микробным населением, и горшок с цветком, и космический пилотируемый корабль, и индустриальный город. Под определение биогеоценоза они не подпадают, так как им не свойственны многие признаки этого определения. Экосистема может включать несколько биогеоценозов. Таким образом, понятие «экосистема» шире, чем «биогеоценоз», то есть любой биогеоценоз является экологической системой, но не всякая экосистема может считаться биогеоценозом, причем биогеоценозы — это сугубо наземные образования, имеющие свои четкие границы.
После того, как, благодаря бурному развитию радиоэлектроники и компьютерной техники, была разработана общая теория систем, началось развитие нового, количественного направления — экологии экосистем. Вопрос о том, в какой мере экосистемы подчиняются законам функционирования целостных систем, например, таких, как хорошо изученных сейчас физических систем, и насколько экосистемы способны к самоорганизации, подобно организмам, до настоящего времени остается открытым, и изучение его про-должается.
2.1.3. Гомеостаз и открытость экосистем
Естественные экосистемы, например леса, степи, водоемы, существуют в течение длительного времени — десятков и даже сотен лет, то есть обладают определенной стабильностью во времени и пространстве. Для поддержания стабильности системы необходима сбалансированность потоков веществ и энергии, процессов обмена веществ между организмами и окружающей их средой. Конечно, ни одна экосистема не бывает абсолютно стабильной, неподвижной: численность одних видов может увеличиваться, а других уменьшаться. Подобные процессы имеют более или менее правильную периодичность и в целом не выводят систему из равновесия.
Состояние подвижно-стабильного равновесия экосистемы носит название го-меостаза. Гомеостатичность — важнейшее условие существования любой экосистемы.
В естественном биогеоценозе гомеостаз поддерживается тем, что такая система открыта, то есть непрерывно получает энергию и вещество из окружающей среды. Поток энергии направлен во внутрь системы. Часть поступающей солнечной энергии преобразуется сообществом живых организмов экосистемы и переходит на качественно более высокую ступень, трансформируясь в органическое вещество, представляющее собой более концентрированную форму энергии, чем солнечный свет; но большая часть энергии деградирует, проходит через систему и покидает ее в виде низкокачественной тепловой энергии (тепловой сток).