Функционирование естественных экосистем и агроэкосистем

Содержание

Введение…………………………………………………………………………3

1.Понятия об экосистемах……………………………………………………..4

2.Учение о биогеоценозах……………………………………………………..7

3.Агроэкосистемы………………………………………………………………11

Заключение………………………………………………………………………17

Список используемой литературы……………………………………………..18

 

Введение

Слово "экология" образовано из двух греческих слов: "oicos", что  означает дом, жилище, и "logos" - наука  и дословно переводится как наука  о доме, местообитании. Впервые этот термин использовал немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1886 году, определив  экологию как область знаний, изучающую экономику природы, – исследование общих взаимоотношений животных как с живой, так и с неживой природой, включающей все как дружественные, так и недружественные отношения, с которыми животные и растения прямо или косвенно входят в контакт. Такое понимание экологии стало общепризнанным и сегодня классическая экология - это наука об изучении взаимоотношений живых организмов с окружающей их средой.

Живое вещество настолько многообразно, что его изучают на разных уровнях  организации и под разным углом  зрения.

Уровни организмов, популяций и  экосистем являются областью интересов  классической экологии.

К экологии часто относят большое  количество смежных отраслей знаний, главным образом из области охраны окружающей среды.

В данной работе рассмотрены прежде всего основы общей экологии, биогеценоза и функционирование естественных экосистем  и агроэкосистем..

 

 

1. Понятие об экосистемах 

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может  осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой. Термин был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли, который подчеркивал, что при таком подходе неорганические и органические факторы выступают как равноправные компоненты и мы не можем отделить организмы от конкретной окружающей их среды. А. Тенсли рассматривал экосистемы как основные единицы природы на поверхности Земли, хотя они и не имеют определенного объема и могут охватывать пространство любой протяженности.

Для поддержания круговорота веществ  в системе необходимо наличие  запаса неорганических молекул в  усвояемой форме и трех функционально  различных экологических групп  организмов: продуцентов, консументов  и редуцентов.

Продуцентами  выступают автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений. Консументы – это гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующие его в новые формы. Редуценты  живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения. Классификация эта относительная, так как и консументы, и сами продуценты выступают частично в роли редуцентов, в течение жизни выделяя в окружающую среду минеральные продукты обмена веществ.

В принципе круговорот атомов может  поддерживаться в системе и без  промежуточного звена – консументов, за счет деятельности двух других групп. Однако такие экосистемы встречаются  скорее как исключения, например на тех участках, где функционируют  сообщества, сформированные только из микроорганизмов. Роль консументов  выполняют в природе в основном животные, их деятельность по поддержанию  и ускорению циклической миграции атомов в экосистемах сложна и  многообразна.

Масштабы экосистемы в природе  чрезвычайно различны. Неодинакова  также степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов вещества, т. е. многократность вовлечения одних и тех же атомов в циклы. В качестве отдельных экосистем можно рассматривать, например, и подушку лишайников на стволе дерева, и разрушающийся пень с его населением, и небольшой временный водоем, луг, лес, степь, пустыню, весь океан и, наконец, всю поверхность Земли, занятую жизнью.

В подушке лишайников мы найдем все  необходимые компоненты экосистемы. Продуценты – симбиотические водоросли, осуществляющие фотосинтез. В качестве консументов выступают некоторые  мелкие членистоногие, питающиеся живыми тканями лишайника, а также грибные  гифы, по существу паразитирующие на клетках  водорослей. И гифы грибов, и большинство  микроскопических животных, обитающих  в лишайниковых подушках (клещи, коллемболы, нематоды, коловратки, простейшие), выступают  и в роли редуцентов. Грибные гифы живут не только за счет живых, но и  за счет погибших клеток водорослей, а  мелкие животные-сапрофаги перерабатывают отмершие слоевища, в разрушении которых им помогают многочисленные микроорганизмы. Степень замкнутости круговорота в такой системе очень невелика: значительная часть продуктов распада выносится за пределы лишайника – вымывается дождевыми водами, осыпается вниз со ствола. Кроме того, часть животных мигрирует в другие местообитания. Тем не менее часть атомов успевает пройти несколько циклов, включаясь в тела живых организмов и освобождаясь из них, прежде чем покинет данную экосистему.

В некоторых типах экосистем  вынос вещества за их пределы настолько  велик, что их стабильность поддерживается в основном за счет притока такого же количества вещества извне, тогда  как внутренний круговорот малоэффективен. Таковы проточные водоемы, реки, ручьи, участки на крутых склонах гор. Другие экосистемы имеют значительно более  полный круговорот веществ и относительно автономны (леса, луга, степи на плакорных участках, озера и т. п.). Однако ни одна, даже самая крупная, экосистема Земли не имеет полностью замкнутого круговорота. Материки интенсивно обмениваются веществом с океанами, причем большую роль в этих процессах играет атмосфера, и вся наша планета часть материи получает из космического пространства, а часть отдает в космос.

В соответствии с иерархией сообществ  жизнь на Земле проявляется и  в иерархичности соответствующих экосистем. Экосистемная организация жизни является одним из необходимых условий ее существования. Запасы биогенных элементов, из которых строят тела живые организмы, на Земле в целом и на каждом конкретном участке на ее поверхности небезграничны. Лишь система круговоротов могла придать этим запасам свойство бесконечности, необходимое для продолжения жизни. Поддерживать и осуществлять круговорот могут только функционально различные группы организмов. Таким образом, функционально-экологическое разнообразие живых существ и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы – древнейшее свойство жизни.

 

2. Учение о биогеоценозах 

Параллельно с развитием концепции  экосистем успешно развивается  учение о биогеоценозах, автором  которого был академик В. Н. Сукачев (1942).

«Биогеоценоз   – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющих свою специфику взаимодействия этих слагаемых ее компонентов и определенный тип обмена веществами и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии» (В. Н. Сукачев, 1964).

«Экосистема» и «биогеоценоз»  – близкие по сути понятия, но если первое из них приложимо для обозначения  систем, обеспечивающих круговорот любого ранга, то «биогеоценоз» – понятие  территориальное, относимое к таким  участкам суши, которые заняты определенными  единицами растительного покрова  – фитоценозами. Наука о биогеоценозах  – биогеоценология  – выросла из геоботаники и направлена на изучение функционирования экосистем в конкретных условиях ландшафта в зависимости от свойств почвы, рельефа, характера окружения биогеоценоза и составляющих его первичных компонентов – горной породы, животных, растений, микроорганизмов.

В биогеоценозе В. Н. Сукачев выделял  два блока: экотоп – совокупность условий абиотической среды и биоценоз – совокупность всех живых организмов.

Экотоп часто рассматривают как абиотическую среду, не преобразованную растениями (первичный комплекс факторов физико-географической среды), а биотоп – как совокупность элементов абиотической среды, видоизмененных средообразующей деятельностью живых организмов. Во внутреннем сложении биогеоценоза выделяют такие структурно-функциональные единицы, как парцеллы (термин предложен Н. В.Дылисом). Биогеоценотические парцеллы включают в себя растения, животное население, микроорганизмы, мертвую органику, почву и атмосферу по всей вертикальной толще биогеоценоза, создавая его внутреннюю мозаику. Биогеоценотические парцеллы различаются визуально по растительности: высоте и сомкнутости ярусов, видовому составу, жизненному состоянию и возрастному спектру популяций доминирующих видов. Иногда они хорошо отграничены по составу, строению и мощности лесной подстилки. Названия им дают обычно по растениям, доминирующим в разных ярусах. Например, в волосистоосоковом дубо-ельнике можно выделить такие парцеллы, как елово-волосистоосоковая, елово-кисличная, крупнопапоротниковая в окнах древесного яруса, дубово-снытевая, дубово-осиново-медуничная, березово-елово-мертвопокровная, осиново-снытевая и др.

Внутри каждой парцеллы создается  свой фитоклимат. Весной в тенистых еловых парцеллах снег лежит дольше, чем на участках под листопадными деревьями или в окнах. Поэтому активная жизнь весной в парцеллах наступает в разные сроки, переработка детрита также идет с разной скоростью. Границы между парцеллами могут быть как относительно четкими, так и размытыми. Взаимосвязь осуществляется как в результате кондиционирования условий среды (теплообмен, изменение освещения, перераспределение осадков и т. п.), так и в результате материально-энергетического обмена. Происходит разброс растительного опада, перенос пыльцы, спор, семян и плодов воздушными потоками и животными, перемещение животных, поверхностный сток осадков и талых вод, передвигающих минеральные и органические вещества. Все это поддерживает биогеоценоз как единую, внутренне разнородную экосистему.

Роль разных парцелл в строении и функционировании биогеоценозов  неодинакова, наиболее крупные парцеллы, занимающие большие пространства и объем, называют основными. Их бывает немного. Именно они определяют внешний облик и строй биогеоценоза.

Рисунок 1 –  Окна возобновления основных пород в лесном биогеоценозе (по О. В. Смирновой, 1998)

Мозаичность лесных биогеоценозов  и появление новых парцелл  часто связаны с образованием в лесах окон, т. е. нарушением древесного яруса в связи с вывалом старых деревьев, вспышек массовых вредителей – насекомых, поражением грибами, деятельностью крупных копытных. Создание такой мозаичности совершенно необходимо для устойчивого существования леса и возобновления главенствующих пород деревьев, подрост которых часто не может развиваться под материнскими кронами, так как требует иных условий освещения и минерального питания. Окна возобновления для разных пород должны иметь достаточную пространственную протяженность (рисунок 1).

На основании детального изучения структуры и функционирования биогеоценозов  в экологии в последнее время  развивается концепция мозаично-циклической организации экосистем.  С этой точки зрения устойчивое существование многих видов в экосистеме достигается за счет постоянно происходящих в ней естественных нарушений местообитаний, позволяющих новым поколениям занимать вновь освободившееся пространство.

Биогеоценология рассматривает поверхность  Земли как сеть соседствующих  биогеоценозов, связанных между  собой через миграцию веществ, но тем не менее, хотя и в разной степени, автономных и специфичных по своим  круговоротам. Конкретные свойства участка, занятого биогеоценозом, придают ему  своеобразие, выделяя из других, исходных по типу.

Обе концепции – экосистем и  биогеоценозов – дополняют и  обогащают друг друга, позволяя рассматривать  функциональные связи сообществ  и окружающей их неорганической среды  в разных аспектах и с разных точек  зрения

Кроме того, различают естественные экосистемы и антропогенные, создаваемые человеком.

Разделение экосистем на антропогенные  и естественные весьма относительно, так как сегодня в мире нет экосистем, которые бы не испытывали влияние человека.

 

3. Агроэкосистемы

Агроэкосистемы  (сельскохозяйственные экосистемы), создаваемые человеком для получения высокой чистой продукции автотрофов (урожая), отличаются от природных рядом особенностей:

1. В них резко снижено разнообразие организмов. На полях обычно культивируют один или немного видов растений, в связи с чем резко обедняется и животное население, и состав микроорганизмов в биоценозе. Выпас животных также сильно упрощает видовую структуру пастбищных сообществ. Культурные пастбища с подсевом трав приближаются по этому показателю к полям сельскохозяйственных растений. Видовое разнообразие разводимых человеком животных ничтожно мало по сравнению с природным.