Экология Лекции 7. Экосистема

науки, изучающей взаимоотношения организмов с окружающей средой.
«...Под «экологией» мы подразумеваем

общую науку об
отношении организма к окружающей среде, куда мы относим все "условия существования" в широком смысле этого слова. Они частично органической, частично неорганической природы» (Haeckel, 1866, 286 S).

Геккель (Haeckel) Эрнст Генрих
(1834-1919)

1866

Термин «экология»

растительных сообществ. М.:Тип. И.А.Баландина. 1901г., 542 с.
Учение об экологических факторах
Lehrbuch

der ökologischen Pflanzengeographie - Eine Einführung in die Kenntnis der Pflanzenvereine by Emil Knoblauch. Berlin, Gebrüder Borntraeger, 1896. 412 S.

1896

понятие пирамиды биомасс.

Elton, Charles. 1927. Animal Ecology. Sidgewick and

Jackson, London.

Чарльз Элтон, английский зоолог
Charles Sutherland Elton (1900 – 1991)

1927

использования энергии солнца)

Консументы [consume – потреблять, расходовать] гетеротрофы питающиеся живой

и мертвой органической массой

Редуценты, [reducens лат. восстанавливающий] гетеротрофы, (грибы и бактерии), разрушающие органические остатки до неорганических составляющих – питательных веществ, доступных для использования продуцентами

системы.
Основное свойство системы – обладание качественно новыми свойствами по сравнению

с исходными компонентами.

Система – [буквальное значение] – целое, составленное из частей

компонента:
1) компонент: Совокупность автотрофов
2) компонент: Совокупность гетеротрофов
3) окружающая среда (вся

совокупность физических условий окружающей среды)

Явления Экосистема и биогеоценоз в значительной мере схожи

в Кембридже, он провел 1901–1902 гг в тропиках: Цейлон и

Малайский архипелаг.
1907 лектор по ботанике в Кембридже Основал и издавал журналы: New Phytologist and Journal of Ecology
Первый президент основанного им Британского экологического общества
1925-1927 учился психоанализу у Зигмунда Фреда.
1927-1937 профессор ботаники Оксфордского университета.
1935 г. В труде «Правильное и неправильное использование ботанических терминов», Тэнсли ввел термин «экосистема». Так он обозначил, что совокупность организмов, обитающих в данном экотопе, является именно системой, с её составными элементами, с единой историей и со способностью к согласованному развитию.
1937 г. Тэнсли ушел на пенсию.
В 1950 г. получил рыцарское звание.

England, on 15 August 171. --1889, 1893-1895: takes classes at University

College, London --1890: enters Trinity College, Cambridge; passes final exams in 1894 --1900-1901: visits Ceylon and Malaya --1902: founds The New Phytologist and is its editor for thirty years (1902-1931) --1907: becomes lecturer in botany at Cambridge --1911: edits/publishes Types of British Vegetation --1913: founds, and is first president of, the British Ecological Society --1915: admitted to the Royal Society --1917: founds, and is first editor of, the Journal of Ecology; continues as editor for twenty-one years --1923-1924: resigns from Cambridge and studies with Sigmund Freud --1927-1937: professor of botany at Oxford University --1929: attends the International Congress of Plant Sciences at Ithaca, New York --1935: publishes "The Use and Abuse of Vegetational Concepts and Terms" in Ecology --1937: retires --1939: publishes his The British Islands and Their Vegetation --1939: president, British Ecological Society --1941: awarded gold medal of the Linnean Society of London --1947: president of the Council for the Promotion of Field Studies --1949-1953: chairman of the Nature Conservancy Council --1950: knighted --dies at Grantchester, Cambridgeshire, England, on 25 November 1955.
For Additional Information, See:
--Oxford Dictionary of National Biography, Vol. 53 (2004). --Taxonomic Literature, Vol. 6 (1986). --Journal of Ecology, Vol. 46 (1958): 1-8. --Journal of Ecology, Vol. 65 (1977): 1-26. --Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, Vol. 3 (1957).

http://www.wku.edu/ ~smithch/chronob/ TANS1871.htm

(1935 г.) назвал экосистемой всю систему, включающую не только комплекс

организмов, но и весь комплекс физических факторов, составляющих то, что мы называем «окружающей средой».

Ecosystem: Term introduced by ecological botanist Sir Arthur George Tansley (1871-1955) in 1935 to include. "... the whole system ... including not only the organism-complex, but also the whole complex of physical factors forming what we call the environment ...". He meant it to be the basic unit of ecology. To some, ecosystems are individuals with strong emergent properties.
http://eesc.columbia.edu/courses/ees/life/lectures/lect02.html
A. G. Tansley. The Use and Abuse of Vegetational Concepts and Terms//
Ecology, Vol. 16, No. 3. (Jul., 1935), pp. 284-307

1935

выделить 3 основных иерархических уровня:

микроэкосистема (разлагающийся ствол, лужа, аквариум и

даже отдельный лист),
мезоэкосистема (~ 1 – 10 га: пруд, однородный участок леса = биогеоценоз),
макроэкосистема (Онежское озеро, тайга, биосфера).

(L.) Norman .

В сухую погоду

После дождя

нарушения 70 лет.

лет.

(т.е. сообщество) на данном участке и взаимодействующее с физической средой

таким образом, что поток энергии создает четко определенную трофическую структуру, видовое разнообразие и круговорот веществ внутри системы, представляет собой экосистему.

для которого характерны фиксация световой энергии, использование простых неорганических веществ, построение

сложных веществ

Гетеротрофный компонент (питаемый другими), для которого характерны утилизация, перестройка и разложение сложных веществ

и т.д.)
Органические соединения (белки, углеводы (целлюлоза, лигнин и т.д.), липиды,

гуминовые вещества), связывающие биотическую и абиотические части.
Климатический режим (температура и другие физические факторы)
Продуценты, автотрофные организмы, главным образом растения, способные создавать пищу из простых неорганических веществ;
Макроконсументы или фаготрофы, гетеротрофные организмы (преимущественно животные), которые поедают другие организмы или частицы органического вещества.
Микроконсументы, сапротрофы ( греч. cапро – разлагать) или осмотрофы (греч. осмо - проходить через мембрану) гетеротрофные организмы (преимущественно грибы и бактерии), разрушающие сложные органические соединения, поглощающие некоторые продукты разложения и высвобождающие неорганические вещества, доступные для использования продуцентами.

(по: Одум, 1975, с 17.)

Потоки энергии
Пищевые цепи
Структура пространственно-временного разнообразия
Круговороты

питательных элементов (биогеохимические круговороты)
Развитие и эволюция
Управление (кибернетика), менеджмент.

очень вольно и имеет огромный спектр значений.

Наук 2004-2005 гг. выводом из научного доклада было следующее утверждение:
«человека

надо рассматривать не как организм, а как экосистему, поскольку его существование невозможно без популяций еще 200 организмов бактерий, клещей, насекомых, … »

Гамалей Юрий Владимирович 1939—2015
[Член-корреспондент Российской академии наук, зав. Лаб. Экологической физиологии растений Ботанического института, выпускник ЛТА], личное сообщение (2005).

поедания мука, и популяция хрущей, живущая в этой банке –

рассматривается, с точки зрения энергетики, как стабилизированная гетеротрофная экосистема.

Даже у классика современной экологии Юджина Одума (1986, т 2. с. 90 )

из этих компонентов отсутствует, явление нельзя рассматривать как экосистему (в

обоих приведенных примерах слайды 31—32 отсутствует автотрофный компонент).

В.Г. Горшков, 1990, с изменениями)
I
B2
B3
B0
B1
p0+ p1–

p1+ p2– p2+ p3–

p0– r1– r2– r3–

R0 R1 R2 R3

Автотрофы

Гетеротрофы

и нефотосинтезирующих (1) частей растений
B2 ,B3 – биомасса организмов второго

и третьего трофических уровней (консументы первого и второго порядков)
R0 – световое дыхание растений
R1 – темновое дыхание растений
R2 ,R3– дыхание организмов 2 и 3 трофических уровней
p0+ – валовая первичная продукция
p1+ – чистая первичная продукция (экосистем и биогеоценозов)
p2+, p3+ , … – продукция организмов 2 , 3, …трофических уровней
pn– – потребление организмов трофического уровня n
rn–– потоки неорганического вещества, сформировавшиеся в процессе деструкции органики
p0– – поток потребления неорганических веществ автотрофами.

на обеспечение своей жизнедеятельности 40 – 70% валовой продукции фотосинтеза.
Начиная

с 1 трофического уровня при переходе на следующий соотношение продукции составляет ~10:1.

вещества
автотрофным компонентом
(растениями) экосистем
кг м–2 с–1 [в международной системе

единиц СИ]
т га–1 год–1 [наиболее часто употребляемые единицы]

органического вещества организмами второго, третьего … трофических уровней.

Чистая вторичная продуктивность

ненарушенных (естественных) экосистем составляет ~10 –4 и депонируется в нижних горизонтах почв или донных отложениях океанов.

организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими, называется пищевой цепью.

(Одум,1975).

 Консументы 1  Консументы 2
Растения  растительноядные

 хищники

1 порядка.
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ
Луга  Коровы  Люди

детритофаги хищники


дождевые черви
Грач, Corvus frugilegus L.

сукцессия (из Бигон и др, 1989).
1 2

3 4 5 6 7 8 9 10 11

Встречаемость групп видов грибов на сосновой хвое в разных слоях лесной подстилки в сообществах сосны обыкновенной в Англии (по Richards, 1974)