Раздел 1. Элементы общей экологии

существования и развития

— это Экологическая система или экосистема - пространственно определенная совокупность

живых организмов и среды их обитания, объединенных вещественно- энергетическими и информационными взаимодействиями.
Термин «Экосистема» введен в экологию английским ботаником А.Тенсли (1935г.).
Различают водные и наземные экосистемы. В каждой локальной наземной экосистеме есть абиотический компонент - биотип или экотоп - участок с одинаковыми ландшафтными, климатическими, почвенными условиями; всех живых организмов, населяющих данный биотип.

стране академиком В.Н.Сукачевым (1942г.) для обозначения таких (подобных) сообществ предложил

(и общепринят) термин биогеоценоз (от греч. био - жизнь, гео - земля, ценоз - сообщество) составной частью которого является совокупность живых компонентов или биоценоз.
Биоценоза состоят из представителей многих видов растений, животных и микроорганизмов.
Практически каждый вид в биоценозе представлен многими особями разного пола и вида. Они образуют популяцию (или часть популяции) данного вида в экосистеме.
Биогеоценоз - это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющие свою особую специфику взаимодействия этих слагающих, её компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы.

главная форма существования природных экосистем.
Каждая экосистема любого уровня состоит из

двух компонентов: Автотрофного и гетеротрофного, различаемые по способу питания.
Автотрофные организмы это продукты, фотосинтезирующие растения (фототрофы) или хемотрофы, все они создают энергетическую базу для существования гетеротрофного компонента, с них начинается круговорот веществ.
Автотрофы («самопитающие») - организмы образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ - двуокиси углерода и воды - посредством процессов фотосинтеза и хемосинтеза. Автотрофы являются производителями продукции - продуктами экосистемы.

порядков, а также резуценты (деструкторы), используют разлагают и перестраивают сложные

вещества, синтезированные автотрофами. Автотрофные организмы не могут существовать без гетеротрофов, поскольку они создают минеральную питательную базу для продуцентов, а также перерабатывают выделения растений - газообразные, жидкие вещества и т.д. Проводя детоксикацию продуктов жизнедеятельности Кроме того, экосистема взаимодействует с участком неживой природы с запасом материальных элементов.
Консументы — потребители органического вещества живых организмов.

остатками растений и животных. Это различные гнилостные бактерии, грибы, черви,

личинки насекомых, жуки - котрофиги и др. Животные - все они выполняют функцию очищения экосистем. Детритофаги учавствуют в образовании почвы, торфа, донных отложений водоемов.
Редуценты - бактерии и низшие грибы - завершают деструкцитивную работу консументов и сапрофагов, доводя разложение органики до её полной минерализации и возвращая в среду экосистемы последние порции двуокиси углерода, воды и минеральных элементов.

ряд закономерностей:
1. Чем разнообразнее условия биотипов

в пределах экосистемы, тем
больше видов содержит соответствующий биоценоз.
2. Чем больше видов содержит экосистема, тем меньше особей
насчитывают соответствующие видовые популяции.
3. Чем больше разнообразие биоценоза, тем больше экологическая
устойчивость экосистемы; биоценозы с малым разнообразием
подвержены большим колебаниям численности доминирующих видов.
4. Эксплуатируемые человеком системы, представленные одним или
очень малым числом видов (агроценозы с земледельческими
монокультурами) неустойчивы по своей природе и не могут
самоподерживаться.

происходит нарушение структуры экосистемы, исчезает группа организмов, вид, то по

закону цепных реакций может сильно измениться или даже разрушиться все сообщество.
Но часто бывает и так, что через какое - то время после исчезновения одного вида на его месте оказываются другие организмы, другой вид, но выполняющий сходную функцию в экосистеме. Эта закономерность называется правилом замещения или дублирования; у каждого вида в экосистеме есть «дублер».

функциональный обратимый химический процесс:

∆Gi фотосинтез автотрофы
П[СО2 + Н2О  СН2О + О2] (1)

∆Не дыхание гетеротрофы
Где, общий множитель П определяет масштаб преобразований вещества и энергии в экосистеме. ∆Gi - энергия света, потребленная при фотосинтезе; ∆Не - энергия теплоты, выделенной при дыхании. Здесь синтезируемое и распадающееся органическое вещество представлено углеводом (СН2О)n: Это может быть глюкоза (n = 6) или самое распространенное органическое вещество биосферы целлюлоза (п > 1800). Количество поглощенной и выделенной энергии равны: n[-∆Gi = = ∆Не ≡ - 560] кдж/моль.

В реальных экосистемах прямая и обратная реакции, как правило не

совпадают из-за обмена участниками реакции (переноса воды, газов и органики) с другими системами. В экосистемах больших глубин, пещер, под землей, где нет света и не может осуществляться фотосинтез, органическое вещество поставляется либо местными хемоавтотрофами, либо поступает из других систем.
Принципиальное различие между потоками вещества и энергии в экосистеме заключается в том, что биогенные элементы, составляющие органическое вещество, могут многократно участвовать в круговороте веществ, тогда как поток энергии однонаправлен и необратим. Каждая партия энергии используется только однократно. В соответствии со вторым законом термодинамики на каждом этапе трансформации энергии значительная её часть неизбежно теряется, рассеивается в виде теплоты.

живет и развивается как единое целое. В природе менее устойчивые

экосистемы со временем сменяются на более устойчивые. Их смена определяется тремя факторами:
1) упорядочным процессом развития экосистемы - установлением в ней стабильных взаимоотношений между видами;
2) изменением климатических условий;
3) изменением физической среды под влиянием жизнедеятельности организмов, составляющих экосистему.

тронутое человеком, девственное сообщество, сделавшее себя максимально независимым от среды.
Климаксовые

эпосистемы относительно стабильны, обладают способностями к саморегулированию в течение длительного времени (по сравнению с начальной стадией).
Изменение условий, развитие новых живых существ и формирование новых взаимосвязей между ними, помимо действия абиотических и антропогенных факторов, могут приводить к отмиранию климаксов.

по составу сообщества.
Сукцессии экосистем, как и эволюция живого на всех

уровнях, направлены на обеспечение дальнейшего существования, или, как уже отмечалось, на достижения гомеостаза.
Устойчивость стационарных состояний экосистем, а также способность их к переходу из одного состояния в другое обеспечивается многообразными механизмами саморегуляции, в основе которых лежит принцип обратной связи, отрицательной или положительной.

котором значения показателей колеблется во времени с постоянной амплитудой около

положения равновесия. Такое равновесие свойственны наиболее устойчивым системам.
Устойчивость экосистем является также результатом длительной адаптации живых компонентов друг с другом и к компонентам косной среды.
Последовательная смена во времени одних экосистем (биоценозов в первую очередь) другими на определенном участке земной поверхности называются сукцессией (от англ, или латинск. зиссеззюп — последовательность, смена).

жизни месте, где условия существования поначалу не являются благоприятными, -

постепенное заселение организмами появившейся суши, оголенной материковой породы (отступившее море или ледник, высохшее озеро, песчаные дюны, голые скалы и застывшая лава после извержения вулкана). В этих случаях решающую роль играет процесс почвообразования.
Примером первичной сукцессии является зарастание песчаных дюн или лавовых потоков, появление злаковых растений, потом кустарников (ивняк, ольшаник), затем сосна, а после этого лиственные породы деревьев.

как растительноядные) и пауки (как хищники). Потом прибавляются к первым

поселенцам муравьи, жуки, бабочки и т.п. Вслед за насекомыми птицы и мелкие млекопитающие, а затем и крупные животные. Главную роль в развитии экосистемы играют растения.
Вторичные сукцессии имеют характер постоянного восстановления свойственного данной местности сообщества после нанесенных повреждений (последствий бури, пожара, вырубки, наводнения, выпаса скота и т.п.).

зарастания озера. Под воздействием жизнедеятельности населяющих его организмов, озера медленно

наполняются органическим веществом. Кроме того, в озеро могут поступать осадочные материалы. Скорость процесса зарастания зависит от начальной глубины озера (если озеро глубокое, то зарастание может длиться миллионы лет).
Сукцессию можно наблюдать и на городских улицах. Мхи, лишайники и сорняки заселяют трещины на тротуарах (на крышах домов).

песчаной дюны – 1000 лет, для восстановления леса на месте

вырубленного – от 100 до 200 лет, для восстановления нарушенного растительного покрова степи – более 50 лет.
Вторичные сукцессии развиваются скорее, чем первичные. Отдельные стадии развития сукцессии принято называть серийными стадиями (или серийными экосистемами), а состояние окончательного равновесия (гомеостазом сообщества) – климаксом. (Гомеостаз – способность организма или система организмов поддерживать динамически устойчивое равновесие в изменяющихся условиях среды).