Тема 4. Классификация и свойства экологических систем

 

Экосистема представляет собой совокупность живых организмов и абиотических компонентов окружающей среды, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Экосистема – основная функциональная единица в экологии и самый важный объект ее изучения. Здесь необходимо разобраться в таких вопросах, как принципы классификации, субординация, структура экосистем, биологическая регуляция геохимической среды.

Биогеоценоз (по акад. В.Н. Сукачеву, 1972) – «участок земной поверхности, где на известном протяжении биоценоз и отвечающие ему части атмосферы, литосферы, гидросферы и педосферы остаются однородными и имеющими однородный характер взаимодействия между ними и поэтому в совокупности образующие единый, внутренне взаимообусловленный комплекс». Нужно усвоить, чем понятие биогеоценоз отличается от понятия экосистемы. Изучите необходимые понятия: биогеоценоз и его состав, простые и сложные биогеоценозы, морфологическая структура и функциональная организация биогеоценоза, биогеохимическая деятельность биогеоценоза, пограничный эффект, механизмы гомеостаза.

Основой трофической структуры экосистем являются пищевые цепи, пищевые сети, трофические уровни и экологические пирамиды. Основу пищевой цепи или более сложной пищевой сети составляют продуценты, синтезирующие органическое вещество из неорганического путем фотосинтеза, а также детрит-продукт разложения отмерших организмов. Консументы используют продуцентов и детрит как источник органического вещества. Студенту необходимо подробно ознакомиться с типами и способами питания организмов, понять, как формируются трофические экологические пирамиды.

Поток энергии и круговорот веществ являются важнейшими факторами устойчивости экосистем.

Вещества и элементы питания, такие, как вода, азот, фосфор и сера, циркулируют в экосистемах, совершая круговороты, тогда как потоки энергии движутся только в одном направлении. При изучении данной темы рассматриваются следующие вопросы: экосистема как открытая неравновесная термодинамическая система, изменения энтропии в экосистемах, поток веществ и энергии, биологическая продуктивность. Разберитесь в различных способах исчисления продукции, усвоить различия между валовой и чистой первичной продукцией.

Экосистемы не являются неизменными, напротив, это весьма динамичные, непрерывно меняющиеся образования. При изучении литературы по данному вопросу студент должен понять, почему изменяется структура экосистем, в чем заключаются зональные закономерности и основные принципы классификации динамики экосистем. Он должен изучить причины сукцессии, стратегии развития экосистем и их эволюции, концепцию климакса.

Изменения состояния популяций организмов вызываются разными факторами – абиотическими и биотическими, внутренними и внешними. Если эти изменения более или менее постоянны и не выходят за границы устойчивости экосистемы, то они характеризуют климаксное состояние экосистемы. Важным понятием в изучении данной темы является гомеостаз – устойчивое состояние, присущее любой экосистеме в климаксном состоянии. Значительные изменения в экосистеме вызывают смену видового состава организмов, при этом происходит последовательная смена биоценозов – сукцессия, которая заканчивается климаксным состоянием. Необходимо понять, чем отличается первичная сукцессия от вторичной, знать, что такое стресс и стрессовое воздействие, допустимая нагрузка на экосистему, устойчивость экосистем.

 

Литература: [1, с. 119-143]; [2, с. 276-331]; [3, с. 388-460]; [4, с. 107- 123].

 

 

Вопросы для самопроверки

1. Что такое гомеостаз экосистемы?

2. Что такое биологическая продуктивность? Назовите ее основные виды.

3. Почему количество трофических уровней в экосистеме не может быть бесконечно велико?

4. Назовите основные виды и причины сукцессий.

5. Охарактеризуйте основные составные части пищевой цепи.

 

Тема 5. Основные закономерности развития и динамики

биосферы

 

Биосфера является глобальной экосистемой. Современное учение о биосфере разработал академик В.И. Вернадский (1926). При изучении этой темы желательно обратить внимание на историю создания учения о биосфере. Это поможет в усвоении многих основных понятий темы.

Тема включает в себя этапы развития биосферы, ее компоненты как совокупности живых организмов и элементов неорганической природы, законы развития и саморегуляции биосферы, уровни организации и иерархические зависимости, живое вещество и энергетические потоки, характеристику современной биосферы.

При изучении границ биосферы нужно обратить внимание на факторы, лимитирующие распространение жизни в различных оболочках Земли. Необходимо знать характеристику составных частей биосферы – атмосферы, гидросферы, литосферы. При изучении биосферы необходимо обратить внимание на взаимосвязь и взаимообусловленность элементов природы, круговорот веществ и потоки энергии, биогеохимические циклы геологического и биологического круговоротов. Усвоение этой темы предполагает изучение не только общих закономерностей, характерных для биогеохимических циклов, но и особенностей циркуляции наиболее важных элементов – углерода, азота, фосфора, кальция, серы, а также изучение круговорота воды.

Необходимо уяснить роль различных групп организмов в круговороте химических элементов биосферы. В завершение вопроса следует знать, какое значение для биосферы имеют антропогенные нарушения круговорота элементов и как свести их к минимуму.

Деятельность человеческого общества приводит к изменению качественного состава биосферы, к ее переходу в ноосферу. В связи с этим нужно иметь представление о современных тенденциях этого процесса.

При усвоении темы у студента должно сложиться целостное представление о биосфере как глобальной экосистеме, обладающей не только свойствами экосистем, но и индивидуальными особенностями организации, выраженными в функциях живого вещества, мировом распределении первичной продукции и др.

 

Литература: [1, с. 151-176]; [2, с. 18-28, 331-351]; [3, с. 25-61, 461-477]; [4, с.124-135]; [7, с. 98-119].

 

Вопросы для самопроверки

1. Какие факторы определяют границы распространения жизни в биосфере?

2. Что такое биогеохимический круговорот веществ?

3. Дайте характеристику круговороту азота.

4. Какие вы знаете уровни организации живого вещества? Дайте характеристику каждому уровню.

5. Что такое ноосфера?