link1628 link1629 link1630 link1631 link1632 link1633 link1634 link1635 link1636 link1637 link1638 link1639 link1640 link1641 link1642 link1643 link1644 link1645 link1646 link1647 link1648 link1649 link1650 link1651 link1652 link1653 link1654 link1655 link1656 link1657 link1658 link1659 link1660 link1661 link1662 link1663 link1664 link1665 link1666 link1667 link1668 link1669 link1670 link1671 link1672 link1673 link1674 link1675 link1676 link1677 link1678 link1679 link1680 link1681 link1682 link1683 link1684 link1685 link1686 link1687 link1688 link1689 link1690 link1691 link1692 link1693 link1694 link1695 link1696 link1697 link1698 link1699 link1700 link1701 link1702 link1703 link1704 link1705 link1706 link1707 link1708 link1709 link1710 link1711 link1712 link1713 link1714 link1715 link1716 link1717 link1718 link1719 link1720 link1721 link1722 link1723 link1724 link1725 link1726 link1727 link1728 link1729 link1730 link1731 link1732 link1733 link1734 link1735 link1736 link1737 link1738 link1739 link1740 link1741 link1742 link1743 link1744 link1745 link1746 link1747 link1748 link1749 link1750 link1751 link1752 link1753 link1754 link1755 link1756 link1757 link1758 link1759 link1760 link1761 link1762 link1763 link1764 link1765 link1766 link1767 link1768 link1769 link1770 link1771 link1772 link1773 link1774 link1775

Курс лекций по “Общей экологии”. Часть 1

Закономерности функционирования экосистем

Сложные межвидовые взаимоотношения, определяющие функциональную целостность экосистем, отличаются относительной свободой структурных связей между отдельными компонентами. Виды в составе конкретных биоценозов могут замещаться биологически сходными видами. Нестабильность абиотических факторов экосистем является причиной колебаний состава и функциональных связей в биоценозах.

Динамичность — одно из фундаментальных свойств экосистем, которое отражает не только зависимость последних от комплекса факторов, но и адаптивную (приспособительную) реакцию всей системы на эти факторы.

Масштабы времени, в которых выражается динамика экосистем, различны. Изменения могут иметь суточную или сезонную ритмичность, продолжаться несколько лет или охватывать целые геологические эпохи, влияя на развитие глобальной экосистемы Земли. На стадии зарождения жизни на Земле бурно шли разнообразные химические реакции. Синтезировались и вступали в последующие реакции одни вещества, другие разлагались, преобразовывались в иные соединения, причем считают, что весь процесс был мало упорядочен и хаотичен. С возникновением жизни химические процессы постепенно стали подчиняться определенным закономерностям и упорядочились. Атомы, входящие в состав органических соединений живой ткани, стали передаваться по пищевой цепи от одного звена к другому и в конце концов возвращаться в неорганическую природу.

Академик В. И. Вернадский установил закономерность, сформулированную как закон биогенной миграции атомов: миграция химических элементов во всех экосистемах, включая биосферу в целом, либо осуществляется при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), либо протекает в среде, геохимические особенности которой (О2, СО2 , Н2 и т. д.) обусловлены живым веществом, как населяющих планету в настоящее время, так и действовавшим на Земле в течение всей геологической истории.

Разнообразие организмов, существующих во всевозможных экосистемах планеты, по В.И. Вернадскому, образует живое вещество Земли. Главной геохимической особенностью живого вещества является то, что оно пропускает через себя атомы химических элементов, осуществляя в процессе жизнедеятельности их закономерную сортировку и дифференциацию. Завершив свой жизненный цикл, организмы возвращают природе все, что взяли от нее в течение жизни.

Малые миграционные потоки химических элементов как между взаимосвязанными организмами, так и между организмами и окружающей их средой складываются в более крупные циклы — круговороты. Продолжительность и постоянство существования жизни поддерживают именно круговороты. Без них даже в масштабах всей Земли запасы необходимых элементов были бы очень скоро исчерпаны.

Круговорот биотический — явление не прерывного, циклического, закономерного, но неравномерного во времени и пространстве перераспределения вещества, энергии, информации в пределах экологических систем различного иерархического уровня организации — от биогеоценоза до биосферы. Круговорот веществ в масштабах всей биосферы называют большим кругом (рис. 6.2), а в пределах конкретного биогеоценоза малым кругом биотического обмена.

clip_image071

Часть биологического круговорота, состоящая из круговоротов углерода, воды, азота, фосфора, серы и других биогенных веществ, называют биогеохимическим круговоротом.

Некоторое количество вещества может на время выбывать из биологического круговорота (осаждаться на дне океанов, морей, выпадать в глубины земной коры и т. п.). Однако в результате протекания тектонических и геологических процессов (вулканической деятельности, подъема и опускания земной коры, изменения границ между сушей и водой и др.) осадочные породы вновь включаются в круговорот, называемый геологическим циклом или круговоротом.

Круговороты веществ от продуцентов к консументам различных уровней, затем к редуцентам, а от них вновь к продуцентам замкнуты не полностью. Если бы в экосистемах существовала их полная замкнутость, то не возникало бы никаких изменений среды жизни, не было бы почвы, известняков и прочих горных пород биогенного происхождения. Таким образом, биотический круговорот можно условно изобразить в виде незамкнутого кольца. Принципиальная схема круговорота веществ, предложенная Н. Ф. Реймерсом, приведена на рис. 6.3, где самые мелкие кольца обмена соответствуют биогеоценотическому обмену веществ (в пределах элементарных экосистем), наибольшее кольцо — обмену веществ в планетарном (биосферном) масштабе, а остальные кольца — обмену веществ в экосистемах соответствующих иерархических уровней.

Потери вещества из-за незамкнутости круговорота минимальны в биосфере (самой крупной экосистеме планеты). Информация в экосистемах теряется с гибелью видов и необратимыми генетическими перестройками.

clip_image073

Таким образом, каждая экосистема поддерживает свое существование за счет круговорота биогенов и постоянного притока солнечной энергии. Круговорот энергии в экосистемах практически отсутствует, поскольку от редуцентов она (энергия) возвращается к консументам в мизерных количествах. Считают, что коэффициент круговорота энергии не превышает 0,24%. Энергия может накапливаться, сберегаться (т. е. преобразовываться в более эффективные формы) и передаваться из одной части системы в другую но она не может быть снова пущена в дело, как вода и минеральные вещества. Единожды пройдя от растений-продуцентов через консументы к редуцентам, энергия выносится в околоземное и космическое пространство. При движении через экосистему поток энергии затрагивает в основном ее биоценоз.

Вы здесь: Главная Экология Курс лекций по “Общей экологии”. Часть 1