Экосистема — сообщество живых существ и среда их обитания

 

Экосистема — сообщество живых существ и среда их обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами. Появилось и понятие «техногенная экосистема» — эко- Экосистема — сообщество живых существ и среда их обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами. Появилось и понятие «техногенная экосистема» — экосистема, возникшая или значительно измененная под влиянием техногенных факторов. Любопытным примером техногенной системы является придуманная создателями фильма «Кин-дза-дза» планета Плюк. Итак, сообщества состоят из видов, нуждающихся друг в друге и дополняющих друг друга. Каждому сообществу присущи определенные пищевые (трофические) связи и определенный «обмен веществ». Разделенные географически, они состоят из аналогичных сообществ организмов, которые даже внешне могут быть похожими. Организмы занимают в сообществе определенные экологические ниши. Живые организмы в условиях взаимодействия с объектами неживой природы в определенных климатических условиях образуют биомы (англ. bioma от греч. «bios» — жизнь и лат. «-oma» — суффикс, означающий совокупность). Они сменяют друг друга в соответствии с климатическими поясами, и получили свои названия по представляющей их растительности (например, тундра, хвойные леса, степи, озера, болота, открытый океан, бухты, проливы и т. д.). Входящие в состав биомов экосистемы тесно связаны потоками энергии и веществ.
Живые организмы можно рассматривать как системы, через которые проходит поток энергии и вещества. Для того чтобы этот процесс был непрерывным, должен происходить круговорот веществ в природе. Если, например, круговорот воды может осуществляться как в живой, так и в неживой природе, то круговорот азота, углерода, фосфора связан с жизнедеятельностью организмов. Именно благодаря цикличности «использования» в экосистемах сохраняются необходимые для жизни элементы. Иначе обстоит дело с энергией. В отличие от веществ, ее количество практически неиссякаемо, поэтому поток энергии является незамкнутым. Большая часть солнечной энергии рассеивается, однако порядка 8 % солнечных лучей попадает на растения, а 2 % от этого количества используются для фотосинтеза — процесса превращения зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами лучистой энергии Солнца в энергию химических связей органических веществ. Ежегодно в результате фотосинтеза на Земле образуется около 150 млрд тонн органического вещества, усваивается 300 млрд тонн углекислого газа и выделяется около 200 млрд тонн свободного кислорода. Именно благодаря фотосинтетической деятельности первых земных организмов в первичной атмосфере Земли появился кислород, возник озоновый экран, создались условия для биологической эволюции. Накапливаемая энергия сохраняется в виде прироста биомассы. Часть продукции накапливается зелеными растениями, а часть употребляется растительноядными животными. Полученная энергия расходуется на поддержание жизни, в процессах дыхания и теплоотдачи, а остаток ее накапливается в виде новых особей. Хищники питаются травоядными животными и таким образом получают свою долю энергии. Каждая экосистема «населена» организмами, образующими популяции. Особи, составляющие популяцию, приспособлены (адаптированы) к конкретным условиям. При изменении условий меняется и состав популяции. Таким образом, сообщество живых организмов находится в равновесии с окружающей средой. Адаптация обеспечивается отбором — как внутривидовым, обеспечивающим выживание наиболее приспособленных особей данного вида, так и межвидовым — между представителями видов, занимающих схожие экологические ниши. Два вида не могут занимать одну и ту же экологическую нишу — либо они сольются в одну популяцию (если окажется возможным скрещивание), либо один вид со временем вытеснит другой. При изменении условий одни виды могут заменять другие; этот процесс называется сукцессией. По ее завершении возникает новое равновесное состояние. Численность популяции определяется, с одной стороны, наличием кормовой базы, с другой — хищников. В начале прошлого века в Аризоне в районе плато Кайбаб было 4000 оленей и большое количество хищников — пум и волков. Истребление хищников привело к тому, что олени размножились, и через 20 лет их число достигло миллиона. Они объели всю растительность, и спустя два года почти половина поголовья вымерла, а растительные ресурсы оказались истощены. Таким образом, хищники поддерживали равновесие между оленями и растительностью и между своей популяцией и популяцией оленей. В городах большую проблему представляют бродячие собаки. Однако их истребление абсолютно бессмысленно, пока сохраняется кормовая база — помойки и свалки отходов. Более того, если избавляться от собак жестко и радикально, на смену им придут другие «потребители» их пищи — легко размножающиеся крысы, лисицы. Кроме того, увеличится численность животных, которых собаки уничтожают. Совершенно не очевидно, что новое равновесное состояние будет связано с меньшими проблемами, чем существующее на сегодняшний день. В этом разделе мы уже не раз говорили о цикличности тех или иных процессов. Действительно, смена дня и ночи определяет суточные биоритмы в нашем организме (сонливость около пяти часов дня, которая затем проходит, объясняется снижением функции надпочечников). Каждый год весной и осенью некоторые животные «меняют шубку», и это — годовой цикл. Однако существуют и более сложные зависимости. В начале XX в. известным генетиком С. С. Четвериковым был предложен термин «волны жизни». Этими романтическими словами (синонимы — волны численности, популяционные волны) названы повторяющиеся подъемы и спады численности популяций живых организмов. Амплитуда таких колебаний может достигать у некоторых видов насекомых 10 тысяч раз. Поскольку разные виды тесно связаны между собой, волны жизни «распространяются» широко. Классический пример, приводимый в литературе, — циклы усиленного размножения грызунов (леммингов, мышей) в тундре, происходящий каждые 3-4 года (иногда они в такие годы массами мигрируют к морю, где и тонут). В это же время резко возрастает численность питающихся ими песцов и сов. Внезапно, в течение одного сезона численность грызунов резко падает. Вслед за ними песцы гибнут от голода, а совы мигрируют на юг и больше не возвращаются. Предполагается, что этот процесс может служить сохранению вида, поскольку при сокращении численности из популяции в первую очередь «уходят» более слабые особи, в том числе с генетическими нарушениями. Таким образом, волны жизни направлены на сохранение стабильности генома.