Понятието екосистеми. Учението за биогеоценозите

Концепцията за "екосистема" е въведена през 1935 г. от А. Тенсли, английски ботаник. С този термин той обозначава всеки набор от организми, които живеят заедно, както и тяхната среда. Неговото определение подчертава наличието на взаимозависимост, връзки, причинно-следствени връзки, които съществуват между абиотичната среда и биологичната общност, обединявайки ги в един вид функционално цяло. Екосистемата, според биолозите, е съвкупност от различни популации от различни видове, които живеят в обща зона, както и неживата среда, която ги заобикаля.

Биогеоценозата е естествено образувание с ясни граници. Състои се от набор от биоценози (живи същества), които заемат определено място. Например, за водните организми това място е водата, за тези, които живеят на сушата, това е атмосферата и почвата. По-долу ще разгледаме кое ще ви помогне да разберете какво представлява. Ще опишем тези системи подробно. Ще научите за тяхното устройство, какви видове съществуват и как се променят.

Биогеоценоза и екосистема: разлики

До известна степен понятията "екосистема" и "биогеоценоза" са недвусмислени. Те обаче не винаги съвпадат по обем. Биогеоценозата и екосистемата са свързани като по-малко широко и по-широко понятие. Екосистемата не е свързана с определена ограничена площ от земната повърхност. Тази концепция може да се приложи към всички стабилни системи от неживи и живи компоненти, в които има вътрешна и външна циркулация на енергия и вещества. Екосистемите например включват капка вода с микроорганизми в нея, саксия, аквариум, биофилтър, аерационен резервоар, космически кораб. Но те не могат да бъдат наречени биогеоценози. Една екосистема може да включва няколко биогеоценози. Нека се обърнем към примерите. Възможно е да се разграничат биогеоценозите на океана и биосферата като цяло, континента, пояса, почвено-климатичния регион, зоната, провинцията, областта. Следователно не всяка екосистема може да се счита за биогеоценоза. Разбрахме го, като разгледахме примери. Но всяка биогеоценоза може да се нарече екологична система. Надяваме се, че вече разбирате спецификата на тези понятия. "Биогеоценоза" и "екосистема" често се използват като синоними, но все още има разлика между тях.

Характеристики на биогеоценозата

Много видове обикновено живеят в някое от ограничените пространства. Между тях се установява сложна и постоянна връзка. С други думи, различни видове организми, които съществуват в определено пространство, характеризиращо се с комплекс от специални физико-химични условия, са сложна система, която продължава повече или по-малко дълго време в природата. Изяснявайки определението, отбелязваме, че биогеоценозата е общност от организми от различни видове (исторически установени), които са тясно свързани помежду си и с тяхната среда, обмен на енергия и вещества. Специфична характеристика на биогеоценозата е, че тя е пространствено ограничена и доста хомогенна по видовия състав на живите същества, включени в нея, както и по отношение на комплекс от различни.Съществуването като цялостна система осигурява постоянен приток на слънчева енергия към този комплекс. По правило границата на биогеоценозата се установява по границата на фитоценозата (растителното съобщество), което е нейният най-важен компонент. Това са основните му характеристики. Голяма е ролята на биогеоценозата. На нейно ниво протичат всички процеси на енергийния поток и кръговрата на веществата в биосферата.

Три групи биоценози

Основната роля в осъществяването на взаимодействието между различните му компоненти принадлежи на биоценозата, тоест на живите същества. Те се разделят според функциите си на 3 групи - разлагащи, консументи и продуценти - и тясно взаимодействат с биотопа (неживата природа) и помежду си. Тези живи същества са обединени от съществуващите между тях хранителни връзки.

Производителите са група автотрофни живи организми. Консумирайки енергията на слънчевата светлина и минералите от биотопа, те създават първични органични вещества. Тази група включва някои бактерии, както и растения.

Декомпозиторите разлагат останките от мъртви организми, а също така разграждат органичните вещества до неорганични, като по този начин връщат минералните вещества, „изтеглени“ от производителите в биотопа. Това са например някои видове едноклетъчни гъби и бактерии.

Динамично равновесие на системата

Видове биогеоценози

Биогеоценозата може да бъде естествена и изкуствена. Видовете на последните включват агробиоценози и градски биогеоценози. Нека разгледаме по-подробно всеки от тях.

Естествена биогеоценоза

Имайте предвид, че всяка естествена естествена биогеоценоза е система, която се е развивала дълго време - хиляди и милиони години. Следователно всички негови елементи са "прилепени" един към друг. Това води до факта, че устойчивостта на биогеоценозата към различни промени, настъпващи в околната среда, е много висока. „Силата“ на екосистемите не е неограничена. Дълбоките и резки промени в условията на съществуване, намаляването на броя на видовете организми (например в резултат на мащабен улов на търговски видове) водят до факта, че балансът може да бъде нарушен и може да бъде унищожени. В този случай има промяна на биогеоценозите.

Агробиоценози

Агробиоценозите са специални общности от организми, които се развиват в райони, използвани от хората за селскостопански цели (засаждане, засяване на култивирани растения). Производителите (растения), за разлика от биогеоценозите на естествен вид, тук са представени от един вид култури, отглеждани от човека, както и определен брой плевелни видове. Разнообразието (гризачи, птици, насекоми и др.) определя растителната покривка. Това са видове, които могат да се хранят с растения, растящи на територията на агробиоценозите, както и да бъдат в условията на тяхното отглеждане. Тези условия определят наличието на други видове животни, растения, микроорганизми и гъби.

Агробиоценозата зависи преди всичко от дейността на човека (торене, механична обработка на почвата, напояване, обработка с пестициди и др.). Стабилността на биогеоценозата на този вид е слаба - тя ще се срине много бързо без човешка намеса. Това отчасти се дължи на факта, че култивираните растения са много по-капризни от дивите. Следователно те не могат да се конкурират с тях.

Градски биогеоценози

Особен интерес представляват градските биогеоценози. Това е друг тип антропогенни екосистеми. Парковете са пример. Основните, както и при агробиоценозите, в тях са антропогенни. Видовият състав на растенията се определя от човека. Той ги засажда, а също така се грижи за тях и обработката им. Най-силно изразените промени във външната среда са изразени именно в градовете - повишаване на температурата (от 2 до 7 ° C), специфични особености на почвата и атмосферния състав, специален режим на влажност, осветеност и действие на вятъра. Всички тези фактори формират градските биогеоценози. Това са много интересни и специфични системи.

Примерите за биогеоценоза са многобройни. Различните системи се различават една от друга по видовия състав на организмите, както и по свойствата на средата, в която живеят. Примери за биогеоценоза, на които ще се спрем подробно, са широколистна гора и езеро.

Широколистна гора като пример за биогеоценоза

Широколистната гора е сложна екологична система. Съставът на биогеоценозата в нашия пример включва растителни видове като дъбове, буки, липи, габър, брези, кленове, планински ясен, трепетлики и други дървета, чиято зеленина пада през есента. Няколко от техните нива се открояват в гората: ниски и високи дървесни, мъхови почвени покривки, треви, храсти. Растенията, обитаващи горните нива, са по-светлолюбиви. Те по-добре издържат на колебания във влажността и температурата, отколкото представителите на по-ниските нива. Мъховете, тревите и храстите са устойчиви на сянка. Те съществуват през лятото в здрача, образувани след разгръщането на листата на дърветата. Постелята лежи на повърхността на почвата. Образува се от полуразложени останки, клонки от храсти и дървета, паднали листа, изсъхнали треви.

Горските биогеоценози, включително широколистните гори, се характеризират с богата фауна. Те се обитават от много ровещи гризачи, хищници (мечка, язовец, лисица) и ровещи насекомоядни. Има и бозайници, живеещи по дърветата (бурундук, катерица, рис). Сърната, лосът, еленът са част от групата на големите тревопасни животни. Глиганите са широко разпространени. Птиците гнездят в различни нива на гората: на стволове, в храсти, на земята или по върховете на дърветата и в хралупи. Има много насекоми, които се хранят с листа (например гъсеници), както и дърво (короятни бръмбари). В горните слоеве на почвата, както и в постелята, освен насекоми, живеят огромен брой други гръбначни (кърлежи, земни червеи, ларви на насекоми), много бактерии и гъбички.

Езерото като биогеоценоза

Помислете сега за езерото. Това е пример за биогеоценоза, при която жизнената среда на организмите е водата. Големи плаващи или вкоренени растения (плевели, водни лилии, тръстика) се заселват в плитките води на езера. Малки плаващи растения са разпределени в целия воден стълб, до дълбочината, където прониква светлината. Това са предимно водорасли, които се наричат ​​фитопланктон. Понякога има много от тях, в резултат на което водата става зелена, "цъфти". Много синьо-зелени, зелени и диатомени водорасли се срещат във фитопланктона. Попови лъжички, ларви на насекоми, ракообразни се хранят с растителни остатъци или живи растения. Рибите и хищните насекоми ядат малки животни. А тревопасните и по-малките хищни риби се ловуват от големите хищни. Организмите, които разграждат органичната материя (гъбички, флагелати, бактерии), са широко разпространени в езерото. Има особено много от тях на дъното, тъй като тук се натрупват останки от мъртви животни и растения.

Сравнение на два примера

Сравнявайки примери за биогеоценоза, виждаме колко различни както по видов състав, така и по външен вид са екосистемите на езерото и гората. Това се дължи на факта, че организмите, които ги обитават, имат различно местообитание. В езерото е вода и въздух, в гората е почва и въздух. Въпреки това функционалните групи организми са от един и същи тип. В гората производителите са мъхове, билки, храсти, дървета; в езерото - водорасли и плаващи растения. В гората потребителите включват насекоми, птици, животни и други безгръбначни, които обитават постелята и почвата. Консуматорите в езерцето са различни земноводни, насекоми, ракообразни, хищни и тревопасни риби. В гората разложителите (бактерии и гъби) са представени от сухоземни форми, а в езерото - от водни. Също така отбелязваме, че както езерото, така и широколистната гора са естествена биогеоценоза. По-горе дадохме примери за изкуствени.

Защо биогеоценозите се сменят взаимно?

Биогеоценозата не може да съществува вечно. Неизбежно ще се промени рано или късно. Това се случва в резултат на промени в околната среда от живи организми, под въздействието на човека, в процеса на еволюция, с променящите се климатични условия.

Пример за промяна в биогеоценозата

Нека разгледаме като пример случая, когато самите живи организми са причина за промяната на екосистемите. Това е селище от скали с растителност. От голямо значение в първите етапи на този процес е изветрянето на скалите: частично разтваряне на минерали и промяна на техните химични свойства, разрушаване. В началните етапи първите заселници играят много важна роля: водорасли, бактерии, синьо-зелени. Производителите са в състава на лишеи и свободно живеещи водорасли. Те създават органична материя. Синьо-зелените вземат азот от въздуха и го обогатяват със среда, която все още не е подходяща за обитаване. Лишеите разтварят скалата със секрети от органични киселини. Те допринасят за постепенното натрупване на елементите на минералното хранене. Гъбите и бактериите разрушават органичните вещества, създадени от производителите. Последните не са напълно минерализирани. Постепенно се натрупва смес от минерални и органични съединения и растителни остатъци, обогатени с азот. Създават се условия за съществуване на храстовидни лишеи и мъхове. Процесът на натрупване на азот и органични вещества се ускорява, образува се тънък слой почва.

Формира се примитивна общност, която може да съществува в тази неблагоприятна среда. Първите заселници са добре приспособени към суровите условия на скалите - те издържат на замръзване, топлина и сухота. Постепенно те променят местообитанието си, създавайки условия за формиране на нови популации. След появата на тревисти растения (детелини, житни растения, острица, звънец и др.) Конкуренцията за хранителни вещества, светлина и вода се засилва. В тази борба заселниците пионери са изместени от нови видове. Храстите се задоволяват с билки. Те държат почвата на място с корените си. Горските съобщества се заменят с тревно-храстови съобщества.

В хода на дълъг процес на развитие и промяна на биогеоценозата, броят на видовете живи организми, включени в нея, постепенно нараства. Общността става все по-сложна, става все по-разклонена.Разнообразието от взаимоотношения, които съществуват между организмите, се увеличава. Все повече общности използват ресурсите на околната среда. Така тя се превръща в зряла, която е добре адаптирана към условията на околната среда и има саморегулация. В него видовите популации се размножават добре и не се заместват от други видове. Описаната промяна на биогеоценозите продължава хиляди години. Но има промени, които се случват пред очите на само едно поколение хора. Например, това е свръхрастежът на малки резервоари.

И така, говорихме за това какво е биогеоценоза. Представените по-горе примери с описания дават визуално представяне на това. Всичко, за което говорихме, е важно за разбирането на тази тема. Видове биогеоценози, тяхната структура, характеристики, примери - всичко това трябва да се проучи, за да имате пълна картина за тях.

1. Концепцията за биогеоценоза и биогеоценология

Човек в ежедневието си постоянно трябва да се сблъсква с определени области от природните комплекси, които го заобикалят: области на поле, ливада, блато, резервоар. Всяка част от земната повърхност или природен комплекс трябва да се разглежда като определено природно цяло, където цялата растителност, фауна и микроорганизми, почвата и атмосферата са тясно свързани и взаимодействат помежду си. Тези взаимоотношения трябва да се вземат предвид при всяко икономическо използване на природните ресурси (растения, животни, почва и др.).

Природни комплекси, в които растителността е напълно оформена и които могат да съществуват сами, без човешка намеса, и ако човек или нещо друго ги наруши, те ще бъдат възстановени, при това по определени закони. Такива природни комплекси са биогеоценози.

Най-сложните и важни природни биогеоценози са горските. В нито един природен комплекс, в нито един вид растителност тези взаимоотношения не са изразени така рязко и толкова многостранно, както в гората.

горапредставлява най-силният "филм на живота". Горите играят доминираща роля в състава на растителната покривка на Земята. Те заемат почти една трета от земната площ на планетата – 3,9 милиарда хектара. Ако вземем предвид, че пустините, полупустините и тундрите заемат около 3,8 милиарда хектара, а повече от 1 милиард хектара са пустеещи, застроени и други непродуктивни земи, тогава става очевидно колко важни са горите за формирането на естествени комплекси и функцията, която изпълняват.жива материя на земята. Масата на органичната материя, концентрирана в горите, е 1017–1018 тона, което е 5–10 пъти повече от масата на цялата тревиста растителност.

Ето защо беше придадено и се отдава особено значение на биогеоценологичните изследвания на горските системи и терминът "биогеоценоза" беше предложен от академик V.N. Сукачев в края на 30-те години. 20-ти век във връзка с горските екосистеми. Но това е валидно по отношение на всяка естествена екосистема във всеки географски регион на Земята.

Определение за биогеоценоза според В. Н. Сукачев (1964: 23)се счита за класически - „... това е съвкупност от хомогенни природни явления (атмосфера, скали, растителност, фауна и света на микроорганизмите, почвени и хидрологични условия) върху известна степен на земната повърхност, която има специална специфика на взаимодействията на тези съставни компоненти и определен вид метаболизъм и енергия: помежду си и с други природни явления и представляващи вътрешно противоречиво единство, което е в постоянно движение и развитие ... ".

Това определение отразява цялата същност на биогеоценозата, характеристики и характеристики, присъщи само на нея:

биогеоценозата трябва да бъде хомогенна във всички отношения: жива и нежива материя: растителност, животински свят, население на почвата, релеф, основна скала, свойства на почвата, дълбочина и режим на подпочвените води;

всяка биогеоценоза се характеризира с наличието на специален, само присъщ тип метаболизъм и енергия,

всички компоненти на биогеоценозата се характеризират с единството на живота и неговата среда, т.е. характеристиките и моделите на жизнената активност на биогеоценозата се определят от нейното местообитание, следователно биогеоценозата е географско понятие.

В допълнение, всяка специфична биогеоценоза трябва:

Бъдете хомогенни в своята история;

Да бъде достатъчно дългогодишно създадено формирование;

Ясно се различават по растителност от съседните биогеоценози и тези различия трябва да са естествени и екологично обясними.

Примери за биогеоценози:

Разнолистна дъбова гора в подножието на делувиалния склон на южно изложение върху планинска кафяво-горска средноглинеста почва;

Житна ливада в котловина върху глинести торфени почви,

Forb поляна на висока речна заливна низина върху заливна низина дерново-глееста средно глинеста почва,

Листвена лиственица на Al-Fe-хумусно-подзолисти почви,

Горска смесена широколистна с лианова растителност по северния склон на кафяви горски почви и др.

По-просто определение:„Биогеоценозата е цялата съвкупност от видове и цялата съвкупност от компоненти на неживата природа, които обуславят съществуването на дадена екосистема, отчитайки неизбежното антропогенно въздействие.“ Последното допълнение, като се има предвид неизбежното антропогенно въздействие, е почит към модерността. По времето на В.Н. Сукачев, нямаше нужда да приписваме антропогенния фактор на основните фактори на околната среда, какъвто е сега.

Областта на знанието за биогеоценозите се нарича биогеоценология. За да се контролират природните процеси, трябва да се познават моделите, на които те се подчиняват. Редица науки изучават тези закономерности: метеорология, климатология, геология, почвознание, хидрология, различни отдели на ботаниката и зоологията, микробиологията и др. Биогеоценологията, от друга страна, обобщава, синтезира резултатите от изброените науки от определен ъгъл , фокусирайки се върху взаимодействията на компонентите на биогеоценозите един с друг и разкривайки общи модели, които управляват тези взаимодействия.

Обектът на изследване на биогеоценологията е биогеоценозата.

Предметът на изследване на биогеоценологията е взаимодействието на компонентите на биогеоценозите помежду си и общите закони, които управляват тези взаимодействия.

2. Компонентен състав на биогеоценозите

Компонентите на биогеоценозата не просто съществуват един до друг, но активно взаимодействат помежду си. Основни и задължителни компоненти са биоценоза и екотоп.

Биоценоза или биологична общност - съвкупност от три компонента, живеещи заедно: растителност (фитоценоза), животни (зооценоза) и микроорганизми (микробоценоза).

Всеки от компонентите е представен от много индивиди от различни видове. Ролята на всички компоненти: растения, животни и микроорганизми в биоценозата е различна.

По този начин растенията образуват относително постоянна структура на биоценозата поради тяхната неподвижност, докато животните не могат да служат като структурна основа на общността. Микроорганизмите, въпреки че повечето от тях не са прикрепени към субстрата, се движат с ниска скорост; водата и въздухът ги пренасят пасивно на значителни разстояния.

Животните зависят от растенията, защото не могат да изградят органична материя от неорганична. Някои микроорганизми (както всички зелени, така и редица незелени) са автономни в това отношение, тъй като те са способни да изграждат органична материя от неорганична материя, използвайки енергията на слънчевата светлина или енергията, освободена по време на химически реакции на окисление.

Микроорганизмите (микроби, бактерии, протозои) играят важна роля в разграждането на мъртвата органична материя до минерали, т.е. в процес, без който нормалното съществуване на биоценозите би било невъзможно. Почвените микроорганизми могат да играят значителна роля в структурата на сухоземните биоценози.

Разликите (биоморфологични, екологични, функционални и др.) В характеристиките на организмите, които съставляват тези три групи, са толкова големи, че методите за тяхното изследване се различават значително. Следователно съществуването на три клона на знанието - фитоценология, зооценология и микробиоценология, изучаващи съответно фитоценози, зооценози и микробни ценози, е съвсем законно.

Екотоп- място за живот или местообитание на биоценоза, вид "географско" пространство. Образува се от една страна от почва с характерна подпочва, с горска постеля, а също и с едно или друго количество хумус (хумус); от друга страна, атмосфера с определено количество слънчева радиация, с едно или друго количество свободна влага, с характерно съдържание на въглероден диоксид във въздуха, различни примеси, аерозоли и др., във водните биогеоценози, вместо атмосфера, вода. Ролята на околната среда в еволюцията и съществуването на организмите е извън съмнение. Неговите отделни части (въздух, вода и др.) И фактори (температура, слънчева радиация, градиенти на надморска височина и др.) се наричат ​​абиотични или неживи компоненти, за разлика от биотичните компоненти, представени от живата материя. В.Н. Сукачев не приписва физическите фактори на компонентите, докато други автори го правят (фиг. 5).

Биотоп- това е екотоп, трансформиран от биоценозата за "себе си". Биоценоза и биотоп функционират в непрекъснато единство. Размерите на биоценозата винаги съвпадат с границите на биотопа, следователно с границите на биогеоценозата като цяло.

От всички компоненти на биотопа почвата е най-близо до биогенния компонент на биогеоценозата, тъй като нейният произход е пряко свързан с живата материя. Органичното вещество в почвата е продукт на жизнената дейност на биоценозата на различни етапи на трансформация.

Съобществото от организми е ограничено от биотопа (при стридите от границите на плитчината) от самото начало на съществуването.

в) В. Докучаев;

г) К. Тимирязев;

д) К. Мьобиус.

(Отговор:б.)

2. Ученият, който въвежда понятието „екосистема“ в науката:

а) А. Тенсли;

б) В. Докучаев;

в) К. Мьобиус;

г) В. Йохансен.

(Отговор:А . )

3. Попълнете пропуските с имената на функционалните групи на екосистемата и царствата на живите същества.

Наричат ​​се организми, които консумират органична материя и я преработват в нови форми. Те са представени главно от видове, принадлежащи към света. Наричат ​​се организми, които консумират органична материя и напълно я разграждат до минерални съединения. Те са представени от видове, свързани с ki. Наричат ​​се организми, които консумират минерални съединения и, използвайки външна енергия, синтезират органични вещества. Те са представени главно от видове, принадлежащи към света.

(Отговори(последователно): потребители, животни, разложители, гъбички и бактерии, производители, растения.)

4. Всички живи същества на Земята съществуват благодарение на органична материя, произведена главно от:

а) гъби

б) бактерии;

в) животни;

г) растения.

(Отговор:Ж.)

5. Попълнете пропуснатите думи.

Нарича се общност от организми от различни видове, тясно свързани помежду си и обитаващи повече или по-малко хомогенна територия. Състои се от: растения, животни. Съвкупността от организми и компоненти на неживата природа, обединени от циркулацията на веществата и потока на енергия в единен природен комплекс, се нарича или.

(Отговори(последователно): биоценоза, гъби и бактерии, екосистема или биогеоценоза.)

6. От тези организми производителите включват:

а) крава

б) бяла гъба;

в) червена детелина;

г) човек.

(Отговор: c.)

7. Изберете от списъка имената на животните, които могат да бъдат приписани на потребителите от втория ред: сив плъх, слон, тигър, дизентерийна амеба, скорпион, паяк, вълк, заек, мишка, скакалец, ястреб, морско свинче, крокодил, гъска, лисица, костур, антилопа, кобра, степна костенурка, гроздов охлюв, делфин, колорадски бръмбар, бича тения, кенгуру, калинка, полярна мечка, медоносна пчела, кръвосмучещ комар, водно конче, троскот, листна въшка, сива акула.

(Отговор:сив плъх, тигър, дизентерийна амеба, скорпион, паяк, вълк, ястреб, крокодил, лисица, костур, кобра, делфин, тения, калинка, полярна мечка, кръвосмучещ комар, водно конче, сива акула.)

8. От изброените имена на организми изберете производители, консументи и разложители: мечка, бик, дъб, катерица, манатарка, шипка, скумрия, жаба, тения, гнилостни бактерии, баобаб, зеле, кактус, пеницил, дрожди.

(Отговор:производители - дъб, шипка, баобаб, зеле, кактус; консуматори - мечка, бик, катерица, скумрия, жаба, тения; разложители - манатарки, гнилостни бактерии, пеницил, дрожди.)

9. В една екосистема се пренася основният поток от материя и енергия:

(Отговор: V . )

10. Обяснете защо съществуването на живот на Земята би било невъзможно без бактерии и гъбички.

(Отговор:гъбичките и бактериите са основните разложители в екосистемите на Земята. Те разграждат мъртвата органична материя в неорганична материя, която след това се консумира от зелените растения. Така гъбите и бактериите поддържат цикъла на елементите в природата, а оттам и самия живот.)

11. Обяснете защо е икономически изгодно да се държат тревопасни риби в охладителни басейни на топлоелектрически централи.

(Отговор:тези водоеми са силно обрасли с водна растителност, в резултат на което водата в тях застоява, което нарушава охлаждането на отпадъчните води. Рибите ядат цялата растителност и растат добре.)

12. Посочете организмите, които са продуценти, но не принадлежат към царството на растенията.

(Отговор:фотосинтезиращи камшичести протозои (например зелена еуглена), хемосинтезиращи бактерии, цианобактерии.

13. Организми, които не са абсолютно необходими за поддържане на затворен цикъл на биогенни елементи (азот, въглерод, кислород и др.):

а) производители;

б) потребители;

в) редуктори.

Понятието екосистеми. Учението за биогеоценозите

Съобществата от организми са свързани с неорганичната среда чрез най-тесни материални и енергийни връзки. Растенията могат да съществуват само благодарение на постоянното снабдяване с въглероден диоксид, вода, кислород и минерални соли. Хетеротрофите живеят от автотрофи, но се нуждаят от неорганични съединения като кислород и вода. Във всяко конкретно местообитание запасите от неорганични съединения, необходими за поддържане на жизнената активност на обитаващите го организми, биха били достатъчни за кратко време, ако тези запаси не се подновяват. Връщането на биогенни елементи в околната среда става както по време на живота на организмите (в резултат на дишане, екскреция, дефекация), така и след смъртта им, в резултат на разлагането на трупове и растителни остатъци. По този начин общността образува определена система с неорганичната среда, в която потокът от атоми, предизвикан от жизнената дейност на организмите, има тенденция да бъде затворен в цикъл.

Понятието екосистеми.Всяка съвкупност от организми и неорганични компоненти, в които може да се осъществи циркулацията на веществата, се нарича екосистема.Терминът е предложен през 1935 г. от английския еколог А. Тансли, който подчертава, че при този подход неорганичните и органичните фактори действат като равни компоненти и не можем да отделим организмите от тяхната специфична среда. А. Тансли разглежда екосистемите като основните единици на природата на повърхността на Земята, въпреки че нямат определен обем и могат да покриват пространство с всякаква дължина.

За да се поддържа циркулацията на веществата в системата, е необходимо да има запас от неорганични молекули в усвоена форма и три функционално различни екологични групи организми: производители, консументи и разлагащи.

производителиавтотрофните организми са способни да изграждат телата си за сметка на неорганични съединения. Потребители - Това са хетеротрофни организми, които консумират органичната материя на производителите или други консументи и я трансформират в нови форми. разлагачи живеят за сметка на мъртвата органична материя, превръщайки я отново в неорганични съединения. Тази класификация е относителна, тъй като самите потребители и производители действат частично като разлагащи вещества, освобождавайки минерални метаболитни продукти в околната среда по време на живота си.

По принцип циркулацията на атомите може да се поддържа в системата без междинно звено - консуматори, поради дейността на други две групи. Такива екосистеми обаче се срещат по-скоро като изключения, например в онези райони, където общностите, формирани само от микроорганизми, функционират. Ролята на консументи в природата се изпълнява предимно от животните, тяхната дейност по поддържане и ускоряване на цикличната миграция на атомите в екосистемите е сложна и разнообразна.

Мащабът на екосистемата в природата е изключително различен. Степента на затваряне на циклите на материята, поддържана в тях, също не е еднаква, тоест многократното участие на едни и същи атоми в цикли. Като отделни екосистеми могат да се разглеждат например възглавница от лишеи върху ствол на дърво и срутващ се пън с населението му и малък временен резервоар, ливада, гора, степ, пустиня, целия океан и накрая цялата повърхност на Земята, заета от живот.

При някои типове екосистеми изнасянето на материя извън техните граници е толкова голямо, че тяхната стабилност се поддържа главно благодарение на притока на същото количество материя отвън, докато вътрешната циркулация е неефективна. Това са течащи резервоари, реки, потоци, райони по стръмните склонове на планините. Други екосистеми имат много по-пълна циркулация на веществата и са относително автономни (гори, ливади, степи в планински райони, езера и др.). Но нито една, дори най-голямата екосистема на Земята няма напълно затворен цикъл. Континентите интензивно обменят материя с океаните, а атмосферата играе важна роля в тези процеси и цялата ни планета получава част от материята от космоса, а част отдава на космоса.

В съответствие с йерархията на общностите, животът на Земята се проявява и в йерархията на съответните екосистеми. Екосистемната организация на живота е едно от необходимите условия за неговото съществуване. Запасите от биогенни елементи, от които са изградени телата на живите организми, на Земята като цяло и във всяка конкретна област на нейната повърхност не са неограничени. Само система от цикли може да даде на тези резерви свойството безкрайност, необходимо за продължаване на живота. Само функционално различни групи организми могат да поддържат и осъществяват цикъла. По този начин функционалното и екологичното разнообразие на живите същества и организацията на потока от вещества, извлечени от околната среда в цикли, са най-древното свойство на живота.

Учението за биогеоценозите.Паралелно с развитието на концепцията за екосистемите успешно се развива учението за биогеоценозите, чийто автор е академик В. Н. Сукачев (1942 г.).

„Биогеоценоза- това е съвкупност от хомогенни природни явления (атмосфера, скали, растителност, дива природа и света на микроорганизмите, почвени и хидрологични условия) върху известен размер на земната повърхност, които имат своя специфика на взаимодействие на тези условия на нейното компоненти и определен тип обмен на вещества и енергия между себе си и други природни явления и представляващи вътрешно противоречиво единство, което е в постоянно движение, развитие ”(В. Н. Сукачев, 1964).

„Екосистема“ и „биогеоценоза“ са по същество близки понятия, но ако първото от тях е приложимо за системи, които осигуряват цикли от всякакъв ранг, тогава „биогеоценозата“ е териториално понятие, отнасящо се до такива земни площи, които са заети от определени единици растителна покривка - фитоценози . Науката за биогеоценозите - биогеоценология - произлиза от геоботаниката и е насочена към изучаване на функционирането на екосистемите в специфични ландшафтни условия, в зависимост от свойствата на почвата, релефа, естеството на околната среда на биогеоценозата и нейните първични компоненти - скали, животни, растения, микроорганизми.

В биогеоценозата В. Н. Сукачев разграничава два блока: екотоп -набор от условия на абиотичната среда и биоценозае съвкупността от всички живи организми.

Екотопчесто се разглежда като абиотична среда, нетрансформирана от растения (първичният комплекс от фактори на физическата и географска среда), но биотоп- като съвкупност от елементи на абиотичната среда, модифицирана от средаообразуващата дейност на живите организми. Във вътрешния състав на биогеоценозата се разграничават такива структурни и функционални единици като парцели (терминът е предложен от N.V. Dylis). Биогеоценотични парцели включват растения, животинска популация, микроорганизми, мъртва органична материя, почва и атмосфера по цялата вертикална дебелина на биогеоценозата, създавайки нейната вътрешна мозайка. Биогеоценотичните парцели се различават визуално по отношение на растителността: височина и плътност на слоевете, видов състав, жизнен статус и възрастов диапазон на популациите на доминиращи видове. Понякога те са добре разграничени от състава, структурата и дебелината на горската постеля. Те обикновено са кръстени на растенията, които доминират в различни нива. Например, в дъбово-смърчова гора с космат острица могат да се разграничат такива парцели като смърч-космат-острица, смърч-оксалис, голяма папрат в прозорците на дървесния слой, дъб-сладък, дъб-трепетлика-дробница, бреза-смърч-смърт покритие, трепетлика-snowweed и др.

Всеки колет има свой собствен фитоклимат.През пролетта снегът остава по-дълго в сенчести смърчови парцели, отколкото в райони под широколистни дървета или в прозорци. Следователно активният живот в парцелите през пролетта се случва по различно време и обработката на детрита също протича с различна скорост. Границите между парцелите могат да бъдат относително ясни или размазани. Връзката се осъществява както в резултат на кондиционирането на условията на околната среда (топлообмен, промени в осветлението, преразпределение на валежите и т.н.), така и в резултат на обмен на материали и енергия. Има разпръскване на растителни отпадъци, пренасяне на прашец, спори, семена и плодове от въздушни течения и животни, движение на животни, повърхностен отток на валежи и стопена вода, движещи се минерални и органични вещества. Всичко това поддържа биогеоценозата като единна, вътрешно хетерогенна екосистема.

Ролята на различните парцели в структурата и функционирането на биогеоценозите не е еднаква; най-големите парцели, заемащи големи пространства и обеми, се наричат основен.Малко са те. Те определят облика и структурата на биогеоценозата. Малките колети се наричат допълващи се.Броят им винаги е по-голям. Някои колети са по-стабилни, други са обект на значителни и бързи промени. Тъй като растенията узряват и остаряват, парцелите могат значително да променят състава и структурата, ритъма на сезонно развитие и да участват в цикъла на веществата по различни начини.

Ориз. 145.Прозорци на възобновяване на основните видове в горската биогеоценоза (по О. В. Смирнова, 1998)

Мозаечният характер на горските биогеоценози и появата на нови парцели често се свързват с образуването на прозорци в горите, т.е. нарушаване на дървесния слой поради падане на стари дървета, огнища на масови вредители - насекоми, гъбична атака, и дейността на едрите копитни животни. Създаването на такава мозайка е абсолютно необходимо за устойчивото съществуване на гората и възобновяването на доминиращите дървесни видове, чийто подраст често не може да се развие под родителските корони, тъй като изисква различни условия на осветление и минерално хранене. Прозорци за възобновяванеза различните породи трябва да има достатъчна пространствена степен (фиг. 145). В източноевропейските широколистни гори нито един вид не може да започне плододаване в прозорци, съизмерими с проекцията на короната на едно или две възрастни дървета. Дори най-сенкоустойчивите от тях - букове, кленове - изискват осветени парцели от 400–600 m 2, а пълната онтогенеза на светлолюбивите видове - дъб, ясен, трепетлика може да бъде завършена само в големи прозорци от поне 1500–2000 м 2.

Въз основа на подробно проучване на структурата и функционирането на биогеоценозите в екологията, a концепцията за мозаично-циклична организация на екосистемите. От тази гледна точка устойчивото съществуване на много видове в една екосистема се постига чрез нарушения на естествените местообитания, които постоянно се случват в нея, което позволява на нови поколения да заемат новоосвободеното пространство.

Биогеоценологията разглежда земната повърхност като мрежа от съседни биогеоценози, свързани помежду си чрез миграцията на веществата, но въпреки това, макар и в различна степен, автономни и специфични в своите цикли. Специфичните свойства на обекта, зает от биогеоценозата, му придават оригиналност, отличавайки го от други, първоначални по вид.

И двете понятия - екосистеми и биогеоценози - се допълват и обогатяват взаимно, позволявайки ни да разгледаме функционалните връзки на общностите и тяхната неорганична среда в различни аспекти и от различни гледни точки.