Вопросы для самопроверки

1. Перечислите уровни организации биосистем.

2. Охарактеризуйте понятие биоценоза и его составляющих. В чем отличие биоценоза от биоты?

3. Назовите виды отношений организмов в биоценозах.

4. Что такое трофические цепи (цепи питания)?

5. Назовите закон пирамиды энергий Р. Линдемана (закон десяти процентов).

6. Перечислите типы межвидовых взаимоотношений.

7. Назовите теорему, или закон, Гаузе (принцип конкурентного исключения).

Г л а в а II. Экология биологических систем (биосистем)

2.1. Экосистемы. Учение о биосфере как глобальной экосистеме Земли

Экологическая система (экосистема) – синонимом биогеоценоза Экосистема – первичная единица биосферы. Термин «экосистема» предложил английский ботаник А.Д. Тенсли (1871–1955). В отличие от биогеоценоза, экосистема может иметь искусственное происхождение (например, экосистема межпланетного корабля). Экосистемы достаточно устойчивы: способны сохранять свою структуру и функциональные особенности, т. е. стремятся вернуться в исходное (первоначальное состояние). Так, например, происходит постепенное восстановление экосистем даже после мощнейщих природных явлений (засуха, наводнения).

Однако даже в стабильном состоянии сообщества подвержены изменениям, связанным с суточными, сезонными и другими колебаниями абиотических условий. Это флуктуации (от лат. fluctuatio – колебание), при которых через какой-то промежуток времени сообщество возвращается к ранее пройденному состоянию. Периодические изменения состояния экосистем обратимы и ненаправленны.

Закономерное, направленное, необратимое изменение экосистемы называется ее сукцессией (от лат successio – преемственность).

Сукцессия экосистемы может вызываться как внутренними, так и внешними факторами. Автогенной называется сукцессия, обусловленная внутренними процессами самой экосистемы. Аллогенной называется сукцессия, вызванная внешними воздействиями на экосистему (обусловленными природными явлениями, либо деятельностью человека, тогда она называется антропогенной). Возникновение новых сообществ в природе на «голом месте» можно наблюдать крайне редко, например на океанических островах вулканического происхождения. Это – первичные сукцессии. Чаще приходится сталкиваться с вторичными сукцессиями, когда происходит восстановление сообщества после сильного нарушения, например в результате пожара. Сукцессии проявляются в закономерной и направленной смене одного состояния сообщества другим 5. Переносы вещества и энергии идут не только внутри биогеоценоза, но могут связывать соседние биогеоценозы, т. е. по сути, охватывать всю поверхность Земли. Поэтому можно говорить о единой, сложной и взаимосвязанной экосистеме высшего ранга – биосфере (от греч. sphaira – шар).

Биосфера (Zuss, 1873; Вернадский, 1919, 1926)  – область жизнедеятельности организмов, состоящая из трех геосфер: нижней части атмосферы (8–18 км); всей гидросферы; поверхности суши и верхних слоев литосферы (до 3 км). Биосфера включает в себя живые организмы (живое в температурном интервале от –250 до +160 С) и среду их обитания.

Помимо живого вещества компонентами биосферы являются биогенное (продукты, образующиеся в результате разложения остатков организмов, еще не полностью распавшихся: нефть, битумы, торф), биокосное (преобразованное организмами неорганическое вещество – почва) и косное (горные породы, в которых не принимало участие живое вещество) вещества. Биосфера – самая крупная экосистема земного шара, которая делится на экосистемы более низкого иерархического уровня и характеризуется большим кругом биотического обмена веществ 8.

По сути, биосфера – единый природный или природно-антропогенный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и косные экологические компоненты соединены между собой обменом веществ и распределением потока энергии. Экосистемы развиваются согласно экологическим закономерностям, или законам.

Закон постоянства живого вещества биосферы Вернадского (В.И. Вернадский, 1919) гласит, что количество живого вещества в биосфере постоянно.

Таким образом, любое изменение количества живого вещества в одном месте биосферы неминуемо влечет за собой такую же по размеру его перемену в другом/других местах, но с обратным знаком.

Согласно закону одного процента (правилу одного процента) изменение энергетики природной системы в пределах до 1 %, как правило, не выводит природную систему из равновесного состояния.