23

Вестественных условиях процессы связывания и высвобождения азота уравновешивают друг друга и заметного накопления азота в океане не наблюдается.

Внастоящее время искусственное внесение азота с удобрениями в агроценозы суши достигло 30 млн т/год и сравнялось с естественным потоком азота в биосфере, что привело к избытку азота в некоторых почвах и водоемах, изменив их качество.

Стоит отметить, что глобального нарушения круговорота азота пока на Земле не произошло.

К круговоротам основных биогенных элементов, имеющих газовую фазу, примыкают так называемые осадочные круговороты, из которых важнейшим является круговорот фосфора. Ежегодный вынос фосфора в

Мировой океан оценивается в 1,4 107 т. Скорость обратного переноса из океана на сушу птицами и продуктами рыбного промысла составляет существенно меньшую часть – примерно 195 т/год.

Искусственное внесение фосфатных удобрений в наземные агроценозы составляет 7 107 т/год, причем заметная доля удобрений смывается с полей в водоемы, ухудшая их качество.

Таким образом, механизмы естественного возврата фосфора на сушу не способны компенсировать потери этого элемента при его осаждении в глубинах океана.

1.4 Роль экосистемы в формировании среды обитания

Глобальные круговороты жизненно важных (биогенных) элементов распадаются в биосфере на множество мелких круговоротов, приуроченных к локальным местообитаниям различных биологических сообществ, образующих как бы «кванты» биосферы.

24

Функциональные системы, включающие в себя сообщества живых организмов и среду их обитания, к тому же осуществляющие более или менее замкнутый круговорот биогенных элементов, называются экологическими системами.

Естественная ЭС – объективно существующая часть природной среды, которая имеет пространственные границы и в которых живые (растения, животные и другие организмы) и неживые ее элементы взаимодействуют как единое функциональное целое, и связаны между собой обменом веществом и энергией. Это значит, что в экосистеме обмен веществ и энергии происходит во взаимной связи.

Термин «экосистема» впервые был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тэнсли, хотя представления об экосистеме сформировались очень давно и связаны с концепцией единства организма и среды.

Экосистеме должны быть присущи все признаки системности [5].

Структуру ЭС определяет способ взаимодействия элементов и, что очень важно, это взаимодействие должно приводить к возникновению новых свойств ЭС, ее новых целостных характеристик под воздействием изменяющихся факторов и условий внутренней и внешней среды. Новизна (эмерджентность) ЭС определяет ее адаптационные свойства к изменяющимся воздействиям внешних характеристик природной среды.

При рассмотрении экосистемы важным условием ее функционирования является закон поведения системы, характеризующий зависимость выходной величины от входной.

В тех случаях, когда речь идет о природных биосистемах, занимающих определенную территорию, вместо понятия экосистема чаще используется введенный

25

отечественным ученым В. Н. Сукачевым термин биогеоценоз.

Биогеоценоз – однотипное растительное сообщество вместе с населяющим его животным миром, включая микроорганизмы, с соответствующим участком земной поверхности, с особыми свойствами микроклимата, геологического строения, почв и водного режима. Сами по себе биогеоценозы крайне разнообразны и формировались они в зависимости от климата, географического района и истории того или иного участка Земли.

Биогеоценоз является структурной элементарной первичной единицей биосферы. Это означает, что устойчивость динамических качеств биосферы в целом определяется тем, что она слагается из сложной системы относительно независимых биогеоценозов. Связь между последними ограничивается главным образом атмосферой, нередко водой, реже минеральными солями, мигрирующими животными, иногда различными стадиями растительности.

В состав биогеоценозов входят следующие компоненты:

•Растительный – представлен тем или иным сообществом растений – фитоценоз.

•Животный – зооценоз.

•Микроорганизмы – образуют в почве, водной среде

иатмосфере микробные биокомплексы – микро биоценозы.

•Почва и почвенно-грунтовые воды. Взаимодействуя с другими компонентами биогеоценоза (растениями, микроорганизмами и т.д.), они образуют так называемый эдафотоп.

•Атмосфера. Ее взаимодействие с другими компонентами биогеоценоза образуют климатоп.

26

Биогеоценозы объединяются в ЭС – физическую среду определенного географического района, т.е. биотоп.

Экосистемы могут быть наземными или водными. Компоненты биогеоценоза, относящиеся к неживой

природе, образуют костное единство – экотоп. Представители отдельных видов растений или

животных, обитающих в рассматриваемой ЭС, образуют популяцию этих видов.

Очевидно, что необходимость создания направленного потока энергии, с одной стороны, и круговорота веществ – с другой, налагает определенные ограничения на подбор видов, которые могут составить экосистему.

В основе любой, даже самой простой экосистемы, лежит пищевая (трофическая) цепь. Основные типы пищевой цепи – это пастбищная и детритная.

Пастбищной пищевой цепью называется ряд живых организмов, в котором каждый вид организмов питается предшественниками по цепи и в свою очередь оказывается съеденным видами, занимающими более высокий пищевой уровень.

Началом пастбищной цепи являются автотрофные организмы, которые способны синтезировать сложные органические соединения из неорганических соединений, используя, как правило, энергию солнечного света – это зеленые растения и фотосинтезирующие бактерии. Они являются самой важной частью сообщества, так как все остальные организмы экосистемы прямо или косвенно зависят от снабжения органическими веществами, запасенными в растениях, и относятся поэтому к

гетеротрофам.

Растительноядные организмы, поедающие растения, относятся ко второму трофическому уровню.

Хищники, поедающие растительноядных, – к третьему трофическому уровню.

27

Человек в этой классификации оказывается «смешанным» видом, потребляющим и растительную и животную пищу, и занимает промежуточное положение между вторым и третьим трофическими уровнями.

Вдетритных пищевых цепях организмы потребляют мертвое органическое вещество, последовательно разлагая его на все более простые соединения, вплоть до неорганических.

Присутствие детритных пищевых цепей необходимо в каждой экосистеме, поскольку именно они осуществляют замыкание круговорота элементов, которое без участия живых организмов происходило бы крайне медленно.

Очевидно, что само существование верхних трофических уровней в ЭС обусловлено наличием некоторой избыточной продукции на нижележащих уровнях.

Уместно рассмотреть следующие вопросы:

На что тратится энергия и вещество в популяциях организмов нижних трофических уровней?

Какая часть этой энергии может перейти на следующий трофический уровень?

Усвоенная из пищи часть энергии в основном расходуется на дыхание, совершение работы и поддержание жизнедеятельности, некоторая часть идет на рост и размножение. Определенная доля энергии теряется при отмирании организмов, а также в результате не усваиваемости организмами пищи.

Вприроде растения улавливают от одного до двух процентов поглощенного света, хотя в оптимальных лабораторных условиях эта величина может достигать

34%.

Эффективность усвоения пищи у растений и животных соответствует питательным свойствам их пищи, достигая:

−80% – семенами,