Экосистема (от греческого слова oikos —
жилище, местопребывание) — любой природный
комплекс (биокосная система). Он состоит из
живых организмов (биоценоз) и среды их
обитания: косной (например, атмосфера) или
биокосной (почва, водоем и т. п.), связанных
между собой потоками вещества, энергии и
информации. Гниющий пень со всеми его
многочисленными обитателями (грибами,
микроорганизмами, беспозвоночными) — экосистема
небольшого масштаба. Озеро с водными и
околоводными организмами (в том числе птицат
ми, питающимися водными животными,
прибрежной растительностью) — тоже
экосистема, но большего масштаба. Самая большая
экосистема — вся биосфера в целом.
Схема взаимоотношений
компонентов биогеоценоза на
участке верхового болота. 1 —
расход энергии через транспирацию, испарение, фотосинтез
и др.; 2 — подземная фитомасса: сосны — 3 т/га,
кустарничков и трав — 2 т/га; 3 —
содержание в метровом слое:
общего азота — 7,8 т/га,
кальция — 2,8 т/га, магния —
0,6 т/га, фосфора — 0,7 т/га,
калия — 0,8 т/га; 4 —
содержание в 1 г абсолютно сухого
торфа: бактерий — около 4 млрд.
экз., грибов — около 200 тыс.
экз.; 5 — на 1 м2 поверхности
болота встречается в среднем:
энхитреид — 267 экз., коллембол — 4619, акарин — 668,
нематод — 238 экз.
В экосистеме всегда есть энергетический
вход и выход. Большая часть энергии для
существования экосистем поступает за счет
энергии Солнца, первично улавливаемой автотрофами, основную массу которых составляют
зеленые растения. По пищевым цепям эта
энергия и вещество включаются в круговорот,
характерный для каждой экосистемы.
Первичные и вторичные гетеротрофы (травоядные и
плотоядные животные) используют
накопленную энергию и созданное автотрофами
вещество, которое затем вновь поступает в
круговорот после его разложения и
минерализации гетеротрофами-сапрофитами (грибами,
микроорганизмами). Выход из этого
круговорота — в осадочные породы (см. Круговорот
веществ в природе).
Термин «экосистема» предложил в 1935 г.
английский ботаник А. Тенсли. В 1944 г.
советский биолог В. Н. Сукачев ввел близкое к нему
понятие «биогеоценоз». Биогеоценоз, в
понимании В. Н. Сукачева, отличается от
экосистемы определенностью своего объема.
Поток энергии, проходящий
через лиственный лес.
Экосистема может охватывать пространство любой
протяженности — от капли прудовой воды до
биосферы. Биогеоценоз — определенный участок территории, через который не проходит ни
одна существенная биоценотическая (см.
Биоценоз), гидрологическая, климатическая,
почвенная или геохимическая граница.
Биогеоценозы — это кирпичики, из которых сложена вся
биосфера. На суше границы биогеоценоза
обычно выделяют по характеру растительного
покрова: изменение растительности маркирует
почвенные, геохимические и другие границы.
Размеры биогеоценозов различны — от
нескольких сотен квадратных метров до
нескольких квадратных километров, а по вертикали —
от нескольких сантиметров (на скальных
породах) до нескольких сотен метров (в лесах).
Совокупность популяций организмов,
входящих в экосистему (обычно в пределах
биогеоценоза), жизнь которых тесно связана с
каким-то одним, центральным видом,
называется консорцией (от латинского слова
consortium — сообщество). Обычно в роли
центрального вида консорции выступает растение,
которое определяет весь характер
биогеоценоза: в ельниках — ель, в сосняках — сосна, в
ковыльной степи — ковыль и т. д. Связь
между центральным видом и остальными в
консорции может быть самая разная: через пищевые
цепи, как местообитание (лишайник на стволе
сосны), создание комфортных
микроклиматических условий (влажность, тень под пологом
дерева).
Первичная продуктивность
основных природных
местообитаний (в граммах на 1 м2
поверхности в сутки): а —
пустыни; б — луга, глубокие озера,
горные леса, пашни; в — леса,
степи, орошаемые
сельхозугодья, мелкие озера; г —
эстуарии, коралловые рифы,
интенсивные культуры; д —
моря на шельфе; е — глубокие
моря.
Биогеоценоз, как и любая другая экосистема, — незамкнутая система, характеризую-
щаяся, однако, стабильностью структуры во
времени и пространстве. Между соседними
биогеоценозами осуществляется обмен веществ
в виде обмена газами, водными растворами,
твердыми веществами (перенос частиц грунта ветром или водой), а также в своеобразной форме «живого вещества», посредством
миграции животных, например. В ходе развития экосистемы закономерно изменяются и
сменяют друг друга (см. Сукцессия).
Изучению экосистем посвящен раздел экологии —
синэкология, или биогеоценология.
Одна из важных характеристик
экосистемы — ее биомасса, т. е. выраженное в
единицах массы или энергии количество «живого
вещества», приходящееся на единицу
площади или объема. Другая важнейшая
характеристика экосистемы — ее продуктивность, т. е.
количество органического вещества,
образуемого в единицу времени. Первичная
продуктивность — количество вещества,
образуемого автотрофами, колеблется от 0,5 г/м3/сут (в
пустынях) до 20 г/м3/сут (на коралловых
рифах и некоторых высокоурожайных полях в
сельском хозяйстве).
