Экосистема. Определение и структура. Ресурсный цикл. Загрязнения и их классификация, страница 2

Как любая система экосистема обладает свойством, которое заключается в “принципе эмерджентности”, заключающемся в том, что свойства целого невозможно свести к сумме свойств его частей и при каждом объединении подмножеств в новое множество возникает как минимум одно новое свойство. А изучение какого-либо уровня системы включает в себя познания свойств нужной системы, подсистемы (нижний уровень) и надсистемы (верхний уровень). Таким образом, исследуя свойства экосистемы, необходимо изучать свойства подсистемы уровня – организмов, популяций, сообществ и надсистемы – биосферы.

Для существования всех форм жизни необходимо наличие элементов питания для синтеза тканей и энергии для обеспечения метаболизма. Основными элементами, необходимыми для жизнедеятельности организмов и их основных функций являются:

-  органогены – водород, углерод, кислород;

-  макроэлементы – азот, натрий, магний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций;

-  микроэлементы – бор, кремний, ванадий, марганец, железо, кобальт, медь, цинк, малибден, йод.

Органогены являются основной составляющей биосферы, но и без макро- и микроэлементов организмы полноценно функционировать не могут. Так как Земля – конечное физическое тело, то химические элементы, используемые жизнью, должны быть давно исчерпаны, но Природа путем круговорота веществ превращает конечный продукт в бесконечный. Двигателем круговоротов является энергия Солнца, которое заставляет все вещества нашей планеты находиться в постоянном биогеохимическом круговороте. Различают два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический). С точки зрения Ю. Одума различают в каждом круговороте резервный фонд – большую массу медленно движущихся веществ, в основном не биологический компонент и подвижный (обменный) фонд – меньший, но более активный, для которого характерен быстрый обмен между организмами и их непосредственным окружением. С этой позиции рассматривают два типа круговоротов: круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или гидросфере и осадочный – с резервным фондом в земной коре. Такая классификация не противоречит выше указанной, но она удобна тем, что в циклах выделяется резервный фонд. Малые круговороты являются частью большого круговорота. Важным является то обстоятельство, что во всех круговоротах непременно участвует жизнь.

Для практической деятельности человеческого общества жизненно важное значение имеет знание принципов и путей круговорота воды и элементов питания, а так же особенностей путей возврата вещества в круговороты.

С биологической точки зрения экосистема имеет следующую структуру:

-  неорганические вещества, которые необходимы для жизни, включающиеся в круговороты вещества (Н2О, СО2 и т. д.);

-  органические соединения (углеводы, белки и т. д.);

-  абиотические факторы среды;

-  продуценты – организмы, производящие органическое вещество из простейших неорганических веществ;

-  консументы – организмы, питающиеся другими организмама;

-  редуценты – организмы, питающиеся остатками органики и превращающие эти остатки в неорганические вещества.

Организмы в экосистеме подразделяются по способу ассимиляции вещества и энергии и с точки зрения трофической структуры так, что часть из них относится к автотрофам, которые питаются самостоятельно, другая часть – к гетеротрофам, пищей для которых служат другие организмы.

Продуценты, консументы и редуценты в экосистеме тесно связаны между собой и зависят друг от друга, так как они образуют цепь последовательной передачи веществ и энергии от одного организма к другому. Такие цепи называются трофическими.

Жизнь и развитие растений и животных, круговорот веществ – все это процесс функционирования экосистемы, процесс ее существования. Для осуществления процесса нежна энергия. Таким образом, компонентами экосистемы, осуществляющими процесс ее функционирования, являются: сообщество организмов, круговорот веществ и поток энергии.

В отличие от круговорота веществ, поток энергии направлен в одну сторону. Большая часть энергии, проходя через экосистему, деградирует и покидает ее в виде низкокачественной тепловой энергии, которую нельзя использовать вторично. Поэтому для функционирования экосистемы необходим постоянный приток энергии.

Изучение функционирования экосистемы в сущности сводится к рассмотрению вопроса о поступлении энергии и ее превращений внутри экосистемы. Функционирование и процессы развития экосистемы, видовой состав и численность организмов, образ жизни человечества определяется источником и качеством доступной энергии. На «энергетической» основе экосистемы классифицируют на: