Экология и эколого-биотехнологические аспекты использования фитотехнологий
Шрифт:
Автотрофная это экосистема основным источником энергии для которой является солнечная энергия.
Гетеротрофная – это экосистема использующая преимущественно вещество и энергию органических соединений, накопленных в других экосистемах. Естественные гетеротрофные экосистемы – сообщества океанических глубин, которых не достигает солнечный свет.
Например, в качестве источника энергии и ресурсов используются так называемый «питательный дождь», из детрита из освещенных солнцем слоев океана. Также на органическом веществе функционируют экосистемы, развивающиеся на снежниках (снежники- это скопление снега и льда, сохраняющегося дольше обычного снежного покрова или в течение всего года в горах).
Выделяют также естественные и искусственные экосистемы. Для естественной экосистемы характерны следующие признака:
1) экосистема должна представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;
2) в рамках экосистемы происходит полный цикл круговорота веществ, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;
3) экосистема сохраняет устойчивость в течение определенного времени.
Пространственная разграниченность экосистем выражается по разному, в одних случаях может быть выражена относительно отчетливо, в других – границы между ними могут быть только условными. Для эколога, изучающего структуру экосистем, удобно пользоваться естественными границами (например, берег реки или озера, край леса).
Экологи значительное внимание уделяют крупным экосистемам – биомам. По определению Одума, биом представляет собой «крупную региональную или субконтинентальную биосистему, характеризующуюся каким-либо основным типом растительности или другой характерной особенностью ландшафта, например биом лиственных лесов умеренного пояса».
Биом – это природная зона или область с определенными климатическими условиями и соответствующим набором доминирующих видов живых организмов, составляющих географическое единство. Для разграничения наземных биомов, кроме физико-географических условий среды, используют сочетания жизненных форм растений, их составляющих. Например, в лесных биомах доминирующая роль принадлежит деревьям (например, таежные леса), в тундре – многолетним растениям.
Так как, экосистема должна быть территориально целостным образованием, термин «биом» используется для крупных сочетаний экосистем. Например, хвойные леса северного полушария (Северная Америка и Евразия) не связаны между собой. Важнейшую роль при выделении биомов является особенность растительности региона. Например, тропический лес покрывает всего около 7 % поверхности суши, но при этом на его зеленую растительность приходится около 43 % всей растительной массы биосферы Земли. В то же время пустыни и тундра занимают около четверти суши, а их растительная биомасса составляет по 1 %. Леса нашей планете содержат почти 1000 млрд. т. биологической массы, в то время показатель для агроэкосистем нашей планеты составляет всего 0,7 млрд. т., хотя эти культуры занимают площадь значительно большую, чем тропические леса.
(Чернова, Былова 1988; Маврищев, 2007; Федорук, 2010; Гладков, 2011).
1.9. Экологическая ниша
Экологическая ниша – совокупность экологических условий (пространства, ресурсов, абиотических и биотических условий, включая и их изменения), необходимых для существования вида в экосистеме.
Ю.Одум вкладывает в понятие ниши троякий смысл: физическое пространство, занимаемое видовой популяцией, место вида в системе градиентов внешних факторов и его функциональная роль в экосистеме.
Следовательно, экологическая ниша организмов зависит не только от места проживания, но и включает в себя требования к внешней среде. Ширина экологической ниши – относительный параметр, который оценивают путем сравнения с шириной экологической ниши других видов. Эврибионты обычно имеют более широкие экологические ниши, чем стенобионты. Перекрывание экологической ниши возникает, если различные виды при совместном обитании используют одни и те же ресурсы. Перекрывание может быть полным или частичным. Различают два понятия ниши: фундаментальная – ниша, которую занимает популяция, при отсутствии конкуренции с другими популяциями. Она обусловлена генетически. Реализованная ниша – часть фундаментальной ниши, которую занимает популяция при наличии конкуренции с другими видами.
При внесении удобрений на бедные почвы лугов лесной зоны (сформировавшиеся после расчистки леса), типичные для таких биоценозов, мелкие узколистные злаки выпадают из травостоя, начинают доминировать широколиственные крупные злаки (растущие на бедных почвах в незначительном количестве). При отсутствии конкуренции мелколиственные и узколиственные злаки хорошо растут на почвах, удобренных минеральными веществами. Таким образом, их фундаментальная ниша охватывает бедные и богатые почвы, а реализованная – только бедные (Чернова, Былова 1988; Маврищев, 2007; Федорук, 2010; Гладков, 2011).
1.10. Гомеостаз на уровне экосистем
Разнообразные перекрывающиеся формы связей между популяциями различных видов объединяют биоценоз в целую биологическую систему.
Главная функция экосистемы поддержание биогенного круговорота обеспечивается биоценотическими адаптациями.
На уровне экосистем наиболее устойчивые формы взаимодействия между популяциями из различных видов характеризуют адаптацию к факторам окружающей среды и поддерживают биогеохимический круговорот.
Нарушения в экосистеме, происходящие при остающихся средних характеристиках окружающей среды, обуславливают адаптации, сохраняющие основную структуру биоценоза (например, изменение численности ведёт к изменению в пищевых сетях). При более существенном нарушении биоценоза возникают неустойчивые сообщества, в идеальном случае ведущие к восстановлению начального биогеоценоза (однако это происходит не всегда, иногда сукцессия останавливается на каком-то этапе, а в случае вмешательства человека вероятность восстановления первоначального биогеоценоза снижается).
Гомеостаз биологических систем и биосфера установились на протяжении длительного времени. В течение последних десятилетий антропогенная деятельность оказывает такое же влияние (а иногда и превосходят) на биосферные процессы, как и естественные факторы.
Организм обитает в сложных и изменчивых условиях окружающей среды, с которой поддерживает тесную связь, основанную на обменных процессах.
Способность живых организмов сохранять стационарное состояние в условиях изменяющейся окружающей среды обуславливает их выживание.