Что такое экологическая система?

Экологическая система. Можно сказать, что особь — это еди­ница жизни. Совокупность особей одного вида образует популя­цию этого вида. А совокупность популяций разных видов, про­живающих на общей территории, образует уже более сложное сообщество организмов — ценоз. Ведь, как мы знаем, по-гречески «ценоз» — это и есть сообщество. Мы уже знаем фитоценоз, зооценоз и другие ценозы. Но сообщества организмов живут на общей территории не сами по себе. Они тесно взаимодействуют между собой и с окружающей их неживой Природой. Совокуп­ность ценозов, проживающих на общей территории или общем пространстве и тесно взаимодействующих между собой и с не­живой Природой, называется биогеоценозом или экологической системой. Часто сокращают и говорят просто: экосистема. Вот видите, какую биологическую цепочку мы построили:

ОСОБЬ + ОСОБЬ + ОСОБЬ + ... = ПОПУЛЯЦИЯ ПОПУЛЯЦИЯ + ПОПУЛЯЦИЯ + ПОПУЛЯЦИЯ + ... = = ЦЕНОЗ = СООБЩЕСТВО ЦЕНОЗ + ЦЕНОЗ + ЦЕНОЗ + ... = = БИОГЕОЦЕНОЗ = ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА.

Конечно, в Природе эти цепочки гораздо более сложные, чем нами нарисованные. Ведь популяция состоит не из трех, а из гораздо большего числа особей. А ценоз состоит не из трех, а из многих популяций. А вот в каждый биогеоценоз обязатель­но входят фитоценоз, зооценоз, бактериоценоз и микоценоз.

Много ли на Земле экосистем?

Экосистемы на Земле сфор­мировались в результате длительной эволюции. Они заполняют участки суши или водоемов. На Земле множество экосистем. В океане своя, в лесу своя, в поле своя, в озере или реке своя и, даже, в гниющем пеньке своя собственная экосистема. А вся живая и неживая Природа Земли образует глобальную экосис­тему. Экология как раз и исследует природные экосистемы и влияние, которое оказывает на них человек.

Как «работает» экосистема? Несмотря на многообразие эко­систем, все они имеют общие особенности. В экосистеме каждое растение или животное дополняет всех остальных и не может без остальных прожить. Поэтому дикие животные чувствуют себя неуютно в зоопарке — им не хватает привычного окружения, и они чувствуют себя оторванными от своих экосистем. Попро­буйте-ка всю жизнь прожить в клетке! Посмотрим, как «рабо­тают» экологические системы.

Экологическая система в лесу

Рисунок 19. Экологическая система в нашем лесу

Экосистема леса. Рассмотрим экосистему леса умеренных широт. В основе любой экосистемы лежат растения — автотрофы. Как мы знаем, растения фотосинтезируют: на свету из ми­неральных веществ создают органическое. Посмотрите на рису­нок 19. Как только органическое вещество создано — тут как тут любители зеленых листочков — травоядные и всеядные жи­вотные. Все они — гетеротрофы и с удовольствием едят то, что сделали растения. Кто же листочков зеленых не любит? Но на каждом шагу травоядных животных подстерегают хищники.

В «нашем» лесу это — волки, лисы и рыси. Кстати, летом лиса большую часть времени тратит на строительство норы, изучение окрестности и воспитание лисят. И только 4 часа в день на до­бывание пищи. Но и этого времени оказывается достаточно. Чуть замешкался заяц — и пиши пропало! Но ведь и хищники не бес­смертны. Проживут свое и умрут. А после смерти органические вещества, из которых состоят их тела, бактерии-сапрофиты (вспомните, кто это такие?) разложат и превратят в минераль­ные вещества. Тоже самое бактерии сделают и с другими умер­шими организмами, и с опавшими листьями, да и с любым плохо лежащим органическим веществом. Такой процесс мы и называем гниением. 1 куб. см лесной почвы может содержать несколько миллионов бактерий! В любой экосистеме бактерии играют великую роль, противоположную растениям. Они пере­рабатывают органические вещества в минеральные. Этот проте­кающий в экосистеме процесс называется минерализацией. Недаром выдающийся французский микробиолог Луи Пастер назвал бактерии «великими могильщиками в природе». При минерализации выделяется большое количество тепла. Это вы­свобождается энергия связей органических соединений. Кстати, многие животные не теряются и используют это тепло. Напри­мер, крокодилы стараются отложить яйца на кучи гниющих разлагающихся растений. То же самое делают многие насеко­мые, например многие виды мух. А уж потом переработкой со­здаваемых бактериями минеральных веществ опять займутся рас­тения, превращая их в органические. И опять все пойдет по кругу. Рассмотрите повнимательней рисунок 19.

Экосистема водоема. Также устроена любая экосистема. Например, в экосистеме водоема фитопланктон и водоросли из минеральных веществ на свету производят органические вещест­ва. Зоопланктон и некоторые рыбы питаются фитопланктоном и водорослями. В свою очередь, хищные рыбы питаются зоо­планктоном и тоже рыбами. А хищными рыбами с удовольстви­ем питаются более крупные хищные рыбы и водоплавающие птицы. И завершают круговорот веществ опять бактерии, мине­рализующие органическое вещество, то есть преобразуют орга­ническое вещество умерших рыб и растений в минеральное. Большинство бактерий обитает на дне водоема. Ведь именно сюда погружаются из верхних слоев умершие организмы. Поэтому в донных отложениях часто обнаруживаются сильные источники тепла. Это бактерии занимаются своим привычным делом — ми­нерализацией органического вещества.

Почему львы не живут в Европе, а березы не растут в Африке?

Биогеографические зоны. Теперь мы знаем, что в основе любой экосистемы лежат сообщества растений. Каждому фито­ценозу необходимо определенное количество тепла, света и вла­ги. Но тепло, свет и влага на Земле меняются с изменением климатических зон или поясов. Вернитесь назад, посмотрите рисунок 10 и вспомните, как меняются на Земле климат и кли­матические зоны. Поэтому-то в результате длительной эволю­ции в разных климатических зонах планеты образовались раз­ные фитоценозы. Каждый фитоценоз Земли населен своими травоядными, всеядными и хищными животными. И именно поэтому в каждом климатическом поясе образовалась своя экологическая система. Такие крупные экологические системы, занимающие территории с более или менее одинаковым клима­том, называют биогеографическими зонами или биогеографичес­кими поясами. Посмотрим, как они меняются.

Влажные экваториальные и тропические леса. На экваторе и в тропических широтах Африки, Азии, Австралии и Америки растут влажные вечнозеленые экваториальные тропические леса — джунгли. Их нет только в Европе и Антарктиде. Джунг­ли занимают половину площади всех лесов на Земле. Тепла, света и влаги здесь круглый год достаточно. Поэтому в джунг­лях настоящее царство растений и животных. Посмотрите в таб­лицу 12. В джунглях встречаются 8000 видов растений: пальмы и баобабы, лианы и пробковые, железные и финиковые деревья. По сравнению с другими биогеографическими зонами в джунг­лях самые большие биомассы растений и животных. На 1 кв. км здесь приходится 45 тысяч тонн растений и почти 20 т живот­ных! Кого здесь только нет! У растущей здесь нашей знакомой раффлезии самый большой в мире цветок. Его поперечный раз­мер — 1.5 м, а вес несколько килограммов! Попробуй такой цве­точек подарить! Кстати, в цветках многих тропических расте­ний возникает очень высокая температура, достигающая 50 С! Растет раффлезия только там, где бродят огромные слоны, по­могающие раффлезии размножаться. Как? Созревший плод это­го растения наполнен полужидкой массой, содержащей семена.

Биогеографическая зона

Число видов растений

Биомасса на 1 кв. км (растений)

Биомасса на 1 кв. км (животных)

Влажные экваториальные и тропические леса

8000

45000 т

19400 кг

Саванны

3000

4000 т

14700 кг

Тропические пустыни

600

20 т

8 кг

Лиственные и смешанные леса

2000

30000 т

15700 кг

Тайга

1500

20000 т

5800 кг

Тундра

500

625 т

4400 кг

Слон наступает на плод и давит его. Клейкая масса прилипает к его ногам, и семена вместе со слоном отправляются в путь. Ког­да слон споткнется, семена от толчка разлетаются, постепенно прорастают, и новая раффлезия начинает жизнь на новом месте. Иногда кажется, что пышная растительность джунглей порож­дает и великолепные цветущие растения. На самом деле это не так, и цветок раффлезии скорее исключение, чем правило. По мере того, как растительность становится все более и более обиль­ной, цветы становятся все невзрачнее и незаметнее. Экватори­альный и тропический лес слишком темен для развития ярких цветов. Огромные листья высоких, близко растущих друг к дру­гу деревьев не дают солнечному лучу добраться до поверхности. И днем в джунглях бывает темно, как в сумерках. Не случайно в джунглях почти нет кустарников — низкорослому кустарнику не хватает света. Кстати, это правило справедливо также по от­ношению к растительности умеренной и холодной климатичес­ких зон: чем гуще лес — тем меньше кустарников. Чем гуще кустарник — тем меньше травы. В джунглях свои травоядные и всеядные животные. Это и полчища птиц, начиная от крошеч­ной колибри и кончая огромными попугаями, слоны, обезьяны, бегемоты. Здесь же обитают знакомые нам пауки-птицееды. А из хищников еще — пантеры, ягуары, крокодилы, змеи и мно­гие другие. В Азии к ним добавляются еще и тигры.

Саванны и прерии.

При тропическом засушливом климате тоже тепло, но влаги уже не так много, как в джунглях. В Аф­рике эти биогеографические зоны называют саваннами, а в Аме­рике — прериями. Недостаток влаги обедняет фитоценоз. Здесь можно встретить только около 3000 видов растений, а их био­масса уменьшается по сравнению с джунглями в 11 раз! Посмот­рите в таблицу 12. В саваннах и прериях настоящее Царство трав и кустарников. Конечно, и зооценоз здесь другой. Кто пи­тается травами и кустарниками? Травоядные парнокопытные животные: зебры, антилопы. Ведь чтобы прокормиться здесь травоядным животным надо оббегать большие территории. Здесь же слоны, носороги, жирафы, страусы, павлины, множество грызунов и насекомых. А в Австралии еще кенгуру и собака динго. И хищников хватает. Это царь зверей — лев, а также гепарды, ягуары и многие другие.

Тропические полупустыни и пустыни.

Здесь влаги уже сов­сем мало. Поэтому число произрастающих здесь видов растений резко уменьшается. Беднеет фитоценоз — беднеет и зооценоз. Посмотрите опять в таблицу 12. Но тропические полупустыни и пустыни — родина диковинных кактусов, ящериц, черепах, мелких грызунов, множества змей. Среди растущих здесь уди­вительных кактусов есть великаны высотой 18 — 20 м, а есть и карлики высотой не более 1.5 см. Многие растения имеют разветвленные корни, которые тянутся под поверхностью земли на 15 — 20 м. Такие корни нужны, чтобы добывать из глубин влагу. Но еще корни удерживают растение на занятом месте во время песчаных бурь. Никакие бури им не страшны! Растения и животные, приспособившиеся жить в этих местах, научились обходиться малым количеством воды. Вспомните верблюда! Боль­шинство животных, спасаясь от дневной жары, ведет здесь ноч­ной образ жизни. А некоторые, когда бывает особенно жарко, впадают в летнюю спячку. Почти также как, спасаясь от хо­лода, впадают в зимнюю спячку многие обитатели холодных климатических зон.

Лиственные и смешанные леса.

При умеренном климате становится холоднее, но влаги становится больше. Поэтому на смену пустыням и полупустыням приходят леса умеренных широт. Сначала появляются лиственные, а затем на смену им и смешанные леса. Посмотрите в таблицу 12. В этих лесах встре­чается около 2000 видов растений. Из широколиственных де­ревьев это дуб, ясень, клен, ольха, береза. Много здесь разных трав и кустарников. Все эти растения не очень теплолюбивые: у экватора и в тропиках им было бы слишком жарко. Увеличи­лась биомасса фитоценоза, возросла биомасса зооценоза. Обитаю­щие здесь травоядные животные это лоси, олени, зайцы и дру­гие. Всеядные животные — медведи, ежи, многие виды птиц. И, конечно, без хищников не обойтись. Это лисы, барсуки, еноты, волки и другие. Зимой, когда холодно и корма маловато, многие животные впадают в зимнюю спячку. Медведь, например, зара­нее ищет и подготавливает берлогу, и спит там без задних ног всю зиму! И, конечно, львов, обезьян и жирафов здесь уже не встретишь. Ведь им здесь слишком холодно.

Тайга. Если путешествовать из зоны смешанных лесов в сторону полюса, то скоро нам встретится другая биогеографи­ческая зона — сплошной хвойный лес — тайга. Это царство елей, сосен, кедров, пихт и лиственниц. Тайга занимает огромные пространства на севере России и Америки. Разнообразие расте­ний здесь почти такое же, как в лиственных и смешанных ле­сах. Посмотрите в таблицу 12. Да и биомассы растений и живот­ных здесь немаленькие. Разве что шубы у таежных обитателей потеплее. Теплолюбивые олени и косули в тайге уже не живут. Зато на смену им появляются новые обитатели — белки, рыси, норки, песцы, бобры, тетерева.

Тундра. Еще ближе к полярному кругу начинается поляр­ная полупустыня — тундра. Света, влаги и, особенно, тепла здесь становится опять мало. Поэтому деревьев в тундре мы уже не встретим. Однако биомассы растений и животных здесь в де­сятки раз больше, чем в тропических полупустынях и пусты­нях! Посмотрите опять в таблицу 12. На 1 кв. км тундры прихо­дится 625 т растений и почти 5 т животных. Тундра — это цар­ство мхов, лишайников, ягодных кустарников и грибов. Вот где осенью грибы да ягоды собирать! Но вот что интересно. Недавно японские ученые в антарктической тундре обнаружили ранее неизвестный дикорастущий рис! Во время короткой северной весны и лета тундра оживает. Огромные стаи перелетных птиц летят сюда с юга и устраивают птичьи базары, как их иногда называют. Но есть и постоянные тундровые жители — полярная сова, песец, полярные волки и северные олени. Да и белый по­лярный медведь наведывается сюда в гости.

Полярные пустыни. Еще севернее тундра переходит в по­лярную пустыню. Здесь вечные льды. Но и здесь есть посто­янные обитатели. В Арктике это — тюлени, моржи и белые медведи. А в южном полушарии, в Антарктиде, — пингвины. Тюлени и моржи питаются рыбой. Они прекрасно плавают и большую часть времени проводят в воде. А белый медведь — хищник. Его излюбленная еда — тюлени. Крупные белые мед­веди весят 800 кг! Шуба у них густая и теплая — даже подошвы лап покрыты мехом. Белые медведи — прекрасные пловцы. Иног­да их можно встретить плавающими в океане за многие кило­метры от берега.

Кто такие эндемики? Вот так с изменением климатических зон меняются на Земле биогеографические зоны. Но вот обрати­те внимание на то, что некоторые виды растений и животных обитают на всех континентах. Например, воробьи, вороны, мухи, змеи и многие другие живут повсюду. Разве что их нет в Антарк­тиде. А есть организмы, которые можно встретить на Земле только в одном месте. Например, секвойи растут только в Север­ной Америке. Уссурийские тигры и гремучие змеи встречаются только в Азии, на Дальнем Востоке, а львы — только в саваннах Африки. Бизоны и койоты обитают только в прериях Северной Америки, пингвины только в полупустынях Антарктиды и на некоторых прилегающих к ней островах, а диких собак динго, страусов эму, утконосов, кенгуру можно повстречать только в Австралии. Такие растения и животные называют эндеми­ками. Особенно много эндемиков встречается в Австралии и на некоторых островах Тихого океана.

Поделиться:
Добавить комментарий