Н.Н. Роева
Экология
Учебно-практическое пособие. – М.: МГУТУ, 2005
Глава 2. Экосистема как многокомпонентная составляющая биосферы
2.2. Основные характеристики экосистем
Основными характеристиками экосистем
являются: размер, емкость, устойчивость, надёжность, самовосстановление,
саморегуляция и самоочищение.
Размер экосистемы ‑ это пространство, в котором возможно осуществление
процессов саморегуляции и самовосстановления всех составляющих
экосистему компонентов и элементов. Различают микроэкосистемы (напр., лужа с ее
обитателями, муравейник), мезоэкосистемы (лес, река, пруд) и макроэкосистемы
(тундра, пустыня, океан).
Емкость экосистемы ‑ это максимальная численность популяции одного
вида, которую данная экосистема способна поддерживать в определённых
экологических условиях на протяжении длительного времени. Напр., емкость угодья ‑ это количество
каких-либо диких или домашних животных, способных жить и размножаться на единице площади
угодья неопределенно долгое время.
Устойчивость экосистемы ‑ это способность экосистемы сохранять свою структуру и
функциональные особенности при воздействии внешних и внутренних факторов,
т.е. ее способность к реакции, пропорциональной по величине силе воздействия.
Природные экосистемы способны противостоять различным повреждающим воздействиям и при
восстановлении нормальных условий возвращаться в состояние близкое к первоначальному.
Плотность того или иного вида при неблагоприятных условиях снижается, но в оптимальных условиях возрастают
плодовитость, скорость роста и развития и плотность вида восстанавливается. За
меру стабильности экосистем часто принимают их видовое разнообразие. Наиболее
устойчивы сложные экосистемы, в них формируются сложные трофические связи.
Экосистемы с упрощённой структурой крайне неустойчивы, в них происходят резкие
колебания численности
отдельных популяций. Напр., сложные экосистемы тропических лесов исключительно
стабильны, в то время как в Арктике недостаток видов, способных заменить в
качестве пищи основной вид, приводит к резкому колебанию численности популяций.
Надежность экосистемы ‑ это
способность экосистемы относительно полно самовосстанавливаться и саморегулироваться (в
течение сукцессионного или эволюционного периода своего существования), т.е.,
удерживать свои основные параметры во времени и пространстве. Важной характеристикой
надёжности служит сохранение структуры, функций и направления развития экосистемы, без которых данная
экосистема сменяется другой, с иными структурой, функциями, а иногда и направлением
развития. Простейшим механизмом поддержания экологической надёжности
экосистемы является замена выбывшего по каким-то причинам вида другим, экологически
близким. Если такого вида в экосистеме нет, то его сменяет более отдаленный.
Самовосстановление природных экосистем ‑ это
самостоятельный возврат экосистем к состоянию динамического равновесия, из
которого они были выведены воздействием каких-либо природных и антропогенных факторов.
Саморегуляция природных экосистем ‑ это способность
природных экосистем
к самостоятельному восстановлению баланса внутренних свойств после какого-либо
природного или антропогенного воздействия с помощью принципа обратной связи
между её компонентами, т.е. экосистема способна сохранять свою структуру и
функционирование в определённом диапазоне внешних условий. Саморегуляция проявляется,
напр., в том, что численность особей каждого вида, входящего в экосистему,
поддерживается на определенном, относительно постоянном уровне. Самовосстановление и саморегуляция
природных экосистем основаны, в частности, на способности экосистем к самоочищению.
Самоочищение экосистем ‑ это естественное
разрушение загрязнителя в среде в результате природных физических, химических и
биологических процессов, происходящих в ней.
1. Физические факторы самоочищения водоемов ‑ это растворение,
перемешивание и оседание на дно поступающих загрязнений, а также воздействие
ультрафиолетового излучения Солнца на бактерии и вирусы. Под действием физических
факторов в зонах с умеренным климатом река самоочищается уже через 200-З00 км от места загрязнения, а на
Крайнем Севере ‑ через 2000 км.
2. Химические факторы самоочищения ‑
это окисление органических и неорганических
веществ. Для оценки химического самоочищения водоема используют такие показатели, как:
а) БПК ‑ биологическое потребление кислорода ‑ это количество кислорода, которое необходимо для окисления бактериями и простейшими всей
органики (обычно за 5 суток BITKs) в 1 л
загрязненной воды;
б) ХПК ‑ химическое потребление кислорода ‑ количество кислорода (мл/л или г/л воды), необходимое для полного окисления
загрязняющих веществ с помощью
химических реагентов (обычно бихроматом калия).
3. Биологические факторы самоочищения ‑
это очистка водоемов с помощью
водорослей, плесневых и дрожжевых грибков, устриц, амеб и других живых
организмов. Например, каждый моллюск профильтровывает в сутки более 30 л воды,
очищая ее от всевозможных примесей.
Природные экосистемы функционируют в соответствии с
тремя основными принципами:
Первый принцип
функционирования природных экосистем – получение ресурсов и избавление от отходов происходит в рамках круговорота всех
элементов (гармонирует с законом
сохранения массы). Круговорот биогенных элементов,
обусловленный синтезом и распадом органических веществ в экосистеме, в основе которого лежит реакция фотосинтеза,
называют биотическим круговоротом веществ.
Кроме биогенных элементов в биотический
круговорот вовлечены важнейшие для
биоты минеральные элементы и
множество различных соединений. Поэтому весь циклический процесс химических превращений, обусловленных биотой, называют
еще биогеохимическим круговоротом.
|