Все организмы населяющие нашу планету живут в той или иной экосистеме. Разнообразие экосистем огромно. Экосистемой является пруд, река, море, залив, отмель, горный склон, пойма, луг, березовая роща, сосновый бор, таежный лес и т.д. но все экосистемы. Ученые выделяют даже группы экосистем: пресноводные, морские, пустынные, лесные, степные, тундровые...Как бы экосистемы не были непохожи одна на другую, все они имеют следующие общие свойства.
1. Открытость – это способность обмениваться с окружающей средой веществом и энергией. Любая экосистема получает энергию из вне – от солнца. Часть веществ может покидать экосистему. Например, ежегодно с пометом рыбоядных птиц (олуш, чаек) огромное количество органики выносится из прибрежных морей и откладывается на западном побережье Южной Америки. Могут мигрировать из экосистемы не только вещества, но и сами организмы. Так, представитель таежной экосистемы заяц- беляк, может забегать в пойменные экосистемы.
2. Устойчивость или гомеостаз – способность поддерживать относительно постоянным свой состав и свойства. Устойчивость экосистемы достигается благодаря саморегуляции всех процессов, протекающих в ней. Рассмотрим классический пример отношений хищник-жертва. Известно, что численность волков зависит от численности диких копытных. Увеличение пресса хищников приводит к падению численности популяции жертвы. То есть причиной сокращения численности оленей является увеличение численности волка. Это пример так называемой прямой связи между двумя компонентами экосистемы. Особенностью прямой связи является то, что изменение одного компонента (численности волка) влечет за собой изменение другого (численности копытных). Однако уменьшение числа жертв рано или поздно начнет сказываться и на числе самого хищника (уменьшится рождаемость, увеличится смертность молодняка). Такая связь, при которой фактор, являвшийся следствием начинает влиять на фактор причины, называется обратная связь . Только благодаря обратным связям в любой экосистеме достигается ее устойчивость.
3. Структурированность – наличие функциональных связей между всеми компонентами экосистемы. Экосистема образована не простым скоплением популяций разных видов организмов. Это не зоопарк, где каждая особь живет своей изолированной от других жизнью. Все популяции в экосистеме взаимодействуют друг с другом. Рассмотрим примеры таких взаимодействий.
1. Пищевые взаимодействия . В экосистемах это самые распространенные отношения, в которых одни питаются другими. Например, косуля поедает ветки сосны, гусеница березовой пяденицы – листья березы, ястреб-тетеревятник – ловит голубей, тетеревов, рябчиков. Отношения хищник-жертва являются частным случаем пищевых отношений. В результате обратных экологических связей пищевые взаимодействия в экосистемах обладают устойчивостью: потребитель влияет на численность объектов питания, а численность кормовых объектов влияет на потребителя. Эволюция пищевых отношений в экосистеме приводит к увеличению их устойчивости.
2. Паразитические отношения . Межпопуляционные отношения, в которых особи одной популяции организмов живут за счет других, называются паразитическими. Паразитические отношения бывают двух типов. Если паразит не может жить без организма хозяина, то он называется облигатным паразитом. Если же паразит может либо паразитировать, либо вести свободный образ жизни, то он называется факультативным . К облигатным паразитам относятся паразиты растений - ржавчинные грибы, паразиты теплокровных животных – блохи, вши, клещи, плоские черви. Факультативными паразитами растений являются некоторые вида мучнисторосяных грибов. У животных такими паразитами становятся некоторые почвенные круглые черви.
Паразитические отношения непрерывно эволюируют. Естественный отбор действует как на популяцию паразитов, так и на популяции хозяев. В результате паразитические отношения развиваются в сторону снижения напряженности этих отношений и повышению устойчивости в системе паразит-хозяин.
3. Симбиотические отношения . Нередко в экосистеме можно наблюдать взаимовыгодное сосуществование двух популяций. Межпопуляционные отношения, в которых получают пользу обе популяции, называются симбиотическими.
Известно, что множество видов почвенных грибов участвуют в симбиотических отношениях с древесными растениями. Срастаясь с корнями деревьев, грибница обеспечивает растение водорастворимыми формами неорганического азота. Сам гриб поглощает из корней глюкозу. Корни дерева, сросшиеся с грибом, называются микоризой . Микориза это пример симбиотических отношений в лесных экосистемах.
В луговых экосистемах можно встретить пример симбиоза между почвенными азотфиксирующими бактериями и корнями бобовых трав. Бактерии живут в специальных утолщениях корней, называемых клубеньками. В результате симбиоза бактерии получают из корней глюкозу, а растения от бактерий – нитраты.
Лишайники являются также примером симбиотических отношений. Тело лишайника состоит из грибов и водорослей. Гриб создает благоприятные условия для жизни водоросли: обеспечивает ее необходимой влажностью, нитратами, а сам поглощает глюкозу, образующуюся водорослью в результате фотосинтеза. Грибы, входящие в состав лишайников не способны существовать без водоросли, поэтому называются облигатными симбионтами. Водоросли могут жить вне лишайника и называются факультативными симбионтами.
Симбиотическими можно считать отношения цветковых растений и насекомых - их опылителей. Растения привлекают своих симбионтов яркой окраской, запахом и сахаристым выделением нектарных желез. Насекомые, перелетая с одного растения на другое, увеличивают вероятность перекрестного опыления.
4. Конкурентные отношения - это соперничество представителей одной популяции (внутривидовая конкуренция) или разных популяций (межвидовая конкуренция) за одни и те же ресурсы окружающей среды. Внутривидовая конкуренция в популяции является наиболее напряженной.
Межвидовая конкуренция тем жестче, чем более экологически близки конкурирующие виды. Эволюция экосистемы приводит к ослаблению или полному уничтожению межвидовой конкуренции, в результате увеличения экологических различий между конкурирующими популяциями.