Закономерности существования экологических систем

1. Круговорот веществ. Он предполагает прохождение одних и тех же химических элементов по цепям питания и возвращение в экотоп:

абиотические факторы

биомасса растений

тело травоядного животного

тело хищника

минерализация останков

абиотические факторы.

2. Односторонний поток энергии. В отличие от химических элементов, круговорот энергии в экосистемах не происходит. Её поток однонаправлен. При переходе от одного трофического уровня к другому аккумулируется лишь около 10% поступившей энергии на построение вещества своего тела. Основная часть потребляемой с пищей энергии идет на поддержание процессов жизнедеятельности – испарение, дыхание, движение, то есть теряется.

В экологических системах действует правило экологической пирамиды – каждое последующее звено в цепи питания содержит вещества и энергии в десять раз меньше, чем предыдущее звено. Потеря энергии на каждом трофическом уровне означает, что на высших трофических уровнях количество ее невелико, поэтому пищевые цепи состоят обычно не более чем из 4-5 трофических уровней. Графическим изображением данного правила служат экологические пирамиды.

Экологическая пирамида – это графическое изображение соотношения между продуцентами и консументами разных порядков, выраженное в единицах энергии (заключенной в массе живого вещества) – пирамида энергий, в единицах биомассы (пирамида биомасс) или числа особей (пирамида чисел).

Биомасса, создаваемая за единицу времени продуцентами, составляет первичную продукцию, а консументами – вторичную продукцию.

3. Экологический гомеостаз. Экосистемы способны к поддержанию гомеостаза – относительного постоянства числа видов и численности популяций этих видов в биоценозе по принципу действия отрицательной обратной связи. Колебания растительной биомассы сопряжены с численностью травоядных, от которых зависит количество хищников. Саморегуляция биогеоценоза связана с поддержанием определенной численности организмов в популяциях на всех трофических уровнях пищевых цепей.

Пример: увеличение количества шишек®увеличение числа белок ® увеличение числа куниц ® уменьшение числа белок® уменьшение числа куниц ® увеличение числа белок и т.д.

4. Экологическая сукцессия. Экосистемы не являются стабильными образованиями. Любой биогеоценоз представляет собой открытую систему, непрерывно изменяющуюся и развивающуюся.

Сукцессия – закономерное изменение биогеоценоза во времени, возникающее, во-первых, за счет изменения организмами биогеоценоза среды обитания и общего количества органического вещества и, во-вторых, как результат сложных взаимодействий внутри биоценоза. Возможны сукцессии двух типов: конструктивные, в течение которых в экотопе постепенно накапливается до определенного предела биомасса, и деструктивные, при которых постепенно разрушается накопленная ранее биомасса, превращаясь в неорганические соединения. Конструктивные сукцессии могут быть первичными и вторичными. Первичные сукцессии заключаются в формировании нового биогеоценоза на первично свободном субстрате (скалы, песчаные наносы, вулканическая лава), а вторичные сукцессии восстанавливают повреждения (естественные или нанесенные человеком) на месте ранее существовавших сообществ (последствия бури, пожара, вырубки леса, выпаса скота).