Антропогенные факторы, по сути дела, тоже являются биотическими, так как своим происхождением они обязаны человеку - существу биологическому. Однако эти факторы стали выделять в особую группу по причине их многообразия и специфичности.Одни и те же экологические факторы воздействуют на различные живые организмы по-разному, и потому степень их важности для тех или иных видов неодинакова.Наша планета обладает следующими четырьмя основными средами обитания, освоенными и заселенными организмами: водная среда; наземно-воздушная среда, почвенная среда; наконец, сами организмы, которые выступают в качестве среды для других видов живых существ. И каждая из четырех имеет специфические особенности. У организмов, живущих в определенной среде, вырабатывается приспособленность к условиям именно этой среды.Способность организмов выдерживать изменения в определенных пределах условий жизни называется толерантностью. Это важное свойство всего живого, позволяющее переносить колебания условий, приспосабливаясь к их изменениям, и позволяет организму существовать в конкретной среде.Любой вид, будь то животное, растение или микроорганизм, способен нормально обитать, питаться, размножаться только в том месте, где его «прописала» природа за многие тысячелетия эволюция. Иначе говоря, любой вид приспособлен (адаптирован) к строго определенным экологическим факторам. Выход хотя бы одного фактора за пределы толерантности организма приводит к его гибели. Для точного обозначения этого феномена экологи стали говорить о том, что каждый вид живых существ занимает в природе свою, лишь ему присущую экологическую нишу.Экологическая ниша организма - это совокупность всех экологических факторов и ресурсов той среды, в пределах которой может существовать данный вид в природе.Любой организм черпает энергию, получает необходимые вещества для жизнедеятельности из ресурсов среды обитания. Ресурсы могут расходоваться и исчерпываться.
Ресурсы живых существ - это вещества, идущие на построение их тел и дающие энергию для их жизнедеятельности.Вместе с тем, даже если основные факторы и ресурсы определенной среды вполне благоприятны для жизнедеятельности данного организма, его длительному существованию могут воспрепятствовать особи других видов (например, хищники или паразиты). Поэтому биотические факторы, или биотические взаимоотношения, тоже следует включать в понятие ниши.В экологии принято различать два близких, по сути, понятия: «место обитания» и «экологическая ниша». Первое применяется для обозначения территории, где живет данный организм, а второе - для характеристики той роли, которую играет этот организм в экологической системе.
Как известно, живая материя на Земле имеет несколько уровней организации. Это следующие уровни (от низшего к высшему): молекулярный; клеточный; ткани и органы; организменный; популяционно-видовый; экосистемы; биосфера.В область, которую изучает наука экология, входит в основном уровень экосистем.Экосистема - единый природный комплекс, образуемый живыми организмами и средой их обитания (атмосфера, вода, почва и т. п.), в котором живые (биоценоз) и косные (приземный слой атмосферы, почва, солнечная энергия) компоненты связаны между собой обменом веществ и энергии.Термин «экосистема» может применяться по отношению к природным объектам различной степени сложности и разных размеров: весь океан - и небольшой пруд, тайга - и участок березовой рощи.В существовании экосистемы и в ее развитии определяющую роль играет воздействие абиотических факторов. Любой абиотический фактор, оказывающий влияние хотя бы на отдельный вид, входящий в состав изучаемой экосистемы, будет влиять и на всю экосистему в целом, на ее фундаментальные свойства. Это объясняется следующими причинами. Во-первых, абиотические факторы в совокупности создают климатический режим экосистемы, на фоне которого протекают процессы жизнедеятельности видов и осуществляется взаимодействие между ними. Во-вторых, все особи, входящие в состав экосистемы, являются объектами воздействия тех или иных абиотических факторов.Абиотические факторы, влияя на экосистему, будут определять не только свойства этой системы, но и направление ее развития. На организменном уровне абиотические факторы оказывают влияние на поведение особи, изменяют трофические (пищевые) отношения животного (растения) со средой, воздействуют на способность к размножению и плодовитость, определяют развитие, скорость роста и продолжительность жизни животных и растений.Все организмы в экосистеме делятся на продуценты (автотрофы) и консументы (гетеротрофы).Продуценты синтезируют с помощью световой энергии из простых неорганических веществ сложные органические соединения. Основные продуценты - зеленые растения. Продуценты составляют первый трофический (пищевой) уровень в экосистеме. Все другие организмы - гетеротрофные
, живущие за счет первичной продукции продуцентов.
Консументы, или гетеротрофные организмы, - это животные, бесхлорофилльные растения и некоторые микроорганизмы, которые используют для своего питания органическое вещество, созданное продуцентами.
Первичные продуценты (зеленые растения) ассимилируют энергию солнечного света, а животные-гетеротрофы используют химическую энергию, заключенную в пище растительного и животного происхождения. Следовательно, пища выступает как экологический (биотический) фактор.
Растения, используя энергию солнечного света и питательные вещества из почвы и воды, синтезируют органические соединения. Эти соединения служат растениям строительным материалом, из которого они образуют свои ткани, и вторичным источником энергии, необходимой для поддержания своих функций. Гетеротрофы для высвобождения запасенной ими химической энергии разлагают органические соединения на исходные неорганические компоненты - двуокись углерода, воду, нитраты, фосфаты и т. п., завершая тем самым круговорот питательных веществ.
Исходя из сказанного, можно сделать вывод: экосистема есть основная функциональная единица живой природы, включающая и организмы, и абиотическую среду, причем каждая из этих частей влияет на другую и обе они необходимы для поддержания жизни в том виде, в каком она существует на Земле.
Биотическая часть обязательно включает два основных компонента: автотрофный компонент, для которого характерны фиксация световой энергии, использование неорганических веществ, построение сложных веществ; гетеротрофный компонент, которому присущи утилизация, перестройка и разложение сложных органических веществ.
Во всякой экосистеме можно выделить следующие компоненты:
-
неорганические вещества (углерод, азот, углекислый газ, вода и т. д.), вступающие в круговороты;
-
органические соединения (белки, углеводы, липиды, гуминовые вещества и т. д.), связывающие биотическую и абиотическую части;
-
климатический режим (температура и другие физические составляющие);
-
продуценты - автотрофные организмы, главным образом зеленые растения, способные создавать пищу из простых неорганических веществ;
-
консументы - гетеротрофные организмы, главным образом животные, которые поедают другие организмы или частицы органического вещества;
-
редуценты (деструкторы) - гетеротрофные организмы, преимущественно бактерии и грибы, которые разрушают сложные соединения до простых, пригодных для использования продуцентами.
Первые три группы - неживые компоненты, а остальные составляют биомассу экосистемы.Структуру экосистемы образуют три уровня трансформации энергии (продуценты, консументы, редуценты) и два круговорота веществ: круговорот твердых и круговорот газообразных.Продуценты улавливают солнечную энергию и переводят ее в энергию химических связей. Консументы, поедая продуценты, разрывают эти связи. Высвобожденная энергия используется консументами для построения собственного тела. Редуценты рвут химические связи разлагающегося органического вещества и строят свое тело. В результате вся энергия, запасенная продуцентами, оказывается использованной. Органические вещества разлагаются на неорганические и возвращаются к продуцентам.Трофическая структура экосистемы. Представители разных трофических уровней связаны между собой односторонней направленностью передачи биомассы в пищевых цепях.Пищевые цепи делятся на два основных типа: пастбищные цепи, которые начинаются с зеленого растения и идут дальше к травоядным животным, а затем к хищникам; детритные (детрит - от лат. detritus - немерный - мелкие частицы органического вещества, образующиеся от отмерших растений и животных, служит пищей животным организмам - детритофагам) цепи, идущие от мертвого органического вещества к детритофагам, а затем к хищникам. Пастбищные цепи в свою очередь объединяют пищевые цепи хищников и пищевые цепи паразитов.Пищевые цепи хищников, начинаясь от продуцентов, идут к травоядным, поедаемым мелкими плотоядными, а они служат пищей более крупным хищникам. По мере продвижения по цепи хищников животные увеличиваются в размерах, а численность их уменьшается.Пищевые цепи, начинающиеся с зеленых растений и от мертвого органического вещества, чаще всего в экосистемах представлены совместно. Они не изолированы друг от друга, а тесно переплетены в пищевых сетях. В пищевых сетях каждый продуцент имеет не одного, а несколько консументов, которые в свою очередь пользуются не одним, а несколькими источниками питания.В результате рассеяния энергии в пищевых цепях и вследствие зависимости метаболизма от размера особей каждое сообщество приобретает определенную трофическую структуру. Графически это можно представить в виде пирамиды, основанием которой служит первый трофический уровень; последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды. Распределение особей по трофическим уровням этой пирамиды обусловливается тем, что в любой экосистеме мелкие животные числено превосходят крупных и размножаются быстрее, а для каждого хищного животного требуются жертвы оптимального размера: хищник питается лишь теми животными, которых он в состоянии одолеть, и вместе с тем не может тратить время и силы на охоту за мелкими животными, которых ему для насыщения требуется огромное количество. Так, для поддержания жизни одного льва требуется 50 зебр в год; биомассу такого числа зебр