ЭКОСИСТЕМА И БИОЦЕНОЗЫ
Экосистема — основная единица функционирования природы, состоящая из биоценоза и биотопа. Организмы, составляющие биоценоз, обитают в определенной физической среде (климат, рельеф, вода, почва и горные породы), т. е. биотопах.
Таким образом, экосистема – это вся природа большого леса, луга, озера или моря. В экосистемах можно наблюдать взаимосвязи между организмами и их абиотической средой. Видовой состав и численность населения в конкретном биоценозе
зависят прежде всего от таких климатических факторов, как: годовое количество осадков и их распределение, средние температуры и инсоляция или количество кислорода. Поэтому в жарких и влажных регионах экосистемы формируются совершенно иначе, чем в холодных и сухих.
Также известно, что рельеф местности, наклон склонов, а также структура и плодородие почв в значительной степени определяют развитие экосистемы.
На легких, песчаных почвах, которые быстро просыхают, растут другие растения, чем на глинистых. С другой стороны, состав растений влияет на виды последующих звеньев пищевой цепи, т. е. на качественный состав населения травоядных и хищников. Организмы, образующие биоценоз, не только используют среду, в которой они встречаются, но и сами видоизменяют ее. Например, лесная экосистема замедляет таяние снега, что снижает весенний сток, тем самым снижая риск затопления и эрозии почвы.

Связи между биоценозом и его биотопом можно проследить и на примерах, связанных с загрязнением окружающей среды. На поверхности стоячих вод мы часто наблюдаем явление массового роста водорослей — так называемое «цветение воды». Его причиной является избыточное поступление солей, азота и фосфора, которые входят в состав синтетических удобрений. Такое изменение приводит к переудобрению, т.е. эвтрофикации водоемов. Его результатом является чрезмерный рост водорослей, перекрывающих доступ света в более глубокие воды, в результате чего происходит гибель водных растений, быстро уменьшается количество кислорода, что в биотопе нарушило биоценотический баланс и привело к серьезному обеднению вся экосистема.
Изменения в биотопах, такие как эвтрофикация, упомянутая минуту назад, сегодня вызывают гибель многочисленных экосистем по всей планете.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКОСИСТЕМ
Наиболее общим делением экосистем является деление на водные и наземные экосистемы.
Водные экосистемы, в свою очередь, делятся на пресноводные (наземные водные экосистемы) и соленые (морские).
Внешний вид наземных экосистем в основном определяется климатом. Итак, если мы движемся с севера на юг с климатом, экосистемы меняются.
В Арктике, где лето очень короткое, дуют холода и сильные ветры, а земля оттаивает только на поверхности, лес расти не может. Там создается тундра, экосистема, напоминающая горный луг или, где воды больше, торфяное болото.
Двигаясь дальше на юг, встречаем хвойный лес, именуемый тайгой. Климат здесь тоже суровый, но почвенные условия позволяют развиваться хвойным деревьям, способным выдерживать очень низкие температуры.
Южнее появляется все больше листопадных деревьев (лиственных лесов), рост которых становится возможным благодаря все более мягкому климату.
На больших территориях внутри континентов, где мало осадков, древесная растительность невозможна. Образуются степи — травянистые экосистемы.
В субтропических и экваториальных районах возможен интенсивный рост растений в течение всего года, здесь круглогодично формируются зеленые леса.
Там, где климат жаркий и сухой, образуются пустыни и полупустыни.
Разнообразие экосистем не ограничивается перечисленными выше типами. Например, лиственный лес умеренного пояса может выглядеть очень по-разному в зависимости от того, является ли он возвышенным лесом, лессовой или подзолистой почвой.
То же самое можно сказать и обо всех других типах экосистем. Для них характерно большое разнообразие, и все классификации лишь помогают ориентироваться в этом разнообразии.

ОБОРОТ МАТЕРИАЛОВ И ПОТОК ЭНЕРГИИ В ЭКОСИСТЕМЕ
Ключевым вопросом функционирования экосистем является снабжение энергией, приводящей в движение экосистему, и превращение одного химического соединения в другое, сопровождающее поток энергии.
Организмы, обитающие в экосистеме, можно разделить на автотрофов, обладающих способностью производить органические соединения из неорганических. Синтез органических соединений является энергоемким процессом. Для большинства автотрофов источником этой энергии является солнце. Организмы с этой способностью — мы называем их фотоавтотрофами — включают в себя большинство растений, цианобактерии и некоторые фотосинтезирующие бактерии. Другая группа, обладающая схожими способностями, — хемоавтотрофы. Они отличаются от фотоавтотрофов источником энергии, которую они используют для запуска процесса синтеза органических соединений. Он возникает в результате окисления неорганических соединений, например соединений серы. К ним относятся некоторые бактерии.
Организмы, не обладающие способностью производить неорганические соединения из органических, и получать их, поедая другие организмы или их мертвые остатки, называются гетеротрофами.
Энергия, позволяющая продуцентам производить органические соединения, «движет» всю экосистему, большая часть этой энергии, поступающей в экосистему, преобразуется в тепло в ходе последующих биохимических процессов и рассеивается в окружающей среде.
Поэтому функционирование экосистемы требует постоянного поступления солнечной энергии и постоянных усилий продуцентов, преобразующих эту энергию в энергию химических связей.
Материя перетекает из неживой части экосистемы в живую. Этот процесс не является однонаправленным. Органическое вещество расщепляется на неорганические соединения в процессе клеточного дыхания.
Таким образом, происходит постоянный двусторонний обмен веществом между биотической и абиотической частью экосистемы. Его можно представить в виде замкнутого цикла.

ТРОФИЧЕСКИЕ УРОВНИ
Автотрофные организмы являются основным источником органического вещества в природе. Это означает, что вся биомасса организмов в каждой экосистеме является результатом синтетической деятельности автотрофов, называемых продуцентами.

Биомасса, производимая производителями экосистемы, называется первичной продукцией экосистемы. Гетеротрофов называют консументами, потому что они питаются другими организмами. Часть пищи, съеденной потребителями, не всасывается, а выделяется, в случае животных, в виде фекалий. Остальное либо используется в качестве строительного материала, либо разрушается путем окисления. Мы определяем ее как ассимилированную или ассимилированную материю. Количество вещества, ассимилированного консументами экосистемы, называется вторичной продукцией. Консументы, питающиеся исключительно производителями, называются первичными консументами. Они травоядные, такие как коровы и олени. Конечно, первичные консументы сами поедаются другими организмами. Эти организмы называются консументами второго порядка. Вы также можете найти организмы
Группы организмов, входящие в экосистему, классифицируемые по представленной схеме, образуют трофические или пищевые уровни. Их можно представить графически в виде диаграммы.

ПОТРЕБИТЕЛИ II
Хищники
Деструкторы

ПОТРЕБИТЕЛИ I
Травоядные
Деструкторы

ПРОДУКЦИИ

Первый уровень диаграммы — производители, выше — потребители первого и выше порядков. Однако для того, чтобы точно изобразить поток вещества, а следовательно, и энергии в экосистеме, следует учитывать эффективность усвоения вещества консументами последовательных трофических уровней. Часть биомассы, потребляемой организмами, расщепляется на неорганические соединения, поэтому биомасса консументов обычно составляет всего 10 % от низшей трофической биомассы. Эта зависимость приводит к ограничению количества биомассы организмов каждого трофического уровня консументов.

Если обозначить биомассу продуцентов экосистемы за 100 %, то биомасса первичных консументов составит примерно одну десятую биомассы продуцентов. Точно так же биомасса каждого еще более высокого трофического уровня будет составлять десятую часть предыдущего уровня.

ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫЕ СЕТИ И ПИЩЕВЫЕ СЕТИ
Трофическая пирамида определяет общие закономерности движения вещества в экосистемах. Если мы хотим точно определить поток вещества для конкретных экосистем, нам необходимо определить, какие виды являются продуцентами, а какие консументами первого и более высоких порядков. Проще говоря, нам нужно выяснить, кто кого ест. В нашем примере лес продуцентами являются зеленые растения, которые поедают олени, косули, зайцы, насекомые и другие травоядные. Их, в свою очередь, поедают хищники, такие как волки, падальщики, такие как лисы и вороны, а также мелкие беспозвоночные, простейшие и бактерии. Такие отношения называются трофическими или пищевыми цепями, а когда они описывают пищевые отношения для целых экосистем, мы называем их пищевыми сетями.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЭКОСИСТЕМЫ
Каждая экосистема меняет свой биотоп и создает новые экологические ниши, что способствует «вторжению» других видов. Долгосрочный процесс преобразования экосистемы называется экологической сукцессией. Если сукцессия возникает на территориях, ранее не заселенных организмами, ее называют первичной сукцессией, например зарастание прибрежных дюн. Вторичная сукцессия имеет место на территориях, уже занятых определенными экосистемами, например на поляне или заброшенном сельскохозяйственном поле.
В настоящее время люди массово разрушают природные экосистемы. Они забывают, что некоторые из них будут восстанавливаться сотни лет, как вырубленные смешанные и лиственные леса в Европе. Имеется также много указаний на то, что вторичная сукцессия не может реконструировать первоначальную пространственную структуру и видовой состав биоценозов. Примером могут служить тропические леса. Хотя майя покинули многие сельскохозяйственные поля, ранее «вырванные» из джунглей более 1000 лет назад, экосистемы там до сих пор не созданы, только их обедненная форма.