Картинка из открытых источников сети Интернет.
Наиболее характерной особенностью географической оболочки Земли является ее мозаичность и ассиметричная структура. Неравномерность распределения океанов и континентов, горных хребтов и обширных равнин, континентальных и морских водоемов, климатических условий являются проявлением ассиметрии в окружающей нас природной среде. Физические и химические элементы живой природы разнообразны в любой точке Земли, следовательно среда обитания наземных и водных организмов не может быть одинаковой в сходных природных зонах. В современной таксонометрии Линея было открыто около 100000 видов растений, 300 видов животных, 25000 видов птиц, около 1000000 видов микроорганизмов, пестрота распределения коих еще больше, чем разнообразие условий их обитания.
В экологии отмечают, что конкретные сообщества живых организмов обитают в конкретных условиях обитания. Совокупность специфических физико-химических параметров среды обитания, совокупность живых организмов, обитающих в этих условиях представляет собой экологическую систему (определение по Сергеву).
Объективное единство связанных друг с другом предметов и явлений, а также о природе и обществе есть система (основы теории систем). Окружающий нас материальный мир состоит не из отдельных процессов и явлений, но целостных природных образований. Такие образования существуют на всех иерархических уровнях от микромира до макромира.Системы делятся на материальные и идеальные. Материальные в свою очередь подразделяются на природные и технические. Но и те и другие могут быть простыми и сложными. Из класса сложных систем выделяют класс динамических саморегулирующихся систем, которые способны адаптироваться к окружающей среде, способны изменять свои параметры. Они называются кибернетическими системами. К этому классу систем относятся экологические системы. Эксли принадлежит следующее определение экологической системы: "Экологическая система - это неразрывное единство биотопа и биоценоза." Иначе:
'экосистема = биотоп + биоценоз
Биотоп и биоценоз настолько неразрывно связаны друг с другом, что даже определяются друг через друга.
Биоценозом называется сообщество живых организмов, обитающее на данном биотопе (в данных условиях окружающей среды).
Битопом называется совокупность условий окружающей среды в которых обитает данный биоценоз (совокупность живых организмов).
Экологическая система представляет собой неразрывное единство двух подсистем биотопа и биоценоза, создающее в результате взаимодействия поток энергии четко определенного направления. Этот поток энергии создает четкую трофическую структуру сообщества живых организмов, а также определенные направленные потоки вещества и информации между биотическими и абиотическими компонентами экологической системы. При этом на границе экосистемы интесивность потоков резко снижается.
Компонент - наименьшая структурная единица еще обладающая специфическими чертами системы и ее свойствами. Любая система состоит из отдельных компонентов. В экологической системе подразделяют компоненты биотопа и биоценоза (вещественные и энергетические компоненты). В процессе жизни экологической системы компоненты обмениваются энергией веществом и информацией. Поэтому некий абсолютно любой компонент всегда переменная величина (по сути функция) других компонентов. Все компоненты системы связаны друг с другом функциональными зависимостями, при этом система действует и существует в трехмерном пространстве и во времени (которое иногда воспринимается как еще одно измерение (четвертое)) и зависит от этих всех параметров. Количество компонентов в системе довольно велико. В этом случае ученые говорят о "проклятии размерности". Для сокращения размерности в целях прогнозирования и моделирования вводят понятие обобщенных компонентов - объединенных в эколгически однородную группу по смысловому содержанию компонентов. Максимально обобщенные компоненты биотопа это средообразующие компоненты: воздух, вода, горные породы, почва; энергетические компоненты: солнечная радиация, климат, движение среды (воды или воздуха); детрит и гумус (мертвое органическое вещество); растворенное органическое вещество (для водных экологических систем); минеральные вещества.
Между экосистемами принадлежащим к различным средам может существовать как четкая, так и нечеткая граница. Нечеткая граница возникает между экологичекими системами, развивающимися в схожих экологических, абиотических условиях внешней среды. Между ними существует переходная зона, которая называется экотон.
Например, лесная экосистема и экосистема пруда, находящегося в лему также связаны, но связаны не на прямую. Можно констатировать факт, что через границы экологической системы проходит обмен веществом и энергией, именно этот обмен называется внешними воздействиями, которые могут существовать на макро -, мезо - и микроуровне. Но в любом случае есть функции пространства и времени, от которых зависимы компоненты, но не наоборот.
Внутренняя структура экосистем неоднородны, при этом рядом могут несколько экологических систем, развивающихся в похожих условиях, что обуславливает наличие нескольких экотонов в рамках одной экологической системы. При этом, даже если экосистемы развивались в различных условиях внешней среды, это не означает, что между ними нет связи. Между ними существуют потоки энергии, вещества и информации (менее интенсивные, чем внутри каждой из них), что обеспечивает связи между ними. Понятие фактор было введено для сокращения размерности системы. Экологический фактор при рассмотрении и моделировании может быть переведен в разряд компонентов и наоборот, в зависимости от рассматриваемых масштабов системы. Экологические системы образуют иерархические уровни, поэтому изучают экосистемы одного с изучаемой иерархического уровня, также более низкого и высокого уровня. Экосистемы одного или более высокого иерархического уровня воздействуют на изучаемую систему через внешние воздействия.
Размер не является характерной особенностью экологических систем, их площадь может быть от нескольких квадратных метров до нескольких квадратных километров. Толщина экосистемы также может изменяться от нескольких сантиметров (почва в пустыне) до нескольких километров (океанические экосистемы). В зависимости от размеров выделяют локальные, региональные и глобальные экологические системы.Рассмотрим очень динамичную трехмерную водную экологическую систему. Для нее, как и для наземной экосистемы существует набор следующих процессов.
1. Динамические - определяющие перемещение компонентов в пространстве и времени под влиянием ветра и течений.
2. Физические - температура, освещенность, влажность. Они теснейшим образом связаны с динамическими и образуют единую гидротермодинамическую систему.
3. Транслактационные процессы - это процессы трансформации вещества, экологического метаболизма и деструкции.
4. Обмен веществом и энергией через границу экологической системы.
5. Антропогенные процессы воздействия на экосистему.
Наряду с понятием экологической системы используют введенный в 1947 году Сукачевым термин биогеоценоз - участок земной поверхности, где на известном протяжении биоценоз и соответствующие ему участки атмосферы, гидросферы и литосферы связаны взаимодействиями. Некоторые ученые считают, что экосистема может вмещать несколько биогеоценозов, то есть биогеоценоз ставится в соответствие экотону. Другие считают, что биогеоценоз это элементарная экосистема, то есть далее не делимая по иерархической лестнице. Каждая система имеет свойство эмерджентности, то свойство, которое возникает при объединении ее компонентов, но его нет ни у одного компонента в отдельности.
Источник: Сергеев Ю.Н. Общая экология. Курс лекций. - СПб: СПбГУ, 2001.