Экосистема -Ecosystem

Коралловые рифы представляют собой высокопродуктивную морскую экосистему.
Слева: экосистемы коралловых рифов представляют собой высокопродуктивные морские системы. Справа: тропический лес умеренного пояса , наземная экосистема .

Экосистема (или экологическая система ) состоит из всех организмов и физической среды, с которой они взаимодействуют. Эти биотические и абиотические компоненты связаны между собой циклами питательных веществ и потоками энергии. Энергия поступает в систему посредством фотосинтеза и включается в ткани растений. Питаясь растениями и друг другом, животные играют важную роль в движении материи и энергии по системе. Они также влияют на количество присутствующей растительной и микробной биомассы . Разлагая мертвое органическое вещество , редуценты высвобождают углерод обратно в атмосферу и облегчают круговорот питательных веществ , превращая питательные вещества, хранящиеся в мертвой биомассе, обратно в форму, которая может быть легко использована растениями и микробами.

Экосистемы контролируются внешними и внутренними факторами . Внешние факторы, такие как климат , исходный материал , образующий почву, и топография , контролируют общую структуру экосистемы, но сами по себе экосистема не влияет. Внутренние факторы контролируются, например, разложением , корневой конкуренцией, затенением, нарушением, последовательностью и типами присутствующих видов. В то время как входы ресурсов обычно контролируются внешними процессами, доступность этих ресурсов в экосистеме контролируется внутренними факторами. Поэтому внутренние факторы не только управляют экосистемными процессами, но и контролируются ими.

Экосистемы являются динамическими объектами — они подвержены периодическим нарушениям и всегда находятся в процессе восстановления после какого-либо прошлого нарушения. Тенденция экосистемы оставаться близкой к своему равновесному состоянию, несмотря на это нарушение, называется ее сопротивлением . Способность системы поглощать возмущения и реорганизовываться, претерпевая изменения, чтобы сохранить по существу те же функции, структуру, идентичность и обратные связи, называется ее экологической устойчивостью . Экосистемы можно изучать с помощью различных подходов — теоретических исследований, исследований по мониторингу конкретных экосистем в течение длительного периода времени, тех, которые рассматривают различия между экосистемами, чтобы выяснить, как они работают, и прямых манипулятивных экспериментов. Биомы — это общие классы или категории экосистем. Однако четкого разграничения между биомами и экосистемами нет. Классификации экосистем - это особые виды экологических классификаций, которые учитывают все четыре элемента определения экосистем : биотический компонент, абиотический комплекс, взаимодействия между ними и внутри них, а также занимаемое ими физическое пространство.

Экосистемы предоставляют множество товаров и услуг, от которых зависят люди. Экосистемные товары включают «осязаемые материальные продукты» экосистемных процессов, такие как вода, продукты питания, топливо, строительные материалы и лекарственные растения . Экосистемные услуги , с другой стороны, обычно представляют собой «улучшение состояния или местонахождения ценных вещей». К ним относятся такие вещи, как поддержание гидрологических циклов , очистка воздуха и воды, поддержание содержания кислорода в атмосфере, опыление сельскохозяйственных культур и даже такие вещи, как красота, вдохновение и возможности для исследований. Многие экосистемы деградируют из-за антропогенного воздействия, такого как потеря почвы , загрязнение воздуха и воды , фрагментация среды обитания , отвод воды , тушение пожаров , интродуценты и инвазивные виды . Эти угрозы могут привести к резкой трансформации экосистемы или к постепенному нарушению биотических процессов и деградации абиотических условий экосистемы. Как только первоначальная экосистема теряет свои определяющие черты, она считается «разрушенной ». Восстановление экосистем может способствовать достижению Целей устойчивого развития .

Определение

Экосистема (или экологическая система) состоит из всех организмов и абиотических пулов (или физической среды), с которыми они взаимодействуют. Биотические и абиотические компоненты связаны между собой циклами питательных веществ и потоками энергии.

«Экосистемные процессы» — это перенос энергии и материалов из одного пула в другой. Экосистемные процессы, как известно, «происходят в широком диапазоне масштабов». Поэтому правильная шкала исследования зависит от поставленного вопроса.

Происхождение и развитие термина

Термин «экосистема» впервые был использован в 1935 году в публикации британского эколога Артура Тэнсли . Термин был придуман Артуром Роем Клэпэмом , который придумал это слово по просьбе Тэнсли. Тэнсли разработал концепцию, чтобы привлечь внимание к важности переноса материалов между организмами и окружающей их средой. Позже он уточнил этот термин, описав его как «всю систему, ... включающую не только организм-комплекс, но и весь комплекс физических факторов, образующих то, что мы называем окружающей средой». Тэнсли рассматривал экосистемы не просто как естественные единицы, но как «ментальные обособления». Позже Тэнсли определил пространственную протяженность экосистем, используя термин « экотоп ».

Г. Эвелин Хатчинсон , лимнолог , современник Тэнсли, объединила идеи Ч. Элтона об экологии трофики с идеями русского геохимика В. Вернадского . В результате он предположил, что наличие минеральных питательных веществ в озере ограничивает производство водорослей . Это, в свою очередь, ограничило бы численность животных, питающихся водорослями. Раймонд Линдеман развил эти идеи, предположив, что поток энергии через озеро был основным двигателем экосистемы. Ученики Хатчинсона, братья Говард Т. Одум и Юджин П. Одум , развили «системный подход» к изучению экосистем. Это позволило им изучить поток энергии и материала через экологические системы.

Процессы

Внешние и внутренние факторы

Экосистемы контролируются как внешними, так и внутренними факторами. Внешние факторы, также называемые факторами состояния, контролируют общую структуру экосистемы и то, как в ней работают вещи, но сами по себе экосистема не влияет на них. В широких географических масштабах климат является фактором, который «наиболее сильно определяет процессы и структуру экосистемы». Климат определяет биом , в который встроена экосистема. Характер осадков и сезонные температуры влияют на фотосинтез и, таким образом, определяют количество энергии, доступной для экосистемы.

Исходный материал определяет характер почвы в экосистеме и влияет на поступление минеральных питательных веществ. Топография также контролирует экосистемные процессы, влияя на такие вещи, как микроклимат , развитие почвы и движение воды в системе. Например, экосистемы могут сильно различаться, если они расположены в небольшой низине на ландшафте, по сравнению с экосистемами, расположенными на прилегающем крутом склоне холма.

Другие внешние факторы, играющие важную роль в функционировании экосистемы, включают время и потенциальную биоту , организмы, которые присутствуют в регионе и потенциально могут занимать определенное место. Экосистемы в сходной среде, расположенные в разных частях мира, могут вести себя совершенно по-разному просто потому, что в них присутствуют разные пулы видов. Интродукция неместных видов может вызвать существенные сдвиги в функционировании экосистемы.

В отличие от внешних факторов, внутренние факторы в экосистемах не только управляют экосистемными процессами, но и контролируются ими. В то время как входы ресурсов обычно контролируются внешними процессами, такими как климат и исходный материал, доступность этих ресурсов в экосистеме контролируется внутренними факторами, такими как разложение, корневая конкуренция или затенение. Другие факторы, такие как нарушение, сукцессия или типы присутствующих видов, также являются внутренними факторами.

Основное производство

Глобальная численность океанических и наземных фототрофов с сентября 1997 г. по август 2000 г. Как оценка биомассы автотрофов , это лишь приблизительный показатель потенциала первичной продукции, а не его фактическая оценка.

Первичное производство – это производство органических веществ из неорганических источников углерода. В основном это происходит посредством фотосинтеза . Энергия, полученная в результате этого процесса, поддерживает жизнь на Земле, в то время как углерод составляет большую часть органического вещества в живой и мертвой биомассе, почвенном углероде и ископаемом топливе . Он также управляет углеродным циклом , который влияет на глобальный климат посредством парникового эффекта .

В процессе фотосинтеза растения улавливают энергию света и используют ее для соединения углекислого газа и воды с образованием углеводов и кислорода . Фотосинтез, осуществляемый всеми растениями в экосистеме, называется валовой первичной продукцией (ВПП). Около половины валового GPP вдыхается растениями, чтобы обеспечить энергию, необходимую для их роста и поддержания. Остаток, та часть GPP, которая не расходуется на дыхание, известна как чистая первичная продукция (ЧПП). Общий фотосинтез ограничен рядом факторов окружающей среды. К ним относятся количество доступного света, площадь листа , которую растение должно улавливать (затенение другими растениями является основным ограничением фотосинтеза), скорость, с которой углекислый газ может поступать в хлоропласты для поддержки фотосинтеза, доступность воды и наличие подходящей температуры для проведения фотосинтеза.

Поток энергии

Энергия и углерод попадают в экосистемы посредством фотосинтеза, включаются в живые ткани, передаются другим организмам, которые питаются живыми и мертвыми растительными веществами, и в конечном итоге высвобождаются при дыхании. Углерод и энергия, заключенные в растительных тканях (чистая первичная продукция), либо потребляются животными, пока растение живо, либо остаются несъеденными, когда растительная ткань отмирает и превращается в детрит . В наземных экосистемах подавляющее большинство чистой первичной продукции в конечном итоге расщепляется редуцентами . Остаток потребляется животными еще живыми и поступает в растительную трофическую систему. После гибели растений и животных содержащееся в них органическое вещество поступает в трофическую систему, основанную на детрите.

Экосистемное дыхание – это сумма дыхания всех живых организмов (растений, животных и редуцентов) в экосистеме. Чистая продукция экосистемы представляет собой разницу между валовой первичной продукцией (ВПП) и дыханием экосистемы. При отсутствии нарушений чистая продукция экосистемы эквивалентна чистому накоплению углерода в экосистеме.

Энергия также может высвобождаться из экосистемы в результате таких нарушений, как лесной пожар , или передаваться другим экосистемам (например, из леса в ручей и в озеро) в результате эрозии .

В водных системах доля растительной биомассы, потребляемой травоядными , намного выше, чем в наземных системах. В трофических системах первичными продуцентами являются фотосинтезирующие организмы. Организмы, потребляющие их ткани, называются первичными консументами или вторичными продуцентамитравоядными . Организмы, питающиеся микробами ( бактериями и грибами ), называются микробоядными . Животные, которые питаются первичными консументами — плотоядными , — являются вторичными консументами. Каждый из них представляет собой трофический уровень.

Последовательность потребления — от растений к травоядным и плотоядным — образует пищевую цепочку . Реальные системы гораздо сложнее: организмы обычно питаются более чем одной формой пищи и могут питаться более чем на одном трофическом уровне. Хищники могут захватывать часть добычи, которая является частью растительной трофической системы, и другую, которая является частью трофической системы, основанной на детрите (птица, которая питается как травоядными кузнечиками, так и дождевыми червями, потребляющими детрит). Реальные системы со всеми этими сложностями образуют пищевые сети , а не пищевые цепи.

Разложение

Последовательность разложения туши свиньи с течением времени

Углерод и питательные вещества в мертвом органическом веществе расщепляются группой процессов, известных как разложение. Это высвобождает питательные вещества, которые затем могут быть повторно использованы для производства растений и микробов, и возвращает углекислый газ в атмосферу (или воду), где его можно использовать для фотосинтеза. В отсутствие разложения мертвое органическое вещество будет накапливаться в экосистеме, а питательные вещества и атмосферный углекислый газ будут истощены.

Процессы разложения можно разделить на три категории : выщелачивание , фрагментацию и химическое изменение мертвого материала. Когда вода движется через мертвое органическое вещество, она растворяется и уносит с собой водорастворимые компоненты. Затем они поглощаются организмами в почве, реагируют с минеральной почвой или переносятся за пределы экосистемы (и считаются потерянными для нее). Только что осыпавшиеся листья и только что умершие животные имеют высокие концентрации водорастворимых компонентов и включают сахара , аминокислоты и минеральные питательные вещества. Выщелачивание более важно во влажной среде и менее важно в сухой.

Процессы фрагментации разбивают органический материал на более мелкие части, открывая новые поверхности для колонизации микробами. Свежевыпавший листовой опад может быть недоступен из-за наружного слоя кутикулы или коры , а содержимое клеток защищено клеточной стенкой . Недавно умершие животные могут быть покрыты экзоскелетом . Процессы фрагментации, которые прорывают эти защитные слои, ускоряют скорость микробного разложения. Животные фрагментируют детрит во время охоты за пищей, а также при прохождении через кишечник. Циклы замораживания-оттаивания и циклы увлажнения и сушки также фрагментируют мертвый материал.

Химическое изменение мертвого органического вещества в первую очередь достигается за счет действия бактерий и грибков. Грибковые гифы производят ферменты, которые могут разрушать жесткие внешние структуры, окружающие мертвый растительный материал. Они также производят ферменты, расщепляющие лигнин , что позволяет им получить доступ как к содержимому клеток, так и к азоту в лигнине. Грибы могут переносить углерод и азот через свои гифальные сети и, таким образом, в отличие от бактерий, не зависят исключительно от местных ресурсов.

Скорость разложения

Скорость разложения варьируется в зависимости от экосистемы. Скорость разложения определяется тремя наборами факторов: физической средой (температура, влажность и свойства почвы), количеством и качеством мертвого материала, доступного разлагателям, и характером самого микробного сообщества. Температура контролирует скорость микробного дыхания; чем выше температура, тем быстрее происходит микробное разложение. Температура также влияет на влажность почвы, которая влияет на разложение. Циклы замораживания-оттаивания также влияют на разложение — низкие температуры убивают почвенные микроорганизмы, что позволяет выщелачиванию играть более важную роль в перемещении питательных веществ. Это может быть особенно важно, поскольку весной почва оттаивает, создавая пульс питательных веществ, которые становятся доступными.

Скорость разложения низкая в очень влажных или очень сухих условиях. Скорость разложения наиболее высока во влажных, влажных условиях с адекватным уровнем кислорода. Влажные почвы, как правило, испытывают дефицит кислорода (особенно это касается водно -болотных угодий ), что замедляет рост микробов. В сухих почвах разложение также замедляется, но бактерии продолжают расти (хотя и более медленными темпами) даже после того, как почвы становятся слишком сухими, чтобы поддерживать рост растений.

Динамика и устойчивость

Экосистемы являются динамическими объектами. Они подвержены периодическим нарушениям и всегда находятся в процессе восстановления после прошлых нарушений. Когда происходит возмущение , экосистема реагирует, удаляясь от своего начального состояния. Тенденция экосистемы оставаться близкой к своему равновесному состоянию, несмотря на это нарушение, называется ее сопротивлением . Способность системы поглощать возмущения и реорганизовываться, претерпевая изменения, чтобы сохранить по существу те же функции, структуру, идентичность и обратные связи, называется ее экологической устойчивостью . Устойчивое мышление также включает человечество как неотъемлемую часть биосферы , где наше выживание зависит от экосистемных услуг, и мы должны создавать и поддерживать их естественные способности противостоять потрясениям и возмущениям. Время играет центральную роль в широком диапазоне, например, в медленном развитии почвы из голой скалы и более быстром восстановлении сообщества после нарушения .

Нарушение также играет важную роль в экологических процессах. Ф. Стюарт Чапин и соавторы определяют нарушение как «относительно дискретное событие во времени, которое удаляет биомассу растений». Это может варьироваться от вспышек травоядных , падения деревьев, пожаров, ураганов, наводнений, наступления ледников до извержений вулканов . Такие нарушения могут вызвать большие изменения в популяциях растений, животных и микробов, а также в содержании органического вещества в почве. За нарушением следует сукцессия, «направленное изменение структуры и функционирования экосистемы в результате биотических изменений в поставке ресурсов».

Частота и серьезность нарушений определяют то, как они влияют на функцию экосистемы. Крупные нарушения, такие как извержение вулкана или наступление и отступление ледников , оставляют после себя почвы, в которых отсутствуют растения, животные или органические вещества. Экосистемы, испытывающие такие нарушения, претерпевают первичную сукцессию . Менее серьезные нарушения, такие как лесные пожары, ураганы или земледелие, приводят к вторичной сукцессии и более быстрому восстановлению. Более серьезные и более частые нарушения приводят к более длительному времени восстановления.

Из года в год экосистемы испытывают изменения в своей биотической и абиотической среде. Засуха , более холодная, чем обычно, зима и нашествие вредителей — все это кратковременная изменчивость условий окружающей среды. Популяции животных меняются из года в год, накапливаясь в периоды, богатые ресурсами, и резко сокращаясь, когда они превышают свои запасы пищи. Долгосрочные изменения также формируют экосистемные процессы. Например, в лесах восточной части Северной Америки до сих пор сохранились следы возделывания , которое прекратилось в 1850 году, когда большие площади были возвращены в леса. Другим примером является образование метана в озерах Восточной Сибири , которое контролируется органическим веществом , накопленным в плейстоцене .

Пресноводное озеро на Гран -Канарии , острове Канарских островов . Четкие границы делают озера удобными для изучения с использованием экосистемного подхода .

Питательный круговорот

Биологический круговорот азота

Экосистемы постоянно обмениваются энергией и углеродом с окружающей средой . Минеральные питательные вещества, с другой стороны, в основном циркулируют между растениями, животными, микробами и почвой. Большая часть азота поступает в экосистемы в результате биологической фиксации азота , осаждается в виде осадков, пыли, газов или применяется в качестве удобрения . В большинстве наземных экосистем в краткосрочной перспективе наблюдается дефицит азота, что делает круговорот азота важным средством контроля над продуктивностью экосистемы. В долгосрочной перспективе доступность фосфора также может иметь решающее значение.

Макроэлементы, которые требуются всем растениям в больших количествах, включают первичные питательные вещества (которые являются наиболее ограничивающими, поскольку они используются в самых больших количествах): азот, фосфор, калий. К второстепенным основным питательным веществам (реже ограничивающим) относятся: Кальций, магний, сера. Микроэлементы , необходимые всем растениям в небольших количествах, включают бор, хлорид, медь, железо, марганец, молибден, цинк. Наконец, есть также полезные питательные вещества, которые могут потребоваться определенным растениям или растениям в определенных условиях окружающей среды: алюминий, кобальт, йод, никель, селен, кремний, натрий, ванадий.

До недавнего времени фиксация азота была основным источником азота для экосистем. Азотфиксирующие бактерии либо живут симбиотически с растениями, либо свободно живут в почве. Энергетические затраты высоки для растений, которые поддерживают симбионты, фиксирующие азот, - до 25% валовой первичной продукции при измерении в контролируемых условиях. Многие представители семейства бобовых растений поддерживают азотфиксирующие симбионты. Некоторые цианобактерии также способны фиксировать азот. Это фототрофы , осуществляющие фотосинтез. Как и другие азотфиксирующие бактерии, они могут быть свободноживущими или вступать в симбиотические отношения с растениями. Другие источники азота включают кислотные отложения , образующиеся в результате сжигания ископаемого топлива, газообразный аммиак , который испаряется с сельскохозяйственных полей, на которые были внесены удобрения, и пыль. Антропогенные поступления азота составляют около 80% всех потоков азота в экосистемах.

Когда растительные ткани сбрасываются или поедаются, азот в этих тканях становится доступным для животных и микробов. Микробное разложение высвобождает соединения азота из мертвого органического вещества в почве, где за него конкурируют растения, грибы и бактерии. Некоторые почвенные бактерии используют в качестве источника углерода органические азотсодержащие соединения и выделяют в почву ионы аммония . Этот процесс известен как минерализация азота . Другие превращают аммоний в ионы нитритов и нитратов , процесс, известный как нитрификация . Оксид азота и закись азота также образуются при нитрификации. В условиях, богатых азотом и бедных кислородом, нитраты и нитриты превращаются в газообразный азот , процесс, известный как денитрификация .

Микоризные грибы, симбиотические с корнями растений, используют углеводы, поставляемые растениями, и, в свою очередь, переносят соединения фосфора и азота обратно к корням растений. Это важный путь переноса органического азота из мертвого органического вещества в растения. Этот механизм может способствовать более чем 70 Тг ежегодно усваиваемого растениями азота, тем самым играя решающую роль в глобальном круговороте питательных веществ и функционировании экосистемы.

Фосфор попадает в экосистемы в результате выветривания . По мере старения экосистем этот запас уменьшается, что делает дефицит фосфора более распространенным явлением в старых ландшафтах (особенно в тропиках). Кальций и сера также образуются в результате выветривания, но кислотные отложения являются важным источником серы во многих экосистемах. Хотя магний и марганец образуются в результате выветривания, обмен между органическим веществом почвы и живыми клетками составляет значительную часть экосистемных потоков. Калий в основном циркулирует между живыми клетками и органическим веществом почвы.

Функция и биоразнообразие

Лох-Ломонд в Шотландии образует относительно изолированную экосистему. Сообщество рыб этого озера оставалось стабильным в течение длительного периода, пока ряд интродукций в 1970-х годах не изменил структуру его пищевой цепи .
Колючий лес в Ифати, Мадагаскар , с различными видами Adansonia (баобаб), Alluaudia procera (мадагаскарский ocotillo) и другой растительностью.

Биоразнообразие играет важную роль в функционировании экосистем. Экосистемные процессы определяются видами в экосистеме, природой отдельных видов и относительной численностью организмов среди этих видов. Экосистемные процессы представляют собой чистый результат действий отдельных организмов при их взаимодействии с окружающей средой. Экологическая теория предполагает, что для того, чтобы сосуществовать, виды должны иметь некоторый уровень предельного сходства — они должны отличаться друг от друга каким-то фундаментальным образом, иначе один вид будет конкурентно исключать другой. Несмотря на это, кумулятивный эффект дополнительных видов в экосистеме не является линейным: например, дополнительные виды могут увеличить удержание азота. Однако, помимо определенного уровня видового богатства, дополнительные виды могут иметь незначительный аддитивный эффект, если только они существенно не отличаются от уже существующих видов. Так обстоит дело, например, с экзотическими видами .

Добавление (или исчезновение) видов, экологически сходных с теми, которые уже присутствуют в экосистеме, как правило, оказывает лишь незначительное влияние на функцию экосистемы. С другой стороны, экологически различные виды оказывают гораздо большее влияние. Точно так же доминирующие виды оказывают большое влияние на функцию экосистемы, в то время как редкие виды, как правило, оказывают небольшое влияние. Краеугольные виды , как правило, оказывают влияние на функцию экосистемы, которое непропорционально их численности в экосистеме.

Экосистемный инженер — это любой организм , который создает, значительно модифицирует, поддерживает или разрушает среду обитания .

Подходы к изучению

Экология экосистемы

Гидротермальный источник — это экосистема на дне океана. (Масштабная линейка равна 1 м.)

Экология экосистем - это «изучение взаимодействия между организмами и окружающей их средой как интегрированной системы». Размер экосистем может достигать десяти порядков , от поверхностных слоев горных пород до поверхности планеты.

Исследование экосистемы Хаббард-Брук началось в 1963 году для изучения Белых гор в Нью-Гэмпшире . Это была первая успешная попытка изучить весь водораздел как экосистему. В исследовании использовалась химия рек как средство мониторинга свойств экосистемы и была разработана подробная биогеохимическая модель экосистемы. Долгосрочные исследования на этом месте привели к открытию кислотных дождей в Северной Америке в 1972 году. Исследователи задокументировали истощение почвенных катионов (особенно кальция) в течение следующих нескольких десятилетий.

Экосистемы можно изучать с помощью различных подходов — теоретических исследований, исследований по мониторингу конкретных экосистем в течение длительного периода времени, тех, которые рассматривают различия между экосистемами, чтобы выяснить, как они работают, и прямых манипулятивных экспериментов. Исследования могут проводиться в различных масштабах, от исследований всей экосистемы до изучения микрокосма или мезокосма (упрощенные представления экосистем). Американский эколог Стивен Р. Карпентер утверждал, что эксперименты с микрокосмом могут быть «неуместными и отвлекающими», если они не проводятся в сочетании с полевыми исследованиями, проводимыми в масштабе экосистемы. В таких случаях эксперименты с микрокосмом могут не дать точного прогноза динамики на уровне экосистемы.

Классификации

Биомы — это общие классы или категории экосистем. Однако четкого разграничения между биомами и экосистемами нет. Биомы всегда определяются на очень общем уровне. Экосистемы могут быть описаны на уровнях, которые варьируются от очень общих (в этом случае названия иногда совпадают с названиями биомов) до очень конкретных, таких как «влажные прибрежные хвойные леса».

Биомы различаются из-за глобальных изменений климата . Биомы часто определяются их структурой: на общем уровне, например, тропические леса , луга умеренного пояса и арктическая тундра . Среди типов экосистем, составляющих биом, может быть любая степень подкатегорий, например, игольчатые бореальные леса или влажные тропические леса. Хотя экосистемы чаще всего классифицируют по их структуре и географии, существуют и другие способы категоризации и классификации экосистем, например, по уровню их антропогенного воздействия (см. антропогенный биом ), или по их интеграции с социальными процессами или технологическими процессами или их новизне например новая экосистема ). Каждая из этих таксономий экосистем имеет тенденцию подчеркивать различные структурные или функциональные свойства. Ни одна из них не является «лучшей» классификацией.

Классификации экосистем - это особые виды экологических классификаций, которые учитывают все четыре элемента определения экосистем : биотический компонент, абиотический комплекс, взаимодействия между ними и внутри них, а также занимаемое ими физическое пространство. Различные подходы к экологическим классификациям были разработаны в наземных, пресноводных и морских дисциплинах.

Примеры

Следующие статьи являются примерами экосистем для конкретных регионов, зон или условий:

Взаимодействие человека с экосистемами

Деятельность человека важна почти во всех экосистемах. Хотя люди существуют и действуют в экосистемах, их кумулятивное воздействие достаточно велико, чтобы влиять на внешние факторы, такие как климат.

Экосистемные товары и услуги

Район дикой природы Хай-Пикс в парке Адирондак площадью 6 000 000 акров (2 400 000 га) является примером разнообразной экосистемы.

Экосистемы предоставляют множество товаров и услуг, от которых зависят люди. Экосистемные товары включают «осязаемые материальные продукты» экосистемных процессов, такие как вода, продукты питания, топливо, строительные материалы и лекарственные растения . Они также включают в себя менее материальные объекты, такие как туризм и отдых, а также гены диких растений и животных, которые можно использовать для улучшения домашних видов.

Экосистемные услуги , с другой стороны, обычно представляют собой «улучшение состояния или местонахождения ценных вещей». К ним относятся такие вещи, как поддержание гидрологических циклов, очистка воздуха и воды, поддержание содержания кислорода в атмосфере, опыление сельскохозяйственных культур и даже такие вещи, как красота, вдохновение и возможности для исследований. В то время как материал из экосистемы традиционно считался основой для вещей, имеющих экономическую ценность, экосистемные услуги, как правило, воспринимаются как нечто само собой разумеющееся.

Оценка экосистем на пороге тысячелетия — это международный синтез более 1000 ведущих мировых ученых-биологов, который анализирует состояние экосистем Земли и предоставляет резюме и рекомендации для лиц, принимающих решения. В отчете определены четыре основные категории экосистемных услуг: обеспечивающие, регулирующие, культурные и вспомогательные услуги. В нем делается вывод о том, что деятельность человека оказывает значительное и все возрастающее воздействие на биоразнообразие мировых экосистем, снижая как их устойчивость , так и биоемкость . В докладе природные системы называются «системой жизнеобеспечения человечества», обеспечивающей основные экосистемные услуги. Оценка измеряет 24 экосистемные услуги и делает вывод, что только четыре показали улучшение за последние 50 лет, 15 находятся в серьезном упадке, а пять находятся в неустойчивом состоянии.

Межправительственная научно-политическая платформа по биоразнообразию и экосистемным услугам ( МПБЭУ) — это межправительственная организация, созданная для улучшения взаимосвязи между наукой и политикой по вопросам биоразнообразия и экосистемных услуг. Предполагается, что она будет выполнять ту же роль, что и Межправительственная группа экспертов по изменению климата . Концептуальная основа МПБЭУ включает шесть основных взаимосвязанных элементов: природа, природные блага для людей, антропогенные активы, институты и системы управления и другие косвенные движущие силы изменений, прямые движущие силы изменений и хорошее качество жизни.

Экосистемные услуги ограничены, и им также угрожает деятельность человека. Для информирования лиц, принимающих решения, многим экосистемным услугам присваивается экономическая ценность, часто основанная на стоимости замены антропогенными альтернативами. Постоянная проблема придания природе экономической ценности, например, посредством банковского обслуживания биоразнообразия , вызывает трансдисциплинарные сдвиги в том, как мы признаем и управляем окружающей средой, социальной ответственностью , возможностями для бизнеса и нашим будущим как вида.

Деградация и упадок

Индекс целостности лесных ландшафтов ежегодно измеряет глобальное антропогенное изменение оставшихся лесов. 0 = большинство модификаций; 10 = Минимум.

По мере роста численности населения и потребления на душу населения растут потребности в ресурсах, предъявляемые к экосистемам, и воздействие человеческого экологического следа . Природные ресурсы уязвимы и ограничены. Экологические последствия антропогенной деятельности становятся все более очевидными. Проблемы для всех экосистем включают: загрязнение окружающей среды , изменение климата и утрату биоразнообразия . Для наземных экосистем дополнительные угрозы включают загрязнение воздуха , деградацию почвы и обезлесение . Для водных экосистем угрозы также включают неустойчивую эксплуатацию морских ресурсов (например , чрезмерный вылов рыбы ), загрязнение морской среды , загрязнение микропластиком , воздействие изменения климата на океаны (например, потепление и закисление ) и строительство в прибрежных районах.

Многие экосистемы деградируют из-за антропогенного воздействия, такого как потеря почвы , загрязнение воздуха и воды , фрагментация среды обитания , отвод воды , тушение пожаров , интродуценты и инвазивные виды .

Эти угрозы могут привести к резкой трансформации экосистемы или к постепенному нарушению биотических процессов и деградации абиотических условий экосистемы. Как только первоначальная экосистема теряет свои отличительные черты, она считается разрушенной (см. также Красный список экосистем МСОП ). Коллапс экосистемы может быть обратимым, и этим он отличается от вымирания видов . Количественные оценки риска обрушения используются в качестве показателей состояния и тенденций сохранения.

Управление

Когда управление природными ресурсами применяется ко всей экосистеме, а не к отдельным видам, это называется управлением экосистемой . Хотя существует множество определений управления экосистемами, существует общий набор принципов, лежащих в основе этих определений: фундаментальным принципом является долгосрочная устойчивость производства товаров и услуг экосистемой; «устойчивость между поколениями [является] предварительным условием для управления, а не запоздалой мыслью». Хотя управление экосистемами может использоваться как часть плана сохранения дикой природы, его также можно использовать в интенсивно управляемых экосистемах (см., например, агроэкосистемы и близкое к природе лесное хозяйство ).

Восстановление и устойчивое развитие

Восстановление экосистем будет способствовать достижению всех 17 Целей устойчивого развития , в частности ЦУР 2 (Ликвидация голода) , ЦУР 6 (Чистая вода и санитария) , ЦУР 14 (Жизнь под водой) и ЦУР 15 (Жизнь на суше) . В параграфе 27 Декларации министров Политического форума высокого уровня по ЦУР, состоявшегося в июле 2018 года, излагаются взятые на себя обязательства по обеспечению устойчивого управления всеми типами лесов, прекращению вырубки лесов, восстановлению деградировавших лесов и значительному увеличению масштабов облесения и лесовозобновления во всем мире к 2020 году. .

Комплексные проекты по сохранению и развитию (ICDP) направлены на решение проблем сохранения и средств к существованию человека ( устойчивое развитие ) в развивающихся странах вместе, а не по отдельности, как это часто делалось в прошлом.

Смотрите также

Экосистемы в конкретных регионах мира:

Экосистемы сгруппированы по состоянию:

использованная литература

Заметки