Экосистема (или экологическая система ) — это система, которую окружающая среда и ее организмы формируются посредством их взаимодействия. [2] : 458 Биотические и абиотические компоненты связаны между собой посредством круговорота питательных веществ и потоков энергии .
Экосистемы контролируются внешними и внутренними факторами . Внешние факторы, такие как климат , исходный материал , образующий почву, и топография , контролируют общую структуру экосистемы, но сами не находятся под влиянием экосистемы. Внутренние факторы контролируются, например, разложением , конкуренцией корней, затенением, нарушением, сукцессией и типами присутствующих видов. Хотя поступления ресурсов обычно контролируются внешними процессами, доступность этих ресурсов внутри экосистемы контролируется внутренними факторами. Следовательно, внутренние факторы не только контролируют экосистемные процессы, но и контролируются ими.
Экосистемы являются динамическими объектами: они подвержены периодическим нарушениям и всегда находятся в процессе восстановления после каких-либо прошлых нарушений. Тенденция экосистемы оставаться близкой к своему равновесному состоянию, несмотря на это нарушение, называется ее сопротивлением . Способность системы поглощать возмущения и реорганизовываться во время изменений, чтобы сохранить по существу ту же самую функцию, структуру, идентичность и обратные связи, называется ее экологической устойчивостью . Экосистемы можно изучать с помощью различных подходов: теоретических исследований, исследований, отслеживающих конкретные экосистемы в течение длительных периодов времени, тех, которые изучают различия между экосистемами, чтобы выяснить, как они работают, и направляют манипулятивные эксперименты. Биомы — это общие классы или категории экосистем. Однако четкого различия между биомами и экосистемами не существует. 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 физическое пространство, которое они занимают. Биотические факторы экосистемы – живые существа; такие как растения, животные и бактерии, а абиотические — это неживые компоненты; такие как вода, почва и атмосфера.
Растения позволяют энергии поступать в систему посредством фотосинтеза , создавая растительную ткань. Животные играют важную роль в движении материи и энергии через систему, питаясь растениями и друг другом. Они также влияют на количество присутствующей растительной и микробной биомассы . Разлагая мертвое органическое вещество , разлагающие вещества высвобождают углерод обратно в атмосферу и облегчают круговорот питательных веществ , преобразуя питательные вещества, хранящиеся в мертвой биомассе, обратно в форму, которая может быть легко использована растениями и микробами.
Экосистемы предоставляют разнообразные товары и услуги, от которых зависят люди и от которых они могут быть частью. Экосистемные товары включают «материальные продукты» экосистемных процессов, такие как вода, продукты питания, топливо, строительные материалы и лекарственные растения . С другой стороны, экосистемные услуги обычно представляют собой «улучшение состояния или местоположения ценных вещей». К ним относятся такие вещи, как поддержание гидрологических циклов , очистка воздуха и воды, поддержание кислорода в атмосфере, опыление сельскохозяйственных культур и даже такие вещи, как красота, вдохновение и возможности для исследований. Многие экосистемы деградируют в результате антропогенного воздействия, такого как потеря почвы , загрязнение воздуха и воды , фрагментация среды обитания , отвод воды , тушение пожаров , а также интродуцированные и инвазивные виды . Эти угрозы могут привести к резкой трансформации экосистемы или к постепенному нарушению биотических процессов и деградации абиотических условий экосистемы. Как только исходная экосистема утратила свои определяющие черты, она считается «разрушившейся ». Восстановление экосистемы может способствовать достижению Целей устойчивого развития .
Экосистема (или экологическая система) состоит из всех организмов и абиотических бассейнов (или физической среды), с которыми они взаимодействуют. [3] [4] : 5 [2] : 458 Биотические и абиотические компоненты связаны друг с другом через циклы питательных веществ и потоки энергии. [5]
«Экосистемные процессы» — это передача энергии и материалов из одного бассейна в другой. [2] : Известно, что 458 экосистемных процессов «происходят в широком диапазоне масштабов». Поэтому правильный масштаб исследования зависит от заданного вопроса. [4] : 5
Термин «экосистема» впервые был использован в 1935 году в публикации британского эколога Артура Тэнсли . Термин был придуман Артуром Роем Клэпхемом , который придумал это слово по просьбе Тэнсли. [6] Тэнсли разработал эту концепцию, чтобы привлечь внимание к важности переноса материалов между организмами и окружающей средой. [4] : 9 Позже он уточнил этот термин, описав его как «Вся система, ... включая не только комплекс организма, но и весь комплекс физических факторов, образующих то, что мы называем окружающей средой». [3] Тэнсли рассматривал экосистемы не просто как естественные единицы, но и как «ментальные изоляты». [3] Позже Тэнсли определил пространственную протяженность экосистем, используя термин « экотоп ». [7]
Дж. Эвелин Хатчинсон , лимнолог , современник Тэнсли, объединила идеи Чарльза Элтона о трофической экологии с идеями русского геохимика Владимира Вернадского . В результате он предположил, что наличие минеральных питательных веществ в озере ограничивает производство водорослей . Это, в свою очередь, ограничит численность животных, питающихся водорослями. Рэймонд Линдеман развил эти идеи дальше и предположил, что поток энергии через озеро является 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. [4] : 9
Экосистемы контролируются как внешними, так и внутренними факторами. Внешние факторы, также называемые факторами состояния, контролируют общую структуру экосистемы и то, как все работает в ней, но сами не находятся под влиянием экосистемы. В широком географическом масштабе климат является фактором, который «наиболее сильно определяет экосистемные процессы и структуру». [4] : 14 Климат определяет биом , в котором находится экосистема. Характер осадков и сезонные температуры влияют на фотосинтез и тем самым определяют количество энергии, доступной экосистеме. [8] : 145
Исходный материал определяет характер почвы в экосистеме и влияет на снабжение минеральными питательными веществами. Топография также контролирует экосистемные процессы, влияя на такие вещи, как микроклимат , развитие почвы и движение воды через систему. Например, экосистемы, расположенные в небольшой впадине ландшафта, могут сильно отличаться от экосистем, существующих на прилегающем крутом склоне холма. [9] : 39 [10] : 66
Другие внешние факторы, которые играют важную роль в функционировании экосистемы, включают время и потенциальную биоту — организмы, которые присутствуют в регионе и потенциально могут занимать определенный участок. Экосистемы в схожей среде, расположенные в разных частях мира, могут в конечном итоге вести себя совершенно по-разному просто потому, что в них присутствуют разные пулы видов. [11] : 321 Интродукция чужеродных видов может вызвать существенные изменения в функционировании экосистемы. [12]
В отличие от внешних факторов, внутренние факторы в экосистемах не только контролируют экосистемные процессы, но и контролируются ими. [4] : 16 Хотя потребление ресурсов обычно контролируется внешними процессами, такими как климат и исходный материал, доступность этих ресурсов в экосистеме контролируется внутренними факторами, такими как разложение, конкуренция корней или затенение. [13] Другие факторы, такие как нарушение, сукцессия или типы присутствующих видов, также являются внутренними факторами.
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 объединения углекислого газа и воды для производства углеводов и кислорода . Фотосинтез, осуществляемый всеми растениями экосистемы, называется валовой первичной продукцией (ВПП). [8] : 124 Около половины валового GPP вдыхается растениями, чтобы обеспечить энергию, необходимую для их роста и поддержания. [14] : 157 Оставшаяся часть, та часть GPP, которая не израсходована на дыхание, известна как чистая первичная продукция (NPP). [14] : 157 Общий фотосинтез ограничен рядом факторов окружающей среды. К ним относятся количество доступного света, площадь листьев , которые растение должно улавливать свет (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. [8] : 155
Энергия и углерод попадают в экосистемы посредством фотосинтеза, включаются в живые ткани, передаются другим организмам, питающимся живыми и мертвыми растительными веществами, и в конечном итоге высвобождаются посредством дыхания. [14] : 157 Углерод и энергия, включенные в растительные ткани (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 разлагается редуцентами . Остальная часть потребляется животными еще при жизни и поступает в трофическую систему растений. После гибели растений и животных содержащееся в них органическое вещество поступает в детритную трофическую систему. [15]
Дыхание экосистемы — это сумма дыхания всех живых организмов (растений, животных и редуцентов) в экосистеме. [16] Чистая экосистемная продукция представляет собой разницу между валовой первичной продукцией (ВПП) и дыханием экосистемы. [17] При отсутствии нарушений чистая продукция экосистемы эквивалентна чистому накоплению углерода в экосистеме.
Энергия также может высвобождаться из экосистемы в результате таких нарушений, как лесные пожары , или передаваться в другие экосистемы (например, из леса в ручей и озеро) в результате эрозии .
В водных системах доля растительной биомассы, потребляемой травоядными , намного выше, чем в наземных системах. [15] В трофических системах фотосинтезирующие организмы являются первичными продуцентами. Организмы, потребляющие их ткани, называются первичными консументами или вторичными продуцентами — травоядными . Организмы, питающиеся микробами ( бактериями и грибами ), называются микробоядными . Животные, питающиеся первичными консументами ( хищники) , являются вторичными консументами. Каждый из них представляет собой трофический уровень. [15]
Последовательность потребления — от растения к травоядному и плотоядному — образует пищевую цепь . Реальные системы гораздо сложнее: организмы обычно питаются более чем одной формой пищи и могут питаться более чем на одном трофическом уровне. Хищники могут ловить некоторую добычу, 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. [15]
Углерод и питательные вещества в мертвом органическом веществе расщепляются с помощью группы процессов, известных как разложение. При этом высвобождаются питательные вещества, которые затем могут быть повторно использованы для производства растений и микроорганизмов, а углекислый газ возвращается в атмосферу (или воду), где его можно использовать для фотосинтеза. В отсутствие разложения мертвое органическое вещество будет накапливаться в экосистеме, а питательные вещества и углекислый газ в атмосфере будут истощены. [18] : 183
Процессы разложения можно разделить на три категории — выщелачивание , фрагментация и химическое изменение мертвого материала. Проходя через мертвое органическое вещество, вода растворяется и уносит с собой водорастворимые компоненты. Затем они поглощаются почвенными организмами, вступают в реакцию с минеральной почвой или переносятся за пределы экосистемы (и считаются потерянными для нее). [19] : 271–280 Недавно сброшенные листья и недавно 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. [10] : 69–77.
Процессы фрагментации разбивают органический материал на более мелкие кусочки, открывая новые поверхности для колонизации микробами. Свежесброшенный опад листьев может быть недоступен из-за внешнего слоя кутикулы или коры , а содержимое клеток защищено клеточной стенкой . Недавно умершие животные могут быть покрыты экзоскелетом . Процессы фрагментации, прорывающие эти защитные слои, ускоряют скорость микробного разложения. [18] : 184 Животные фрагментируют детрит во время охоты за пищей, а также при прохождении через кишечник. Циклы замораживания-оттаивания , а также циклы увлажнения и сушки также фрагментируют мертвый материал. [18] : 186
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. [18] : 186
Скорость разложения варьируется в зависимости от экосистемы. [20] Скорость разложения определяется тремя наборами факторов: физической средой (температура, влажность и свойства почвы), количеством и качеством мертвого материала, доступного разлагающим веществам, а также природой самого микробного сообщества. [18] : 194 Температура контролирует скорость микробного дыхания; чем выше температура, тем быстрее происходит микробное разложение. Температура также влияет на влажность почвы, что влияет на разложение. Циклы замораживания-оттаивания также влияют на разложение: температура замерзания убивает почвенные микроорганизмы, что позволяет выщелачиванию играть более важную роль в перемещении питательных веществ. Это может быть особенно важно, поскольку весной почва оттаивает, создавая приток питательных веществ, которые становятся доступными. [19] : 280
Скорость разложения низкая в очень влажных или очень сухих условиях. Скорость разложения самая высокая во влажных, влажных условиях с достаточным уровнем кислорода. Влажные почвы имеют тенденцию испытывать 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 почва становится слишком сухой, чтобы поддерживать рост растений. [18] : 200
Экосистемы являются динамическими объектами. Они подвержены периодическим нарушениям и всегда находятся в процессе восстановления после прошлых нарушений. [21] : 347 Когда происходит возмущение , экосистема реагирует, удаляясь от своего первоначального состояния. Тенденция экосистемы оставаться близкой к своему равновесному состоянию, несмотря на это нарушение, называется ее сопротивлением . Способность системы поглощать возмущения и реорганизовываться во время изменений, чтобы сохранить по существу ту же самую функцию, структуру, идентичность и обратные связи, называется ее экологической устойчивостью . [22] [23] Устойчивое мышление также включает человечество как неотъемлемую часть биосферы, где мы зависим от экосистемных услуг для нашего выживания и должны создавать и поддерживать свои естественные способности противостоять потрясениям и потрясениям. [24] Время играет центральную роль в широком диапазоне, например, в медленном развитии почвы из голой скалы и более быстром восстановлении сообщества после нарушения . [14] : 67
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». [21] : 346 Это может варьироваться от нашествий травоядных животных , падений 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 последовательность, «направленное изменение структуры и функционирования экосистемы в результате биотических изменений в снабжении ресурсами». [2] : 470
Частота и серьезность нарушений определяют, как они влияют на функционирование 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, подвергаются первичной сукцессии . Менее серьезные нарушения, такие как лесные пожары, ураганы или земледелие, приводят к вторичной сукцессии и более быстрому восстановлению. [21] : 348 Более серьезные и более частые нарушения приводят к более длительному времени восстановления.
Из года в год экосистемы испытывают изменения в 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, увеличиваясь в периоды богатства ресурсами и сокращаясь, когда они превышают запасы пищи. Долгосрочные изменения также формируют экосистемные процессы. Например, в лесах восточной части Северной Америки до сих пор сохранилось наследие культивирования , которое прекратилось в 1850 году, когда большие площади были возвращены под леса. [21] : 340 Другой пример — производство метана в восточно- сибирских озерах, которое контролируется органическими веществами , накопившимися в плейстоцене . [25]
Экосистемы постоянно обмениваются энергией и углеродом с окружающей средой . С другой стороны, минеральные питательные вещества в основном циркулируют между растениями, животными, микробами и почвой. Большая часть азота попадает в экосистемы посредством биологической фиксации азота , откладывается через осадки, пыль, газы или применяется в качестве удобрения . [19] : 266 Большинство наземных экосистем в краткосрочной перспективе испытывают дефицит азота, что делает круговорот азота важным фактором контроля продуктивности экосистем. [19] : 289 В долгосрочной перспективе наличие фосфора также может иметь решающее значение. [26]
Макронутриенты, которые необходимы всем растениям в больших количествах, включают основные питательные вещества (которые являются наиболее ограничивающими, поскольку используются в больших количествах): азот, фосфор, калий. [27] : 231 К вторичным основным питательным веществам (реже лимитирующим) относятся: Кальций, магний, сера. К микроэлементам , необходимым всем растениям в небольших количествах, относятся бор, хлорид, медь, железо, марганец, молибден, цинк. Наконец, существуют также полезные питательные вещества, которые могут потребоваться определенным растениям или растениям в определенных условиях окружающей среды: алюминий, кобальт, йод, никель, селен, кремний, натрий, ванадий. [27] : 231
До настоящего времени азотфиксация была основным источником азота для экосистем. Азотфиксирующие бактерии либо живут в симбиозе с растениями, либо свободно обитают в почве. Энергетические затраты высоки для растений, которые поддерживают азотфиксирующие симбионты — до 25% валовой первичной продукции при измерении в контролируемых условиях. Многие представители семейства бобовых поддерживают азотфиксирующие симбионты. Некоторые цианобактерии также способны к фиксации азота. Это фототрофы , осуществляющие фотосинтез. Как и другие азотфиксирующие бактерии, они могут жить свободно или вступать в симбиотические отношения с растениями. [21] : 360 Другие источники азота включают кислотные отложения , образующиеся в результате сгорания ископаемого топлива, газообразный аммиак , который испаряется с сельскохозяйственных полей, на которые были внесены удобрения, и пыль. [19] : 270 Антропогенные поступления азота составляют около 80% всех потоков азота в экосистемах. [19] : 270
Когда ткани растений 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 преобразуют аммоний в ионы нитрита и нитрата — процесс, известный как нитрификация . Оксид азота и закись азота также образуются во время нитрификации. [19] : 277 В условиях богатых азотом и бедных кислородом нитраты и нитриты преобразуются в газообразный азот — процесс, известный как денитрификация . [19] : 281
Микоризы, симбиотические с корнями растений, используют углеводы, поставляемые растениями, и взамен переносят соединения фосфора и азота обратно к корням растений. [28] [29] 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. [29]
Фосфор попадает в экосистемы в результате выветривания . По мере старения экосистем этот запас уменьшается, в результате чего ограничение фосфора становится более распространенным в старых ландшафтах (особенно в тропиках). [19] : 287–290 Кальций и сера также образуются в результате выветривания, но кислотные отложения являются важным источником серы во многих экосистемах. Хотя магний и марганец производятся 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. [19] : 291
Биоразнообразие играет важную роль в функционировании экосистем. [31] : 449–453 Экосистемные процессы определяются видами в экосистеме, природой отдельных видов и относительной численностью организмов среди этих видов. Экосистемные процессы представляют собой конечный результат действий отдельных организмов при их взаимодействии с окружающей средой. Экологическая теория предполагает, что для сосуществования виды должны иметь некоторый уровень предельного сходства — они должны отличаться друг от друга каким-то фундаментальным образом, иначе один вид будет конкурентно исключать другой. [32] Несмотря на это, совокупный эффект дополнительных видов в экосистеме не является линейным: например, дополнительные виды могут усилить задержку азота. Однако за пределами некоторого уровня видового богатства [11] : 331 дополнительный вид может иметь небольшой аддитивный эффект, если только они существенно не отличаются от уже существующих видов. [11] : 324 Так обстоит дело, например, с экзотическими видами . [11] : 321
Добавление (или потеря) видов, экологически сходных с теми, которые уже присутствуют в экосистеме, обычно оказывает лишь незначительное влияние на функционирование экосистемы. С другой стороны, экологически различные виды оказывают гораздо большее влияние. Аналогичным образом, доминирующие виды оказывают большое влияние на функцию экосистемы, тогда как редкие виды, как правило, оказывают незначительное влияние. Ключевые виды , как правило, оказывают влияние на функции экосистемы, непропорциональное их численности в экосистеме. [11] : 324
Экосистемный инженер — это любой организм , который создает, существенно модифицирует, поддерживает или разрушает среду обитания . [33]
Экосистемная экология — это «изучение взаимодействия организмов и окружающей их среды как целостной системы». [2] : 458 Размеры экосистем могут достигать десяти порядков , от поверхностных слоев горных пород до поверхности планеты. [4] : 6
Исследование экосистемы реки Хаббард-Брук началось в 1963 году с целью изучения Белых гор в Нью-Гэмпшире . Это была первая успешная попытка изучить весь водосбор как экосистему. В исследовании использовалась химия ручьев как средство мониторинга свойств экосистемы и была разработана подробная биогеохимическая модель экосистемы. [34] Длительные исследования на этом месте привели к открытию кислотных дождей в Северной Америке в 1972 году. Исследователи зафиксировали истощение почвенных катионов (особенно кальция) в течение следующих нескольких десятилетий. [35]
Экосистемы можно изучать с помощью различных подходов: теоретических исследований, исследований, отслеживающих конкретные экосистемы в течение длительных периодов времени, тех, которые изучают различия между экосистемами, чтобы выяснить, как они работают, и направляют манипулятивные эксперименты. [36] Исследования могут проводиться в различных масштабах: от исследований всей экосистемы до изучения микрокосмов или мезокосмов (упрощенных представлений экосистем). [37] 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 на микрокосме могут оказаться неспособными точно предсказать динамику на уровне экосистемы. [38]
Биомы — это общие классы или категории экосистем. [4] : 14 Однако четкого различия между биомами и экосистемами не существует. [39] 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 по их структуре: на общем уровне, например, тропические леса , луга умеренного пояса и арктическая тундра . [4] : 14 Среди типов экосистем, составляющих биом, может существовать любая степень подкатегорий, например, бореальные леса с игольчатыми листьями или влажные тропические леса. Хотя экосистемы чаще всего классифицируются по их структуре и географическому положению, существуют и другие способы категоризации и классификации экосистем, например, по уровню антропогенного воздействия (см. антропогенный биом ) или по их интеграции с социальными процессами или технологическими процессами или по их новизне (см. например, новая экосистема ). Каждая из этих таксономий экосистем имеет тенденцию подчеркивать различные структурные или функциональные свойства. [40] Ни одна из этих классификаций не является «лучшей».
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 физическое пространство, которое они занимают. [40] В наземных, пресноводных и морских дисциплинах были разработаны различные подходы к экологическим классификациям, а также была предложена функционально-ориентированная типология, позволяющая объединить сильные стороны этих различных подходов в единую систему. [41]
Деятельность человека важна практически во всех экосистемах. Хотя люди существуют и действуют внутри экосистем, их совокупное воздействие достаточно велико, чтобы влиять на внешние факторы, такие как климат. [4] : 14
Экосистемы предоставляют разнообразные товары и услуги, от которых зависят люди. [42] Экосистемные товары включают «материальные продукты» экосистемных процессов, такие как вода, продукты питания, топливо, строительные материалы и лекарственные растения . [43] [44] Они также включают менее материальные объекты, такие как туризм и отдых, а также гены диких растений и животных, которые можно использовать для улучшения домашних видов. [42]
С другой стороны, экосистемные услуги обычно представляют собой «улучшение состояния или местоположения ценных вещей». [44] К ним относятся такие вещи, как поддержание гидрологических циклов, очистка воздуха и воды, поддержание кислорода в атмосфере, опыление сельскохозяйственных культур и даже такие вещи, как красота, вдохновение и возможности для исследований. [42] Хотя материалы из экосистемы традиционно считались основой для вещей, имеющих экономическую ценность, экосистемные услуги, как правило, воспринимаются как нечто само собой разумеющееся. [44]
« Оценка экосистем на пороге тысячелетия» — это международный синтез, подготовленный более чем 1000 ведущими учеными-биологами мира, 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. [45] В докладе делается вывод о том, что человеческая деятельность оказывает значительное и растущее 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 оценивает 24 экосистемные услуги и приходит к выводу, что только четыре из них продемонстрировали улучшение за последние 50 лет, 15 находятся в серьезном упадке, а пять находятся в нестабильном состоянии. [45] : 6–19
Межправительственная научно-политическая платформа по биоразнообразию и экосистемным услугам (МПБЭУ) – это межправительственная организация, созданная для улучшения взаимодействия между наукой и политикой по вопросам биоразнообразия и экосистемных услуг. [46] [47] Он призван выполнять ту же роль, что и Межправительственная группа экспертов по изменению климата . [48]
Экосистемные услуги ограничены, а также им угрожает деятельность человека. [49] Чтобы помочь лицам, принимающим решения, информировать многих экосистемных услуг, им присваивается экономическая ценность, часто основанная на стоимости замены антропогенными альтернативами. Продолжающаяся проблема придания экономической ценности природе, например, посредством банков биоразнообразия , вызывает трансдисциплинарные сдвиги в том, как мы признаем и управляем окружающей средой, социальной ответственностью , возможностями для бизнеса и нашим будущим как вида. [49]
По мере роста численности населения и потребления на душу населения растут и требования к ресурсам, предъявляемые к экосистемам, и последствия воздействия человека на окружающую среду . Природные ресурсы уязвимы и ограничены. Экологические последствия антропогенной деятельности становятся все более очевидными. Проблемы всех экосистем включают: загрязнение окружающей среды , изменение климата и утрату биоразнообразия . Дальнейшие угрозы для наземных экосистем включают загрязнение воздуха , деградацию почвы и вырубку лесов . Для водных экосистем угрозы также включают нерациональную эксплуатацию морских ресурсов (например, чрезмерный вылов рыбы ), загрязнение морской среды , загрязнение микропластиком , последствия изменения климата для океанов (например, потепление и закисление ), а также застройку прибрежных территорий. [50]
Многие экосистемы деградируют в результате антропогенного воздействия, такого как потеря почвы , загрязнение воздуха и воды , фрагментация среды обитания , отвод воды , тушение пожаров , а также интродуцированные и инвазивные виды . [51] : 437
Эти угрозы могут привести к резкой трансформации экосистемы или к постепенному нарушению биотических процессов и деградации абиотических условий экосистемы. Как только исходная экосистема утрачивает свои определяющие характеристики, она считается разрушенной (см. также Красный список экосистем МСОП ). [52] Коллапс экосистемы может быть обратимым и этим отличается от вымирания видов . [53] Количественные оценки риска обрушения используются в качестве меры природоохранного статуса и тенденций.
Когда управление природными ресурсами применяется к целым экосистемам, а не к отдельным видам, это называется управлением экосистемами . [54] Хотя определений управления экосистемами имеется множество, существует общий набор принципов, лежащих в основе этих определений: Фундаментальный принцип – это долгосрочная устойчивость производства товаров и услуг экосистемой; [51] «Устойчивость поколений [является] предварительным условием управления, а не второстепенной мыслью». [42] Хотя управление экосистемами может использоваться как часть плана по сохранению дикой природы , его также можно использовать в интенсивно управляемых экосистемах [42] (см., например, агроэкосистемы и близкое к природе лесное хозяйство ).
Комплексные проекты охраны и развития (ICDP) направлены на решение проблем сохранения природы и средств к существованию человека ( устойчивого развития ) в развивающихся странах вместе, а не по отдельности, как это часто делалось в прошлом. [51] : 445
Следующие статьи представляют собой типы экосистем для определенных типов регионов или зон:
Экземпляры экосистемы в конкретных регионах мира:
Текст был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0. Архивировано 16 октября 2017 г. на Wayback Machine .
СМИ, связанные с экосистемами, на Викискладе?
Словарное определение экосистемы в Викисловаре
Путеводитель по биомам и экосистемам от Wikivoyage
