Экосистема (или экологическая система ) — это система, которую окружающая среда и ее организмы формируются посредством их взаимодействия. [2] : 458 Биотические и абиотические компоненты связаны друг с другом через круговорот питательных веществ и потоки 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 их 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 ткани растения (чистая первичная продукция), либо потребляются животными, пока растение живо, либо остаются несъеденными, когда ткань растения отмирает и превращается в детрит . В наземных экосистемах подавляющее большинство чистой первичной продукции в конечном итоге расщепляется 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 имеют гораздо больший эффект. 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] Предполагается, что он будет выполнять ту же роль, что и Межправительственная группа экспертов по изменению климата . [47] Концептуальная основа МПБЭУ включает шесть основных взаимосвязанных элементов: природа, природные блага для людей, антропогенные активы, институты и системы управления и другие косвенные факторы изменений, прямые факторы изменений и хорошее качество жизни. [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. Постоянная задача 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 , галамсей (незаконную кустарную мелкомасштабную добычу полезных ископаемых), последствия изменения климата для океанов (например, потепление и закисление ), а также застройку прибрежных территорий. области. [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
