Образование и развитие экосистем
Жизнь на Земле зависит от потока энергии, идущего от Солнца. Около 1 % энергии, достигающей Земли, преобразуется клетками растений в химическую энергию синтезируемых углеводов. Образование органических веществ на свету называется фотосинтезом. Фотосинтез - накопление части солнечной энергии путем превращения ее в потенциальную энергию химических связей органических веществ. Это необходимое связывающее звено между живой и неживой природой. Жизнью движет слабый непрекращающийся поток солнечного света.
Синтезированные растениями углеводы (сахароза, глюкоза, крахмал и др.) являются главным источником энергии для гетеротрофных организмов, населяющих нашу планету.
Другим важнейшим элементом жизнедеятельности органических веществ экосистем является их разложение в результате метаболизма в живых клетках. Метаболизм (metabol - изменение) - это совокупность биохимических реакций и превращений энергии в живых клетках, сопровождающихся обменом веществ между организмом и средой. Если бы процессы метаболизма прекратились, то все биогенные элементы оказались бы связанными в мертвых остатках, а продолжение жизни стало бы невозможным. Разложение органических остатков - длительный сложный многоступенчатый процесс, контролирующий важнейшие функции экосистем: поддержание состава атмосферы, круговорот веществ в природе, образование безвредных комплексных веществ и др.
Для биосферы важнейшее значение имеет отставание процессов разложения органических веществ от процессов синтеза их зелеными растениями. Именно это отставание обусловило накопление в недрах горючих ископаемых, а в атмосфере - кислорода.
Все экологические системы развиваются во времени.
Примеры: луг - кустарник - лес; степь - полупустыня - пустыня и др.
Развитие экосистем во времени носит название сукцессий (преемственность, последовательность). Экологическая сукцессия - это последовательная смена биоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории под воздействием природных или антропогенных факторов до установления равновесия между биотическим сообществом - биоценозом и абиотической средой - биотопом.
Антропогенные экосистемы имеют как многочисленные признаки сходства, так и определенные отличия от природных экосистем. Человечество в самом общем виде расположено в двух громадных экосистемах, к которым можно отнести город и агроэкосистемы.
Любой город является гетеротрофной экосистемой, получающей воду, пищу, энергию и другое с больших площадей, находящихся за его пределами, и выбрасывающей на большие площади промышленные и бытовые отходы. Города на планете занимают всего 5 % суши, но они изменяют атмосферу, водные пути, леса, океан, потребляя в тысячи раз больше энергии, чем сельскохозяйственная площадь. Город не производит природных компонентов, а только перерабатывает их, преобразуя, загрязняя, уничтожая природу.
Агроэкосистема — автотрофная зеленая система — отличается от естественных экосистем (лесов, лугов, полян) введением дополнительной энергии, она воздействует на естественные экосистемы и перерабатывает их. Сельское хозяйство использует примерно 30 % свободной от льда суши планеты, в том числе около 10 % под пахотные земли, а 20 % под пастбища.
Развитие антропогенных систем идет по единственному пути - увеличению площади и интенсивности антропогенных воздействий, что делает эти системы все более и более неустойчивыми.