Страница полузащищенная
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о природных экосистемах. Чтобы узнать о термине, используемом в искусственных системах, см. Цифровая экосистема . Информацию о системе классификации экологически однородных земельных единиц см . В разделе « Биом» .
«Биосистема» перенаправляется сюда. Для журнала см. Биосистемы .

Слева: Коралловый риф экосистема являются весьма продуктивными морскими системами. [1] Справа: тропический лес умеренного климата на полуострове Олимпик в штате Вашингтон .

Экосистема представляет собой сообщество живых организмов в сочетании с неживыми компонентами их среды, взаимодействующими как система . [2] Эти биотические и абиотические компоненты связаны друг с другом посредством круговоротов питательных веществ и потоков энергии. [3] Энергия попадает в систему через фотосинтез и включается в ткань растений. Питаясь растениями и друг другом, животные играют важную роль в перемещении материи и энергии в системе. Они также влияют на количество растительной и микробной биомассы.настоящее время. Разлагая мертвые органические вещества , разлагатели высвобождают углерод обратно в атмосферу и способствуют круговороту питательных веществ , преобразовывая питательные вещества, хранящиеся в мертвой биомассе, обратно в форму, которая может быть легко использована растениями и другими микробами. [4]

Экосистемы контролируются внешними и внутренними факторами . Внешние факторы, такие как климат , исходный материал, образующий почву и топографию , контролируют общую структуру экосистемы, но сами на них не влияют. [5] В отличие от внешних факторов, контролируются внутренние факторы, например разложение , корневая конкуренция, затенение, нарушение, последовательность и типы присутствующих видов.

Экосистемы являются динамическими объектами - они подвержены периодическим нарушениям и находятся в процессе восстановления после некоторых прошлых нарушений. [6] Экосистемы в схожей среде, расположенные в разных частях света, могут в конечном итоге действовать по-разному просто потому, что в них присутствуют разные пулы видов. [5] Внутренние факторы не только управляют экосистемными процессами, но также контролируются ими и часто являются предметом обратной связи . [5]

Ввод ресурсов обычно контролируется внешними процессами, такими как климат и исходный материал. Доступность ресурсов в экосистеме контролируется внутренними факторами, такими как разложение, корневая конкуренция или затенение. [5] Хотя люди действуют в экосистемах, их совокупное воздействие достаточно велико, чтобы влиять на внешние факторы, такие как климат. [5]

Биоразнообразие влияет на функционирование экосистемы, равно как и процессы нарушения и сукцессии . Экосистемы предоставляют множество товаров и услуг, от которых зависят люди.

История

Термин «экосистема» впервые был использован в 1935 году в публикации британского эколога Артура Тэнсли . [fn 1] [7] Тэнсли разработал концепцию, чтобы привлечь внимание к важности передачи материалов между организмами и окружающей их средой. [8] Позже он уточнил термин, описав его как «Вся система, ... включая не только комплекс организмов, но и весь комплекс физических факторов, образующих то, что мы называем окружающей средой». [9] Тэнсли рассматривал экосистемы не просто как естественные единицы, но как «ментальные изолированные». [9] Тэнсли позже определил пространственную протяженность экосистем, используя термин « экотоп ». [10]

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. Раймонд Линдеман развил эти идеи, чтобы предположить, что поток энергии через озеро был основным двигателем экосистемы. Ученики Хатчинсона, братья Ховард Т. Одум и Юджин П. Одум, далее разработал «системный подход» к изучению экосистем. Это позволило им изучить потоки энергии и материалов через экологические системы. [8]

Процессы

Экосистемы тропических лесов богаты биоразнообразием . Это река Гамбия в Сенегале «s Ниоколи-Коба Национального парка .
Флора из Нижней Калифорнии пустыни , Catavina области, Мексика
Биомы мира

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 на них не влияет экосистема. Самый важный из них - климат . [5] Климат определяет биом, в который встроена экосистема. Характер осадков и сезонные температуры влияют на фотосинтез и, таким образом, определяют количество воды и энергии, доступной экосистеме. [5]

Исходный материал определяет характер почвы в экосистеме и влияет на поступление минеральных питательных веществ. Топография также управляет экосистемными процессами, влияя на такие вещи, как микроклимат , развитие почвы и движение воды в системе. Например, экосистемы могут быть совершенно разными, если они расположены в небольшой впадине на ландшафте, по сравнению с экосистемой, присутствующей на соседнем крутом склоне холма. [5]

Другие внешние факторы, которые играют важную роль в функционировании экосистемы, включают время и потенциальную биоту . Точно так же набор организмов, которые потенциально могут присутствовать на территории, также могут существенно повлиять на экосистемы. Экосистемы в одинаковых средах, расположенные в разных частях света, могут в конечном итоге действовать по-разному просто потому, что в них присутствуют разные пулы видов. [5] введение неместных видов может вызвать значительные сдвиги в функционировании экосистем. [11]

В отличие от внешних факторов, внутренние факторы в экосистемах не только управляют экосистемными процессами, но и контролируются ими. Следовательно, они часто подвержены петлям обратной связи . [5] В то время как поступление ресурсов обычно контролируется внешними процессами, такими как климат и исходный материал, доступность этих ресурсов в экосистеме контролируется внутренними факторами, такими как разложение, корневая конкуренция или затенение. [5] Другие факторы, такие как нарушение, последовательность 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.
Основная статья: Первичное производство

Первичное производство - это производство органических веществ из источников неорганического углерода. В основном это происходит за счет фотосинтеза . Энергия, включенная в этот процесс, 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 через парниковый эффект .

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 в экосистеме, называется валовой первичной продукцией (GPP). [12] Около половины GPP расходуется на дыхание растений. [13] Остальная часть GPP, которая не расходуется при дыхании, известна как чистая первичная продукция (NPP). [14] Общий фотосинтез ограничен рядом факторов окружающей среды. К ним относятся количество доступного света, количество листьевплощадь, которую растение должно улавливать светом (затенение другими растениями является основным ограничением фотосинтеза), скорость, с которой углекислый газ может поступать в хлоропласты для поддержки фотосинтеза, наличие воды и наличие подходящей температуры для проведения фотосинтеза . [12]

Поток энергии

Основная статья: Энергетический поток (экология)
См. Также: Пищевая сеть и Трофический уровень.

Энергия и углерод попадают в экосистемы через фотосинтез , включаются в живую ткань, передаются другим организмам, которые питаются живым и мертвым растительным веществом, и в конечном итоге высвобождаются посредством дыхания. [14]

Углерод и энергия, включенные в ткани растений (чистая первичная продукция), либо потребляются животными, пока растение живо, либо остаются несъеденными, когда ткань растения отмирает и превращается в детрит . В наземных экосистемах примерно 90% чистой первичной продукции разрушается деструкторами . Остальная часть либо потребляется животными, пока они еще живы, и попадает в трофическую систему растений, либо потребляется после смерти и входит в трофическую систему, основанную на детрите. [ необходима цитата ]

В водных системах доля растительной биомассы, потребляемой травоядными животными , намного выше. [15] В трофических системах фотосинтезирующие организмы являются основными продуцентами. Организмы, потребляющие их ткани, называются первичными потребителями или вторичными продуцентами - травоядными животными . Организмы, питающиеся микробами ( бактериями и грибами ), называются микробоядными . Животные, которые питаются первичными потребителями - плотоядными - являются вторичными потребителями. Каждый из них составляет трофический уровень . [15]

Последовательность потребления - от растения до травоядного и хищного - образует пищевую цепочку . Реальные системы намного сложнее этого - организмы обычно питаются более чем одной формой пищи и могут питаться более чем на одном трофическом уровне. Плотоядные животные могут захватывать одну добычу, которая является частью трофической системы растений, а другую - 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] Пищевая цепочка обычно состоит из пяти уровней потребления, которые включают производителей, первичных потребителей, вторичных потребителей, третичных потребителей и разлагателей. [ цитата необходима]

Разложение

Смотрите также: Разложение
Этапы разложения

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. [16] Примерно 90% чистой первичной продукции суши идет непосредственно от завода к разложению. [15]

Процессы разложения можно разделить на три категории - выщелачивание , фрагментация и химическое изменение мертвого материала. Когда вода проходит через мертвые органические вещества, она растворяется и уносит с собой водорастворимые компоненты. Затем они поглощаются организмами в почве, вступают в реакцию с минеральной почвой или выносятся за пределы экосистемы (и считаются потерянными для нее). [16] Недавно опавшие листья и недавно мертвые животные имеют высокую концентрацию водорастворимых компонентов и включают сахара , аминокислоты и минеральные вещества. Выщелачивание более важно во влажных средах и гораздо менее важно в сухих. [16]

Процессы фрагментации разбивают органический материал на более мелкие части, открывая новые поверхности для колонизации микробами. Опад свежих 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, которые прорывают эти защитные слои, ускоряют скорость микробного разложения. [16] Животные фрагментируют детрит во время охоты за едой, а также проходят через кишечник. Циклы замораживания-оттаивания и циклы смачивания и сушки также фрагментируют мертвый материал. [16]

Химическое изменение мертвого органического вещества в первую очередь достигается за счет действия бактерий и грибков. Гифы грибов производят ферменты, которые могут пробивать жесткие внешние структуры, окружающие мертвый растительный материал. Они также производят ферменты, которые расщепляют лигнин , что позволяет им получать доступ как к содержимому клеток, так и к азоту лигнина. Грибы могут переносить углерод и азот через свои гифальные сети и, таким образом, в отличие от бактерий, не зависят исключительно от местных ресурсов. [16]

Скорость разложения варьируется в зависимости от экосистемы. [17] Скорость разложения определяется тремя наборами факторов - физической средой (температура, влажность и свойства почвы), количеством и качеством мертвого материала, доступного для разложения, и природой самого микробного сообщества. [18]Температура контролирует скорость микробного дыхания; чем выше температура, тем быстрее происходит микробное разложение. Он также влияет на влажность почвы, что замедляет рост микробов и уменьшает вымывание. Циклы замораживания-оттаивания также влияют на разложение - отрицательные температуры убивают почвенные микроорганизмы, что позволяет выщелачиванию играть более важную роль в перемещении питательных веществ. Это может быть особенно важно, когда почва весной оттаивает, создавая импульс питательных веществ, которые становятся доступными. [18]

Скорость разложения низкая в очень влажных или очень сухих условиях. Скорость разложения наиболее высока во влажных, влажных условиях с достаточным уровнем кислорода. Влажные почвы, как правило, испытывают недостаток кислорода (особенно это касается заболоченных земель ), 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]

Дополнительная информация: Разложение § Скорость разложения

Круговорот питательных веществ

См. Также: Питательный цикл , Биогеохимический цикл и Азотный цикл.
Биологический круговорот азота

Экосистемы постоянно обмениваются энергией и углеродом с окружающей средой в целом . С другой стороны, минеральные вещества в основном циркулируют между растениями, животными, микробами и почвой. Большая часть азота попадает в экосистемы посредством биологической фиксации азота , осаждается через осадки, пыль, газы или применяется в качестве удобрения . [19]

Поскольку большинство наземных экосистем ограничены азотом, круговорот азота является важным элементом контроля над продуктивностью экосистемы. [19]

До настоящего времени азотфиксация была основным источником азота для экосистем. Азотфиксирующие бактерии либо живут в симбиозе с растениями, либо свободно живут 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 растений поддерживают азотфиксирующих симбионтов. Некоторые цианобактерии также способны к азотфиксации. Это фототрофы , которые осуществляют фотосинтез. Как и другие азотфиксирующие бактерии, они могут быть свободноживущими или иметь симбиотические отношения с растениями. [19] Другие источники азота включают кислотные осаждения.образуется в результате сжигания ископаемого топлива , газообразного аммиака, который испаряется с сельскохозяйственных полей, на которые были внесены удобрения, и пыли. [19] На антропогенные поступления азота приходится около 80% всех потоков азота в экосистемах. [19]

Когда ткани растений сбрасываются или съедаются, азот в этих тканях становится доступным для животных и микробов. При микробном разложении соединения азота высвобождаются из мертвого органического вещества в почве, где растения, грибы и бактерии конкурируют за это. Некоторые почвенные бактерии используют органические азотсодержащие соединения в качестве источника углерода и выделяют ионы аммония в почву. Этот процесс известен как азотная минерализация . Другие преобразуют аммоний в ионы нитритов и нитратов - процесс, известный как нитрификация . Оксид азота и закись азота также образуются во время нитрификации. [19]В условиях, богатых азотом и бедных кислородом, нитраты и нитриты превращаются в газообразный азот , процесс, известный как денитрификация . [19]

Другие важные питательные вещества включают фосфор , серу , кальций , калий , магний и марганец . [20] [17] Фосфор попадает в экосистемы в результате выветривания . По мере старения экосистем это предложение уменьшается, что делает ограничение фосфора более распространенным в старых ландшафтах (особенно в тропиках). [20]Кальций и сера также образуются в результате выветривания, но кислотные осаждения являются важным источником серы во многих экосистемах. Хотя магний и марганец образуются в результате выветривания, обмены между органическим веществом почвы и живыми клетками составляют значительную часть потоков экосистемы. Калий в основном циркулирует между живыми клетками и органическими веществами почвы. [20]

Функции и биоразнообразие

Основная статья: Биоразнообразие
Смотрите также: Разнообразие экосистем
Лох-Ломонд в Шотландии образует относительно изолированную экосистему. Рыбное сообщество этого озера оставалось стабильным в течение длительного периода, пока ряд интродукций в 1970-х годах не реструктурировали его пищевую сеть . [21]
Колючий лес в Ифати, Мадагаскар , с различными видами адансонии (баобаба), Alluaudia procra (мадагаскарский окотилло) и другой растительностью.

Биоразнообразие играет важную роль в функционировании экосистемы. [22] Причина этого в том, что экосистемные процессы управляются количеством видов в экосистеме, точной природой каждого отдельного вида и относительной численностью организмов внутри этих видов. [23] Экосистемные процессы - это широкие обобщения, которые на самом деле происходят в результате действий отдельных организмов. Природа организмов - виды, функциональные группы и трофические уровни, к которым они принадлежат - диктует виды действий, которые эти люди способны выполнять, и относительную эффективность, с которой они это делают. [ необходима цитата ]

Экологическая теория предполагает, что для того, чтобы сосуществовать, виды должны иметь некоторый уровень ограничивающего сходства - они должны фундаментально отличаться друг от друга, иначе один вид конкурентно исключил бы другой. [24] Несмотря на это, кумулятивный эффект дополнительных видов в экосистеме не является линейным - дополнительные виды могут, например, увеличивать удержание азота, но за пределами некоторого уровня видового богатства дополнительные виды могут иметь небольшой аддитивный эффект. [23]

Прибавление (или потеря) видов, которые экологически схожи с теми, которые уже присутствуют в экосистеме, как правило, лишь незначительно влияет на функцию экосистемы. С другой стороны, экологически разные виды имеют гораздо больший эффект. Точно так же доминирующие виды оказывают большое влияние на функцию экосистемы, тогда как редкие виды имеют тенденцию оказывать незначительное влияние. Ключевые виды имеют тенденцию оказывать влияние на функцию экосистемы, которое непропорционально их численности в экосистеме. [23] Точно так же инженер экосистемы - это любой организм, который создает, значительно модифицирует, поддерживает или разрушает среду обитания . [25]

Динамика

Экосистемы - это динамические сущности. Они подвержены периодическим нарушениям и находятся в процессе восстановления после некоторых прошлых нарушений. [6] 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 . С другой стороны, скорость, с которой он возвращается в исходное состояние после возмущения, называется его сопротивляемостью . [6] Время играет роль в развитии почвы из голых скал и восстановлении сообщества после беспокойства . [5]

Из года в год экосистемы претерпевают 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, увеличиваясь в периоды, богатые ресурсами, и резко сокращаются, когда они превышают свои запасы пищи. Эти изменения проявляются в изменениях скорости разложения чистой первичной продукции и других экосистемных процессов. [6] Долгосрочные изменения также формируют экосистемные процессы - в лесах восточной части Северной Америки до сих пор сохранились следы возделывания, которое прекратилось 200 лет назад, в то время как производство метана в озерах Восточной Сибири контролируется органическим веществом, которое накопилось во времяПлейстоцен . [6]

Нарушение также играет важную роль в экологических процессах. Ф. Стюарт Чапин и соавторы определяют нарушение как «относительно дискретное событие во времени и пространстве, которое изменяет структуру популяций, сообществ и экосистем и вызывает изменения в доступности ресурсов или физической среды». [26] Это может быть диапазон от падений деревьев и нашествий насекомых до ураганов и лесных пожаров до извержений вулканов. Такие нарушения могут вызвать большие изменения в популяциях растений, животных и микробов, а также в содержании органических веществ в почве. [6] Нарушение сопровождается последовательностью , «направленным изменением структуры и функционирования экосистемы в результате биотически обусловленных изменений в поставке ресурсов». [26]

Частота и серьезность нарушения определяют то, как оно влияет на функцию экосистемы. В результате серьезных нарушений, таких как извержение вулкана или наступление и отступление ледников, остаются 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 культивация, приводят к вторичной сукцессии и более быстрому восстановлению. [6] Более серьезные и более частые нарушения приводят к увеличению времени восстановления. [6]

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

Экология экосистемы

Основная статья: Экология экосистемы
См. Также: Модель экосистемы
Гидротермальных является экосистема на дне океана. (Масштабная линейка - 1 м.)

Экология экосистемы изучает процессы и динамику экосистем, а также то, как потоки материи и энергии через них структурируют естественные системы. Изучение экосистем может охватывать 10 порядков , от поверхностных слоев горных пород до поверхности планеты. [27]

Нет единого определения того, что представляет собой экосистема. [28] Немецкий эколог Эрнст-Детлеф Шульце и соавторы определили экосистему как область, которая «однородна в отношении биологического круговорота и содержит все потоки над и под рассматриваемой земельной площадью». Они категорически отвергают использование компанией Gene Likens целых речных водосборов как «слишком широкую границу», чтобы быть единой экосистемой, учитывая уровень неоднородности в пределах такой территории. [29] Другие авторы предположили, что экосистема может охватывать гораздо большую территорию, даже всю планету. [30]Шульце и соавторы также отвергли идею о том, что отдельное гниющее бревно может быть изучено как экосистема, потому что размер потоков между бревном и его окружением слишком велик по сравнению с долей циклов внутри бревна. [29] Философ науки Марк Сагофф считает, что неспособность определить «тип объекта, который он изучает» является препятствием на пути развития теории экосистемной экологии . [28]

Экосистемы можно изучать с помощью различных подходов - теоретических исследований, исследований, отслеживающих конкретные экосистемы в течение длительных периодов времени, тех, которые рассматривают различия между экосистемами для выяснения того, как они работают, и прямых манипулятивных экспериментов. [31] Исследования могут проводиться в различных масштабах, от исследований всей экосистемы до изучения микрокосмов или мезокосмов (упрощенных представлений экосистем). [32] Американский эколог Стивен Р. Карпентерутверждал, что эксперименты с микрокосмом могут быть «неуместными и отвлекающими», если они не проводятся в сочетании с полевыми исследованиями, проводимыми в масштабе экосистемы. Эксперименты с микрокосмом часто не могут точно предсказать динамику на уровне экосистемы. [33]

Исследование экосистемы ручья Хаббард началось в 1963 году с целью изучения Белых гор в Нью-Гэмпшире . Это была первая успешная попытка изучить весь водораздел как экосистему. В исследовании использовалась химия водотоков как средство мониторинга свойств экосистемы и была разработана подробная биогеохимическая модель экосистемы. [34] Долгосрочные исследования на месте привели к открытию кислотных дождей в Северной Америке в 1972 году. Исследователи задокументировали истощение почвенных катионов (особенно кальция) в течение следующих нескольких десятилетий. [35]

Деятельность человека

Деятельность человека важна почти для всех экосистем. Хотя люди существуют и действуют в экосистемах, их совокупное воздействие достаточно велико, чтобы влиять на внешние факторы, такие как климат. [5]

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.
Основные статьи: Экосистемные услуги и Экологические товары и услуги
Смотрите также: Оценка экосистемы и экологическая отдача

Экосистемы предоставляют множество товаров и услуг, от которых зависят люди. [36] Экосистемные товары включают «материальные, материальные продукты» экосистемных процессов, такие как продукты питания, строительные материалы и лекарственные растения . [37] Они также включают менее материальные предметы, такие как туризм и отдых, а также гены диких растений и животных, которые можно использовать для улучшения домашних видов. [36]

С другой стороны, экосистемные услуги обычно представляют собой «улучшение состояния или местонахождения ценных вещей». [37] 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. [36] В то время как материал из экосистемы традиционно считался основой для предметов экономической ценности, экосистемные услуги обычно воспринимаются как должное. [37]

Управление экосистемой

Основная статья: Управление экосистемой
См. Также: Экологическая экономика , устойчивость и устойчивое развитие

Когда управление природными ресурсами применяется ко всем экосистемам, а не к отдельным видам, это называется экосистемным управлением . [38] Несмотря на множество определений управления экосистемой, существует общий набор принципов, лежащих в основе этих определений. [39] Основополагающим принципом является долгосрочная устойчивость производства товаров и услуг экосистемой; [39] «межпоколенческая устойчивость [является] предварительным условием для управления, а не второстепенным». [36]

Хотя управление экосистемами может использоваться как часть плана сохранения дикой природы, его также можно использовать в интенсивно управляемых экосистемах [36] (см., Например, агроэкосистему и лесное хозяйство, близкое к природе ).

Деградация и упадок экосистемы

Индекс целостности лесных ландшафтов ежегодно измеряет глобальные антропогенные изменения оставшихся лесов. 0 = большая модификация; 10 = наименьшее. [40]
Смотрите также: Планетарные границы

По мере роста численности населения и потребления на душу населения растут и потребности в ресурсах, предъявляемые к экосистемам, и последствия воздействия человека на окружающую среду . Природные ресурсы уязвимы и ограничены. Воздействие антропогенной деятельности на окружающую среду становится все более очевидным. 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 включают также неустойчивую эксплуатацию морских ресурсов (например,чрезмерный вылов определенных видов), загрязнение морской среды , загрязнение микропластиками, загрязнение воды , потепление океанов и строительство на прибрежных территориях. [41]

Эти угрозы могут привести к резкой трансформации экосистемы или к постепенному нарушению биотических процессов и ухудшению абиотических условий экосистемы. Как только исходная экосистема теряет свои определяющие характеристики, она считается разрушенной . [42] Коллапс экосистемы может быть обратимым и, таким образом, не полностью эквивалентен исчезновению видов . [43] Количественные оценки риска обрушения используются в качестве меры состояния сохранения и тенденций.

Общество все больше осознает, что экосистемные услуги не только ограничены, но и что им угрожает деятельность человека. Потребность в более тщательном рассмотрении долгосрочного здоровья экосистемы и его роли в создании условий для проживания людей и экономической деятельности является неотложной, и глобальная пропаганда, связанная с целями 15 [44] в области устойчивого развития по устойчивой экосистеме, растет. Для информирования лиц, принимающих решения, многим экосистемным услугам присваивается экономическая ценность, часто основанная на стоимости замены антропогенными альтернативами. Постоянная проблема определения экономической ценности природы, например, через банкинг биоразнообразия, вызывает трансдисциплинарные сдвиги в том, как мы осознаем и управляем окружающей средой, социальной ответственностью , бизнес-возможностями и нашим будущим как вида. [ необходима цитата ]

Смотрите также

  • Биосфера
  • Изменение климата
  • Комплексная система
  • Науки о Земле
  • Экоцид
  • Экосистемные услуги
  • Экология леса
  • Экология человека
  • Решения, основанные на природе
  • Новая экосистема
  • Теория иерархии

Примечания

  1. ^ Термин «экосистема» был введен Артуром Роем Клэпхэмом , который придумал это слово по просьбе Тэнсли (Willis 1997).

Рекомендации

  1. ^ Хэтчер, Брюс Гордон (1990). «Первичная продуктивность коралловых рифов. Иерархия закономерностей и процессов». Тенденции в экологии и эволюции . 5 (5): 149–155. DOI : 10.1016 / 0169-5347 (90) 90221-X . PMID  21232343 .
  2. ^ Тэнсли (1934); Моллес (1999), стр. 482; Чапин и др . (2002), стр. 380; Schulze et al . (2005); п. 400; Гуревич и др . (2006), стр. 522; Смит и Смит 2012, стр. G-5
  3. ^ Одум, Юджин P (1971). Основы экологии (третье изд.). Нью-Йорк: Сондерс. ISBN 978-0-534-42066-6.
  4. ^ Чапин и др . (2002), стр. 10
  5. ^ Б с д е е г ч я J к л м Чэпин и др . (2002), стр. 11–13.
  6. ^ a b c d e f g h Чапин и др . (2002), стр. 281–304.
  7. ^ Уиллис (1997)
  8. ^ а б Чапин и др . (2002), стр. 7–11)
  9. ^ a b Тэнсли (1935)
  10. ^ Tansley, AG (1939). Британские острова и их растительность . Издательство Кембриджского университета.
  11. ^ Симберлофф, Дэниел; Мартин, Жан-Луи; Дженовези, Пьеро; Марис, Вирджиния; Уордл, Дэвид А .; Аронсон, Джеймс; Куршан, Франк; Галил, Белла; Гарсия-Берту, Эмили (2013). «Воздействие биологических инвазий: что к чему и что делать дальше». Тенденции в экологии и эволюции . 28 (1): 58–66. DOI : 10.1016 / j.tree.2012.07.013 . hdl : 10261/67376 . ISSN 0169-5347 . PMID 22889499 .  
  12. ^ а б Чапин и др . (2002), стр. 97–104.
  13. ^ "Чапин и др. 2011, стр. 157
  14. ^ а б Чапин и др . (2002), стр. 123–150.
  15. ^ а б в г Чапин и др . (2002) стр. 244–264
  16. ^ Б с д е е Чэпин и др . (2002), стр. 151–157.
  17. ^ а б Очоа-Уэсо, Р; Delgado-Baquerizo, M; Король, ЗБТ; Benham, M; Arca, V; Power, SA (февраль 2019 г.). «Тип экосистемы и качество ресурсов более важны, чем движущие силы глобальных изменений в регулировании ранних стадий разложения подстилки». Биология и биохимия почвы . 129 : 144–152. DOI : 10.1016 / j.soilbio.2018.11.009 .
  18. ^ а б в Чапин и др . (2002), стр. 159–174.
  19. ^ Б с д е е г Чэпин и др . (2002), стр. 197–215
  20. ^ а б в Чапин и др . (2002), стр. 215–222
  21. ^ Адамс, CE (1994). «Рыбное сообщество озера Лох-Ломонд, Шотландия: его история и быстро меняющийся статус». Hydrobiologia . 290 (1–3): 91–102. DOI : 10.1007 / BF00008956 . S2CID 6894397 . 
  22. ^ Schulze et al . (2005), стр. 449–453.
  23. ^ а б в Чапин и др . (2002), стр. 265–277.
  24. ^ Schoener, Thomas W. (2009). «Экологическая ниша». В Симоне А. Левине (ред.). Принстонское руководство по экологии . Принстон: Издательство Принстонского университета. стр.  2 -13. ISBN 978-0-691-12839-9.
  25. ^ Джонс, Клайв G .; Лоутон, Джон Х .; Шахак, Моше (1994). «Организмы как инженеры экосистем». Ойкос . 69 (3): 373–386. DOI : 10.2307 / 3545850 . ISSN 0030-1299 . JSTOR 3545850 .  
  26. ^ а б Чапин и др . (2002), стр. 285
  27. ^ Чапин и др . (2002), стр. 3–7
  28. ^ a b Сагофф, Марк (2003). «Площадь и маятник: две концепции экологической науки». Биология и философия . 18 (4): 529–552. DOI : 10,1023 / A: 1025566804906 . S2CID 85747887 . 
  29. ^ a b Schulze et al . 300–402
  30. ^ Уиллис (1997), стр. 269; Чапин и др . (2002), стр. 5; Кребс (2009). п. 572
  31. ^ Карпентер, Стивен Р .; Джонатан Дж. Коул; Тимоти Э. Эссингтон; Джеймс Р. Ходжсон; Джеффри Н. Хаузер; Джеймс Ф. Китчелл; Майкл Л. Пейс (1998). «Оценка альтернативных объяснений в экосистемных экспериментах» . Экосистемы . 1 (4): 335–344. DOI : 10.1007 / s100219900025 . S2CID 33559404 . 
  32. ^ Шиндлер, Дэвид В. (1998). «Репликация против реализма: необходимость экспериментов в масштабе экосистемы». Экосистемы . 1 (4): 323–334. DOI : 10.1007 / s100219900026 . JSTOR 3658915 . S2CID 45418039 .  
  33. ^ Карпентер, Стивен Р. (1996). «Эксперименты с микрокосмом имеют ограниченное значение для экологии сообществ и экосистем». Экология . 77 (3): 677–680. DOI : 10.2307 / 2265490 . JSTOR 2265490 . 
  34. ^ Линденмайер, Дэвид Б .; Джин Э. Ликенс (2010). «Проблемные, эффективные и уродливые - некоторые тематические исследования». Эффективный экологический мониторинг . Коллингвуд, Австралия: CSIRO Publishing. С. 87–145. ISBN 978-1-84971-145-6.
  35. ^ Likens, Gene E. (2004). «Некоторые перспективы долгосрочных биогеохимических исследований из исследования экосистемы ручья Хаббард» (PDF) . Экология . 85 (9): 2355–2362. DOI : 10.1890 / 03-0243 . JSTOR 3450233 . Архивировано из оригинального (PDF) 01.05.2013.  
  36. ^ a b c d e Christensen, Norman L .; Bartuska, Ann M .; Браун, Джеймс Х .; Карпентер, Стивен; Д'Антонио, Карла; Фрэнсис, Роберт; Франклин, Джерри Ф .; MacMahon, James A .; Носс, Рид Ф .; Парсонс, Дэвид Дж .; Петерсон, Чарльз Х .; Тернер, Моника Дж .; Вудманси, Роберт Г. (1996). «Отчет Комитета Экологического общества Америки о научных основах управления экосистемами». Экологические приложения . 6 (3): 665–691. CiteSeerX 10.1.1.404.4909 . DOI : 10.2307 / 2269460 . JSTOR 2269460 .  
  37. ^ a b c Браун, Томас С .; Джон К. Бергстром; Джон Б. Лумис (2007). «Определение, оценка и предоставление экосистемных товаров и услуг» (PDF) . Журнал природных ресурсов . 47 (2): 329–376. Архивировано из оригинального (PDF) 25 мая 2013 года.
  38. ^ Grumbine, Р. Эдвард (1994). «Что такое управление экосистемой?» (PDF) . Биология сохранения . 8 (1): 27–38. DOI : 10.1046 / j.1523-1739.1994.08010027.x . Архивировано из оригинального (PDF) 2 мая 2013 года.
  39. ^ a b Чапин, Ф. Стюарт; Памела А. Матсон; Гарольд А. Муни (2002). Принципы экологии наземных экосистем . Нью-Йорк: Спрингер. С.  362 –365. ISBN 978-0-387-95443-1.
  40. ^ Grantham, HS; Дункан, А .; Эванс, Т.Д .; Джонс, КР; Бейер, HL; Schuster, R .; Уолстон, Дж .; Рэй, JC; Робинсон, JG; Callow, M .; Clements, T .; Коста, HM; DeGemmis, A .; Эльсен, PR; Эрвин, Дж .; Franco, P .; Goldman, E .; Goetz, S .; Hansen, A .; Hofsvang, E .; Jantz, P .; Юпитер, S .; Канг, А .; Langhammer, P .; Laurance, WF; Либерман, С .; Linkie, M .; Malhi, Y .; Максвелл, С .; Mendez, M .; Mittermeier, R .; Мюррей, штат Нью-Джерси; Possingham, H .; Радачовский, Дж .; Saatchi, S .; Samper, C .; Silverman, J .; Шапиро, А .; Страсбург, Б .; Стивенс, Т .; Stokes, E .; Taylor, R .; Слеза, Т .; Тизард, Р .; Вентер, О .; Visconti, P .; Wang, S .; Уотсон, JEM (2020). «Антропогенная модификация лесов означает, что только 40% оставшихся лесов обладают высокой экосистемной целостностью» . Nature Communications. 11 (1). DOI : 10.1038 / s41467-020-19493-3 . ISSN  2041-1723 .
  41. ^ Александр, Дэвид Э. (1 мая 1999 г.). Энциклопедия наук об окружающей среде . Springer . ISBN 978-0-412-74050-3.
  42. ^ Кейт, DA; Родригес, JP; Родригес-Кларк, KM; Aapala, K .; Алонсо, А .; Asmussen, M .; Бахман, С .; Bassett, A .; Барроу, EG; Бенсон, Дж. С.; Бишоп, MJ; Bonifacio, R .; Брукс, TM; Бургман, Массачусетс; Comer, P .; Комин, ФА; Essl, F .; Faber-Langendoen, D .; Fairweather, PG; Холдэуэй, Род-Джерси; Jennings, M .; Кингсфорд, RT; Лестер, RE; Mac Nally, R .; Маккарти, Массачусетс; Moat, J .; Николсон, Э .; Оливейра-Миранда, Массачусетс; Pisanu, P .; Poulin, B .; Riecken, U .; Spalding, MD; Замбрано-Мартинес, С. (2013). «Научные основы Красного списка экосистем МСОП» . PLOS ONE . 8 (5): e62111. DOI : 10.1371 / journal.pone.0062111 . PMC 3648534 . PMID  23667454 . Проверено 8 сентября 2018 года .
  43. ^ Бойтани, Луиджи; Мейс, Джорджина М .; Рондинини, Карло (2014). «Вызов научных основ для Красного списка экосистем МСОП» (PDF) . Письма о сохранении . 8 (2): 125–131. DOI : 10.1111 / conl.12111 .
  44. ^ «Цели 15» . ПРООН . Проверено 24 сентября 2020 .

Цитированная литература

  • Чапин, Ф. Стюарт; Памела А. Матсон; Гарольд А. Муни (2002). Принципы экологии наземных экосистем . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-0-387-95443-1.
  • Чапин, Ф. Стюарт; Памела А. Матсон; Петр М. Витаусек (2011). Принципы экологии наземных экосистем (Второе изд.). Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-1-4419-9503-2.
  • Гуревич, Джессика; Сэмюэл М. Шайнер; Гордон А. Фокс (2006). Экология растений (второе изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. ISBN 978-0-87893-294-8.
  • Кребс, Чарльз Дж. (2009). Экология: экспериментальный анализ распространения и численности (шестое изд.). Сан-Франциско: Бенджамин Каммингс. ISBN 978-0-321-50743-3.
  • Моллес, Мануэль С. (1999). Экология: концепции и приложения . Бостон: WCB / McGraw-HIll. ISBN 978-0-07-042716-7.
  • Шульце, Эрнст-Детлеф; Эрвин Бек; Клаус Мюллер-Хоэнштайн (2005). Экология растений . Берлин: Springer. ISBN 978-3-540-20833-4.
  • Смит, Томас М .; Роберт Лео Смит (2012). Элементы экологии (Восьмое изд.). Бостон: Бенджамин Каммингс. ISBN 978-0-321-73607-9.
  • Тэнсли, AG (1935). «Использование и злоупотребление растительными терминами и понятиями». Экология . 16 (3): 284–307. DOI : 10.2307 / 1930070 . JSTOR  1930070 . PDF .
  • Уиллис, AJ (1997). «Экосистема: эволюционирующая концепция с исторической точки зрения» . Функциональная экология . 11 (2): 268–271. DOI : 10.1111 / j.1365-2435.1997.00081.x .

внешняя ссылка

  • Оценка экосистем на пороге тысячелетия (2005 г.)
  • Состояние экосистем нации (США)