Допустим, вы встречаете женщину в самолете, летящем из Бостона в Брисбен. Вы двое сидите рядом друг с другом в течение пары десятков часов, и вы все время разговариваете - о книгах, политике, текущих событиях, религии, погоде и т. д. Вы слышите некоторые личные истории этой женщины, наблюдаете за тем, как она ест и пьет, вы смотрите, как она играет в игру на своем телефоне, и замечаете, что она храпит, когда спит.
К тому времени, как вы приедете в Австралию, вам покажется, что вы довольно хорошо понимаете, кто этот человек, но затем вся ее семья появляется, чтобы встретить ее в аэропорту, и вы сразу же узнаете больше - и некоторые из предположений, сделанных вами в самолете, должны быть пересмотрены с учетом этих новых данных.
Позже она приглашает вас навестить ее дома, и ее история расширяется: запах ее дома, вкус ее питьевой воды, вид с ее крыльца, содержимое ее холодильника и настройка ее термостата. говорите громко. Некоторые из этих деталей подкрепляют то, что, как вам казалось, вы уже знали, а некоторые меняют ваше мнение. В какой-то момент ваши расследования становятся не о самой женщине, а о всей системе, в которой она живет.
Чтобы что-то понять, полезно понять все - или, насколько это возможно. В изучении экологии концепция экосистемы признает тот факт, что, как сказал натуралист XIX века Джон Мьюир, «когда мы пытаемся выделить что-то отдельное, мы обнаруживаем, что оно связано со всем остальным во Вселенной».
Но все сразу посмотреть сложно! И естественные системы, из всех вещей, которые мы можем исследовать с помощью науки, особенно трудно уловить. Но экологи всегда стараются.
В 1935 году английский ботаник по имени Артур Тэнсли, находящийся под сильным влиянием датского ботаника Евгения Уорминга, ввел термин «экосистема» в статью под названием «Использование и злоупотребление растительными понятиями и терминами», опубликованную в журнале Ecology.. Экосистему он определял как «всю систему, включающую не только организм-комплекс, но и весь комплекс физических факторов, образующих то, что мы называем средой».
Уровни экосистемы
Тэнсли пытался донести идею о том, что природную систему можно рассматривать на множестве разных уровней, и был один уровень, у которого еще не было названия. Например, вы можете посмотреть на росомаху - это единый организм, как и женщина, которую вы встретили в самолете. Но эта росомаха не живет в вакууме - она живет в популяции других росомах, которые взаимодействуют и организуются определенным образом (таким образом, эколог может исследовать росомах на уровне популяции).
Но это не единственный способ изучать росомах! Экологи также говорят о сообществах живых организмов: росомаха не просто взаимодействует с представителями своего вида - она всеядна, поэтому поедает других животных, таких как лоси и кролики, а также ягоды, коренья и яйца. Он заводит паразитов, роет норы, которые поражают корневую систему растений - росомаха влияет на множество живых существ на своей домашней территории или в физической среде, и эти живые существа влияют и на него. Определение экосистемы, данное Тэнсли, признает, что существует уровень научных исследований, который может охватить все организмы в доме росомахи (биотические факторы), в дополнение к неживым веществам (абиотические факторы).
«Концепция экосистемы, которую сейчас используют экологи, была усовершенствована с тех пор, как ее впервые представил Тэнсли почти столетие назад», - говорит Стивен Карпентер, ученый из Центра лимнологии Университета Висконсин-Мэдисон.«Экосистемная наука изучает взаимодействие всех живых и неживых существ в определенном месте. Это определение согласуется с современными концепциями энергии, потока питательных веществ и биогеохимии, которые едва существовали во время карьеры Тэнсли».
Привлекательность экосистемы для ученых связана с частью слова «система». Программное обеспечение морской экосистемы, такой как коралловый риф, очень похоже на арктическую тундру, где обитает росомаха, или тропический лес (обе наземные экосистемы). Одни и те же основные крупномасштабные естественные процессы могут происходить где угодно: органическое вещество разлагается и становится пищей для чего-то еще на лугу или в горном ручье; питательные вещества, такие как углерод, фосфор, азот и сера, циркулируют повсюду, как деньги Монополии - просто это происходит намного быстрее, и их намного больше в тропических лесах, чем в пустыне; болезни переносятся по воде, по воздуху или несчастными организмами одним и тем же путем, куда ни глянь; главный хищник удаляется из экосистемы на вершине горы в Андах, и вся динамика меняется точно так же, как если бы вы удалили всех волков из Йеллоустонского национального парка в Вайоминге.
Экосистема - это каркас
Иными словами, экосистемы - хорошая тема для теории - как основа для навешивания идей о том, как работают сложные природные системы. Но, будучи теоретической идеей, экосистема также является реальной Вещью - это просто Вещь без четких границ.
Согласно книге Юджина Одума «Основы экологии», впервые опубликованной в 1953 году, вы понимаете, что достигли края экосистемы, когда больше материала и энергии циркулирует внутри границы, чем пересекает ее. Итак, ручей в ручье не может быть экосистемой, потому что, хотя некоторые виды рыб и водных беспозвоночных любят жить на быстром мелком участке ручья, в ручей все время втекает и из него обильный материал. Кто-то может оставаться в нем какое-то время, но большинство покидает его вскоре после прибытия. Даже осадок и камни не остаются навсегда; когда они двигаются, то в основном не внутри канавки, а в нее или из нее.
С другой стороны, водосборные бассейны являются классическими границами экосистемы, но они также чрезвычайно сложны: река сама по себе является экосистемой, потому что, хотя много материала и энергии проходит через нее все время (листья, почва и мертвые животные падают, наземные животные используют реку как продуктовый магазин), в ней тоже много ездит на велосипеде. Таким образом, хотя реку можно рассматривать как экосистему, трудно рассматривать реку и сушу вокруг нее как действительно отдельные, поскольку обмен веществ и энергии через очень подвижную границу происходит все время в обоих направлениях (реки разливаются)., в конце концов, и откладывать богатые питательными веществами отложения на землю).
Экосистемы не статичны.
«Абиотика и биотика являются важными частями экосистемы, и у них есть границы, хотя и определенные человеком», - говорит Кэтлин Уэзерс, эколог из Института исследований экосистем Кэри. «И экосистемы не только имеют структуру и функции, но и контролируются многими факторами, и экосистемы меняются со временем."
Интересно
В своей книге «История концепции экосистемы в экологии» автор Фрэнк Голли отмечает, что не только никогда не существовало широкого научного консенсуса в отношении определения экосистемы, но и строго научная концепция, поскольку она стала популярной среди защитников природы в 1960-х годах.
Часто задаваемые вопросы
Почему определение экосистемы?
Экосистемы состоят из биотических (живых) и абиотических (неживых) компонентов, которые взаимодействуют сложным образом. Эти взаимодействия создают стабильные модели популяций растений и животных в определенной среде.