1. Същност на екосистемите - екосистемата като понятие е въведена през 1935 г. от английския еколог и ботанист Артър Тенсли. Той определя екосистемата като цялостна система, включваща не само комплекси от организми, но и целия комплекс от физически фактори, формиращи това, което се нарича околна среда. Учението за екосистемата получава своето развитие и достига до извода, че екосистемата е елементарна, градивна, пространствена и функционална структурна единица в екологията, която включва съобщество от живи организми, наричани биоценоза заедно с неживата част от тяхната среда, наречена биотоп и всички разнообразни взаимодействия помежду им, в които се осъществява кръговрат на веществата и чрез потока на енергия се създава определена биотична структура. Връзката на биоценозата с биотопа има веществено-енергетичен характер. Енергията и веществата са градивните фактори за съществуването и устойчивото развитие на екосистемите. Екосистемата включва всичко необходимо за подържането на живота в пределите на определено пространство и време. Всички екосистеми е нужно да включват биотичен и абиотичен компонент, техните взаимодействия и източници на енергия. Абиотичния компонент на средата е биосферата. Биосферата включва атмосферата, литосферата, хидросферата. Главната фунцкия на биосферата е да обезпечи осъществяването на кръговрат на веществата. Това означава да се извършва кръговрат на веществата между атмосферата, почвата, хидросферата и живите организми.
2. Морфологична структура на екосистемата - тя разглежда основните съставни части и определя в какво се изразява единството на организмите със средата в екосистемата. Екосистемата обхваща 6 основни компонента, разделени по своята същност в две неразделно свързани групи - биоценоза и биотоп. Биотопа включва абиотични компоненти на средата. Неорганичната среда предоставя всички нужни условия за съществуването и развитието на едно съобщество от организми. Неорганичната среда е източник на хранителни вещества за автотрофните и хетеротрофните организми. Биотопа трябва да осигури пълен кръговрат на веществата, от които са изградени организмите. Биоценозата е формирана от живите биологични компоненти - фитоценоза(растенията, както още се наричат продуценти), зооценоза (животните включително и човека, които се наричат консументи), микробиоценоза (растителните и животински микороорганизми-редуценти). Биоценозата е съобщество от популациите на автотрофни и хетеротрофните видове, които обитават сравнително еднороден биотоп. Автотрофните организми, наричани още продуценти, чрез процеса на фотосинтеза превръщат абиотичните химични елементи и вещества, които съществуват в биотопа в жива органична материя, като използват слънчевата енергия. Тъй както растенията сами произвеждат необходимата материя и енергия за своето съществуване, те се наричат автотрофни организми. Консументите използват за хранителен материал готовите органични вещества. Те са главно животни и като източник на енергия използват органични вещества, синтезирани от продуцентите. Наричат се хетеротрофни, защото сами не могат да си изграждат органична хранителна материя от отделните химични елементи, нито да си доставят слънчева енергия. Редуцентите разграждат органичната материя до неорганични вещества, които отново могат да бъдат използвани от продуцентите. Те също не могат сами да си произвеждат храна от неорганична материя и затова са хетеротрофни. Използват енергията и материята от умрелите животни и растителност.
3. Принципи на системния подход в екологията
Когато е дефинирано понятието екосистема и била представена идеята, че природата функционира като единно цяло, все още не е била развита тероията за системите. След обосновка на системиния подход се осъществява възможност за изследване на структурно-функционалната организация на екосистемите. Основателите на системния подход стигат до извода, че всяка система е сбор от компоненти с дадени свойства, функциониращи взаймосвързано, обединени в едно цяло за постигане на определени действия и цели. За системата е характерно:
• За нейните свойства, не може да се съди само по свойствата на нейните части. Решаващо значение има взаимодейстието между тях.
• Всяка система има опрделена структура. Тя не може да се състои от абсолютно еднакви елементи.
• Всяка система има своя външна среда. Затова силата на връзките между елементите вътре в системата е по-голяма от тази с елементите на средата.
Според характера на връзката и според начина на обмяна на веществата и енергия различаваме три вида системи:
- Изолирани - тук е невъзможен обмен.
- Затворени - възможен е обмен само на енергия.
- Отворени - възможен е обмен на материя и енергия.
В природата съществуват само отворени системи.
• Динамични системи са системи, при които между вътрешните им елементи и елементите на средата се осъществява пренос на вещества, енергия и информация. Всяка жива система е открита динамична система.
• Преобладаването на вътрешни взаимодействия в динамичната система над външните определя устойчивостта на системата, способността й да се самовъзстановява и самоподдържа
• Действието на системата във времето се нарича поведение на системата. Изменението на поведението под влияние на външни условия, се нарича реакция на системата, а по-устойчивите промени в следствие на реакцията – адаптация
• В зависимост от броя на връзките м/у елементите на системата, се различат 3 вида системи – прости (с до 1000 връзки м/у елементите), сложни (с до 1 млн. връзки м/у елементите) и много сложни (с над 1 млн. връзки). Съществуващите биосистеми са много сложни системи.
• Систематичния подход дава възможност да бъде установено до колко екосистемата е способна да се самоорганизира и самовъзстановява
• Функцията на екосистеми се подчинява на редица закони, като основни са закона на Браун и законите на термодинамиката.
Законът на Браун - ако върху една равновесна система се окаже външно въздействие в нея настъпват такива промени с цел да се намали външното въздействие, на околната среда. На ниво екосистема този закон се проявява чрез способсността на екосистеите за авторегулация.
Законите на термодинамиката
1) Енергията и материята нито могат да се създават, нито могат да се изчерпват, те само променят вида си.
2) Трансформацията на енергията на един вид в друг е съпроводена със загуби. Този закон е известен още като закон за ентропията (мярка за организираност, а някой физици смятат, че ентропията е мярка за способността на енергията на една система да върши работа. Колкото организацията на структурите или на процесите е по-висока, толкова ентропията е по-ниска и обратното).
Най-важната термодинамична характеристика на екосистемите е тяхната способност да създават и поддържат висока степен на вътрешен ред, като всяка система се намира в равновесие не само с външната й среда, но и по взаимоотношение на отделните й части. Под екологично равновесие на екосистемата се разбира състояние на балансираност между изграждащите я елементи и протичащите в нея процеси. Както и между екосистемата така и между заобикалящата я среда това равновесие се поддържа от свойствените на екосистемата механизми на саморегулация.
4. Класификация на екосистемите и екосистемните услуги
В зависимост от средата екосистемите се разделят на водни и сухоземни.
Водните екосистеми според съдържанието на соли се делят на солени и сладководни екосистеми. Сладководните се делят на ручейни и речни, езерни и блатни. Солените на морски и океански.
Сухоземните екосистеми се разделят на горски, тревни, пустинни, степни и др.
Според своя произход екосистемите се делят на естествени и изкуствени. Изкуствените се разделят на градски, промишлени, земеделски и др.
Екосистемните услуги са условия и процеси, чрез които природните екосистеми и организми които ги съставят, поддържат и запълват своя живот. Тези услуги запазват биоразнообразието и производството на екосистемни стоки. Екосистемните стоки и услуги са ползите, които човек извлича директно или индиректно от екосистемните функции.
Екосистемните услуги са в 4 групи:
• Материални услуги - отнасят се до продукцията, добивана от екосистемите и директно използвана в производството или за лична консумация от хората (всички стоки, които ни доставя природата)
• Регулиращи услуги - свързани с капацитета на екосистемите да регулират важни природни процеси и животоподдържащи системи чрез биогеохимични и биосферни цикли. Регулиращите услуги са с пряко или косвено въздействие (пречистване на водата, третиране на отпадъци и др.)
• Културни услуги - нематериални ползи, които хората извличат от екосистемите под формата на наслада от красивата природа
• Подържащи услуги - създават условията, необходими за предоставяне на всички други екосистеми и услуги. Те се различават от всички други услуги по това, че тяхното действие върху хората е косвено или много бавно (кръговрата на хранителни вещества, на вода, почвообразуване)
5. Същност на екосистемния подход
Той е инструмент за постигане на устойчиво развитие в трите му измерения. Той предствлява стратегия за интегрирано управление на сухоземни, водни и биологични ресурси, гарантиращи тяхното опазване и устойчиво използване. Този подход включва четири елемента:
• Защита на природния капитал
• Дългосрочно опазване на екосистемите и екологичните процеси
• Опазване на биоразнообразието и устойчиво използване на природните ресурси
• Признаване и защита на традиционите екологични знания, обичаи и практики.
