Законы организации экосистем. Экосистемы
Природа - это неустанное спряжение
глаголов «есть» и «быть поедаемым».
Уильям Индж
Из каких основных компонентов состоят экосистемы? Что такое трофические цепи и трофические сети? Какова трофическая структура экосистемы?
Урок-лекция
ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЭКОСИСТЕМЫ . Экосистемы представляют собой элементарную функциональную единицу живой природы, в которой осуществляются взаимодействия между всеми ее компонентами, происходит круговорот веществ и энергии. В состав экосистемы входят неорганические вещества (вода, углекислый газ, соединения азота и др.), которые включаются в круговорот, и органические соединения (белки, углеводы, жиры и др.), связывающие биотическую (живую) и абиотическую (неживую или косную) ее части. Для каждой экосистемы характерна определенная среда (воздушная, водная, наземная), включающая климатический режим и определенный набор параметров физической среды (температура, влажность и т. п.). По роли, которую выполняют организмы в экосистеме, их подразделяют на три группы:
- продуценты - автотрофные организмы, главным образом зеленые растения, которые способны создавать органические вещества из неорганических;
- консументы - гетеротрофные организмы, преимущественно животные, которые питаются другими организмами или частичками органического вещества;
- редуценты - гетеротрофные организмы, преимущественно бактерии и грибы, обеспечивающие разложение органических соединений.
Окружающая среда и живые организмы взаимосвязаны процессами циркуляции вещества и энергии.
Продуценты улавливают солнечный свет и переводят его энергию в энергию химических связей синтезируемых ими органических соединений. Консументы, поедая продуцентов, используют высвобождающуюся при расщеплении этих химических связей энергию для построения своего собственного тела. Редуценты ведут себя аналогичным образом, но в качестве источника пищи используют либо мертвые тела, либо продукты, выделяющиеся в процессе жизнедеятельности организмов. При этом редуценты разлагают сложные органические молекулы до простых неорганических соединений - углекислого газа, оксидов азота, воды, солей аммония и т. д. В результате они возвращают в окружающую среду вещества, изъятые из нее растениями, и эти вещества могут вновь утилизироваться продуцентами. Цикл замыкается. Надо заметить, что все живые существа в определенной степени являются редуцентами. В процессе метаболизма они извлекают необходимую им энергию при расщеплении органических соединений, выделяя в качестве конечных продуктов углекислый газ и воду.
В экосистемах живые компоненты выстраиваются в цепочки - пищевые или трофические цепи , в которых каждое предыдущее звено служит пищей для последующего. В основании трофической цепи находятся продуценты, которые из неорганического вещества и энергии света создают живое вещество - первичную биомассу. Второе звено составляют потребляющие эту первичную биомассу животные фитофаги - это консументы первого порядка. Они, в свою очередь, служат пищей для организмов, составляющих следующий трофический уровень, - консументов второго порядка. Далее идут консументы третьего порядка и т. д. Приведем пример простой цепи:
А вот пример более сложной цепи:
В естественных экосистемах пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетены. Они формируют пищевые сети , принцип образования которых заключается в том, что каждый продуцент может служить пищей не одному, а многим животным-фитофагам, которые, в свою очередь, могут быть съедены разными видами консументов второго порядка и т. д. (рис. 49).
Рис. 49. Пищевая сеть сельди
Пищевые сети составляют каркас экосистем, и нарушения в них могут приводить к непредсказуемым последствиям. Особенно ранимыми оказываются экосистемы с относительно простыми пищевыми цепями, т. е. те, в которых круг объектов питания конкретного вида узок (например, многие экосистемы Арктики). Выпадение одного из звеньев может повлечь за собой распад всей трофической сети и деградацию экосистемы в целом.
ТРОФИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМЫ И ЭНЕРГЕТИКА . Зеленые растения улавливают 1-2% попадающей на них энергии Солнца, преобразуя ее в энергию химических связей. Консументы I порядка усваивают около 10% всей энергии, заключенной в съеденных ими растениях. На каждом последующем уровне теряется 10-20% энергии предыдущего. Подобная закономерность находится в полном соответствии со вторым законом термодинамики. Согласно этому закону при любых трансформациях энергии значительная ее часть рассеивается в виде недоступной для использования тепловой энергии. Таким образом, энергия быстро убывает в пищевых цепях, что ограничивает их длину. С этим связано и уменьшение на каждом последующем уровне численности и биомассы (количество живого вещества, выраженное в единицах массы или калориях) живых организмов. Однако это правило, как мы увидим ниже, имеет ряд исключений.
В основе устойчивости каждой экосистемы лежит определенная трофическая структура, которая может быть выражена в виде пирамид численности, биомассы и энергии. При их построении значения соответствующего параметра для каждого трофического уровня изображают в виде прямоугольников, поставленных друг на друга.
Форма пирамид численности (рис. 50) в значительной степени зависит от размера организмов на каждом трофическом уровне, особенно продуцентов. Например, численность деревьев в лесу значительно ниже, чем травы на лугу.
Начиная с консументов I порядка более или менее соблюдается правило, согласно которому размеры живых существ увеличиваются на каждом последующем трофическом уровне. Хотя и здесь есть исключения: стая волков может загнать оленя или лося - добычу, значительно более крупную, чем каждый волк в отдельности.
Пирамиды биомассы лучше отражают реальную структуру экосистемы. Если размеры живых существ на разных трофических уровнях не слишком различаются, то можно получить ступенчатую пирамиду (см. рис. 50). Однако в экосистемах с очень мелкими продуцентами (фитопланктон) и крупными консументами общая масса последних будет выше, и мы получим обращенную пирамиду. Такая картина типична для большинства морских и пресноводных экосистем.
Рис. 50. Экологические пирамиды
Пирамиды энергии дают наиболее полное представление о функциональной организации экосистемы. Число и масса организмов на каждом трофическом уровне зависят от обилия пищи на предыдущем уровне в данный момент времени. Поэтому пирамиды численности и биомассы отражают статику экосистемы, т. е. характеризуют число организмов на момент исследования. Пирамида же энергии отражает скорость прохождения пищи через трофическую цепь. Каждая ее ступенька символизирует количество энергии (в пересчете на единицу площади или объема), прошедшей через определенный трофический уровень за определенный период. Поэтому на форму пирамиды энергии не влияют изменения размеров, численности и биомассы. Она всегда имеет форму треугольника с вершиной, обращенной вверх, что связано с потерей энергии при переходе с одного трофического уровня на другой (см. рис. 50).
Изучение трофической структуры экосистем, особенно законов превращения энергии, имеет первостепенное значение для познания механизмов, которые лежат в основе обеспечения их стабильности. Без этого невозможно правильно рассчитать допустимые пределы воздействия на окружающую среду, выход за рамки которых принесет ей непоправимый ущерб.
Трофические связи между организмами формируют основу экосистемы. В любой экосистеме непременно присутствуют первичные производители органического вещества - продуценты, и организмы, это вещество потребляющие и перерабатывающие, - консументы и редуценты. Эти основные компоненты экосистемы формируют трофические цепи и сети, через которые проходит поток вещества и энергии. В соответствии со вторым законом термодинамики на каждом трофическом уровне происходит существенная потеря энергии в виде тепла, что ограничивает длину трофических цепей. Экосистема функционирует как единая, развивающаяся система, обладающая саморегуляцией.
- Объясните, почему возможно выделить общие компоненты в любой экосистеме.
- Что составляет основу взаимодействия компонентов экосистемы?
- Какое значение для устойчивости экосистемы имеет многообразие ее компонентов?
Живые организмы теснейшим образом связаны не только друг с другом, но и с неживои природой. Связь эта выражается через вещество и энергию.
Обмен веществ, как известно, одно из главных проявлений жизни. Говоря современным языком, организмы представляют собой открытые биологические системы, так как они связаны с окружающей средой постоянным потоком вещества и энергии, проходящим через их тела. Материальная зависимость живых существ от среды была осознана еще в Древней Греции. Философ Гераклит образно выразил это явление в таких словах: «Текут наши тела, как ручьи, и материя постоянно обновляется в них, как вода в потоке». Вещественно-энергетическую связь организма со средой можно измерить.
Поступление пищи, воды, кислорода в живые организмы - это потоки вещества из окружающей среды. Пища содержит энергию, необходимую для работы клеток и органов. Растения напрямую усваивают энергию солнечного света, запасают ее в химических связях органических соединений, а затем она перераспределяется через пищевые отношения в биоценозах.
Потоки вещества и энергии через живые организмы в процессах обмена веществ чрезвычайно велики. Человек, например, за свою жизнь потребляет десятки тонн еды и питья, а через легкие - многие миллионы литров воздуха. Многие организмы взаимодействуют со средой еще более интенсивно. Растения на создание каждого грамма своей массы тратят от 200 до 800 и более граммов воды, которую они извлекают из почвы и испаряют в атмосферу. Вещества, необходимые для фотосинтеза , растения получают из почвы, воды и воздуха.
При такой интенсивности потоков вещества из неорганической природы в живые тела запасы необходимых для жизни соединений - биогенных элементов - давно были бы исчерпаны на Земле. Однако жизнь не прекращается, потому что биогенные элементы постоянно возвращаются в окружающую организмы среду. Происходит этов биоценозах, где в результате пищевых отношений между видами синтезированные растениями органические вещества разрушаются в конце концов вновь до таких соединений, которые могут быть снова использованы растениями. Так возникает биологический круговорот веществ.
Таким образом, биоценоз является частью еще более сложной системы, в которую, кроме живых организмов, входит и их неживое окружение, содержащее вещество и энергию, необходимые для жизни. Биоценоз не может существовать без вещественно-энергетических связей со средой. В итоге биоценоз представляет с ней некое единство.
Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может поддерживаться круговорот вещества, называют экологической системой или экосистемой .
Природные экосистемы могут быть разного объема и протяженности: небольшая лужа с ее обитателями, пруд, океан, луг, роща, тайга, степь - все это примеры разномасштабных экосистем. Любая экосистема включает живую часть - биоценоз и его физическое окружение. Более мелкие экосистемы входят в состав все более крупных, вплоть до общей экосистемы Земли. Общий биологический круговорот вещества на нашей планете также складывается из взаимодействия множества более частных круговоротов.
Экосистема может обеспечить круговорот вещества только в том случае, если включает необходимые для этого четыре составные части: запасы биогенных элементов, продуценты, консументы и редуценты (рис. 67).
Продуценты - это зеленые растения, создающие из биогенных элементов органическое вещество, т. е. биологическую продукцию, используя потоки солнечной энергии.
Консументы - потребители этого органического вещества, перерабатывающие его в новые формы. В роли консументов выступают обычно животные. Различают консументы первого порядка - растительноядные виды и второго порядка - плотоядных животных.
Редуценты - организмы, окончательно разрушающие органические соединения до минеральных. Роль редуцентов выполняют в биоценозах в основном грибы и бактерии, а также другие мелкие организмы, перерабатывающие мертвые остатки растений и животных (рис. 68).
Жизнь на Земле продолжается уже около 4 млрд лет, не прерываясь именно потому, что она протекает в системе биологических круговоротов вещества. Основу этого составляет фотосинтез растений и пищевые связи организмов в биоценозах.
Однако биологический круговорот вещества требует постойнных затрат энергии.
В отличие от химических элементов, многократно вовлекаемых в живые тела, энергия солнечных лучей, задержанная зелеными растениями, не может использоваться организмами бесконечно.
По первому закону термодинамики, энергия не исчезает бесследно, она сохраняется в окружающем нас мире, но переходит из одной формы в другую. По второму закону термодинамики, любые превращения энергии сопровождаются переходом части ее в такое состояние, когда она уже не может быть использована для работы. В клетках живых существ энергия, обеспечивающая химические реакции, при каждой реакции частично превращается в тепловую, а тепло рассеивается организмом в окружающем пространстве. Сложная работа клеток и органов сопровождается, таким образом, потерями энергии из организма. Каждый цикл круговорота веществ, зависящий от активности членов биоценоза, требует все новых поступлений энергии.
Таким образом, жизнь на нашей планете осуществляется как постоянный круговорот веществ, поддерживаемый потоком солнечной энергии. Жизнь организуется не только в биоценозы, но и в экосистемы, в которых осуществляется тесная связь между живыми и неживыми компонентами природы.
Разнообразие экосистем на Земле связано как с разнообразием живых организмов, так и условий физической, географической среды. Тундровые, лесные, степные, пустынные или тропические сообщества имеют свои особенности биологических круговоротов и связей с окружающей средой. Водные экосистемы также чрезвычайно различны. Экосистемы отличаются по скорости биологических круговоротов и по общему количеству вовлекаемого в эти циклы вещества.
Основной принцип устойчивости экосистем - круговорот вещества, поддерживаемый потоком энергии, - по сути дела обеспечивает бесконечное существование жизни на Земле.
По этому принципу могут быть организованы и устойчивые искусственные экосистемы, и производственные технологии, в которых сберегается вода или другие ресурсы. Нарушение согласованной деятельности организмов в биоценозах обычно влечет за собой серьезные изменения круговоротов вещества в экосистемах. Это главная причина таких экологических катастроф, как падение почвенного плодородия, снижение урожая растений, роста и продуктивности животных, постепенное разрушение природной среды.
Примеры и дополнительная информация
1. В лесах все растительноядные организмы (консументы первого порядка) в среднем используют около 10-12% ежегодного прироста растений. Остальное перерабатывается редуцентами после отмирания листвы и древесины. В степных экосистемах роль консументов сильно возрастает. Травоядные животные могут съедать до 70% общей надземной массы растений, не подрывая существенно скорости их возобновления. Значительная часть съеденного вещества возвращается в экосистему в виде экскрементов, которые активно разлагаются микроорганизмами и мелкими животными. Таким образом, деятельность консументов сильно ускоряет круговорот веществ в степях. Накопление мертвого растительного опада в экосистемах показатель замедления скорости биологического круговорота.
2. Почва играет в наземных экосистемах прежде всего роль накопителя и резерва тех ресурсов, которые необходимы для жизни биоценоза. Экосистемы, которые не имеют почв, - водные, наскальные, на отмелях и отвалах - очень неустойчивы. Круговорот веществ в них легко прерывается и трудно возобновляется.
В почвах наиболее ценная часть - гумус - сложное вещество, которое образуется из мертвой органики в результате деятельности многочисленных организмов. Гумус обеспечивает долговременное и надежное питание растений, так как разлагается очень медленно и постепенно, освобождая биогенные элементы. Почвы с большим запасом гумуса отличаются высоким плодородием, а экосистемы - устойчивостью.
3. Неустойчивые экосистемы, в которых не сбалансирован круговорот вещества, легко наблюдать на примере зарастания прудов или мелких озер. В таких водоемах, особенно если в них смываются с окружающих полей удобрения, бурно развиваются и прибрежная растительность, и различные водоросли. Растения не успевают перерабатываться водными обитателями и, отмирая, образуют на дне слои торфа. Озеро мелеет и постепенно прекращает свое существование, превращаясь сначала в болото, а затем - в сырой луг. Если водоем небольшой, такие изменения могут протекать достаточно быстро, за несколько лет.
4. Моря представляют собой также гигантские сложные экосистемы. Несмотря на огромную глубину, они заселены жизнью до самого дна. В морях происходит постоянная циркуляция водных масс, возникают течения, у побережья действуют приливы и отливы. Солнечный свет проникает лишь в поверхностные слои воды, ниже 200 м фотосинтез водорослей невозможен. Поэтому на глубинах живут лишь гетеротрофные организмы - животные и бактерии. Таким образом, деятельность продуцентов и основной массы редуцентов и консументов сильно разобщена в пространстве. Мертвое органическое вещество в конце концов опускается на дно, но высвобождающиеся минеральные элементы возвращаются в верхние слои только в тех местах, где существуют сильные восходящие течения. В центральной части океанов размножение водорослей резко ограничивается недостатком биогенных элементов, и «урожайность» океана в этих районах такая же низкая, как в самых сухих пустынях.
Вопросы.
1. Перечислите возможно более полно состав редуцентов в лесной экосистеме.
2. Как проявляется круговорот веществ в аквариуме? Насколько он замкнут? Как сделать его устойчивее?
3. В степном заповеднике на участке, полностью огражденном от травоядных млекопитающих, урожай трав составил 5,2 ц/га, а на выпасаемом участке - 5,9. Почему устранение консументов понизи
ло продукцию растений?
4. Почему снижается плодородие почвенного покрова Земли, если вещества, изъятые человеком в виде урожая с полей, все равно рано или поздно в переработанном виде вновь возвращаются в окружающую среду?
Задание.
Сравните ежегодный прирост зеленой массы и запасы мертвых растительных остатков (подстилки - в лесах, ветоши - в степях) в разных экосистемах. Определите, в каких экосистемах круговорот веществ более интенсивен.
Темы для дискуссий.
1. В окрестностях дымящих промышленных предприятий в лесах стала накапливаться подстилка. Почему это происходит и какие прогнозы можно высказать о будущем этого леса?
2. Возможно ли существование экосистем, в которых живая часть представлена только двумя группами - продуцентами и редуцентами?
3. В прошлые эпохи в ряде районов Земли возникли большие запасы каменного угля. Что можно сказать об основных чертах экосистем, в которых это происходило?
4. В сложных экосистемах дождевых тропических лесов почва очень бедна биогенными элементами. Как это объяснить? Почему тропические леса не восстанавливаются в прежнем виде, если их свести?
5. Какой должна быть экосистема космического корабля для полетов на долгие годы?
Чернова Н. М., Основы экологии: Учеб. дня 10 (11) кл. общеобразоват. учеб. заведений/ Н. М. Чернова, В. М. Галушин, В. М. Константинов; Под ред. Н. М. Черновой. - 6-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2002. - 304 с.
Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные урокиЭкосистемы состоят из живого и неживого компонентов, называемых соответственно биотическим и абиотическим . Совокупность живых организмов биотического компонента называется сообществом.
Исследование экосистем включает, в частности, выяснение и описание тесных взаимосвязей, существующих между сообществом и абиотическим компонентом.
Биотический компонент полезно подразделить на автотрофные и гетеротрофные организмы. Таким образом, все живые организмы попадут в одну из двух групп. Автотрофы синтезируют необходимые им органические вещества из простых неорганических и делают, за исключением хемотрофных бактерий, с помощью фотосинтеза, используя свет как источник энергии. Гетеротрофы нуждаются в источнике органического вещества и (за исключением некоторых бактерий) используют химическую энергию, содержащуюся в потребляемой пище. Гетеротрофы в своем существовании зависят от автотрофов, и понимание этой зависимости необходимо для понимания экосистем.
Неживой, или абиотический, компонент экосистемы в основном включает 1) почву или воду и 2) климат. Почва и вода содержат смесь неорганических и органических веществ. Свойства почвы зависят от материнской породы, на которой она лежит, и из которой частично образуется. В понятие климата входят такие параметры, как освещенность температура и влажность, в большой степени определяющий видовой состав организмов, успешно развивающихся в данной экосистеме. Для водных экосистем очень существенна также степень солености.
Биотический компонент экосистем
Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ. Всю экосистему можно уподобить единому механизму, потребляющему энергию и питательные вещества для совершения работы.
Питательные вещества первоначально происходят из абиотического компонента системы, в который, в конце концов, и возвращаются либо в качестве отходов жизнедеятельности, либо после гибели и разрушения организмов. Таким образом, в экосистеме происходит круговорот питательных веществ, в котором участвуют и живой и неживой компоненты. Такие круговороты называются биогеохимическими циклами. Движущей силой этих круговоротов служит, в конечном счете, энергия Солнца. Фотосинтезирующие организмы непосредственно используют энергию солнечного света и затем передают ее другим представителям биотического компонента. В итоге создается поток энергии и питательных веществ через экосистему. Необходимо еще отметить, что климатические факторы абиотического, компонента, такие, как температура, движение атмосферы, испарение и осадки, тоже регулируются поступлением солнечной энергии.
Энергия может существовать в виде различных взаимопревращаемых форм, таких, как механическая, химическая, тепловая и электрическая энергия. Переход одной формы в другую называется преобразованием энергии.
Таким образом, все живые организмы - это преобразователи энергии, и каждый раз, когда происходит превращение энергии, часть ее теряется в виде тепла. В конце концов, вся энергия, поступающая в биотический компонент экосистемы, рассеивается в виде тепла. Изучение потока энергии через экосистемы называется энергетикой экосистемы.
Пищевые цепи и трофические уровни
Внутри экосистемы содержащие энергию органические вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей (источником вещества и энергии) для гетеротрофов. Типичный пример животное поедает растения. Это животное в свою очередь может быть съедено другим животным, и таким путем может происходить перенос энергии через ряд организмов - каждый последующий питается предыдущим, поставляющим, поставляющим ему сырье и энергию. Такая последовательность называется пищевой цепью, а каждое ее звено - трофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или так называемые первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего - вторичными консументами и т. д. Обычно бывает четыре или пять трофических уровней и редко больше шести.
· Первичные продуценты
Первичными продуцентами являются автотрофные организмы, в основном зеленые растения. Некоторые прокариоты, а именно сине- зеленые водоросли и немногочисленные виды бактерий, тоже фотосинтезируют, но их вклад относительно невелик. Фотосинтетики превращают солнечную энергию (энергию света) в химическую энергию, заключенную в органических молекулах, из которых построены ткани. Небольшой вклад в продукцию органического вещества вносят и хемосинтезирующие бактерии, извлекающие энергию из неорганических соединений.
В водных экосистемах главными продуцентами являются водоросли - часто мелкие одноклеточные организмы, составляющие фитопланктон поверхностных слоев океанов и озер. На суше большую часть первичной продукции поставляют более высокоорганизованные формы, относящиеся к голосеменным и покрытосеменным. Они формируют леса и луга.
· Первичные консументы
Первичные консументы питаются первичными продуцентами, т. е. это травоядные животные. На суше типичными травоядными являются многие насекомые, рептилии, птицы и млекопитающие. Наиболее важные группы травоядных млекопитающих - это грызуны и копытные. К последним относятся пастбищные животные, такие, как лошади, овцы, крупный рогатый скот, приспособленные к бегу на кончиках пальцев. В водных экосистемах (пресноводных и морских) травоядные формы представлены обычно моллюсками и мелкими ракообразными. Большинство этих организмов - ветвистоусые и веслоногие раки, личинки крабов, усоногие раки и двустворчатые моллюски (например, мидии и устрицы) - питаются, отфильтровывая мельчайших первичных продуцентов из воды. Вместе с простейшими многие из них составляют основную часть зоопланктона, питающегося фитопланктоном. Жизнь в океанах и озерах практически полностью зависит от планктона, так как с негоначинаются почти все пищевые цепи.
· Консументы второго и третьего порядка
Растительный материал (например, нектар) > муха > паук > землеройка > сова
Сок розового куста > тля > божья коровка > паук > насекомоядная птица > хищная птица
· Редуценты и детритофаги (детритные пищевые цепи)
Существуют два главных типа пищевых цепей - пастбищные и детритные. Выше были приведены примеры пастбищных цепей, в которых первый трофический уровень занимают зеленые растения, второй - пастбищные животные и третий - хищники. Тела погибших растений и животных еще содержат энергию и «строительный материал», так же как и прижизненные выделения, например, моча и фекалии. Эти органические материалы разлагаются микроорганизмами, а именно грибами и бактериями, живущими как сапрофиты на органических остатках. Такие организмы называются редуцентами. Они выделяют пищеварительные ферменты на мертвые тела или отходы жизнедеятельности и поглощают продукты их переваривания. Скорость разложения может быть различной. Органические вещества мочи, фекалий и трупов животных потребляются за несколько недель, тогда как упавшие деревья и ветви могут разлагаться многие годы. Очень существенную роль в разложении древесины (и других растительных остатков) играют грибы, которые выделяют фермент целлюлазу, размягчающий древесину, и это даетвозможность мелким животным проникать внутрь и поглощать размягченный материал.
Кусочки частично разложившегося материала называют детритом, и многие мелкие животные (детритофаги) питаются им, ускоряя процесс разложения. Поскольку в этом процессе участвуют как истинные редуценты (грибы и бактерии), так и детритофаги (животные), и тех и других иногда называют редуцентами, хотя в действительности этот термин относится только к сапрофитным организмам.
Детритофагами могут в свою очередь питаться более крупные организмы, и тогда создается пищевая цепь другого типа - цепь, цепь, начинающаяся с детрита:
Детрит > детритофаг > хищник
К детритофагам лесных и прибрежных сообществ относятся дождевой червь, мокрица, личинка падальной мухи (лес), полихета, багрянка, голотурия (прибрежная зона).
Приведем две типичные детритные пищевые цепи наших лесов:
Листовая подстилка > Дождевой червь > Черный дрозд > Ястреб-перепелятник
Мертвое животное > Личинки падальных мух > Травяная лягушка >Обыкновенный уж
Некоторые типичные детритофаги - это дождевые черви, мокрицы, двупарноногие и более мелкие (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и черви-энхитреиды.
Абиотический компонент экосистемы
Абиотический, т.е. неживой, компонент экосистемы подразделяется на эдафические (почвенные), климатические, топографические и другие физические факторы, в том числе воздействие волн, морских течений и огня.
(Документ)
n1.doc
1.2 ОРГАНИЗАЦИЯ КАК ЭКОСИСТЕМА
Во многом вследствие невозможности до конца объяснить поведение людей в организации, исходя из организационных и частных целей, в социологии организаций возникает другой подход, другая парадигма. Согласно ей, организация - это экосистема. Она создает вокруг человека особый мир, состоящий из потребностей и ценностей, образцов поведения и скрытых смыслов. При таком понимании вообще трудно говорить о цели организации. Какие цели может вообще ставить перед собой экосистема? Если же перейти на более операциональный уровень - цели организации могут меняться, сама же она останется при этом почти неизменной. В экономике такое можно наблюдать сплошь и рядом. Фирмы часто радикально меняют отрасли, выпускаемую продукцию, место на рынке. При этом они сохраняют свое название, основной штат сотрудников, систему внутрикорпоративных ценностей. Один из наиболее ярких примеров такого развития -IBM, которая за свою историю совершила немало - от производства весов для скотобоен и табельных часов к выпуску пишущих машинок и другой оргтехники, от них - к электрическим счетным машинам, от них - к компьютерам. При этом IBM оставалась IBM с ей одной присущей культурой обрабатывать клиентов, с относительно постоянными установками относительно персонала, с особым пониманием своей миссии в экономике и обществе.Такое понимание часто называют естественной моделью организации. Возникновение естественной модели организации связано с работами представителей школы человеческих отношений, которые понимали организацию скорее как общину, а не целевую группу, уделяя особое внимание неформальным сторонам организационной реальности. Наиболее полно понимание организации как экосистемы изложено в работах Ф.Селзника и Ч.Барнарда . Целью организации в их понимании является просто существование или выживание. В данном случае при описании организаций активно используются аналогии с биологическим организмом. Как и по отношению к организму, главным процессом определяющим существование организаций является процесс удовлетворения некоторых потребностей. Эти потребности многообразны и значительная часть из них никак не может быть представлена в рамках процесса целедостижения. Сходство организации с природными системами заключается также и в том, что она имеет определенный цикл своего развития - рождение, рост, зрелость и смерть. Такая интерпретация послужила основой для создания многочисленных теории жизненного цикла организации, активно использующихся сегодня в управленческом консультировании и менеджменте.
Не следует отождествлять понимание организации как экосистемы с так называемым экологическим подходом в теории и социологии организаций . Несмотря на терминологическую близость, экологический подход в основном уделял внимание взаимоотношениям организации с внешним окружением. Эти взаимоотношения описывались по аналогии с процессом биологической адаптации. В рамках экологического подхода экосистемой является не отдельная организация, а организация вместе определенной частью внешней среды, с которой она постоянно взаимодействует (экологическая ниша).
Понимание организации как определенной экосистемы способно объяснить многие спонтанные организационные процессы и неформальные отношения между людьми. Вообще все то, что не укладывается в модель целе-рационального действия может быть объяснено исходя из признания наличия множественных потребностей у самой организации и у ее членов. При этом, безусловно, принижается роль формальных взаимодействий и процесса достижения организационных целей. Такое понимание организационной реальности не совсем согласуется с традиционным европейским здравым смыслом, который все же видит в организации скорее инструмент достижения целей, а не спонтанно возникшую и по своим законам развивающуюся реальность. Практика традиционного японского менеджмента в этом плане является ярким олицетворением понимания организации как экосистемы. В Японии компания или предприятие скорее уподобляется общине, городу или деревне. Поступая на работу, человек связывает с компанией всю свою жизнь. Поэтому исчезновение компании мыслится как трагедия, некоторый катаклизм, хотя в европейском понимании банкротство компании - это просто свидетельство того, что данный инструмент добывания денег оказался неудачным.
Понятие экосистемы подразумевает наличие некоторой устойчивой среды обитания. Применительно к организации такая среда состоит из некоторых культурных образцов или ценностей, которые организация явно или неявно навязывает своим членам. Человек, проработавший 10 лет на железной дороге, мысли иначе, чем тот, кто такое же время трудился в банке. Здесь вполне работает аналогия с человечком, который прожил 10 лет в России и тем, кто жил в США или Франции. У таких людей формируются разные ценностные ориентации, разные стереотипы восприятия действительности, разные предпочтения и предрассудки. Тем самым понимание организации как экосистемы вплотную подводит исследователя к категории организационной или корпоративной культуры. Если поведение животного всецело зависит о природной среды, то поведение человека определяется в первую очередь культурной средой. Частью этой среды и являются организации. Подробнее понятие организационной культуры будет рассмотрено в третьей главе настоящего учебного пособия.
1.3 ОРГАНИЗАЦИЯ КАК СОВОКУПНОСТЬ ПРАВИЛ.
1.3.1 Неоинституциональное определение организаций.
Третий подход к определению организаций связан с применением категорий популярной в последние годы неоинституциональной экономической теория, имеющей явные социологические коннотации в своем развитии.В общем виде идея представителей данного направления сводится к тому, что рыночное пространство не едино, оно скорее похоже на хороший сыр с множеством мелких и крупных дырочек. Эти дырочки суть организации. Внутри организации не только не исполняются рыночные законы, здесь действуют ровно противоположные правила и стереотипы поведения людей.
Идея противопоставления организационного и рыночного начал общественных явлений восходит к XVIII веку, веку становления в Европе индустриального рыночного общества. Именно в это время возникают различные ветви консерватизма, по-своему отстаивающие ценность уходящего феодального строя с его четкой иерархичностью, стабильностью, ориентацией на принципиальное неравенство людей и признанием некоторых высших духовных ценностей. Легальный консерватизм, ведущий свою родословную от Э. Берка, ориентировал на осторожность и осмотрительность в переменах с помощью тезиса о контрактной природе общества. При этом данный контракт, не заключался только между живущими людьми, как полагали либералы (захотели тут что-то изменить - изменим). Общество - это контракт между умершими, живущими и еще не родившимися. Поэтому если живущим захотелось что-либо изменить, у них нет на это права. Они должны быть осмотрительны и принимать во внимание волю людей живших в прошлом. Например, если столетиями существовала монархия, значит, в ней заложена определенная жизненная сила, она завещана нам предками, и по своему усмотрению мы не можем ее просто взять и упразднить.
Наряду с этим вполне легальным консерватизмом, в то же время сформировалось маргинальное учение, которое сегодня принято называть традиционализмом или идеологией. Оно заключалось в том, что переход к рыночному обществу представляет собой трагическое явление, символизирующее победу атлантизма, сформировавшегося как фундаментальная идеология торговых средиземноморских цивилизаций, над здоровыми силами европейской культуры (символом которых в древнем мире считалась Спарта). Средневековое общество, по мнению представителей данной идеологии, сумело обуздать и разрушить торгашеский дух античного общества, ввело строгую иерархию и порядок в отношения между людьми. В этом плане оно представляет собой вершину развития человечества. Единственное, что всегда смущало таких авторов в средневековом обществе так это его христианская составляющая. Они считали здоровой идеологией древние мифологические культы с богами и героями. Идея всеобщего равенства в христианстве противоречила самым важным постулатам данной консервативной идеологии.
Фактически традиционалисты были первыми, кто противопоставил организацию и рынок как институты, как особые виды сознания и поведения людей. Надвигающееся господство рынка и демократии (политического рынка) воспринималось ими как трагическая ошибка истории, и на протяжении последних двух веков представители данной идеологии активно боролись как с носителями этой ошибки, так и с самим духом современного западного общества. Именно ее представители стояли за Муссолини в Италии, Гитлером в Германии и множественными анти-западными проявлениями в третьем мире. Два с лишним столетия традиционалистская идеология жила в тени, с ней связывались не лучшие проявления человеческой природы и социального развития, она искала возможности для реализации, но если таковая реализация происходила ее последствия были ужасающими. И вот пусть исключительно, но крайне удачная реализация свершилась: неоинституциональное противопоставление организации и рынка стало вполне легальным развитием и благопристойным представлением идей противоборства атлантизма и идеологий континентальных этносов. Нельзя, конечно, неоинституционализм в экономике прямо выводить из данного мировоззрения, но общее методологическое сходство существует и может само по себе служить серьезной реабилитацией традиционализма в глазах современного цивилизованного человечества.
Согласно неоиституациональной трактовки, организация - это совокупность правил поведения, противоположная по своим основным принципам рынку как иному регулятору социально-экономических процессов. Организация представляет собой экономический, социальный и ментальный механизм взаимодействия элементов социальной системы и идей. Организация - это модель упорядочевания элементов на основе наиболее рациональных (во многом соответствующих формальной логике) принципов. Особенности организации раскрываются в сравнении с другим важнейшим механизмом взаимодействия элементов социально-экономической системы современного общества - рынком.
Какие же черты характерны для рынка и организации как социально-экономических институтов? Сначала следует выделить отличительные особенности рынка как системообразующего института современного общества. Во-первых, для рынка характерно признание равенства всех элементов, составляющих социально-экономическую систему. Пусть это равенство не больше чем юридическая формальность, но с точки зрения рынка все равны: мелкие и крупные фирмы, порядочные люди и мошенники, отдельные индивиды и громадные корпорации. Все они суть экономические агенты, подобно тому как все многообразие физических тел в теории динамике можно свести к взаимодействию центров тяжести. Между экономическими агентами выстраиваются сложные контрактные отношения, природа которых подразумевает двустороннюю договоренность, а не приказ идущий сверху вниз. Человек, поступающий на работу и находящийся пока в рамках рыночного пространства равен организации. По мнению Герберта Саймона, в этом контексте непонятно, кто кого нанимает - организация работника для выполнения определенных функций, или работник организацию (). Неравенство кандидата, трясущегося перед интервью, и представителя компании, перед глазами которого проходят десятки или даже сотни таких людей очевидно, но с точки зрения рынка, рыночного сознания данного неравенства не существует. Человек как экономический агент равен организации и может требовать для себя нечто особое, каких-то привилегий и удобств, может выторговывать более выгодные условия, пока он не вступил в организацию с ее иерархией, строгим распределением власти и преимущественно односторонними связями.
Идея равенства экономических агентов, которая реализуется в контрактной природе всех взаимодействий в рыночном пространстве, подразумевает необходимость постоянного ведения переговоров, нахождения компромиссов, определенных преимуществ. Если с начальником нельзя торговаться, то с контрагентом по бизнесу - не только можно, но и должно.
Второй отличительной чертой рынка служит определяющее значение монетарных оценок. Если все элементы системы равны, необходим всеобщий эквивалент, на основе которого можно сравнивать эти элементы. Как сравнить труд каменщика и врача, заграничный тур и комплект офисной мебели? Все эти и многие другие рыночные сущности могут быть сравнимы только на основании своей цены. Если один врач берет за услуги вдвое больше другого, видимо, и качество его работы лучше. Данное утверждение образует незыблемый ориентир для потребителей и инвесторов. В том случае, когда подобные сравнения в значительной мере отражают истину, поведение и инвесторов с их вопросом: Куда вкладывать деньги? и потребителей, интересующихся: За что заплатить? получают рациональную основу своего поведения. В такой ситуации рынок начинает работать автоматически, координируя творческую волю множества экономических агентов и не нуждаясь в сильных механизмах, способных корректировать его деятельность.
В эпоху инфляции такие ориентиры разрушаются. Именно поэтому монетаристы, которых в наибольшей мере можно сегодня отнести к апологетам рынка как социально-экономического института, в первую очередь нападали в своей критике на инфляцию как наиболее разрушительное явление для рыночного механизма. В условиях высокой инфляции рынок теряет способность к саморегулированию, так как субъекты рыночных отношений теряют координаты для своего разумного поведения. Например, то, что одна лампочка стоит 3 рубля, а другая - 5 рублей, перестает означать, что одна лучше, а другая хуже. Может быть, разница в цене говорит лишь о том, что одна произведена на два месяца позже, чем другая. При сравнении продукции разных отраслей, где инфляция идет разными темпами, возможность компетентных оценок также снижается до минимума.
Таким образом, монетарные оценки становятся основой рынка как социально-экономического института. При этом имеющие нередко место неадекватность, некорректность и неполнота денежных оценок расцениваются как безобидное.
Третий определяющий элемент рынка - это свобода и конкуренция . Равные по своим правам и возможностям элементы рыночной системы имеют полную свободу в доказательстве того, какой из них лучше, а какой хуже. Агентам рыночных отношений никто не имеет права указывать на то, как поступать. В равной схватке они отстаивать свою жизнеспособность.
В условиях рынка конкуренция представляет собой жизнеутверждающий механизм, способствующий прогрессу и рациональному поведению субъектов, составляющих экономику. При этом следует обратить внимание на то, что конкуренция создает систему отрицательных стимулов: не будешь крутиться - погибнешь. Как и любая система с отрицательными стимулами конкуренция имеет свои понятные недостатки, проявляющиеся более и менее явно в зависимости от культуры рыночных агентов. Конкуренция рождает зависть. Зависть есть мощнейший стимул для улучшения экономического поведения. И на Западе люди не только не боятся этого явления, но часто сознательно его стимулируют. Если твой сосед построил трехэтажный дом и ты завидуешь ему, ты будешь больше трудиться, лучше работать и копить деньги на такой же дом. Но понятно, что значительно более простым (и рациональным?) выходом из сложившегося положения является ситуация, при которой ты, не долго думая и много не трудясь, поджигаешь дом соседа. Работы меньше, зависти никакой и психологическое равновесие в душе восстанавливается.
Использование конкуренции как экономического механизма, порождающего зависть, должно быть очень аккуратным, так как отрицательные ее стороны могут легко стать превалирующими над позитивными. Кроме того, для справедливой конкуренции нужно еще и равенство условий, в которых находятся экономические агенты. Рассмотрим простой пример. Себестоимость производства пальто на одном предприятии - 500 рублей, а на другом - 800 рублей. Согласно рыночным законам конкуренции последнее должно исчезнуть, и это должно восприниматься как самый справедливый выход из положения. Такая ситуация очень характерна для центральной Европы с ее примерно одинаковыми климатическими условиями, достаточной плотностью населения и развитой инфраструктурой. В России же сплошь и рядом конкурентные условия неравны. Нормальная конкуренция должна здесь не способствовать развитию производства, а уничтожать его со всеми разрушительными социальными последствиями. Себестоимость перевозок по железным дорогам за Уралом в несколько раз превышает себестоимость перевозок по европейской части страны. Если развивать в таких условиях обычную конкуренцию между независимыми субъектами хозяйствования, Дальний Восток просто окажется отрезан от остальной России. Здесь же нужно сказать о том, что производство любых обычных (индустриальных) товаров на Севере в условиях почти круглогодичного отопления и высокой стоимости рабочей силы также неконкурентоспособно. Поэтому если реализовать на территории нашей страны условия реальной рыночной конкуренции, страна столкнется с колоссальными социальными и экономическими катаклизмами.
В силу отмеченных выше обстоятельств при всей своей понятности и прозрачности, а также способности к самопропагаде рыночный механизм отнюдь не везде способен приводить к наилучшим социально-экономическим решениям. Другой вид экономических институтов - организация - выступает в этих условиях на первый план и начинает по-своему координировать различные направления деловой активности.
Организация как экономический институт имеет признаки ровно противоположные рынку. Во-первых , это неравенство элементов, составляющих систему, обязательная иерархия . Даже в самых современных организациях с горизонтальными малоуровневыми структурами всегда существуют начальники и подчиненные. Права первых всегда больше, чем права последних. Начальники имеют непререкаемое право отдавать приказы подчиненным, а те в свою очередь имеют незыблемую обязанность выполнять эти приказы. Они должны выполнять их не на основе контракта, не выторговывая для себя лучшие условия в каждом конкретном случае, а просто потому что они - подчиненные и смысл их существования в организации есть выполнение приказов.
Ориентация на иерархию, на принципиальное неравенство людей в обществе приводило сторонников традиционализма и новой правой идеологии к оправданию нацистских идей (одна нация от природы выше другой) и оправданию авторитарных порядков (неравенство слоев и групп населения по отношению к суверену, что было характерно для средневековья). Зачем создавать систему с декларируемым равенством всех элементов, когда мы живем в мире, где люди отнюдь не равные друг другу: есть умные и глупые, нравственные и аморальные, сильные и слабые?
Сразу следует отметить, что деятельность организации в этом плане всегда дешевле, чем деятельность рынка. Не нужно заключать контракты, не нужно вести переговоры, не нужно выбирать исполнителей, иметь особые органы, которые бы следили за исполнением контрактов и т.п.
Вторым аспектом организации является приоритет внемонетарных оценок над монетарными . Начальника цеха руководство оценивает по валовой выработке, дисциплине рабочих, быстроте исполнения заданий, качеству продукции, а не только и даже не столько по тем деньгам, которые цех принес предприятию в целом. Такие внемонетарные оценки значительно сложнее, но они являются комплексными и значительно больше говорят о хозяйствующем субъекте, чем цифры прибыли и убытков, себестоимости продукции и рентабельности производства. Кроме того, в ряде случаев, когда речь идет о так называемых, денежные оценки вообще становятся чисто условными. Что говорит о картине ее цена в $100? Через год она может вообще обесценится, а может стоить $1000. То же самое касается и идей, научных разработок, брэндов, имиджей и др. Их цена указывает лишь на то, что за них сегодня могут заплатить столько-то. Цена не отражает их сущности, на основе ценовых факторов нельзя судить о том, что одна идея лучше (или хуже) другой. Поэтому часто требуются внемонетарные оценки, которые в значительно большей мере, чем денежные, способны спрогнозировать будущее того или иного экономического феномена.
Наконец, третьей отличительной чертой организации является необходимость ограничения конкуренции, ориентация на кооперацию . Как было показано выше, конкуренция может оказаться весьма разрушительной. Практика традиционного японского менеджмента делает акцент на недопущение даже самой вроде бы невинной и позитивной конкуренции между работниками. Для этого используются уравнительные зарплаты, зависящие от стажа работы, конфиденциальный характер оценок трудовой деятельности, коллегиальность всех основных управленческих решений, при которой никто не может их результаты и вызвать тем самым зависть у окружающих. В японском менталитете как бы считается аморальным противопоставлять одного человека другому, говоря: он лучше тебя. Не случайно, что саму Японию, развивающую рыночные отношения по формально западным принципам, часто называют,т.е. корпорация Япония. Еще с большим основанием можно говорить о, так как плановая экономика реально строила экономическую систему не по рыночным, а по организационным принципам, уподобляя всю страну гигантской корпорации, в которой все предприятия представляли собой не более чем цеха.
Структурой экосистемы принято называть совокупность ее системообразующих связей. Учитывая характер взаимодействий между биотическим и абиотическим компонентами, можно выделить несколько аспектов единой внутренней структуры экосистемы:
Энергетическую (совокупность энергетических потоков в экосистеме);
Вещественную (совокупность потоков вещества);
Информационную (совокупность внутриэкосистемных информационных потоков);
Пространственную (характеризующую пространственное распределение потоков энергии, вещества и информации внутри экосистемы);
Динамическую (определяющую изменение внутриэкосистемных потоков во времени).
С точки зрения трофической структуры экосистему можно разделить на два яруса - автотрофный и гетеротрофный (по Ю. Одуму, 1986).
1. Верхний автотрофный ярус, или «зеленый пояс», включающий растения или их части, содержащие хлорофилл, где преобладают фиксация энергии света, использование простых неорганических соединений и накопление сложных органических соединений.
2. Нижний гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, разлагающихся веществ, корней и т.д., в котором преобладают использование, трансформация и разложение сложных соединений.
С биологической точки зрения в составе экосистемы удобно выделить следующие компоненты (по Ю. Одуму, 1986):
1)неорганические вещества;
2)органические соединения;
3)воздушную, водную и субстратную среду;
4)продуцентов;
5)макроконсументов;
6)микроконсументов.
1.Неорганические вещества (С0 2 , Н 2 0, N 2 , 0 2 , минеральные соли и др.), включающиеся в круговороты.
2.Органические вещества (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества и др.), связывающие биотическую и абиотическую части.
3.Воздушная, водная и субстратная среда, включающая абиотические факторы.
4.Продуценты - автотрофные организмы, способные производить органические вещества из неорганических, используя фотосинтез или хемосинтез (растения и автотрофные бактерии).
5. Консументы (макроконсументы, фаготрофы) - гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов (животные, гетеротрофные растения, некоторые микроорганизмы). Консументы бывают первого порядка (фитофаги, сапрофаги), второго порядка (зоофаги, некрофаги) и т.д.
6.Редуцееты (микроконсументы, деструкторы, сапротрофы, осмотрофы) - гетеротрофные организмы, питающиеся органическими остатками и разлагающие их до минеральных веществ (сапротрофные бактерии и грибы).
Следует учитывать, что и продуценты, и консументы частично выполняют функции редуцентов, выделяя в окружающую среду минеральные вещества - продукты их метаболизма.
Таким образом, как правило, в любой экосистеме можно выделить три функциональные группы организмов: продуцентов, консументов и редуцентов. В экосистемах, образованных только микроорганизмами, консументы отсутствуют. В каждую группу входит множество популяций, населяющих экосистему.
В экосистеме пищевые и энергетические связи идут в направлении: продуценты -» консументы -> редуценты.
Любой экосистеме свойственен круговорот веществ и прохождение через нее потока энергии.
В экосистеме органические вещества синтезируются автотрофами из неорганических веществ. Затем они потребляются гетеротрофами. Выделенные в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов (как автотрофов, так и гетеротрофов) органические вещества подвергаются минерализации, т.е. превращению в неорганические вещества. Эти неорганические вещества могут быть вновь использованы автотрофами для синтеза органических веществ. Так осуществляется биологический круговорот веществ.
В то же время, энергия не может циркулировать в пределах экосистемы. Поток энергии (передача энергии), заключенной в пище, в экосистеме осуществляется однонаправленно от автотрофов к гетеротрофам.
