Студенту на замiтку
Звернення
Аудит
Бухгалтерський облік
Винахідництво
Екологія
Економіка
   Економіка підприємства
   Історія економіки
   Логістіка
   Страхування
   Цінні папери
   Корпоративне управління
Етика. Естетика
Інтелектуальна власність
Історія
Культурологія
   Культура, мистецтво, суспільство
   Культурне співробітництво
   Менеджмент в галузі культури
   Оперне, балетне мистецтво України
   Сучасна українська музика
   Українська книга
   Українське кіно
Маркетинг
Менеджмент
   Контроль і ревізія
   Корпоративне управління
Мистецтво
Мовознавство
Оподаткування
Педагогіка
Політика
   Державне управління
Право
   Авторське право
   Адміністративне право
   Господарче право
   Екологічне право
   Конституційне право
   Кримінально-процесуальне право
   Кримінальне право
   Кримінологія
   Митне право
   Міжнародне право
   Правоохоронна діяльність
   Сімейне право
   Соціальне право
   Фінансове право
   Цивільне право
   Цивільне процесуальне право
Психологія
   Організаційна психологія
   Психологія конфлікта
   Психологія особистості
   Педагогічна психологія
   Психологія спорту
   Психологія творчості
   Юридична психологія
Сільське господарство
Філософія
Фінанси

Екологія


Екосистеми та їх місце в організації біосфери
 
Екосистеми є функціональними одиницями біосфери подібно до того, як клітини є функціональними одиницями організму. Термін "екосистема" (від грец. oikos — місце проживання, дім та system — ціле, складене з частин, поєднання) запропонував у 1935 р. англійський ботанік Артур Джордж Тенслі (1871—1955). За А. Тенслі, екосистема — це одиниця природи на земній поверхні, яка охоплює сукупність організмів з комплексом фак¬торів середовища. Тобто кожна екосистема є цілісною стійкою системою живих та неживих компонентів, а самі екосистеми є основними природними одиницями. Найзагальнішим сучасним визначенням можна вважати таке: екосистема — це сукупність різних видів рослин, тварин та мікроорганізмів, які взаємодіють між собою та довкіллям таким чином, що вся ця сукупність може зберігатися невизначено тривалий час.
Ще А. Тенслі відзначав, що до складу всіх екосистем входять дві групи компонентів — біотоп і біоценоз. Біотоп (від грец. bios — життя і topos — місце) — це абіотичні (неживі) компоненти, тобто однорідна ділянка, що є місцем мешкання того чи іншого виду організмів. Біоценоз (від грец. bios — життя і koinos — спільний) — це біотичні (живі) компоненти, тобто спільнота організмів, що населяють біотоп. Біоценоз є продуктом природного добору, стійкою системою існуючих на певній ділянці суші або водойми популяцій організмів.
Жоден біоценоз не може існувати сам по собі, незалежно від середовища — біотоп і біоценоз впливають один на одного шляхом безперервного обміну речовинами та енергією як між ними, так і всередині кожного з них, тому їх об'єднують під спільною назвою біогеоценоз (від грец. bios — життя, geo — земля і koinos — спільний). Отже, біотоп + біоценоз = біогеоценоз. Поняття про біогеоценоз увів академік Володимир Миколайович Сукачов 1942 р. За його визначенням, біогеоценоз — це сукупність однорідних природних явищ (атмосфери, гірської породи, рослинності, тваринного світу і мікроорганізмів, ґрунтів і гідрологічних умов) на певній ділянці земної поверхні, що має свою особливу специфіку взаємодій компонентів і певний тип обміну речовини та енергії між собою та іншими явищами природи та є внутрішньою діалектичною єдністю у постійному розвитку.
Терміни "біогеоценоз" та "екосистема" дуже близькі за змістом, їх можна вважати синонімами, відмінності між ними полягають у різних підходах до їх вивчення. Основні пов'язані з тим, що терміном "біогеоценоз" позначають природний комплекс живих організмів і навколишнього середовища, у якому відбувається кругообіг речовин на конкретній ділянці земної поверхні, межі котрої можна окреслити і навіть нанести на карту. Тоді як терміном "екосистема" позначають будь-яку сукупність живих організмів і умов середовища, де може здійснюватися кругообіг речовин між живими та неживими компонентами, незалежно від того, на якій ділянці поверхні Землі це відбувається. Тобто поняття про екосистему не обмежено чіткими територіальними рамками або кількістю компонентів, що створює можливість моделювання всіх процесів у екосистемі і навіть самої екосистеми. Якщо екосистеми охоплюють комплекси будь-якого масштабу (від домашнього акваріуму до всього Світового океану), то для біогеоценозу підкреслюється його чітка територіальна приуроченість.
Отже, екосистеми — це відкриті, цілісні та стійкі системи живих і неживих компонентів, які історично склалися в біосфері на тій чи іншій території або акваторії.

1.1. Загальна характеристика екосистем

 Визначимо найбільш уживані для характеристики екосистем Заняття і терміни.
Вид — певна категорія рослин, тварин та мікроорганізмів, здатних схрещуватися між собою.
 Біомаса — сумарна жива вага організмів в екосистемі, або кількість живої органічної речовини в екосистемі, накопиченої всією сукупністю рослинних, тваринних, грибних і бактеріальних організмів, виражена в одиницях маси або енергії на одиницю площі чи об'єму.
Фітомаса — загальна маса всіх рослинних організмів екосистеми чи її структурних елементів (фітоценозу, біогеогоризонту, біогеопарцели тощо), виражена в одиницях маси або енергії на одиницю площі чи об'єму.
Зоомаса — загальна маса всіх тварин екосистеми або її морфологічних (структурних) компонентів (біогеогоризонту, біогео-ренотичної парцели, популяції, трофічного блоку консументів), виражена в одиницях маси або енергії на одиницю площі чи об’єму.
Мортмаса — загальна кількість мертвої органічної речовини, накопиченої в екосистемі, виражена в одиницях маси або енергії на одиницю площі чи об'єму. Розрізняють такі види мортмаси:
- опад — маса відмерлих органів живих організмів, що опали на поверхню ґрунту (опале листя, засохлі гілки);
- відпад — маса цілих мертвих організмів на поверхні ґрунту чи в його товщі;
- підстилка — маса опаду та відпаду на поверхні ґрунту;
- старика — маса відмерлих органів рослин, які ще прикріплені до живого організму (відмерле листя, гілки та ін.);
- перегній, або гумус, — накопичені у верхніх шарах ґрунту стійкі органічні речовини, що утворилися в результаті розкладу і біохімічних перетворень відмерлих органічних решток.
Загальна органічна маса — сумарна маса живої (біомаса) та мертвої (мортмаса) органічної речовини в екосистемі, виражена в одиницях маси або енергії на одиницю площі чи об'єму.
Продуктивність розуміють як швидкість накопичування органічної речовини екосистемою чи будь-яким її структурним компонентом в одиницях маси або енергії на одиницю площі за одиницю часу. Терміном "продукція" позначають кількість органічної речовини, накопиченої екосистемою або її структурним елементом в одиницях маси чи енергії на одиницю площі.
Біопродуктиеність — швидкість виробництва біомаси на певній площі за одиницю часу. Вона може бути кількох видів:
- валова первинна продуктивність (продуктивність продуцентів) — швидкість накопичення органічної речовини автотрофами у процесі фотосинтезу за одиницю часу на одиниці площі, включаючи й ту органічну речовину, яка на період визначення була витрачена на дихання;
- чиста первинна продуктивність — швидкість накопичення органічної речовини в рослинних тканинах, яка використовується на забезпечення росту і розвитку, тобто без тієї кількості речовини, що була витрачена на дихання;
- вторинна продуктивність (біомаса, яку виробляють консументи та організми, що розкладаються) — швидкість накопичення органічної речовини консументами на одиницю площі за одиницю часу.
Загалом наземні екосистеми Землі протягом року продукують близько 115 млрд т первинної чистої продукції, третина якої припадає на вологі тропічні ліси. Річна чиста первинна продукція скелястих, піщаних і льодовикових пустель, площа яких дорівнює 16 % площі суші, становить лише 0,07 млрд т, тобто їх продуктивність є найнижчою (близько 3 г/мг за рік). Світовий розподіл первинної продуктивності в основних екосистемах виглядає таким чином:
- пустелі, глибини океану — менше, ніж 0,5 г сухої речовини за добу на 1 м2;
- степи, глибокі озера, гірські ліси, посіви деяких рослин, води континентального шельфу — від 0,5 до 3,0 г сухої речовини за добу на 1 м2;
- вологі ліси, вторинні ценози, дрібні озера, вологі луки, поливні культури — від 3,0 до 10,0 г сухої речовини за добу на 1 мг;
- естуарії, джерела, наземні угруповання на алювіальних рівнинах, інтенсивне цілорічне землеробство (цукрова тростина) — від 10,0 до 25,0 г сухої речовини за добу на 1 м2.
Середня річна чиста первинна продуктивність Світового океану майже в 1,2 разу менша від продуктивності суші, а за рік у ньому виробляється всього 55 млрд т рослинної маси (що у два рази менше, ніж на суші). У лісах різних типів величина первинної продукції коливається в межах 200—450, а на луках становить 16 т/га. На гектарі Світового океану в середньому міститься у 1000 разів менше фітомаси, ніж на суші. Загальні запа¬си рослинної продукції біосфери дорівнюють 1841 млрд т, у яких продукція океанів досягає лише дещо більше 0,2 %. Таким чином, відкритий океан, який займає 65 % площі земної кулі (332 млн км2), можна вважати екологічною пустелею. Понад 90 % глобальної фітомаси припадає на лісові екосистеми (головним чином, деревину), що визначає гостроту проблеми забезпечення людства продуктами рослинної їжі та виживання взагалі.
Дуже важливим поняттям, за допомогою якого характеризують екосистеми, є популяція. Популяція — сукупність особин одного виду з однаковим генофондом, яка живе на спільній території протягом багатьох поколінь. Основними показниками біологічної структури популяцій є чисельність, щільність та гомеостаз. Чисельність популяції — загальна кількість особин на певній території, яка постійно змінюється в результаті народження нових особин та їхньої загибелі від різних причин. Щільність популяції — кількість особин або обсяг біомаси на одиницю площі чи об'єму. Гомеостаз популяції — це підтримка оптимальної за певних умов чисельності; гомеостаз здійснюється через взаємовідносини особин.
Під час вивчення тієї чи іншої екосистеми найчастіше характеризують такі її властивості:
- структуру екосистеми, її функціональні компоненти, кругообіг речовин та енергії, тобто все, що визначає, як "працює" екосистема;
- енергетику екосистеми, напрями та швидкість руху речовин та енергії трофічними ланцюгами;
- продуктивність екосистеми у вигляді біологічної продукції і біомаси, продуктивності окремих трофічних рівнів або окремих представників біоти;
- утилізацію організмами природних ресурсів і потоку енергії;
- видовий та популяційний склад, кількісне співвідношення популяцій в екосистемі, а також просторовий розподіл окремих елементів екосистеми.
Виділення та просторове виокремлення різних екосистем роблять досить довільно. Чіткі межі між ними трапляються рідко (наприклад, майже завжди є чітка межа між водною і наземною екосистемами). Між іншими екосистемами встановлюється перехідна зона, що має особливості, властиві обом суміжним системам.

1.2. Структура екосистем

Структура є найважливішою властивістю будь-якої екосистеми. Структуру розуміють як внутрішню будову системи і певні зв'язки між її складниками. Загалом в екології розрізняють просторову і функціональну структуру екосистем. Просторова, або морфологічна, структура відображає склад, структурні співвідношення та просторове розташування структурних елементів чи блоків екосистеми, які визначають особливості її функціонування в певних умовах середовища. Функціональна структура відображає особливості функціонування структурних компонентів екосистеми. Вона характеризує темпи, обсяги та наслідки речовинно-енергетичного обміну, стійкість і стабільність, продуктивність та інші важливі функції екосистем




Характеризуючи функціональну структуру екосистем, слід звернути увагу на такі їх функціональні ознаки:
- засвоєння і трансформація енергії;
- продукування органічної маси;
- переміщення речовинно-енергетичних ресурсів уздовж трофічних (харчових) ланцюгів;
- деструкція мертвої органіки і біотичний кругообіг (біогеохімічні цикли);
- постійна динаміка, розвиток та еволюція;
- саморегуляція, стійкість і стабільність.
Отже, зважаючи на те, що екосистеми — відкриті, цілісні та стійкі системи живих (автотрофних продуцентів, гетеротрофних консументів і редуцентів) та неживих (абіотичне середовище) компонентів, поняття структури екосистем можна визначити як складники екосистем та шляхи їх взаємодій, що забезпечує збереження єдиного цілого. Однією з найважливіших ознак функціональної структури екосистеми є її трофічна будова.
Кожна екосистема має два основні компоненти: організми з одного боку та фактори навколишнього для них середовища — з іншого. Вся сукупність організмів — це біота екосистеми. Шляхи взаємодії різних категорій організмів — це біотична структура екосистеми. Незважаючи на велику різноманітність екосистем, їм усім властива приблизно однакова біотична структура, оскільки вони містять одні й ті самі категорії організмів: про-дуценти, консументи, детритофаги та редуценти.
  Продуценти (або автотрофи — ті, які живляться самі) — організми, які виробляють органічну речовину з неорганічних сполук. До категорії продуцентів належать здебільшого зелені рослини, що здійснюють фотосинтез, тобто процес перетворення води та вуглекислого газу на великі біомолекули (білки, жири, вуглеводи) з виділенням кисню як побічного продукту.
Також до продуцентів належить частина найпростіших, які вміють уловлювати енергію джерел хімічних сполук на Землі, тобто здійснюють хемосинтез. Хемосинтез спостерігається у деяких хемоавтотрофних бактерій, які використовують процес окиснення водню, сірки, сірководню, аміаку, заліза як джерело енергії. Хемоавтотрофи у природних екосистемах відіграють відносно невелику роль, винятком є дуже важливі нітрифікуючі бактерії.
Автотрофи становлять основну масу всіх живих істот й утворюють усю нову органічну речовину в будь-якій екосистемі, тобто вони є виробниками первинної продукції — продуцентами екосистем.
Консументи (або гетеротрофи — ті, які живляться іншими) — організми, які споживають готову органічну речовину інших організмів та продуктів їхньої життєдіяльності. До цієї категорії належить переважна більшість видів тварин, а також найрізноманітніші організми від мікроскопічних бактерій до величезних синіх китів та людини.
Консументи (від лат. consumo — споживаю) відрізняються за структурою, способами і джерелами живлення, тому їх поділяють на такі підгрупи:
• Первинні консументи, або консументи першого порядку, — це тварини, які живляться безпосередньо продуцентами. Первинними консументами є рослиноїдні тварини, або фітофаги (тля, коник, гусак, олень, вівця, слон тощо).
• Вторинні консументи, або консументи другого порядку, живляться первинними. Наприклад, кролик є первинним, а лисиця — вторинним консументом. До цієї підгрупи належать також консументи третього та вищих порядків. Консументи другого та вищих порядків є плотоїдними (або зоофагами). Види, які вживають як рослини, так і тварин, є всеїдними.
• Симбіотрофи — це організми, які живляться соками або виділеннями інших організмів і виконують при цьому життєво важливі трофічні функції. До цієї підгрупи належать різноманітні бактерії, гриби, найпростіші. Наприклад, міцелійні гриби
- мікоризи, що беруть участь у кореневому живленні багатьох рослин; мікроби, що населяють складні шлунки жуйних тварин і таким чином підвищують перетравлюваність та засвоєння ними рослинної їжі.
Детритофаги, або сапрофаги, — організми, які спеціалізуються на харчуванні мертвою органічною речовиною — детритом - і при цьому виконують функцію очищення екосистеми. Детритом називають мертві рослинні або тваринні рештки (опале листя, фекалії тощо). До цієї категорії організмів належать земляні черв'яки, терміти, мурашки тощо.
  Детритофагів, що харчуються трупами тварин, називають некрофагами; це грифи, стерв'ятники, ворони. До некрофагів належать деякі великі безхребетні (жук-мертвоїд, наприклад, здатний удвох із самкою закопувати трупи мишей на глибину до 20 см і там годувати ними своїх личинок). Найбільше різноманітних детритофагів мешкає у ґрунті, завдяки чому з мертвої органіки (насамперед, з коріння рослин) і формується ґрунт. При цьому багато детритофагів одночасно є хижаками, оскільки живляться "бутербродами" з мертвої органіки і живих бактерій.
  У водних екосистемах серед детритофагів за способом добування і переробки їжі розрізняють подрібнювачів, збирачів, фільтраторів. У спеціальну екологічну групу детритофагів відокремлюють копрофагів, які харчуються екскрементами. Добуваючи їжу, вони ковтають донний осадок і пропускають його через свій кишечник. Копрофаги здатні безупинно їсти, тому їхній кишечник завжди містить їжу, що становить приблизно третину загальної ваги тіла тварини.
  Значна частина детриту гниє та розкладається у процесі живлення грибів та бактерій, тому гриби та бактерії об'єднують в особливу підгрупу детритофагів — редуцентів. Саме вони завершують деструктивну роботу консументів і сапрофагів, доводячи розкладання органіки до "її" повної мінералізації та повертаючи у середовище екосистеми останні "порції" двоокису вуглецю, води і мінеральних елементів.
Редуценти, або деструктори, — це організми, які перетворюють органічні рештки на неорганічні сполуки. Вони є первинними детритофагами, які, у свою чергу, слугують їжею таким організмам, як найпростіші, кліщі, комахи і черв'яки, що живуть у ґрунті та воді.
  Таким чином, незважаючи на наявне різноманіття, всі екосистеми мають структурну схожість. Кожна екосистема має власне матеріально-енергетичне забезпечення і певну функціональну структуру. Усі названі вище категорії організмів у будь-якій екосистемі тісно взаємодіють між собою, узгоджуючи потоки речовини та енергій їх сумісне функціонування не лише підтримує структуру і цілісність біоценозу, а й має значний вплив на абіотичні компоненти біотопу, зумовлюючи при цьому самоочищення екосистеми та її середовища.



Скачати повніше
 

Олійник Я.Б. Основи екології: підручник. - К.: Знання, 2012. - 558 с.


49047, г.Днепропетровск, ул.Савченко,10 Тел./факс:(0562) 42-31-19 E-Mail: library@libr.dp.ua

Copyright  ©  2000-2010 Дніпропетровська обласна універсальна наукова бібліотека