Основи екології - Мягченко О. П. - 1.4.3. Угрупування та екосистеми
Між всіма організмами діють строго визначені відношення, що сприяють утворенню певних угрупувань, їх складних екологічних систем з певною структурою. В цьому важливою є так звана Піраміда енергій або Трофічних (речовинно-енергетичних) зв'язків:
1. Споживачі або консументи першого порядку існують тільки за рахунок продуцентів (рослин), наприклад травоїдні тварини.
2. Консументи другого порядку харчуються консументами першого порядку, наприклад м'ясоїдні, що поїдають рослиноїдних тварин.
3. Консументи третього порядку живуть за рахунок консументів другого порядку. Це м'ясоїдні, що харчуються іншими м'ясоїдними, травоїдними тваринами (хижаки, людина).
При переході з нижчого ступеня на верхній передається в середньому 10% накопиченої енергії в речовині, а повертається в середовище близько 90% накопиченої енергії. Тому рослинноїдні засвоюють тільки 10% енергії. Хижак, що харчується травоїдними, засвоює вже тільки 1%, хижак другого порядку - 0,1%, консумент третього (наприклад людина ) - 0,01% енергії, накопиченої рослинами. Зворотна її передача від верхнього на нижній ступінь складає не більше 0,1% енергії. Таким чином, існують певні трофічні, або живильні, ланцюги, що утворюють екологічні, харчові або енергетичні зв'язки, характеризують витрати речовини, енергії на кожному щаблі трофічної піраміди. В цьому виявляється один із законів природи - закон Ліндемана.
За Вернадським, двигуном кругообігів різноманітних речовин є процеси життя, могутні геохімічні сили планети, біогенна міграція атомів, що "є формою організованості першорядного значення в структурі біосфери".
В результаті кругообігу речовин, енергії за час існування біосфери було створено 3,5 х1021 т біомаси, що майже вдвічі перевищує масу земної кори (1,7 х1021 т). Завдяки кругообігам речовин - вуглецю, кисню, азоту, фосфору, сульфуру, води сформувалися живі системи високого рівня впорядкованості та складності - екосистеми.
Безупинний кругообіг всіх речовин утворює планетарні цикли. Так, повний цикл вуглецю атмосфери у вигляді вуглекислого газу складає 300 років, при цьому вищі наземні рослини і водорості асимілюють в процесі фотосинтезу близько 200 млрд т вуглецю у вигляді органічних сполук. Загальний запас вуглецю в біосфері складає 12 тис. млрд (12x1012) тонн. Цикл кисню атмосфери, який проходить через живу речовину біосфери, складає майже 2000 років, при його загальному запасі 1015 тонн. Людство, за всю свою історію існування, безповоротно перевело близько 300 млрд т кисню в такі сполуки, з яких він не може знову вивільнитися в атмосферу.
Негативно впливають на екосистеми сучасні кругообіги азоту, фосфору та сірки, в які втрутилася людська діяльність, швидко вивільнюючи ці елементи з їх природних покладів. Це сприяє процесу Евтрофікації - надживлення і бурхливе розмноження мікроорганізмів., негативно впливає на концентрацію кисню у водоймах, сприяє загибелі водних організмів, руйнуванню водних екосистем, у повітрі утворюються кислотні опади, які містять азотну, сірчану кислоти.
Важливим є кругообіг води - за одну хвилину з поверхні водойм випаровується один мільярд тонн - утворюються хмари, опади. Швидкість циркуляції води залежить від виду її джерела: вода океанів поновлюється за 2 млн. років, грунтова - за один рік, річкові води - за 12 діб, атмосферна - за 9 діб. Двигуном кругообігу є енергія Сонця. Отже кругообіги найважливіших речовин біосфери є причиною і наслідком існування складних екосистем.
Термін і поняття Екологічна система запровадив англійський учений А. Д. Тенслі в 1935 р. Це сукупність потоків енергії, трофічних зв'язків між живими та неживими об'єктами, що зв'язують комплекси організмів і компонентів неживої природи в єдине ціле. В ній здійснюється кругообіг речовин і енергії. Це система, що чітко відмежовується в просторі і часі, охоплює живі організми і фізичні умови, клімат, грунти, тобто певні межі географічної оболонки.
Частина екосистеми, заселена групою подібних організмів - рослин або тварин, утворює Парцелу (фр. - частина). Між усіма парцелами існують трофічні та енергетичні зв'язки, завдяки яким формуються групи живих організмів - Популяції, властивості яких вивчає Популяційна екологія.
Можна вважати, що екосистеми утворюються в результаті скупчення, агрегації популяцій - принцип В. Оллі (1931). Це сприяє конкуренції між індивідами, виживанню групи. Принцип агрегації диктує необхідність утворення зграй, стад, колоній, розподіл рослин.
Екосистеми розділяють на Системи суші (болота, ліси, пустелі) і водні (океан, море, ріка), Природні (ліс, пустеля) та Антропогенні (сад, поле, город, теплиця). Сукупності подібних екосистем утворюють Біоми (гр. біо - життя, гр. омат - подібний, однаковий) або суперекосистеми.
Виділяють дев'ять біомів: тропічні ліси і рідколісся; тропічні савани та лукопасовищна рослинність, пустелі - жаркі та холодні; зона рослинності середземноморського типу, або чапараль; ліси помірного поясу; лукопасовищені райони помірного поясу, включаючи прерії і степи; бореальні (холодного клімату) ліси; тундра.
Всі об'єкти складають певну Просторову структуру екосистеми - Вертикальну, горизонтальну. Їх утворюють близькі угруповання рослин, тварин - Синузії - сукупності організмів, що складаються з однієї або декількох подібних життєвих форм.
Екосистема завжди складається з Біоценозу та Біотопу - це її компоненти. Біоценоз (гр. біо - життя, гр. ценоз - спільність) - угруповання, сукупність популяцій організмів, що займають більш - менш однотипну за умовами існування ділянку - Ареал (лат. - площа, територія), Біотоп (гр. - місце життя). Вперше цей термін застосував К. Мебіус у 1877 р. Це поняття має велике значення в становленні системної концепції в екології. Біоценоз - це взаємодіюча сукупність організмів, що складається з різноманітних ценозів - фітоценозів (сукупність популяцій всіх видів рослин), зооценозів - сукупність тварин, мікоценозів - сукупність грибів, мікробоценозів (сукупність мікроорганізмів). Це структурний комплекс живих і неживих компонентів природи, тісно пов'язаних між собою обміном речовин, енергії та інформації.
Структурованість біоценозу визначають за формулою Мак-Артура (1957): I=-n/Nlogm/N, де: N - кількість елементів біоценозу; n - кількість елементів біоценозу певної групи; m - кількість груп; І - інформація, що міститься в біоценозі.
Біоценоз - це не тільки теоретичне поняття, але й практичне. За Б. Биковим біоценоз має виробничу ефективність, яку можна обчислити, виходячи з середньорічної продуктивності і виміряти нормою рентабельності (Р): Р=В-С/С100, де: Р - вартість отриманої продукції; С - собівартість з урахуванням витрат на одержання та підвищення продуктивності. Інформація - це енергія, яка стабілізує будь-яку систему - живу, неживу. Інформація, як і енергія, - це тільки характеристика системи. Отже, інформація та енергія тісно пов'язані.
Складова частина біоценозу - Консорція (лат. - спільність) - група видів тварин, рослин, пов'язаних трофічними і топічними зв'язками. Кожний окремий організм - Консорт, а їхня сукупність, об'єднана однаковим типом харчування, утворює гільдію (нім. - об'єднання).
На відміну від біоценозу існує поняття - біота (гр. - життя) - сукупність тварин, рослин, сумісне існування яких визначає тільки територія, яку вони займають з її факторами неживої природи, але прямих екологічних зв'язків між ними може не існувати. Наприклад, кенгуру і цератодус, які є представниками австралійської фауни (територія), екологічними, наприклад трофічними, зв'язками, не пов'язані
Біотоп - місце життя, ділянка земної поверхні, водного постору, що має специфічні характеристики: кліматичні - Екотоп (повітряний тиск, температура, вологість, освітленість) і грунтові характеристики - Едафотоп (гр. едафос - грунт). Біотоп - це дно моря і берег річки, схил балки і скеля та інші частини біосфери. Подібні біотопи утворюють біохори (гр. хорас - простір), сукупність утворює біоцикл. Біотопи піщаних, глинистих, кам'янистіх пустель утворюють біохор пустель, який разом з біохорами лісів, степів утворюють біоцикл суші. Це частина біосфери, екосистема, що може самостійно підтримувати власну життєдіяльність. Відомо три біоцикли - біоцикл океану, біоцикл суші та Прісноводний біоцикл. Океанічний біоцикл складається з двох зон - пелагічної (гр. - море) і бентичної (гр. - морське дно).
Сукупність організмів даного виду, подібних за способом життя, утворює екологічну нішу, яка забезпечує їм відносну безпечність та незалежність існування. Ніша багатомірна і є комплексом елементарних ніш, або характеристик: температури, вологості, освітленості, способу харчування, розмноження. Це її характеристики, що є її мірами.
Питання
1. Які Ви знаєте функції біосфери?
2. Який закон біосфери зумовлює піраміду енергій, яке його значення?
3. Яка роль кругообігів речовин в біосфері, в чому небезпека їх порушення?
4. Що таке планетарні цикли?
5. Що таке екосистеми, яке їх значення?
6. Що таке парцела, як вона зв'язана з популяцією?
7. Охарактеризуйте біоценоз, його структуру, види, економічне значення.
8. Яка структура екосистеми?
9. Як обчислити час існування популяції, визначити економічне значення?
10. Що таке біотичний потенціал, яке його значення?
Схожі статті
-
Основи екології - Мягченко О. П. - 1.2. Сучасна екологія
Як вважають сучасні вчені, екологія об'єднує всі природні, фундаментальні, гуманітарні, соціальні науки і культуру (О. Яблоков, Д. Медоуз, К....
-
Основи екології - Мягченко О. П. - 1.3.4. Закони біосфери
Біосфера Землі - частина космічної системи, якій притаманні певні функції, властивості, що обумовлюються законами Всесвіту - законами хімії, фізики,...
-
Основи екології - Мягченко О. П. - 1.3.3. Основні функції біосфери
Біосфера Землі - частина космічної системи, якій притаманні певні функції, властивості, що обумовлюються законами Всесвіту - законами хімії, фізики,...
-
Основи екології - Мягченко О. П. - 1.4.2. Екологія популяцій
Термін Популяція (лат. - населення, народ) запозичив із демографії (гр. демос - народ, гр. графо - писати) В. Іогансен в 1903 р. Для позначення групи...
-
Основи екології - Мягченко О. П. - 1.4.1. Організм і середовище
Основи біоекології, поняття про факторіальну екологію. Аутоекологія. Екологічні чинники, їх класифікація, значення для організмів. Властивості природного...
-
Основи екології - Мягченко О. П. - 1.4. Основи загальної біоекології
Основи біоекології, поняття про факторіальну екологію. Аутоекологія. Екологічні чинники, їх класифікація, значення для організмів. Властивості природного...
-
Основи екології - Мягченко О. П. - 1.3.1. Еволюція біосфери Землі
Еволюція - це результат сукупної дії багатьох факторів і передусім - хімічних. Саме хімічні реакції складають основу всіх процесів у будь-якому...
-
Основи екології - Мягченко О. П. - 1.3. Основи біосферології
За Вернадським, "біосфера являє собою оболонку життя - сферу існування живої речовини" (1934). Він писав, що це "стійка динамічна система, рівновага, що...
-
Основи екології - Мягченко О. П. - 1.3.2. Роль космічних впливів на еволюційні процеси
На еволюційні процеси біосфери активно впливають фізико-географічні, космічні явища, ритми, зокрема інтенсивність сонячної активності, на що першим...
-
Основи екології - Мягченко О. П. - Вступ
Сучасні екологічні проблеми всього світу, України та її регіонів тісно пов'язані між собою, тому фахівцю будь-якої спеціальності необхідно орієнтуватися...
-
Основи екології - Мягченко О. П. - Передмова
Сучасні екологічні проблеми всього світу, України та її регіонів тісно пов'язані між собою, тому фахівцю будь-якої спеціальності необхідно орієнтуватися...
-
Історія виникнення екології як науки. Предмет, об'єкти вивчення. Засновники екологічного вчення. Основні розділи сучасної екології, їх завдання. Сучасний...
-
Основи екології - Мягченко О. П. - Розділ 1. Теоретичні основи сучасної екології
Історія виникнення екології як науки. Предмет, об'єкти вивчення. Засновники екологічного вчення. Основні розділи сучасної екології, їх завдання. Сучасний...
-
Основи екології - Олійник Я. Б. - Розділ 2. Екосистеми та їх місце в організації біосфери
Екосистеми є функціональними одиницями біосфери подібно до того, як клітини е функціональними одиницями організму. Термін "екосистема" (від грец. oikos -...
-
Основи екології - Олійник Я. Б. - 1.1. Етапи розвитку екології як науки
Термін "екологія" походить від грецьких слів oikos (помешкання, дім, місцеперебування, притулок) та logos (вчення). Його запропонував відомий німецький...
-
Основи екології - Олійник Я. Б. - 2.3. Екосистемні рівні організації
Усе розмаїття існуючих живих систем на нашій планеті зводиться до трьох основних рівнів організації - організмового (найнижчого), популяційного та...
-
Основи екології - Олійник Я. Б. - 2.2. Структура екосистем
Структура є найважливішою властивістю будь-якої екосистеми. Структуру розуміють як внутрішню будову системи і певні зв'язки між її складниками. Загалом в...
-
Основи екології - Олійник Я. Б. - 2.1. Загальна характеристика екосистем
Екосистеми є функціональними одиницями біосфери подібно до того, як клітини е функціональними одиницями організму. Термін "екосистема" (від грец. oikos -...
-
Термін "екологія" походить від грецьких слів oikos (помешкання, дім, місцеперебування, притулок) та logos (вчення). Його запропонував відомий німецький...
-
Промислова екологія - Апостолюк C. O. - 1.4. Екосистеми та їх місце в організації біосфери
1.4.1. Рівні організації органічного світу Повітря і вода, рослинність і грунти, звірі й птахи та інші живі організми утворюють взаємопов'язану світову...
-
Основи екології - Олійник Я. Б. - 2.2.2. Нехарчові взаємовідносини в екосистемах
Окрім трофічних існують також інші форми залежності одного виду від іншого, які можуть бути як сприятливими, так і не дуже. Учені підрахували, що якщо в...
-
Основи екології - Олійник Я. Б. - 2.4. Стабільність та динамічність екосистем
З усього викладеного вище можна зробити висновок, що кожна екосистема є динамічною структурою із сотень і навіть тисяч продуцентів, консументів,...
-
Промислова екологія - Апостолюк C. O. - 1.4.2. Екосистеми як основні складові елементи біосфери
1.4.1. Рівні організації органічного світу Повітря і вода, рослинність і грунти, звірі й птахи та інші живі організми утворюють взаємопов'язану світову...
-
Основи екології - Олійник Я. Б. - 2.2.1. Харчові взаємовідносини в екосистемах
При вивченні біотичної структури екосистем стає очевидним, що одними з найважливіших взаємовідносин між організмами є харчові, або трофічні, зв'язки....
-
Екологія розглядає взаємодію живих організмів і неживої природи. Ця взаємодія, по-перше: відбувається в рамках визначеної системи (екологічної системи,...
-
Основи екології - Олійник Я. Б. - 1.3. Об'єкти дослідження, методи й основні завдання екології
Сучасна екологія є однією з фундаментальних наук про взаємовідносини живої та неживої природи, новою філософією людства, що перебуває на стадії...
-
Екологія - Потіш Л. А. - 1.2. Коротка історія становлення екології як науки
Як і всі інші біологічні науки, екологія розвивалася безперервно, але нерівномірно. І як більшість наук, екологія має свою передісторію. Нагромадження...
-
Основи екології - Олійник Я. Б. - 1.2.1. Глобальна екологія та її підрозділи
1.2.1. Глобальна екологія та її підрозділи Як уже було зазначено, сучасна екологія використовує методи і досягнення практично усіх наук, вона стала...
-
Основи екології - Олійник Я. Б. - 1.2. Структура сучасної екології
1.2.1. Глобальна екологія та її підрозділи Як уже було зазначено, сучасна екологія використовує методи і досягнення практично усіх наук, вона стала...
-
Основи екології - Олійник Я. Б. - 1.2.2. Новітні галузі екології
Сучасна екологія нині перебуває у стані постійного розвитку, пошуку нових наукових напрямів для вирішення різноманітних проблем, що виникають у процесі...
Основи екології - Мягченко О. П. - 1.4.3. Угрупування та екосистеми