2.2. Структура екосистем і основні задачі сучасної екології

Структура ЕС – це закономірні зв’язки і певний розподіл різних елементів в системі або, за М.Ф.Реймерсом, - це природне функціонально-морфологічне членування екосистеми на підсистеми і блоки, які відіграють в ЕС роль “цеглинок”.

Виділяють три види структури ЕС: видова, просторова і трофічна.

Видова структура ЕС визначається сукупністю живих організмів, що входять до даної ЕС. Жива природа ЕС називається біоценозом (термін запропонував німецький вчений К.Мебіус в 1877 році) або біомом. Історично сформований комплекс живих організмів, що мешкають на якійсь великій території, яка ізольована будь-якими бар’єрами [5]. Біота на відміну від біома не передбачає екозв’язків між видами. Біоценоз не є самостійною системою, це біологічна компонента біогеоценозу. Тваринний світ біоценозу – зооценоз, рослинності – фітоценоз, мікроорганізмів – мікробіоценоз. Відносно однорідний за біотичними чинниками середовища простір, який займає біоценоз називається біотопом [4]. Компоненти біотопу: грунти, вода, повітря, фізико-хімічні характеристики. Схожі біотопи об’єднуються в біохори. Сукупність умов середовища, які створюються для ґрунтових організмів грунтом, називається едафотопом. Місце існування угруповання називається екотопом. Термін дуже близький до біотопу, але з підкресленням зовнішніх відносно до угруповання чинників середовища [4].

В 1964 році В.М.Сукачов запропонував поняття біогеоценоз – це сукупність на певній території земної поверхні однорідних природних явищ зі своєю специфікою взаємодії її компонентів, певним типом обміну речовин та енергії між собою й іншими явищами, що знаходяться в постійному русі та розвитку.

Розміщення видів не хаотичне, а строго екологічне: кожний вид займає власну екологічну нішу. Екологічна ніша (франц. niche – камера, чарунка) – місце виду в природі, яке включає не тільки положення виду в просторі, але і функціональну роль його в угрупованні та його положення відносно абіотичних умов існування. Екологічна ніша – це не адрес, а “професія”. Різні ЕС мають різний видовий склад, але ніші можуть бути одні й ті ж самі.

Види, які кількісно переважають у даному угрупованні, зазвичай, порівняно з близькими формами або, у всякому разі, в межах одного рівня екологічної піраміди чи ярусу рослинності, називаються домінантами. Однак не всі домінантні види однаково впливають на біоценоз. Серед них виділяються ті, які своєю життєдіяльністю в найбільшій мірі створюють середовище для всього угруповання і без яких існування більшості інших видів неможливе. Такі види називаються едифікаторами.

Просторова структура ЕС проявляється в мінливості екосистем в просторі (по вертикалі, горизонталі) і в часі, що зумовлено закономірностями зв’язків між їх компонентами і між ними.

Трофічна структура ЕС – це певне розподілення компонентів в ЕС на основі харчувальних зв’язків. Послідовність груп організмів, кожна з яких є їжею для наступних, називається ланцюгом живлення. Звичайно він складається з 2-5 ланок. Ланки трофічних ланцюгів можна подати у вигляді:

1) автотрофи, фітотрофи і хемопродуценти (рослини);

2) фітофолі або первинні консументи (рослиноїдні тварини, паразити рослин);

3) міофаги або вторинні консументи-хижаки (м’ясоїдні тварини, паразити);

4) редуценти або детритофаги (мікроорганізми та гриби).

Ланцюги 2, 3 і 4 представляють гетеротрофи – це організми, які використовують для харчування тільки або переважно (для форм з мішаним харчуванням) органічні речовини, вироблені іншими видами і, зазвичай (крім видів з мішаним харчуванням), не здатний синтезувати речовини свого тіла з неорганічних складових.

Зникнення будь-якої нижчої ланки ланцюга призводить до зникнення вищестоящих ланок. Ланцюги живлення поділяються на пасовищні і детритові або ланцюги живлення і розкладу відповідно. Співвідношення між продуцентами, консументами і редуцентами, подані у вигляді графічного зображення, називаються екологічною пірамідою. Залежно від одиниць вираження співвідношення виділяють піраміди біомас (в одиницях маси), піраміди чисельності (в одиницях кількості особин) і енергії (в одиницях накопиченої в особинах енергії). В наземних ЕС кількісні показники продуцентів вищі за показники консументів. У водних ЕС, які відрізняються високою біопродуктивністю продуцентів, екологічні піраміди можуть бути перевернутими.

Класична екологія поділяється на теоретичну і прикладну. За відношенням до предметів вивчення відрізняють екологію тварин, рослин, грибів, мікроорганізмів, людини. За середовищами – екологію земну і космічну, водоймищ, суші, повітряного середовища, тропіків, помірної зони, полярної зони; незайманих природних систем, змінених і антропогенних систем; незабрудненої і забрудненої систем. За розмірами об’єктів вивчення екологію поділяють на аутекологію (особина), демекологію (популяції), синекологію (угруповання), геоекологію або ландшафтну екологію (геосистем) і глобальну екологію (біосфери Землі).

Аналіз змісту сучасної (а не геккелівської) екології чітко показує, що первісний смисл екології втрачений. Екології надано зміст, який не відповідає тому змісту, який вклав у неї Е.Геккель.

В.Ю.Некос запропонував перелік теоретичних та прикладних задач сучасної екології в такому вигляді [1]:

1. Глибоке вивчення функціональної структури і метаболізму ЕС всіх типів і таксономічних рівнів від мікро ЕС до біосфери.

2. Визначення основних чинницків, що забезпечують динамічну рівновагу різних ЕС.

3. Встановлення основних закономірностей взаємодії суміжних і більш віддалених ЕС між собою.

4. Дослідження характеру реакцій екосистеми на різні види антропогенних впливів.

5. Обгрунтування раціональних форм взаємодії природи і людського суспільства.

6. Визначення допустимих антропогенних навантажень на різні види ЕС.

7. Конструювання нових антропогенно-природних систем, яким притаманна необхідна видова різноманітність, високі стійкість і біопродуктивність, значна естетична привабливість.

8. Розробка основних принципів управління ЕС.

9. Розробка раціональних режимів, які дозволяють більш широко використовувати природні ЕС для забезпечення продовольчих потреб.

10. Встановлення оптимального співвідношення різнотипних природних і антропогенно-природних систем для різних районів.

11. Розробка ефективних біометодів захисту сільськогосподарських і лісогосподарських культур від шкідників і підвищення їх врожайності.

12. Виведення нових видів, що очищають НПС від забруднень і сприяють швидкому розкладу і втягнення в природний кругообіг речовин відходів господарської діяльності.

13. Розробка біотехнологій, які не шкодять або завдають мінімальної шкоди НПС.

14. Створення всесвітньої системи збереження генофонду планети.