81.Енергетика біогеоценозу
Енергетика біогеоценозу – це забезпеченість екосистеми енергією та її використання. Вона включає такі процеси: 1) одержання енергії від двох основних джерел – сонячної радіації (фотосинтез) і реакції окислення неорганічних речовин (хемосинтез); 2) транспортування енергії трофічними рівнями й каналами; 3) використання енергії організмами для продукування біомаси й життєдіяльності. Виділяють декілька видів енергії: променисту, теплову, хімічну і механічну. Людська діяльність спричинила появу антропогенної енергії, потужність якої щораз зростає.
82.Промениста енергія. На організми, які живуть на земній поверхні або близько від неї, впливає енергія, яка складається зі сонячного випромінювання і довгохвильового випромінювання тіл. Як перша, так і друга зумовлюють кліматичні умови середовища (температуру, швидкість випаровування води, рух повітря, води і т.п.). На верхній межі біосфери із космосу надходить сонячне світло з енергією 2 кал/см кв/хв. Однак, проходячи через атмосферу, воно ослаблюється, і в ясний літній полудень до поверхні Землі може дійти не більше 67% його енергії, тобто 1,34 кал/см кв/хв. Проходячи крізь шар хмар, воду і рослинність, сонячне світло ослаблюється ще більше, і в ньому відбувається значна зміна розподілу енергії за різними ділянками спектру (рис. 6.5). Постачання сонячної енергії до автотрофного блоку біогеоценозу протягом дня звичайно коливається у межах 100-800 кал/см кв, в середньому – 300-400 кал/см кв.
82.Хімічна енергія. Виділяється під час хімічних реакцій за рахунок перебудови молекул, властива будь-яким видам матерії, в тому числі і їжі усіх гетеротрофних організмів. Як особливий вид хімічної енергії розглядають енергію зв'язків кристалічної ґратки мінералів. У вулканічних районах у біогеоценози надходить попіл збагачених хімічною енергією глибинних шарів Землі. Енергетика біогеоценозів, пов'язана з обміном речовин між компонентами (підсистемами) та іншими елементами системи нижчого рангу, також здійснюється, в основному, за рахунок потоку хімічної енергії. В біогеоценозах зелені рослини акумулюють хімічну енергію. Решта організмів є споживачами цієї енергії: хімічна енергія органічних сполук в основному вивільнюється в процесі асиміляції гетеротрофними організмами. Від 20 до 50% енергії, акумульованої в процесі фотосинтезу, витрачається самими рослинами у вигляді тепла (так зване витрачання на дихання). 82.Теплова енергія. Хімічна енергія в біогеоценотичних системах перетворюється в основному у теплову, яка йде на підтримку постійної температури тварин, а також розсіюється в просторі. У біогеоценози теплова енергія надходить за рахунок випромінювання Сонця і атмосфери, довгохвильового випромінювання Землі і в мізерних кількостях – як наслідок життєдіяльності організмів. Промениста енергія, яка досягла земної поверхні в ясний день, акумулюється: приблизно на 10% з ультрафіолетового випромінювання, на 45% з видимого світла і на 45% – з інфрачервоного випромінювання. Рослинність сильно поглинає синє і червоне, а також дальнє інфрачервоне проміння. Зелене проміння поглинається слабше. Лісова прохолода влітку – наслідок поглинання листям видимого і дальнього інфрачервоного випромінювання. Якщо синє і червоне проміння (0,4-0,5 і 0,6-0,7 мкм відповідно) особливо сильно поглинається хлорофілом і є важливим чинником фотосинтезу, то енергія інфрачервоного випромінювання поглинається вологою листя та оточуючими його парами і гарантує недопущення перегріву листя.
82.Механічна енергія. Відіграє надзвичайно велику роль у функціонуванні біогеоценозів, проявляючись у різних формах абіотичного життя екосистеми. Механічна енергія повітряних і водних потоків приводить у дію механічну енергію рослин і тварин (рис. 6.9). Передусім це кінетична енергія повітряних потоків у приземному шарі і робота деревних рослин, яка протидіє аеродинамічним силам. Знання закономірностей цієї дії та протидії дає можливість створювати поле-, вітро-, пило- і снігозахисні смуги. Сьогодні, в умовах урбанізації, важливо створювати ефективні пилозахисні та газопоглинаючі смуги. Механічна енергія – це й мускульна енергія звірів і птахів, яка ними використовується для втечі від хижака чи переслідування жертви, а також для пережовування чи перетравлювання їжі. Тому кожний вид у процесі своєї еволюції виробив відповідні малоенергетичні механічні пристосування, які допомагають йому ефективно використовувати спожиту енергію.
83.Антропогенна енергія. Антропогенна енергія – енергія, внесена в біогеоценоз людиною. Ліс, в якому ведеться рубка, одержав із зовні додаткову енергію людських мускулів, бензопил, трелювальних тракторів, лісовозних автомобілів. Такі біогеоценози називають антропогенізованими. Внесена в лісову екосистему невластива природному угрупованню додаткова енергія часто завдає великої шкоди: прискорюються ерозійні процеси, зростає інсоляція, рвуться трофічні зв'язки, усуваються з біотопу окремі особини і цілі популяції.
Гемеробні екосистеми – наслідок діяльності людини.
83.Агемеробна екосистема. Природна агемеробна екосистема (ліс), на яку не впливає господарська діяльність людини і яку можна було б розкласти на ієрархію підсистем, зокрема: а) передачі енергії; б) опадів, евапотранспірації; в) руху мінеральних речовин. Головним спільним знаменником екосистеми є кормові ланцюги, які зв'язують фізичне оточуюче середовище з трьома головними життєвими компонентами: продуцентами, консументами і редуцентами. Динаміку цієї природної екосистеми спричинює безперервний кругообіг мінеральних речовин.
83.Олігогемеробна екосистема. Це енергія лісопосадкових і лісорубних машин, сіножаток і просто косарів, які не порушують структурно-функціональної організації природних біогеоценозів лісу чи луки. За фітоценотичною класифікацією (Кучерявий, 1990), до природної лісової рослинності II класу гемеробії належать корінні і похідні рослинні угруповання, розвиток яких лише певною мірою спрямовує людина (сприяння природному поновленню лісу без підсіву чи підсадки, санітарні рубки і рубки догляду, які особливо не змінюють співвідношення особин у деревостані та підлісковому ярусі). Якщо антропогенна діяльність у біогеоценозах другого ступеня гемеробії ведеться раціонально, на науковій основі, то спостерігається навіть ефективніше функціонування ланцюгів споживання і розкладу, підвищення продуктивності рослинних угруповань даного біогеоценозу.
83.Мезогемеробна екосистема. структурно-функціональна організація мезогемеробного паркового біогеоценозу. Тут, як і в лісових екосистемах першого і другого класів гемеробії, суттєво не порушені зв'язки між внутрішніми системами біогеоценозу: 1) первинного продуцента; 2) фітофагів; 3) хижаків, у тому числі травоїдних; 4) паразитів; 5) редуцентів. У цьому біогеоценозі переважають вертикальні (радіальні) канали руху речовини й енергії. Якщо в олігогемеробній екосистемі антропогенізація проявилась в основному у внесенні додаткової кількості енергії, то паркова екосистема, крім того, одержує додаткову кількість мертвої органічної речовини (органічні добрива) і воду (поливання), мінеральні речовини (мінеральні добрива, хімічні техногенні інтоксиканти). Додаткову енергію паркові екосистеми (розташовані поблизу великих територій, покритих мертвою підстилаючою поверхнею (забудова, замощення і т.п.), одержують у вигляді тепла, акумульованого цими територіями.
83.Еугемеробна екосистема. схема структурно-функціональної організації еугемеробної (керованої) екосистеми типу пшеничного або бурякового лану, лісової плантації або саду, квітника чи газону, виноградника чи декоративного водоймища. Сюди більше, ніж в мезогемеробну екосистему, вноситься із зовні органічної та мінеральної речовини, води і більше виноситься органічної маси у вигляді цілих рослин або плодів. Під сильним антропогенним впливом перебувають латеральні (горизонтальні) речовинно-енергетичні потоки, а існування гетеротрофних блоків повністю залежить від господарської діяльності людини (внесення добрив, хімічні і біологічні методи захисту рослин, підсадка, прополка). Як бачимо, в цих біогеоценозах людина майже повністю управляє енергетичним балансом: шляхом різноманітних агротехнічних заходів і використання інженерно-технічних засобів зменшує чи збільшує надходження сонячної, хімічної, теплової та механічної енергій. В класифікації гемеробності біогеоценозів особливе місце займають полігемеробна (кар'єри, терикони, звалища) таметагемеробна (замощення, забудова) екосистеми. Руйнівна енергія антропогенного характеру утворює девастовані ландшафти, наприклад свіжого кар'єру чи звалища
83.Полігемеробна екосистема. Тут ще немає біогеоценозу: відсутнє рослинне угруповання – фітоценоз, який дав би змогу встановлювати його межі. Отже, це неповночленний біогеоценоз з його зруйнованим екотопом, зміненим кліматом і ледь розвинутим біоценозом (перші рослини, збіднений тваринний і мікробний світи). Однак, без сумніву, на місці ділянки девастованого ландшафту невдовзі сформується проста піонерна сукцесія, а за нею наступні – більш складні і продуктивні. Поява перших рослин в зоні девастації земної поверхні пов'язана з наявністю у мертвій материнській породі залишених попередніми екосистемами або занесених водою органічних решток. Ці екосистеми появляються так, як і перші екосистеми Землі – гетеротрофним шляхом, який залежить від наявності органічної речовини.
83.Метагемеробна екосистема. Метагемеробна екосистема (забудована чи замощена земна поверхня) теж типова гетеротрофна .Вона буде розвиватися залежно від наявності мертвої органічної речовини, якої в даний час може й не бути, але тут є нижчі організми, готові її створювати, наприклад, з асфальту чи розкиданих повсюди полімерів. Ця екосистема – зразок майже повного поглинання антропогенною енергією колись природного біогеоценозу лісу, луки чи болота.