Підручники з Біології / Біологія 9 клас / Задорожний Біологія 9 клас 2022 поглиблене

Екологічна піраміда

Колообіг речовин

Біологічний колообіг — це багаторазова участь хімічних елементів у процесах, які відбуваються у біосфері. Причина колообігу — обмеженість елементів, із яких будується тіло організмів.

У біосфері відбувається постійний колообіг елементів, які переходять від організму до організму, у неживу природу і знову до організму. Елементи, які вивільняються мікроорганізмами під час гниття, надходять у ґрунт і атмосферу, знову стають частиною колообігу речовин біосфери, поглинаючись живими організмами.

Для функціонування екосистем найважливіші ті колообіги речовин, які є основними компонентами живих організмів: Карбону, Нітрогену, Оксигену, Сульфуру, Фосфору.

Ключова ідея

Відповідно до способу отримання органічних речовин, живі організми в екосистемах поділяють на екологічні групи: продуценти, консументи і редуценти. Харчовий ланцюг — це взаємини між організмами під час перенесення енергії їжі від її джерела (автотрофного організму) через низку організмів. Екологічна піраміда є графічним відображенням трофічної структури ланцюга живлення.

Перевірте свої знання

1. На які екологічні групи поділяють живі організми в екосистемах? 2. Хто такі консументи? 3. Що таке харчовий ланцюг? 4. Які бувають ланцюги живлення? 5. В океанських западинах на глибині кількох кілометрів також існують екосистеми. Звідки

140

вони можуть отримувати органічні речовини для своїх харчових ланцюгів? 6*. Яке значення має колообіг речовин для нормального функціонування екосистем?

§ 55. Біотичні, абіотичні та антропогенні фактори

Поміркуйте

Які фактори можуть упливати на життєдіяльність організмів?

Згадайте

Як верблюд пристосований до життя в умовах пустелі? Як дуб адаптований до життя на території України?

Екологічні фактори

На організми впливають різні чинники середовища: екологічні фактори, які за своєю природою можуть бути абіотичними, біотичними й антропогенними. Аби адаптуватися до відповідного середовища існування й запобігти негативному впливу таких факторів, живим організмам треба в якийсь спосіб пристосовуватися.

Екологічні фактори поділяють також на ресурси й умови. Ресурси — це елементи середовища проживання, які організм споживає (їжа, вода, кисень, вуглекислий газ). Їхня кількість у результаті взаємодії з організмом може зменшуватися. Умови — це елементи середовища проживання, які

організм не споживає (температура, освітленість, атмосферний тиск).

141

Уплив екологічних факторів на живі організми

Щодо будь-якого фактора середовища живі організми мають так званий діапазон стійкості (витривалості). Якщо інтенсивність якого-небудь чинника виходить за межі толерантності, живі організми гинуть. Так, якщо слон потрапить у місцевість із температурою повітря –20 ºС, то він досить швидко загине. Тому організми намагаються жити в умовах, де фактори не виходять за межі толерантності й до яких вони найкраще пристосовані. Такі умови називають біологічним оптимумом для певного виду організмів.

Більшість екологічних факторів змінюється незалежно один від одного. І досить важко підібрати місце проживання так, щоб усі фактори були в межах біологічного оптимуму. Тому зазвичай деякі з чинників мають більший вплив на живі організми, ніж інші. Фактор, який найбільше впливає на виживання, називають обмежувальним (лімітуючим). Лімітуючими факторами можуть бути температура, тиск, солоність води, хижаки тощо.

Якщо рівень одного фактора виходить за межі толерантності, то звужується діапазон витривалості й до інших факторів. Наприклад, за умови низького вмісту Нітрогену в ґрунті знижується посухостійкість злаків; голодна тварина стає більш уразливою для хижаків і чутливою до холоду.

Ключова ідея

На організми впливають різні чинники середовища: екологічні фактори, які за своєю природою можуть бути абіотичними, біотичними й антропогенними. Організми намагаються уникати впливу негативних факторів і жити в умовах, до яких вони найкраще пристосовані. Такі умови називають біологічним оптимумом для певного виду організмів.

Перевірте свої знання

1. Що таке екологічні фактори? 2. На які групи поділяють екологічні фактори? 3. Порівняйте між собою абіотичні й біотичні фактори. 4. На конкретних прикладах поясніть, як на екосистеми впливають антропогенні фактори. 5*. Використовуючи конкретний приклад, поясніть, які умови будуть біологічним оптимумом для виду організмів. 6*. Що таке лімітуючі фактори? Наведіть приклади.

§ 56. Стабільність екосистем та причини її порушення

Поміркуйте

Як на екосистему можуть упливати екологічні фактори?

Згадайте

Які компоненти входять до складу екосистем? Які існують групи екосистем?

142

Цілісність і саморегуляція екосистем

Природні екосистеми містять значну кількість видів живих організмів. Ці організми взаємодіють між собою, утворюючи з трофічних ланцюгів екосистеми єдину трофічну сітку. Усі організми в екосистемі пов’язані. Хоча часто такий зв’язок є не прямим, а опосередкованим через інші види. Наприклад, дощові черви й непарні шовкопряди напряму між собою не пов’язані, однак шовкопряди в разі масового розмноження виїдають листя дерев. Відповідно, листя не падає на ґрунт, і це зменшує кормову базу для дощових червів.

Разом усі організми екосистеми утворюють складну цілісну систему, яка перебуває в стані динамічної рівноваги. Тобто через зміну якогось із елементів системи інші елементи компенсують ці зміни й виправляють становище. Наприклад, за умови масового розмноження якогось виду різко зростає чисельність хижаків і паразитів, які ним живляться, і досить швидко чисельність виду зменшується до нормальних величин. Така здатність системи відновлювати свій стан після його порушення називається

саморегуляцією.

Взаємозв’язки організмів в екосистемах

Велике значення для підтримки стабільності екосистеми мають різні форми взаємодії живих організмів. У біоценозах спостерігається кілька видів симбіозу (форм співіснування двох видів).

Найбільш поширеними формами взаємодії є конкуренція, хижацтво, мутуалізм, паразитизм та коменсалізм. Кожен із видів живих організмів пов’язаний із багатьма іншими видами. Навіть на прикладі людини можна продемонструвати всі можливі варіанти взаємодії. Скажімо, людина конкурує зі шкідниками сільського господарства за харчові ресурси. А міські ластівки по відношенню до людини є коменсалами, бо використовують будинки для розміщення своїх гнізд.

Причини порушення стабільності екосистем

Здатність до саморегуляції екосистем теж має певні межі. Якщо вплив якогось фактора є надто великим, динамічна рівновага в екосистемі порушується. Це може призвести до руйнування екосистеми й вимирання багатьох видів.

Причини таких порушень — уплив будь-якого з екологічних факторів: абіотичного, біотичного чи антропогенного. Наприклад, виверження вулкана може просто знищити екосистему окремої території. Так, 1883 року

143

виверження вулкана Кракатау знищило екосистему острова, на якому він розміщується.

Біотичними факторами, які порушують рівновагу в екосистемах, часто ставали нові групи, які виникали в процесі еволюції. Скажімо, виникнення голонасінних рослин призвело до того, що наприкінці палеозойської ери вони заселили значні площі суші, де не могли рости їхні попередники — спорові рослини — через нестачу вологи. Формування рослинного покриву і припинення ерозії спричинили різке зменшення надходження мінеральних речовин до річок і морів. Це призвело до негативного впливу на водні екосистеми і стало однією з допоміжних причин масового вимирання організмів.

Дія антропогенного фактора часто пов’язана із завезенням людиною в екосистему нових видів організмів. Наприклад, у давнину моряки часто залишали на островах кіз, щоб потім мати змогу поповнювати запаси м’яса, коли заходили на острів. Але без контролю хижаків кози швидко розмножувалися й виїдали всю рослинність островів. У результаті острови перетворювалися на пустелі.

144

Приклади штучних екосистем

Природні й штучні екосистеми

Екосистеми, які розглядалися до цього, є природними. Вони виникли й розвивалися без участі людини. Однак людина є складовою цих екосистем, хоча й здатна формувати власні екосистеми — штучні, насамперед для господарських цілей.

Штучні екосистеми часто розглядають як окремий тип екосистем (найбільш поширеними серед них є агроценози). Існувати без підтримки людини такі екосистеми не можуть. У них переважають організми одного виду, і вони не здатні до саморегуляції. Регуляцію цих систем здійснює людина, постійно вилучаючи із систем певні речовини (у разі споживання вирощеної в цих системах продукції). Тому ці речовини доводиться постійно поновлювати (до прикладу, вносити добрива).

Ключова ідея

Разом усі організми екосистеми утворюють складну цілісну систему, яка перебуває у стані динамічної рівноваги. Якщо вплив якогось фактора є надто великим, динамічна рівновага в екосистемі порушується. Штучні екосистеми часто розглядають як окремий тип екосистем (агроценози).

Перевірте свої знання

1. Чому незначні впливи на екосистему не призводять до її руйнації? 2. Які типи взаємодії існують між організмами в екосистемах? 3. Що таке паразитизм? 4. Порівняйте між собою на конкретних прикладах агроценоз і природний біоценоз. 5*. Поясніть, як дія антропогенного фактора може порушити рівновагу в екосистемі. Наведіть приклад. 6*. На конкретному прикладі поясніть, чому людина повинна постійно регулювати процеси в штучній екосистемі.

145

§ 57. Біосфера як цілісна система

Поміркуйте

Чи є на нашій планеті місця, де відсутні живі організми?

Згадайте

Які існують домени живих організмів?

Яка група організмів на нашій планеті є найбільш чисельною?

Біосфера

Поняття «біосфера» (від грец. біос — життя) запропонував 1875 року австрійський геолог Е. Зюсс. Учення про біосферу як особливу частину Землі, населену живими організмами, створив український учений В. І. Вернадський. Хоча, на його думку, уперше до цієї ідеї наблизився французький біолог Ж.-Б. Ламарк.

Біосфера не утворює окремої оболонки Землі, а є частиною геологічних оболонок земної кулі, заселених живими організмами. Вона займає верхню частину літосфери, усю гідросферу та нижній шар атмосфери. Це єдина глобальна екосистема вищого порядку.

Компоненти біосфери

Біосфера складається з чотирьох компонентів, які є важливими для її нормального функціонування.

Компоненти біосфери

Ноосфера

Володимири Вернадський ще в першій половині ХХ століття передбачав, що біосфера розвинеться в ноосферу (термін запропонували 1927 року французькі вчені Е. Леруа та П. Т. де Шарден). Спочатку Вернадський розглядав ноосферу (від грец. ноос — розум) як особливу «розумову» оболонку Землі, що розвивається поза біосферою. Однак згодом він дійшов

146

висновку, що ноосфера — це певний стан біосфери, за якого розумова діяльність людини стає визначальним фактором її розвитку.

Характерною рисою ноосфери є екологізація всіх сфер людського життя. До вирішення будь-яких проблем людина повинна підходити з позиції екологічного мислення, тобто збереження й поліпшення стану природного середовища.

Біосфера — глобальна екосистема

Біосфера має ієрархічну структуру. Окремі організми утворюють популяції. Декілька популяцій, що взаємодіють між собою, становлять біоценоз. Біоценози, які населяють певні біотопи, утворюють екосистеми. Біосфера — це екосистема вищого порядку, що поєднує будь-які інші екосистеми Землі. Для біосфери характерні всі властивості екосистем.

•Біосфера містить у собі живі організми, які населяють Землю, а також середовище їхнього існування: океани, сушу, атмосферу.

•У ній є всі компоненти трофічних ланцюгів: продуценти (автотрофи), консументи й редуценти (гетеротрофи).

•У ній існують відносно замкнені потоки речовини й енергії між біотичною й абіотичною частинами (колообіги речовин і енергії).

•Біосфера як екосистема має стабільність. Оскільки біосфера поєднує в собі всі екосистеми на планеті, її називають «глобальною» екосистемою.

Ключова ідея

Біосфера — це сукупність усіх біогеоценозів Землі, єдина глобальна екосистема вищого порядку. Ноосфера — це певний стан біосфери, за якого розумова діяльність людини стає визначальним фактором її розвитку. Основними компонентами біосфери є жива, біогенна, косна та біокосна речовини.

Перевірте свої знання

1. Що таке біосфера? 2. Що таке ноосфера? 3. Які компоненти входять до складу біосфери? 4*. На конкретних прикладах поясніть, як компоненти біосфери взаємодіють між собою. 5*. Спроби створити абсолютно ізольовану від біосфери штучну екосистему поки що закінчувалися невдачею. Такі екосистеми могли функціонувати лише досить короткий час. Які фактори могли призвести до таких невдач?

§ 58. Захист та збереження біосфери

Поміркуйте

Чому видам бажано жити в умовах біологічного оптимуму?

Згадайте

Як живі організми екосистем пов’язані між собою?

147

Які чинники можуть упливати на стабільність екосистеми?

Біорізноманіття

За визначенням, що запропонував Усесвітній фонд дикої природи (1989), біологічне різноманіття — це «вся різноманітність форм життя на Землі, мільйонів видів рослин, тварин, мікроорганізмів з їхніми наборами генів і складних екосистем, що утворюють живу природу».

Таким чином, біологічне різноманіття слід розглядати на трьох рівнях. Біологічне різноманіття на видовому рівні охоплює всю сукупність видів на Землі. У меншому масштабі біологічним різноманіттям можна вважати генетичну різноманітність видів, утворену як географічно віддаленими популяціями, так і особинами всередині однієї й тієї самої популяції. Біологічне різноманіття — це також розмаїття біологічних угруповань та екосистем, сформованих ними, і взаємодії між цими рівнями.

Значення біологічного різноманіття

Видове різноманіття є для людини джерелом усіляких природних ресурсів. Наприклад, вологі тропічні ліси з їхнім найбагатшим комплексом видів являють собою чудову різноманітність рослинних і тваринних продуктів, які можуть споживатися, використовуватися на будівництві та в медицині.

Генетична різноманітність необхідна будь-якому виду для збереження репродуктивної життєздатності, стійкості до захворювань, здатності до адаптації в умовах, що змінюються. Генетична різноманітність домашніх тварин і культурних рослин є особливо цінною для тих, хто працює над селекційними програмами з підтримки й поліпшення сучасних сільськогосподарських видів.

148

Тварини, занесені до Червоної книги України: чорний лелека, степовий байбак, зубр

149