Розділ 7 характеристика природних екосистем

У розділі розглядаються ключові типи природних екосистем: тропічні, неморальні, бореальні ліси, степи (прерії), луки та болота, їх екологічні відмінності, специфіка. На конкретних прикладах показано, що складні взаємозв’язки між елементами в екосистемах, їх адаптація до зовнішнього середовища — результати тривалого еволюційного розвитку.

Основна мета — сформувати уявлення про те, як організовані й функціонують природні екосистеми, про їх складність, екологічну специфіку, значимість і роль у підтримці функціонування та розвитку біосфери. Це необхідно не лише для формування широкого кругозору фахових екологів, а й для уявлення про те, які підходи, принципи повинні використовуватися для охорони того чи іншого типу екосистем.

Основна ідея. Природні екосистеми забезпечують життя на планеті, тому розуміння суті їх складної організації та функціонування, взаємозв’язків між окремими складовими важливе для підготовки спеціалістів-екологів.

Ключові терміни. Екосистема, біота, структура, організація, функціонування, розвиток, блоки екосистем, адаптація, біомаса, приріст, накопичення та трансформація енергії.

Мета — засвоєння та практичне використання основних екологічних законів, їх вірне тлумачення потребує оперування конкретними об’єктами, відповідною базою знань, що формується на основі уявлень про реально існуючі у природі екосистеми, їх організацію, функціонування, розвиток, складні взаємозв’язки між елементами.

7.1. Класифікація екосистем

Щоб «зрозуміти» екосистему, ще недостатньо знати, в яких умовах вона знаходиться. Необхідно проникнути в суть того, як вона побудована і яка її структура, — писав відомий німецький ботанік-еколог Г. Мойзель (1935).

Усе різноманіття екосистем за їх структурою, накопиченням і трансформацією енергії, специфікою кругообігу речовин можна поділити на дві великі групи: водні та наземні, що характеризуються цілим рядом відмінностей.

Одна з найсуттєвіших відмінностей полягає в тому, що наземні екосистеми характеризуються накопиченням величезних запасів біомаси, енергії в автотрофному блоці, і це визначає їх спосіб організації та функціонування. Автотрофний блок представлений рослинами, прикріпленими до ґрунту (горизонтальна фіксація), і характеризується певним типом розміщення у повітряному просторі та ґрунті (вертикальна фіксація). Така морфологічна структурованість визначає всі процеси, які відбуваються на суші.

У систематичному відношенні представники наземного автотрофного блоку характеризуються вищим і більш спеціалізованим ступенем розвитку, ніж водні організми. На відміну від останніх (представлених різними класами водоростей, а квіткові — лише окремими таксонами), автотрофи наземного блоку мають набагато вищу таксономічну диференціацію: водорості, лишайники, мохи, хвощеподібні, плауноподібні, папоротеподібні, насінні рослини, які досягли свого розквіту. Особливість автотрофного блоку суходолу в тому, що він часто формує складні взаємозв’язки з іншими організмами (мікориза, симбіоз у лишайників, запилення квітів, розповсюдження плодів тваринами тощо). У водних біоценозах теж формуються складні взаємозв’язки між організмами, але вони зовсім іншого характеру.

Завдяки функціонуванню автотрофного блоку на земній поверхні у результаті взаємодії з літосферою сформувався ґрунт, який є одним із депонентів і регулятором енергетичних потоків. Разом із тим ґрунт — це субстрат, до якого кріпляться рослини, і резервуар, з якого вони отримують поживні речовини. Ґрунт у поєднанні з наземним атмосферним блоком забезпечує функціонування наземних екосистем.

Результат взаємин автотрофного блоку з атмосферним середовищем через процеси дихання, транспірації забезпечує киснево-вуглекислий баланс, що впливає на рух повітряних мас, їх властивості (опади, температурний режим, характер розподілу).

Структура наземних екосистем залежить від характеру літосфери, атмосфери, кліматичних особливостей і чутливо реагує на такі зміни. Один із найважливіших екологічних чинників — гідротермічний режим, який визначає глобальні закономірності розподілу екосистем. Іншим таким чинником є родючість (трофність) ґрунту. На відміну від океану, де середовище змінюється поступово, наземні екосистеми мають чіткіше розмежування.

Все це визначає організацію наземних екосистем, їх функціонування, диференціацію і потребує розробки відповідних підходів, методів досліджень. Для оцінки різноманіття екосистем необхідна їх класифікація, що має фундаментальне значення і відображає структуру наших знань про об’єкти, є методом пізнання, організації та узагальнення.

Класифікація наземних екосистем ґрунтується на аналізі автотрофного блоку рослинності. Існує декілька підходів до класифікації рослинності: фізіономічний — на основі специфіки життєвих форм; флористичний — на основі характерних видів (Браун-Бланке) та домінантний — на основі домінантних видів. Використання того чи іншого підходу великою мірою залежить від поставленої мети, результату, якого ми хочемо досягти, детальності аналізу даних. Для класифікації одиниць найвищого рангу в межах земної кулі використовують фізіономічний підхід, в основі якого лежить розподіл видів за життєвими формами (біоморфами). При класифікації біотопів Європи, де добре вивчено флору і де відносно невисоке флористичне різноманіття ценозів, використовують флористичну класифікацію Браун-Бланке. На величезній території СНД використовують домінантний підхід, що дає можливість візуально й швидко класифікувати угруповання.

Оскільки ми даємо характеристики екосистем на найвищому рівні, то використаємо їх класичну класифікацію, яка ґрунтується на ознаках біоморф. Відповідно, об’єктом такої класифікації є ліси, степи (савани, прерії), пустелі (солончаки), болота, наскельні угруповання та вторинні рудеральні й сегетальні угруповання. Для оцінки значимості екосистем наводимо дані щодо їх величини та площі на земній кулі

(табл. 7.1).

Найбільше біомаси концентрують наземні екосистеми, зокрема вологі тропічні ліси. При цьому біомаса лісових екосистем становить 90 % від усієї біомаси, а їх площа — лише 22 % від площі земної кулі. Це означає, що саме ці екосистеми визначають енергетичний баланс біосфери.