Принципи функціонування екосистем (за б.Небелем)

Перший принцип. Одержання ресурсів і позбавлення від відходів відбувається в рамках коло обігу усіх хімічних елементів.

Другий принцип. Екосистеми існують за рахунок сонячної енергії, яка не забруднює середовище, практично вічна і кількість якої відносно стала й надлишкова.

Третій принцип. Чим більша маса популяції, тим нижчим має бути трофічний рівень, який вона займає.

Людина своїм життям і своєю діяльністю порушує всі три принципи функціонування екосистем, змінюючи колообіг хімічних елементів, використовуючи як джерело енергії корисні копалини і забруднюючи довкілля відходами і збільшуючи чисельність людської популяції, справляючи тим самим тиск на природне середовище і порушуючи природну рівновагу між компонентами біосфери.

Цілісність і стійкість екосистем забезпечується:

- колообігом хімічних елементів;

- використанням сонячної енергії;

- передачею енергії по ланцюгам живлення.

Стійкість екосистем забезпечується рівновагою популяцій, яких в екосистемі може бути сотні чи тисячі. У свою чергу, рівновага популяцій залежить від співвідношення біотичного потенціалу і опору середовища, які діють у протилежних напрямах.

Біотичний потенціал – це сукупність чинників, які сприяють збільшенню чисельності популяції:

- параметри довкілля в зоні оптимуму;

- здатність розширювати свій ареал;

- достатня кількість їжі;

- поповнення статевозрілого складу за рахунок потомства;

- велика швидкість розмноження.

Опір середовища – чинники, що протидіють збільшенню чисельності популяції:

- нестача їжі;

- несприятливі умови життя;

- розмноження хижаків;

- поширення хвороботворних бактерій;

- низька репродуктивна здатність;

- нездатність адаптуватися до змін зовнішнього середовища.

Оскільки кожна популяція прагне збільшити свою чисельність, вона використовує для цього обидва механізми: збільшує біотичний потенціал і зменшує опір середовища. Зменшення опору середовища зумовлює популяційні вибухи – різке зростання чисельності окремої популяції. З іншого боку, несприятливі умови середовища спричиняють масову загибель певної популяції.

Структурні особливості екосистем є результатом їхнього розвитку. Окремим випадком еволюції екосистем є сукцесія.

Сукцесія – послідовна зміна біогеоценозів (екосистем) на одній і тій же території під впливом природних факторів або діяльності людини. Початковою точкою такого розвитку при розгляді сукцесій зручно вважати ділянки, які повністю не заняті будь-якими живими організмами (поля лави, оголення грунту після зсуву, свіжі річкові наноси і т.п.).

Є первинна сукцесія – процес розвитку і зміни на раніше незаселених ділянках, що починається з їх колонізації (поява лишайника на скелях, подальше руйнування гірської породи).

Вторинна сукцесія – відновлення існуючої на певній території екосистеми (після вогню, вирубування лісів).

Основними природними екосистемами землі є:

Суходоли:

- Тундра;

- Хвойні ліси помірної зони;

- Листяні ліси помірної зони;

- Степи;

- Тропічна та субтропічна злакова рослинність;

- Савана;

- Пустелі;

- Вічнозелений тропічний вологий ліс;

- Болота;

- Луки.

Екосистеми водойм;

- Стоячі водойми: озера і ставки;

- Екосистеми текучої води: річки і струмки;

- Екосистеми континентального шельфу (прибережні території океану до глибини приблизно 200 м, багаті на рослинний і тваринний світ).

- Естуарії – затоплена дельта ріки, що має безпосередній вихід у відкрите море чи океан ( прісна вода розтікається по поверхні естуарію, а солона вода опускається вниз).

Для характеристики екосистем застосовують поняття «біологічна продуктивність» - це кількість органічної речовини (рослинної і тваринної біомаси, створеної екосистемою за одиницю часу на одиницю площі (грам на метр квадратний за добу, або кілограм на метр квадратний за рік).

Розрізняють первинну біологічну продукцію, яку створюють рослини, і вторинну, яку створюють гетеротрофи ( консументи в результаті переробки рослинної і тваринної біомаси.

За продуктивністю екосистеми поділяють на:

- екосистеми найвищої продуктивності (тропічні вологі ліси) – 2000-3000 г/м² зарік;

- екосистеми високої продуктивності (листяні ліси помірної зони та луки) – 1000-2000 г/м² за рік;

- екосистеми помірної продуктивності ( степи та чагарники) – 250-1000 г/м² за рік;

- екосистеми низької продуктивності (пустелі, напівпустелі, тундра) – менше 250 г/м² за рік.

Середня біологічна продуктивність біосфери не перевищує 300 г/м² за рік, тобто за площею переважають низькопродуктивні екосистеми пустель і океанів.

Тема: Біологічна продуктивність

Мета: Досягнути розуміння студентами головної функції живої речовини, значимості харчових зв’язків і форм взаємодії живих організмів для забезпечення стабільності і стійкості біосистем.

Контрольні питання теми

1. Автотрофне та гетеротрофне живлення, Біохімічні процеси автотрофного живлення.

2. Біологічна продуктивність, міра її, первинна та вторинна біологічна продукція, біомаса.

3. Трофічні ланцюги (продуценти, консументи, редуценти), значення їх в потоці енергії в Біосфері.

4. Трофічні рівні. Екологічні піраміди, види їх.

5. Екологічний контроль продуктивності, вплив абіотичних факторів на біологічну продуктивність

6. Ценотичний контроль продуктивності, форми взаємодії між живими організмами.

7. Стабільність та стійкість екосистем, основні категорії біологічного різноманіття, екологічний резерв екосистеми.

8. Стратегії виживання живих організмів: уникнення (ухилення) та адаптація, значення їх.

Все живе створюється в результаті біопродуційного процесу та є наслідком життєдіяльності організмів: живлення та розмноження рослин, тварин та мікроорганізмів.