3.6. Екосистеми.
3.6. 1. Поняття екосистеми. Екосистема - основна функціональна одиниця в екології. Існує багато різних визначень цього поняття, але в основі його лежить по суті той самий зміст. Відповідно до подань Ю. Одума, живі організми і їхнє неживе оточення, нероздільно пов'язані один з одним, постійно взаємодіючі й спільно функціонуючі на даній ділянці таким чином, що потік енергії створює чітко певні біотичні структури й круговорот речовин між живою й неживою частинами, являють собою екологічну систему – екосистему.
Екосистема – це сукупність співтовариств, взаємодіючих з хімічними й фізичними факторами, що створюють неживе навколишнє середовище. Інакше кажучи, екосистема - це система, утворена біотичним співтовариством і абіотичним середовищем.
Перехідна область між двома суміжними екосистемами називається екотон. Екосистема - співтовариство живих організмів і середовище їхнього перебування, які функціонують спільно, тобто обмін речовини й енергії відбувається в них у взаємному зв'язку. Розрізняють екосистеми різних рівнів організації (див. мал. 3.3).
Термін "екосистема" уперше був запропонований в 1935 р. англійським екологом А. Тенслі, хоча уявлення про екосистему сформувалися дуже давно й пов'язані з концепцією єдності організму й середовища. Поняття "біоценозу" і "біогеоценозу" як цілісних функціональних утворень зустрічаються в працях німецького математика XIX століття К. Мебіуса; пізніше - російcьких учених: засновника наукового ґрунтознавства В.В. Докучаєва, творця навчання про ліс Г.Ф. Морозова, еколога В.Н. Сукачева.
Системний
підхід до вивчення екосистем полягає
у визначенні утворюючих її складових
частин і взаємодії з ними об'єктів
навколишнього середовища, у встановленні
структури екосистеми й знаходженні
функції (закону функціонування
екосистеми), що визначає характер зміни
компонентів е
Рис.
3.3 – Экосистеми
різних
рівней
організації
на Землі
У сучасній екології для аналізу екосистем використовують три групи методів досліджень - польові спостереження; експерименти в полі й лабораторії; моделювання.
3.6. 2. Структура біогеоценозів (екосистем). Виходячи з того, що одним з головних властивостей екосистеми як цілісного утворення є круговорот речовини й енергії, найбільш важливим критерієм її структури й функціонування вважають харчові взаємини популяцій, характер трофіки (від грец. troje - харчування).
Залежно від виконуваних функцій відносно харчування всі популяції розділяють на три основні групи: продуценти, консументи й редуценти. Кожний біоценоз (співтовариство організмів) в екосистемі включає представників всіх трьох трофічних груп, хоча ці групи складаються з різних популяцій організмів і мають різний видовий склад. Всі організми, що виконують в екосистемі (біогеоценозі) однакові трофічні функції, становлять певний трофічний рівень.
Взаємовідносини між видами різних трофічних рівнів утворюють систему трофічних ланцюгів (ланцюгів харчування). Трофічні ланцюги, представлені продуцентами й консументами, розглядають як особливу структурну одиницю екосистеми - її пасовищні ланцюги (пасовищну складову).
Процеси деструкції й мінералізації органічних речовин утворять так називані ланцюги розкладання (детритні ланцюги). Між членами трофічного ланцюга складаються складні відносини, і саме вони забезпечують стійкість біоценозу, існування й життєдіяльність популяцій і видів.
Основним об'єктом вивчення екології є взаємодія п'яти рівнів організації матерії: живі організми, популяції, співтовариства, екосистеми й екосфера.
Екосфера – сукупність живих і неживих організмів (біосфера), взаємодіючих один з одним і зі своїм неживим середовищем перебування (енергією й хімічними речовинами) у планетарному масштабі.
I. Абіотичні компоненти екосистем.
Екосистема складається з різних живих і неживих компонентів. Неживі, або абіотичні, компоненти екосистеми включають різні фізичні й хімічні фактори.
До важливих фізичних факторів відносяться: сонячне світло; тінь; випар; вітер; температура; водні плини.
II. Біотичні компоненти екосистем.
П
родуценти
- це організми, що роблять органічні
сполуки з неорганічних. Продуценти
(здебільшого
зелені рослини)
створюють органічні речовини в процесі
фотосинтезу
або хемосинтезу.
Фотосинтез може бути представлений у такий спосіб:
Хемосинтез – перетворення неорганічних з'єднань у живильні органічні речовини під час відсутності сонячного світла, за рахунок енергії хімічних реакцій.
Консументи – організми, що одержують живильні речовини й необхідну енергію, харчуючись живими організмами - продуцентами або іншими консументами.
Редуценти – організми, що одержують живильні речовини й необхідну енергію харчуючись останками мертвих організмів (тварин, рослин).
Залежно від джерел харчування консументи підрозділяються на три основних класи:
- фітофаги (рослиноїдні) – це консументи 1-го порядку, що харчуються винятково живими рослинами. Наприклад, птахи їдять насіння, бруньки й листя.
- хижаки (м'ясоїдні) – консументи 2-го порядку, які харчуються винятково рослиноїдними тваринами (фітофагами), а також консументи 3-го порядку, що харчуються тільки м'ясоїдними тваринами.
- еврифаги (всеїдні), які можуть поїдати як рослинну, так і тваринну їжу. Прикладами є свині, пацюки, лиси, таргани, а також людина.
Існує два основних класи редуцентів:
1. Детритофаги – прямо споживають мертві організми або органічні залишки. (приклад: шакали, грифи, дощові хробаки).
2. Деструктори – розкладають мертву органічну матерію на прості неорганічні з'єднання (процес гниття й розкладання). Прикладом можуть служити гриби й мікроскопічні одноклітинні бактерії.
Здатність системи самовідновлюватися й підтримувати рівноважний стан називають гомеостазом.
Сам термін «біогеоценоз» запропонував В.Н. Сукачев, що розумів під ним «сукупність на відомому протязі земної поверхні однорідних природних явищ – атмосфери, гірської породи, гідрологічних умов, рослинності, тваринного світу, світу мікроорганізмів і ґрунту». Для цієї сукупності характерні специфічні взаємодії компонентів, їхні особливі структура й тип обміну речовиною й енергією (рис. 3.4).
Рис.
3.4 – Схема взаємодії
компонентів
у
біогеоценозі