Структури екоситем Видова структура екосистем

Видове багатство екосистем однієї місцевості неоднакове. Наприклад, у ялинковому лісі – 10-20 видів квіткових рослин, а на сусідньому лузі – до 120 видів. Видовий склад дрібних організмів багатший за склад великих організмів. Так, видів гризунів у степу значно менше ніж видів ґрунтових кліщів. Звідси види розрізняють – види-домінанти та види-едифікатори.

Види-домінанти (лат. dominantis – панівний) – це види, що переважають у рослинних асоціаціях. Популяції домінантних видів панують в екосистемах. Як правило, види-домінанти становлять 5-10% від загальної кількості видів у екосистемі. Однак вони утворюють 4/5 біомаси екосистеми. Рослин-домінантів виділяють поярусно. Наприклад, чорниця росте в ялиновому лісі на землі, що вкрита зеленим мохом. Домінанти: серед дерев – ялина, серед чагарників – чорниця, серед ґрунту – зелений мох.

Види-едифікатори (лат. edificator – будівельник) – це види, що мають велике значення у створенні біосередовища екосистеми, у формуванні структури біоценозу. Едифікаторами, як правило, є рослини, інколи ґрунтові тварини. У фітоценозі може бути один або кілька едифікаторів. Вони впливають на реакцію ґрунту (наприклад, ялина робить її кислою) – збіднюють або збагачують його. Едифікатори одних рослин пригнічують розвитку, інших сприяють. Наприклад, у соснових лісах едифікатором є сосна, на болотах – очерет, осоки тощо.

Просторова структура екосистем

Вертикальна просторова структура (ярусність) – це явище вертикального розшарування екосистеми на структурні частини (яруси). Формування ярусності рослин відбувається під дією градієнту освітлення і факторів, пов’язаних з освітленістю, вологістю, температурою. Завдяки ярусності збільшується кількість рослин на одиницю площі, повніше використовуються ресурси місця зростання, підвищується загальна продуктивність екосистеми. Наприклад, листопадні ліси України. Розрізняють яруси дерев першої величини (дуб, в’яз), другої (горобина, черемха), чагарників (ліщина, жимолость), високих трав (борець, чистець), низьких трав (копитець), лишайників і мохів, а також близько шести підземних ярусів.

Горизонтальна просторова структура (мозаїчність) – це нерівномірність у розподілі живих істот по біотипу (переважно залежить від ґрунтово-кліматичних умов). Існують такі рослини, що називають види-індикатори. Наприклад, якщо у лісі хвощ, папороть, дика редька – це свідчить про кислу реакцію ґрунту (ґрунтового розчину). Дуб, акація, шипшина – показники нейтральної реакції. Солонець, різні види кураю – показники засоленості ґрунту. Кожна така «пляма» має своєрідний рослинний покрив, населення, якість ґрунту, мікрорельєф. Діаметр такої плями сягає кількох метрів.

Функціональна структура екосистем

Даний тип структури екосистеми є дуже важливим з точки зору взаємодії людини з навколишнім середовищем. Оскільки нехтування даними зв’язками є основною причиною зменшення біологічного різноманіття, а також розвитку екологічних проблем різного рівня.

Кожна екосистема поглинає і трансформує енергію, здійснює кругообіг хімічних елементів завдяки наявності в ній функціонально різних організмів – продуцентів, консументів, редуцентів.

Продуценти (організми-виробники) – рослини. У наземних екосистемах роль продуцентів виконують вищі рослини. Продуценти лісових екосистем різні види хвойних і листяних дерев, чагарників, трав, мохів, лишайників, у степових екосистемах – різні види трав, у водних – водорості.

Консументи діляться на 3 групи:

– консументи 1-го порядку – споживачі, що існують безпосередньо за рахунок продуцентів (рослиноїдні тварини (корова, миша, заєць, карась тощо), а також тварини – паразити рослин);

– консументи 2-го порядку – споживачі, що живляться консументами 1-го порядку (м’ясоїдні, що з’їдають рослиноїдних тварин, та паразити рослиноїдних – лисиця, сова, змія, щука, печінковий сисун, сонечко семикрапкове);

– консументи 3-го порядку – живуть за рахунок консументів 2-го порядку – хижаки (м’ясоїдні, що живляться м’ясоїдними (бурий ведмідь, тунець, кальмар, кашалот) та паразити консументів 2-го порядку).

Щоразу при переході від однієї ланки до іншої розсіюється близько 90% енергії. Якщо допустити, що рослинне угруповання зафіксувало 1% сонячної енергії, то рослиноїдні тварини 0,1% цієї кількості, тобто 10% енергії рослинної органічної маси. Хижак, що живиться травоїдними, одержує 0,0001%, хижак 2-го порядку – 0,0001%, консумент 3-го порядку – 0,00001% засвоєної рослинами сонячної енергії. Вченими було підраховано, що в ґрунти у вигляді мінеральних речовин потрапляє 1/10⁶ енергії Сонця. Вище викладене в екології називають правилом 1 та 10 %: якщо продуценти засвоюють 1 % енергії Сонця, то кожен наступний клас живих організмів засвоює 10 % попереднього.

Рештки рослин і тварин та продукти їх метаболізму використовують для живлення сапрофаги. Редуценти (деструктори) розкладають мертву органіку після сапрофагів, здійснюють постійну мінералізацію органіки і повернення хімічних елементів у неорганічний світ. Мінералізатори – остання, нижня ступінь у каскаді, за яким сонячна енергія тече, постійно зменшуючись. Мінералізатори замикають кругообіг елементів у екосистемі.

Екологічні піраміди. Трофічні взаємовідносини в екосистемах відображають екологічні піраміди. Існує кілька типів екопірамід: живлення (піраміда біомаси, продукції), чисел, енергії.

Піраміда живлення відбиває співвідношення мас органіки. Наприклад, 80300 кг люцерни потрібно для одержання 962 кг телятини, необхідної для досягнення хлопчиком маси 47,2кг.

Піраміда чисел відображає кількість особин на кожному трофічному рівні ланцюга живлення. Наприклад, 20 млн. рослин люцерни потрібно, щоб вигодувати 4,5 телят для харчування хлопчика до 12 років.

Піраміда енергії відображає співвідношення кількості енергії у їжі на кожному трофічному рівні. Наприклад, 6,3 10¹⁰ калорій (24,46*10⁴ кДж) сонячної енергії потрібно для вироблення люцерною органіки, що містить 1,49*10⁷ калорій (6,26*10⁴ кДж) енергії, необхідної для продукування телятини, що має 1,19*10⁶ калорій (5000 кДж). Ця енергія піде на ріст тіла хлопчика, який матиме у 12 років 8,3*10⁹ калорій (34,86кДж) енергії.