Екосистема. Структура екосистеми. Природні та штучні екосистеми.

Екосистема - це сукупність організмів різних видів, які взаємодіють між собою і з фізичним середовищем існування, завдяки чому виникає потік енергії, який створює певну трофічну структуру і забезпечує колообіг речовин усередині системи. Термін екосистема близький до терміна біогеоценоз, введеного в обіг російським ученим В. Сукачовим у 1940 році. Біогеоценоз - природна ділянка земної поверхні з певним складом живих і неживих компонентів і динамічною взаємодією між ними. Ці два поняття майже ідентичні, можливо, перше ширше і останнім часом воно більш уживане.

Структура біогеоценозу (екосистеми).

Біогеоценоз містить два компоненти:

• біотоп (грец. топос - місце) - сукупність на певній території абіотичних факторів  - кліматичних і ґрунтових;

• біоценоз - сукупність живих організмів: I - рослин (фітоценоз), II - тварин (зооценоз); III - мікроорганізмів (мікробіоценоз); IV - грибів (мікоценоз) -  біотичний фактор.

Кожний біоценоз має:

• видову структуру (різноманітність видів, співвідношення їх чисельності);

• просторову структуру, яка визначається ярусним розташуванням різних видів рослин;

• екологічну структуру, яка визначається співвідношенням популяцій різних екологічних груп організмів за типом живлення.

            Розрізняють автотрофи - організми, що здатні утворювати органічні речовини з неорганічних за допомогою сонячного світла (фотосинтез) або енергії хімічних реакцій (хемосинтез). Гетеротрофи - організми, що живляться готовими органічними речовинами. У кожній екосистемі можна виділити такі компоненти:

1) неорганічні речовини (вуглець, азот, вуглекислий газ, вода та ін.), які вступають у колообіг;

2) органічні речовини (білки, вуглеводи, ліпіди та ін.), які об’єднують біотичну та абіотичну частини екосистеми;

3) клімат (температура, вологість, тиск та ін.);

4) продуценти - автотрофні організми, здатні утворювати органічні сполуки з неорганічних;

5) консументи - гетеротрофні організми, які споживають готову органічну речовину;

6) редуценти (деструктори) - гетеротрофні організми, які розкладають органічну речовину до неорганічних сполук.

            Класифікація екосистем

            За масштабами екосистеми поділяються на мікроекосистеми (калюжа, ставок), мезоекосистеми (ліс, озеро), макроекосистема (континент, океан). Глобальною екосистемою є біосфера.

            За ступенем трансформації людською діяльністю екосистеми поділяються на природні, антропогенно-природні та антропогенні. У промислово розвинутих країнах майже не залишилось природних екосистем, не видозмінених діяльністю людини. Лісові насадження, луки, ниви - все це антропогенно-природні екосистеми, які хоча й складаються з природних компонентів, але створені і регулюються людьми. До антропогенних екосистем належать такі, в яких переважають штучно створені антропогенні об'єкти і крім людей можуть існувати лише окремі види організмів, що пристосувались до цих специфічних умов. Прикладом таких екосистем є міста, промислові вузли, села, кораблі.

            Залежно від роду діяльності людини антропогенні екосистеми поділяють на:

1) промислові (екосистеми металургійного заводу, харчового виробництва та ін.);

2) сільськогосподарські (агроценози, птахофабрики, тваринницькі ферми та ін.);

3) міські екосистеми – урбоекосистеми (екосистеми комунального господарства, житлового будинку та ін.).

Раніше від інших були створені людиною сільськогосподарські екосистеми з метою забезпечення її потреб у продуктах харчування. Агроценози (грец. „агрос” - поле і „ценоз” - загальний) - це ценози, що утворюються і підтримуються людиною завдяки розробленій нею системі агротехнічних та агрохімічних заходів. Вони характеризуються видовою бідністю і одноманітністю, що обумовлює слабку стійкість агроценозів, збільшення кількості шкідників і бур’янів. Без постійного втручання людини вони руйнуються і зникають. Агроценози характеризуються високою продуктивністю одного або кількох видів рослин і тварин і постачають людству до 90% продуктів харчування.

Ланцюги живлення, екологічні піраміди.

У природі всі види живих організмів пов'язані один з одним. Для функціонування екосистем необхідна енергія, джерелом якої є енергія Сонця. Організми дістають енергію за рахунок живлення іншими істотами. Внаслідок цього у природі виникають ланцюги живлення. Ланцюги живлення - ряди взаємопов’язаних видів, в яких кожний попередній є об’єктом живлення наступного. Коли тварина з’їдає рослину ,то більша частина енергії ,що містіться в їжі, витрачається на різні процеси життєдіяльності, перетворюється в тепло і розсіюється. Приблизно 10% енергії ,що міститься в їжі переходить у новозбудовану речовину тіла тварин. Ця закономірність відома як правило 10 відсотків. Наприклад, трофічний (харчовий) ланцюг водної системи може бути представлений так: фітопланктон (мікроскопічні водорості) – зоопланктон  - молодь риб – дорослі хижі риби (окунь) Відповідно, для отримання 1 кг окунів має бути витрачено приблизно 10 кг молоді риб, 100 кг зоопланктону чи 1000 кг фітопланктону. Тому, з цього можна зробити важливий практичний висновок – економічно більш вигідно використовувати господарсько цінні види, які  мають короткі трофічні ланцюги. Розрізняють два типи ланцюгів живлення:

• ланцюг виїдання (пасовищний, починається з продуцентів);

• ланцюг розкладання (детритний, починається з мертвої органічної речовини).

            Кількість ланок ланцюга живлення в екосистемі, як правило, не перевищує 4-6 і обмежується правилом екологічної піраміди, згідно з яким загальна біомаса кожної наступної ланки в ланцюзі живлення зменшується. Останнім часом вважають, що краще вживати термін трофічна мережа ,а  не ланцюг, оскільки до складу їжі кожного типу входить кілька видів. Кожен з цих видів, у свою чергу, може бути живленням для кількох інших видів.

            Ланцюг живлення можна уявити у вигляді піраміди чисел, фундамент якої становлять численні види рослин, наступні рівні утворюють рослиноїдні та м'ясоїдні тварини, чисельність яких швидко зменшується у напрямку вершини, яку посідають нечисленні великі хижаки. Відповідно до того, що саме характеризують піраміди, вони поділяються на три типи:

• піраміда чисел показує чисельність окремих видів;

• піраміда біомаси характеризує загальну суху вагу або іншу міру загальної кількості живої речовини;

• піраміда енергії показує величину потоку енергії чи продуктивність на кожному трофічному рівні.

Піраміди чисел і біомаси можуть бути оберненими, тобто основа може бути меншою, ніж один або кілька верхніх поверхів. Так буває, коли середні розміри продуцентів менші ніж розміри консументів. Навпаки, екологічна енергетична піраміда завжди звужується догори за умови, що будуть враховані всі джерела енергії живлення в системі.