- •4. Екосистеми 73
- •2.1. Розвиток екологічних знань та їх роль у становленні цивілізації
- •2.2. Ідея системності в екології
- •2.3. Соціальні аспекти екології
- •2.4. Об’єкти вивчення в екології
- •2.5. Методи екологічних досліджень
- •2.6. Короткий нарис історії екології. Українська екологічна школа
- •2.7. Екологія початку XXI століття
- •3.1. Поняття біосфери
- •3.2. Структура біосфери
- •Жива речовина
- •3.3. Потік енергії на земній кулі
- •3.4. Біогеохімічні цикли
- •3.5. Місце людини в біосфері
- •3.6. Поняття середовища
- •3.7. Загальні закони екології
- •4.1. Екосистеми – основні структурні одиниці біосфери
- •4.2. Абіотичні компоненти екосистем. Ресурси та умови існування
- •Територія
- •Сонячна радіація
- •Газовий склад повітря
- •4.3. Ґрунт як бюкосний елемент екосистем
- •4.4. Живі організми в екосистемах. Біоценози
- •4.5. Життя в ґрунті
- •4.6. Трофічні ланцюги та трофічні піраміди
- •4.7. Концентрація речовин у трофічних ланцюгах
- •4.8. Розвиток та еволюція екосистем
- •4.9. Сукцесії
- •4.10. Штучні екосистеми – екосфери
- •5.2. Тундри
- •5.3. Лісові екосистеми помірного поясу
- •5.4. Вічнозелений тропічний дощовий ліс
- •5.5. Степи
- •5.6. Пустелі
- •5.7. Екосистеми луків
- •5.8. Болота
- •5.9. Прісноводні екосистеми
- •5.10 Океанічні й морські екосистеми
- •5.11. Принципи екологічного районування
- •6.1. Поняття популяції
- •6.2. Особливості популяцій рослин та тварин
- •6.3. Екологічні ніші
- •6.5. Стратегії життя рослин та тварин
- •6.6. Розмір популяції
- •6.7. Просторова структура популяції
- •6.8. Внутрішньопопуляційна структура
- •6.9. Динаміка популяцій
- •25 50 75 100% Ності, Наведвно на рис. 6.6.
- •6.10. Популяція як об’єкт використання, моніторингу та управління
- •7.1. Автотрофне та гетеротрофне живлення
- •7.2. Особливості живлення мікроорганізмів, рослин, тварин і людини
- •7.4. Генетичні фактори продуктивності
- •7.5. Екологічний контроль продуктивності
- •7.6. Ценотичний контроль продуктивності. Біопродукція в різних біомах
- •7.7. Принципи лімітування біопродукції. Управління продукційним процесом
- •8.2. Загальні принципи стабільності та стійкості бюсистем та екосистем
- •8.3. Адаптація
- •8.4. Стійкість організмів, популяцій та екосистем
- •9.1. Науково-технічний прогрес і проблеми екології
- •9.2. Джерела екологічної кризи XX століття та її вплив на біосферу
- •Виробництв
- •9.3.1. Забруднення атмосфери
- •9.3.2. Забруднення та деградація ґрунту
- •9.3.3. Забруднення Світового океану та континентальних вод
- •9.3.4. Фізичні фактори забруднення середовища
- •9.3.5. Радіоактивне забруднення навколишнього середовища
- •9.4. Військові аспекти деградації біосфери
- •9.6. Живі організми в умовах антропогенного стресу. Трансформація і деградація біоти землі
- •9.7. Територіальні аспекти антропогенного забруднення навколишнього середовища. Стан навколишнього середовища україни
- •Поясніть, чому миючі засоби, що вміщують фосфор, завдають шкоди природному середовищу.
- •Назвіть канали несприятливої дії на природне середовище військової промисловості та локальних воєн.
- •10.2. Агроекосистеми
- •10.4. Сільськогосподарські рослини і тварини -продукт добору та генетичного конструювання
- •10.5. Енергетичний аналіз агроекосистем
- •Витрати на підтримку екосистеми в стані, придатному для використання;
- •Витрати на відшкодування речовин, що вилучаються з агроекосистем з урожаєм та продукцією.
- •10.6. Співжиття в агроекосистемах. Бур’яни, хвороби та шкідники
- •Аерофіти – справжні бур’яни, пов’язані з культурними рослинами протягом багатьох тисячоліть;
- •Апофіти – вихідці з місцевої флори.
- •10.7. Фактори стабілізації агросистем. Сівозміни. Меліорація
- •10.8. Інтенсифікація сільського господарства
- •10.9. Відходи сільськогосподарського виробництва. Забруднення природного середовища
- •11.2. Енергетика
- •11.3. Промислові об’єкти як екосистеми
- •11.4. Географія промислового виробництва. Транспортні системи
- •11.5. Науково-технічний прогрес та екологія
- •11.6. Вплив промислового виробництва на біосферу
- •12.1. Інфраструктура міст
- •12.3. Енергетичні системи міст
- •12.4. Екологія міського транспорту
- •12.5. Екологічне середовище в містах. Мезо- та мікроклімат
- •12.6. Рослини і тварини в місті
- •12.9. Міста майбутнього
- •13.1. Екологічна конверсія – актуальна проблема цивілізованого людства
- •13.2. Демографічні фактори
- •13.3. Соціальна екологія
- •13.4. Роль громадського екологічного руху в екологічній оптимізації виробництва
- •13.5. Екологічна експертиза і екологічні паспорти
- •13.6. Екологічна конверсія в промисловості
- •13.7. Екологічна конверсія в сільському господарстві
- •13.8. Екологізащя енергетики
- •13.9. Програма екологічної конверсії промисловості та сільського господарства україни
- •14.1. Екологія і моральність. Цивілізоване використання природних угідь
- •14.2. Природоохоронні концепції
- •14.3. Охорона генофонду. Червона книга україни
- •14.4. Охорона ценофонду. Зелена книга україни
- •14.5. Охорона екосистем. Національні парки, заповідники, заказники, пам’ятники природи, екологічні стежки
- •14.6. Моніторинг. Методи та форми контролю стану екосистем
- •14.7. Екологічне нормування антропогенних навантажень
- •14.8. Соціально-організаційні та правові основи охорони природи
- •14.9. Економічні критерії в екології
- •Оптимізаційний.
- •14.10. Екологічна політика. Охорона природи на державному і міждержавному рівнях
- •15.1. Екологічні процеси і природокористування як об’єкти математичного моделювання
- •15.2. Метод моделювання в екології
- •15.3 Описова і прогностична цінність екологічних моделей
- •15.4. Основні етапи побудови екологічних математичних моделей
- •15.5. Аналіз часових рядів arima і нейронні мережі як новий підхід до прогнозування
- •Післямова
- •Словник основних понять і термінів екології
- •Монографії з проблем екології
Територія
Для живих організмів, певно, на першому місці стоїть фактор, що часто випускається з поля зору, – доступний життєвий простір. «Реальне життя починається з відмірювання власного простору» (K.M. Хайлов, 1992). Наявність необхідного простору є досить важливим фактором для мешканців тієї чи іншої екосистеми. Зайняти стійку позицію в просторі – це означає не тільки вільно користуватися всіма ресурсами та умовами екотопу, що проявляються на даній ділянці простору, але ще й контролювати доступність цієї ділянки для конкурентів. У рослин боротьба за життєвий простір здається не чітко вираженою, хоча вона може бути досить напруженою. Зате всім відомо, як ревно охороняють «свою» територію більшість видів тварин.
Сонячна радіація
Сонячна енергія — це не забруднюючий природне середовище і практично вічний потік фотосинтетичної активної радіації. Він є основним джерелом існування всіх екосистем, в основі яких лежать автотрофні рослини.
Роль світла в житті живих організмів надзвичайно важлива. Для рослин воно є джерелом енергії для фотосинтезу, викликає зміну форм росту та водночас є сигналом для переходу з однієї фази розвитку до іншої. Для більшості видів тварин світло, хоча б мінімальне, забезпечує при розвинутих органах зору орієнтацію в просторі. Цю ж роль виконує світло і для людини. У людини та ряду тварин тільки під дією світла відбувається синтез вітаміну D. Однак існує немало тварин, що пристосувалися жити без світла. Це кроти, ґрунтові комахи, кажани, нічні метелики.
В умовах освітленості досить важлива якість світла, тобто переважні довжини хвиль, сила світла та ритміка освітлення (фотоперіодизм), що полягає в тривалості світлого та темного періодів доби. У тропічному та субтропічному поясах тривалість світлого періоду доби становить 12-14 годин. Такий фотоперіод називають коротким. У помірних широтах та в холодному поясі влітку тривалість світлої частини дня сягає 18-24 годин. Це довгий фотоперіод.
Прикладів різноманітного впливу світла на життя тварин та рослин дуже багато. Відомо, що насіння ряду рослин може проростати тільки в темряві (декоративна рослина чорнушка), тоді як в інших проростання можливе лише при світлі (плакун). Ряд видів картоплі утворюють бульби тільки під час довгого дня. За рахунок фототаксису певні місця в екосистемах посідає велика кількість нижчих тварин та мікроорганізми.
У водоймах обмеженість проникнення світла в товщу води визначає глибину розташування автотрофних водоростей та вищих рослин.
До фотоперіоду чутливі всі живі організми. У птахів скорочення довжини дня є сигналом для відльоту, а в осілих тварин -підготовки до сплячки. Змінюючи довжину дня, тваринники можуть штучно викликати в ряду тварин линяння чи репродуктивну активність. У бобових рослин фотоперіод регулює їх взаємовідносини з бульбашковими бактеріями.
Температура
Головним джерелом тепла для екосистем є сонячна радіація. Живі організми можуть існувати тільки в певних температурних межах. Життя неможливе за такої низької температури, коли замерзає вода в клітинах і там утворюються кришталики льоду, що пошкоджують цитоплазму. Занадто висока температура веде до денатурації білків. У зв’язку із зональністю тепловий режим на Землі є провідним фактором щодо географічного поширення рослин та тварин. Наприклад, ізотерма липня +10вС збігається з північною межею поширення лісів, а в Україні максимальна денна температура +б,5’С протягом 230-282 днів визначає східну межу поширення буку.
За переважним температурним режимом земної кулі виділяють чотири кліматичні пояси:
тропічний пояс – визначається середньою температурою найхолоднішего місяця, не нижчою ніж Іб=20"С. Температура тут взагалі не опускається нижче 0а. Вегетація рослин продовжується весь рік;
субтропічний пояс – лежить на північ та південь від тропічного поясу. Температура найхолоднішого місяця тут вища за температуру +4"С. Зниження температури нижче 0" спостерігається рідко;
= помірний поле – лежить відповідно північніше та південніше субтропічного. У його межах добре виражена сезонна зміна пір року. Тривалість вегетаційного періоду рослин не менша 2-3 місяців. Зимою випадає сніг, для осені та весни характерні приморозки;
- холодний пояс – прилягає до Північного та Південного полюсів. Вегетаційний період тут триває всього 1,5-2 місяці.
Для повної характеристики, теплового режиму екосистеми використовують такі показники:
а) річний хід температури;
б) сума температур за той чи інший проміжок часу;
в) максимальні й мінімальні температури, що були відзначені.
Досить важливим для живих організмів є сезонний характер розподілу тепла. Він визначає пори року. Хоча у фенології звичайно періодизують сезони за станом рослин, до них пристосовані також і всі етапи життєдіяльності тварин: поява потомства, зимівля тощо.
Для живих організмів важливі як середні значення температури, так і граничні значення, що можуть призвести до загибелі. Мадрепорові корали живуть тільки в тих морях, де температура не нижче +2ҐС, а муха цеце, небезпечний переносник сонної хвороби, живе в Африці тільки в районах із середньорічною температурою більше ніж +20°С. Є види рослин та тварин, які можуть існувати при широких амплітудах температурного режиму, їх називають евритермними. Є види, що полюбляють місця з вузькою амплітудою коливання температури. Це стенотерми. Цікаво, що для більшості рослин та тварин режим змінних температур більш сприятливий, ніж постійна температура.
Знайомство з аутекологією організмів показує, що в багатьох видів рослин та тварин виробляються різноманітні пристосування до переживання граничних значень температур, до спеки та холоду. Наприклад, підшкірний жировий прошарок тюленів служить хорошою ізоляцією в холодній воді. Довгі ноги багатьох ящірок дозволяють піднімати тіло над поверхнею, яка сильно нагрівається в літні місяці. Жаби на зиму ховаються в мул на дні водойм і цим рятуються від впливу низьких температур.
Вода
У всіх організмів клітини мають високу воденаеиченіеть -до §0-98%. Це є необхідною умовою життєдіяльності. Джерелом води для суходільних живих організмів служать опади та ґрунтові води. Додатковий приток вологи – роеа, у тому числі й підземні тумани та роси (поява вночі крапельок води у верхніх горизонтах ґрунту).
Особливо важливою є кількість опадів. Вона визначає навіть тип екосистем. При опадах менше ніж 250 мм на рік (у спекот-хому кліматі) розвиваються пустельні екосистеми, при опадах 25=750 мм – степи, лісостеп, савана, при 750-1250 мм формуються сухі субтропічні ліси, а при опадах більше між 1250 мм на рік – вологі тропічні ліси.
Волога настільки важлива, що в типових екосистемах України влітку після кожного дощу вся природа «оживає». Дощ є механізмом, що забезпечує початок весняного проростання насіння ряду рослин. Таке насіння вміщує Інгібітори, що гальмують їх проростання в несприятливий час. Весняні дощі вимивають ці інгібітори з насіння, і воно починає проростати. Але не
всі опади корелюють з біомасою і, зокрема, з урожаєм культурних рослин. Опади у вигляді злив погано утримуються ґрунтом та мало використовуються рослинами. Незначним буває ефект від опадів на легких піщаних ґрунтах.
Водний режим екосистем визначається не тільки кількістю опадів як таких, але й співвідношенням його з режимом випаровування води. Оцінюючи цей параметр, треба враховувати температуру, оскільки вона в першу чергу впливає на інтенсивність випаровування. Сумарним показником режиму зволоженості в екосистемі може бути гігрометричний індекс:
де Р – кількість опадів на рік, Т — середньорічна температура, t -середня температура найтеплішого місяця та t – середня температура найхолоднішого місяця.
Повітря має сильну висушуючу дію, і тому в рослин та тварин спостерігається велика кількість цікавих пристосувань щодо зниження випаровування. Одночасно живим організмам доводиться підтримувати певний оптимальний режим втрати пароподібної вологи, оскільки випаровування – це найефективніший спосіб самоохолодження організму в умовах високої температури повітря. У тварин для такого охолодження за допомогою випаровування служать потові залози (у собаки їх на тілі немає, тому в спекотливий час доводиться висовувати язика), а в рослин вода випаровується через численні продихи на листках.
Залежно від пристосованості до життя в тих чи інших умовах зволоженості рослини поділяються на три основні групи: гідрофіти – ростуть у водоймах та місцях з підвищеною зволоженістю; мезофіти – жителі місць із середньою зволоженістю; ксерофіти – пристосовані до екосистем степів та пустель, де режим вологості досить бідний.