1 Екосистеми

ЕКОЛОГІЧНІ СИСТЕМИ

Екосистема (біогеоценоз)  –  природна одиниця, яка складається з низки живих та неживих компонентів. У результаті їхньої взаємодії створюється стабільна система, у якій постійно відбувається колообіг речовин.

У вітчизняній літературі частіше використовувалися терміни «біоценоз» і «біогеоценоз», у той час як у західних публікаціях загальновизнаними є терміни «угруповання» і «екосистема» 

Структура екосистеми

Продуценти (зелені рослини)  –  виробники органічних речовин.

Консументи (рослиноїдні і м'ясоїдні тварини, гриби)  –  споживачі органічних речовин.

Редуценти (гриби, мікроорганізми)  –  руйнівники органічних речовин до простих мінеральних сполук.

Різноманітність екосистем

•        Лісові екосистеми Ліс  –  це елемент географічного ландшафту, що складається із сукупності деревних, кущових, трав’яних рослин, тварин і мікроорганізмів, що біологічно взаємозв’язані та впливають один на одного, як і на зовнішнє середовище. Існує шість зональних типів лісу: хвойні, змішані, вологі, екваторіальні, тропічні, ліс сухих областей.

•        Екосистеми травяних ландшафтів До цих екосистем належать степі луг, пасовища, сінокоси,агробіоценози. Степ займає 6% суходолу і вкритий переважно злаками й багаторічниками. Степ буває субтропічним, саванноподібним різнотрав’ям, чагарниковим, луговим тощо.

•        Агробіоценози  –  поля, штучні пасовища, городи, сади, виноградники, плантації горіха, ягідники, квітники,лісопаркові смуги. Основа агробіоценозу  –  цештучний фітоценоз, якість якогозалежить від умов середовища,ґрунту, вологи, мікроорганізмів.

•        Водні екосистеми Океан  –  екосистема, взаємопов’язана і взаємообумовлена геофізичними й геохімічними процесами, явище глобального масштабу.

Характеристики екосистеми

Видове розмаїття  –  сукупність популяцій різних видів

Щільність популяцій  –  кількість особин, віднесена до одиниці площі, об'єму

Біомаса  –  загальна кількість органічної речовини (суха маса на одиницю площі, об'єму)

Біологічна продуктивність  –  швидкість утворення біомаси

Площа чи об'єм, який займає екосистема

Властивості екосистем

Цілісність  –  у результаті взаємодій організмів між собою та факторами неживої природи виникають потоки енергії та колообіг речовин, які об'єднують їх у єдине ціле

Здатність до самовідтворення

Стійкість

Саморегуляція  –  підтримка сталості видового складу та чисельності організмів у мінливих умовах середовища.

Порушення взаємозв'язків в екосистемах може призвести до порушення саморегуляції та небажаних наслідків.

Симбіоз  –  усі форми співіснування різних видів.

Паразитизм  –  форма співжиття організмів різних видів, із яких один (паразит) живе за рахунок іншого (хазяїна).

Коменсалізм  –  форма співжиття між двома видами тварин, коли один із них (коменсал) користується якимись перевагами за рахунок іншого (хазяїна), не завдаючи йому шкоди.

Мутуалізм  –  форма співжиття організмів, при якій кожний із організмів, що живуть разом, приносить іншому певну користь.

Ланцюги живлення

У природі відбувається безперервний колообіг біогенних речовин, необхідних для життя: хімічні речовини добуваються автотрофами з навколишнього середовища й знову до нього потрапляють в основному через гетеротрофів. У процесі еволюції в екологічних системах склались певні ланцюги живлення.

Ланцюг живлення  –  це послідовність взаємозв'язаних видів, які послідовно добувають органічну речовину та енергію із початкової поживної речовини, кожна попередня ланка є поживною для наступної.

Трофічна сітка  –  сукупність напрямків переміщення речовини в межах екосистеми.

Трофічний рівень  –  сукупність учасників екосистеми, які належать до однієї категорії живлення.

Екологічна піраміда

Потік енергії та речовини в харчових ланцюгах описується правилом екологічної піраміди: маса кожної наступної ланки харчового ланцюга зменшується в 5 – 10 разів порівняно з попередньою ланкою. Для побудови екологічної піраміди підраховують кількість організмів на даній території, що групуються за харчовими рівнями. Число особин кожної групи зображують у вигляді прямокутника, площа якого пропорційна кількості організмів, які живуть на даній території (або у відповідному об'ємі водної екосистеми). В основі екологічної піраміди є маса рослин-продуцентів, вище  –  менше число рослиноїдних тварин (первинних консументів). Наступний ярус займає ще менше число дрібних хижаків (вторинних консументів). На вершині піраміди виявляються нечисленні великі хижаки.

Розрізняють три типи екологічних пірамід:

− піраміда чисел − відображає чисельність окремих організмів на кожному рівні;
− піраміда біомаси − кількість органічної речовини, синтезованої на кожному з рівнів;
− піраміда енергії − величина потоку енергії.

Зміни екосистем

Послідовну зміну в часі одних екосистем іншими називають сукцесією

Причини змін екосистем
Зміни, викликані життєдіяльністю організмів			Фактори фізичного середовища

Рано чи пізно одна екосистема змінюється іншою. Здатність до змін  –  одна з найважливіших властивостей екосистеми.

Якщо кліматичні умови та тип ґрунту визначають рослинність місцевості, то рослинність, у свою чергу, впливає на ґрунт і в невеликих масштабах також на клімат. Ця взаємодія приводить до стану рівноваги (клімаксу) між рослинністю, кліматом і ґрунтом певної зони. Будь-яка зміна в одному із цих факторів започатковує ланцюгову реакцію послідовних екологічних змін, метою якої є відновлення рівноваги.

Пожежа

Уже за рік на місці пожежі виростають трави, які люблять світло

Незабаром з'являються пагони беріз та осик, що потребують багато світла й швидко ростуть

Через 60 років утворюється березовий ліс, під захистом якого ростуть і ялиці

Протягом 150 років берези витісняються ялицями; ялини можуть рости в затінку ялиць

Ялини витісняють ялиці, що не можуть рости в затінку. Через 500 років після пожежі відновлюється первісний ялиновий ліс

Приклад послідовності екологічних змін після пожежі в ялиновому лісі

АГРОЦЕНОЗИ

Агроценоз  –  це штучна екосистема, угруповання рослин, тварин, грибів та мікроорганізмів, створене для отримання сільськогосподарської продукції, яке регулярно підтримується людиною.

Штучні екосистеми характеризуються такими самими показниками, що і природні. Вони мають таку саму структуру, тільки обов'язковою ланкою живильного ланцюга є людина.

порівняння природних та штучних екосистем

Біоценоз	Агроценоз
Діє природний добір (виживають найпристосованіші до умов існування організми)	Діє штучний добір (зберігаються організми з великою продуктивністю)
Основне джерело енергії  –  Сонце	Крім сонячної енергії присутнє інше джерело  –  добрива, зрошування тощо
Кругообіг речовин здійснюється повністю	Кругообіг не відбувається
Велике різномаїття видів організмів	Кількість видів обмежена двома-трьома видами
Саморегуляція	Регулюються і контролюються людиною
Різна продуктивність	Значна продуктивність