Екологія: біологія взаємодії. III-02. Компоненти екосистем

III-02. Компоненти екосистем

На які компоненти можна розділити екосистему? З одного боку, ми можемо використовувати тій самий принцип поділу, що пропоновано для біогеоценозу: біоценоз (фітоценоз + зооценоз + мікробоценоз) + геоценоз (едафотоп + кліматоп). У такій класифікації основна увага звернена на походження окремих компонентів. А якщо здебільшого цікавитися функціонуванням екосистеми, можна виділити в її складі такі компоненти:
1) оборотна неорганіка: вживані у біологічному колообігу неорганічні речовини (наприклад, H₂O, CO₂, NH₄⁺ тощо);
2) детрит: органічна речовина за межами організмів;
3) середовище: повітряне, водне, субстратне;
4) продуценти: організми, що синтезують органічну речовину з неорганічної;
5) консументи: організми, основна роль яких — перетворення органічної речовини з однієї форми в іншу;
6) редуценти: організми, основна роль яких — руйнування органічної речовини до неорганічної.

Отже, живі організми поділені на три функціональні групи — продуценти, консументи та редуценти. Ці групи відповідають трьом типам процесів, які можуть відбуватися з органічною речовиною: його створення, перетворення й руйнування. Попри те, що такий поділ є досить звичним, коректно розмежувати ці групи не так і легко. Для цього необхідно розглянути екологічні ролі, які можуть виконувати різні організми. Для характеристики способів харчування організмів і їхніх екологічних ролей використовується цілий ряд понять.

За способом живлення всі живі організми діляться на автотрофів і гетеротрофів. Автотрофи (грецьк. autos — сам, trophe — їжа, харчування) здатні самі синтезувати органічні речовини з неорганічних, використовуючи зовнішні джерела енергії. Гетеротрофи (грецьк. heteros — інший і trophe) харчуються іншими організмами або їх залишками й отримують енергію з «чужою» органічною речовиною. Як окрему групу іноді виділяють міксотрофів (грецьк. mixis – змішування і trophe) — організми, що з'єднують авто- і гетеротрофне харчування. До них відносять деякі бактерії та водорості. Утім, оскільки ці організми все-таки здатні синтезувати органіку, міксотрофів можна розглядати як підмножину автотрофів. 

Два основні методи автотрофного харчування — фотосинтез і хемосинтез. Фотосинтез (грецьк. photos  — світло і synthesis — з'єднання) — утворення органічних речовин з неорганічних завдяки енергії світла. При фотосинтезі енергія світла перетворюється на енергію хімічних зв'язків глюкози, синтезованої з неорганічних речовин (CO₂ та H₂O). Хемосинтез (грецьк. chemeia — хімія і synthesis) — утворення органічних речовин з СО₂ за рахунок енергії окислення неорганічних речовин. Так, серобактерії окислюють сірководень з утворенням сірки або сірчаної кислоти, нітрифікуючі бактерії окислюють аміак тощо. Як окиснювач бактерії-хемосинтетики можуть використовувати кисень і деякі інші неорганічні речовини. Здатні до фотосинтезу організми можна називати фототрофами, а хемосинтетіків — хемотрофами.

За характером отримання їжі організми можна розділити на дві групи. Осмотрофи (грецьк. osmos — тиск і trophe) — організми, що вбирають поживні речовини у розчиненому вигляді через поверхню свого тіла. Так харчуються різноманітні бактерії, а також рослини та гриби. Фаготрофи (грец. phagos — той, що пожирає, і trophe) — організми, що поїдають їжу в вигляді частинок. Цей спосіб харчування характерний для найрізноманітнішої групи організмів — тварин. 

Використовуючи наведені терміни, легко побачити різницю у способі харчування, характерному для багатоклітинних еукаріотичних організмів (табл. 3.2.1). Втім, коли йдеться про одноклітинних і колоніальних еукаріотів, їх класифікація на підставі такого простого принципу виявляється неможливою.

Таблиця 3.2.1. Основні життєві форми багатоклітинних еукаріот і їхні представники

Розібравшись зі способами харчування, перейдемо до екологічних ролей організмів. Їх три. Продуценти (лат. producentis — той, що виробляє) виробляють органічну речовину з неорганічної. Природно, що цю роль виконують автотрофи — здатні до фотосинтезу рослини й ціанобактерії, а також бактерії-хемосинтетики. Хоча ця група організмів виділяється на підставі здатності її представників синтезувати органічні речовини, не слід забувати, що будь-який організм цієї групи водночас і перетворює органіку (наприклад, коли будує власне тіло), і руйнує її (витягуючи з неї енергію).

Основна роль консументів (лат. consume — споживаю) — перетворення органіки. На відміну від них редуценти (лат. reducere  —  повертати) виконують функцію руйнування органічних речовин до неорганічних. Однак межу між консументами та редуцентами провести непросто. Кожен з гетеротрофів (і тигр, і опеньки на гниючому пні) і створює власне органічну речовину, і «спалює» частину органіки, отриманої з їжею. Школьна біологія відкілясь впевнено знає, що дощовий черв'як — то редуцент, а людина — консумент, хоча обидва отримують органічну речовину, і частково руйнують її до неорганічних речовин, а частково витрачають її компоненти для синтезу власної речовини. Головна різниця між цими тваринами не в їх фізіології, а в тому, якій з їх функцій автор шкільного підручника приділяє більше уваги. Може, між консументами та редуцентами немає принципової різниці? З точки зору того, на що вони витрачають отримане органічну речовину, загалом, немає. А з точки зору її отримання — є. Одні організми споживають інших, а інші утилізують запаси органіки. Тому правильніше вважати консументами фаготрофів (тварин), а редуцентами — осмотрофів (гриби та гетеротрофні бактерії).