Екосистеми

Екологія: біологія взаємодії. 3.01. Екосистеми та біогеоценози

Екосистема це «сукупність комплексів організмів із комплексом фізичних факторів, що їх оточують, тобто факторів місця проживання в широкому розумінні» (А. Тенслі).
«Біогеоценоз — це екосистема в межах фітоценозу» (Е.М. Лавренко, Н.В. Диліс, 1968).

 

Екологія: біологія взаємодії. 3.02. Компоненти екосистем

А якщо 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.

Екологія: біологія взаємодії. 3.04. Класифікація біомів

Біом — це великий тип біогеоценозів, який характеризується подібним характером рослинності та займає певні регіони планети. Біоми регулюються макрокліматом і насамперед — кількістю опадів і температурою

 

Екологія: біологія взаємодії. 3.05. Екологічний баланс

Оскільки автотрофи та гетеротрофи нерозривно пов'язані, найважливішою характеристикою біосфери є співвідношення між їх основними функціями: створенням і руйнуванням органіки. Це співвідношення називається екологічним балансом. Фундаментальна властивість біосфери — позитивний підсумок балансу. Киснева (тобто окислювальна), а не відновлювальна атмосфера на Землі — результат зсуву балансу на користь переважання фотосинтезу. 

 

Екологія: біологія взаємодії. 3.06. Продукція екосистем і її вимірювання

Біомаса — сумарна маса всіх організмів всієї спільноти або окремої популяції, яка вимірюється в одиницях сирої або сухої маси на одиницю площі або об'єму середовища. До складу біомаси входять тіла організмів цілком, навіть якщо деякі їх частини мертві, як наприклад, деревина. Сукупність мертвих частин живих організмів становить некромасу, мертву масу в складі організмів (зверніть увагу на етимологічний парадокс: некромаса є частиною біомаси!). 
Продукція – кількість відтвореної біомаси на одиницю площі (або об'єму) в одиницю часу (а також сама ця біомаса). Виділяють первинну продукцію — кількість органічної речовини, виробленої автотрофами (продуцентами), а також вторинну продукцію — продукцію гетеротрофів (консументів і редуцентів).

Екологія: біологія взаємодії. 3.07. Продуктивність різних біомів

Чиста первинна продукція суші за рік — 110–120 млрд тонн сухої органіки, а океану — 50–60 млрд тонн. Приблизно можна сказати, що океан дає близько 1/3 продукції нашої планети, займаючи при цьому приблизно 2/3 її площі. Зверніть увагу, як продуктивність різних типів біомів пов'язана з їх біомасою. Найпродуктивніші біоми, як для суші, так і для океану, — ті, які мають максимальну біомасу. Втім, біомаса наземних екосистем набагато вище, ніж морських. Це пов'язано з тим, що на суші переважають великі рослини зі значною кількістю опорних і провідних тканин.

Екологія: біологія взаємодії. 3.08. Сукцесії. Основні поняття

Основна причина сукцесій — відсутність рівноваги між продукцією і диханням в екосистемі, тобто нерівновага екологічного балансу. Це призводить до зміни запасу органіки в екосистемі та, зрештою, до зміни угруповання. Розташувавши різноманітні екосистеми на площині «продукція-дихання», ми можемо переконатися, що стійкими з них виявляються тільки ті, в яких продукція і дихання врівноважують одне одного.

 

Екологія: біологія взаємодії. 3.09. Тенденції у сукцесіях

У типовому випадку в ході сукцесії (наприклад, у штучній системі — мікрокосмі, або при заселенні нового місця існування у ході первинної автотрофної сукцесії) спочатку швидко зростає продукція, дихання відстає і це призводить до накопичення біомаси. Після досягнення клімаксу дихання наздоганяє продукцію і всі параметри системи стабілізуються

 

Екологія: біологія взаємодії. 3.10. Природа і характеристики угруповань

Ймовірно, угруповання все-таки являє собою реальну екологічну одиницю. Функціонування угруповання складається з діяльності складових його особин, але вдає із себе щось більше, ніж його суму. Ефективність угруповання і її стабільність зростають пропорційно тому, наскільки злагоджено, еволюційно «притерті» складові його популяції

 

Екологія: біологія взаємодії. 3.11. Трофічні зв'язки та рівні

Автотрофи отримують біогени та необхідну енергію з середовища і створюють органічні речовини. Органічні речовини автотрофів споживають одні гетеротрофи, цих гетеротрофів — інші, і так до тих пір, поки синтезована автотрофами органічна речовина не буде зруйнована майже без залишку. Ці відносини, засновані на харчуванні, називаються трофічними (харчовими) зв'язками. Їх послідовності утворюють трофічні ланцюги. Трофічний ланцюг — шлях перенесення органічної речовини та енергії, що міститься в ньому, від його перших одержувачів (автотрофів) через ряд організмів, які поїдають один одного. Виділяють два типи трофічних ланцюгів. Пасовищні ланцюги ведуть від зелених рослин до рослиноїдних тварин і далі до хижаків. Детритні ланцюги — від мертвої органічної речовини (детриту) до мікроорганізмів, детритофагів та їхніх хижаків.

 

Екологія: біологія взаємодії. 3.12. Екологічні ефективності

Можна виділити такі міри ефективності споживання і переробки енергії:
ефективність експлуатації E1=Iексплуататора/Pжертви;
ефективність асиміляції E2=A/I;
ефективність чистої продукції E3=P/A;
ефективність загальної продукції E4=P/I=E2×E3;
екологічна ефективність E5=Pексплуататора/Pжертви=E1×E2×E3.

 

Екологія: біологія взаємодії. 3.13. Екологічні піраміди

Чарльз Ельтон запропонував спосіб графічного вираження відносин між трофічними рівнями, який став ледве не символом екології як науки. Йдеться про екологічні піраміди. При побудові екологічних пірамід міри чисельності представників різних трофічних рівнів показують у вигляді прямокутників, що лежать один на одному. Зазвичай цей метод використовують для опису пасовищних трофічних ланцюгів. Виділяють піраміди чисельності, біомаси та продуктивності.

 

Екологія: біологія взаємодії. 3.14. (доповнення) Шкільні задачі на екологічні піраміди

Ви знаєте, що бегемоти ночами виходять пастися на суходіл? Мабуть, у фантазіях автора задачника та редакторів Вікіпедії жаб'ячі пуголовки роблять щось подібне. У іншому випадку ці переважно рослиноїдні водні личинки безхвостих амфібій не зможуть використати свої пристосовані для скобління ротові апарати для полювання на наземних комах. Тільки уявіть: ніч, десь далеко плескаються форелі. Заплавною лукою рушить вал з дев'яноста тисяч пуголовків, які пожирають комах. Назустріч під покровом темряви простує тисяча «екологів». Вони пасуться на траві, яка вже не дістанеться нещасним жертвам пуголовків...

Екологія: біологія взаємодії. 3.15. (доповнення) Флора, фауна, консорції

Флора — сукупність видів рослин, прилучених до певного географічного простору. Склад флори визначається як сучасними умовами, так і геологічним минулим. Рослинність — сукупність усіх рослинних угруповань на певній території. Рослинний світ — сукупність усіх рослинних організмів. До складу флори часто включають і сукупність видів грибів, однак на сучасному етапі краще говорити про мікобіоту. Коли мова йде про різноманіття тварин, поняттю «флора» відповідає поняття «фауна» (яке відбиває якісний аспект), рослинного світу — тваринний світ, а рослинності — тваринне населення (кількісний аспект).

Екологія: біологія взаємодії. 3.16. (доповнення) ККД екосистем і енергетичні субсидії

Екосистемам можна допомогти витратами енергії «з боку». Щоб бур'яни не задавили пшеницю на пшеничному полі, людина докладає додаткові витрати енергії. У примітивному сільському господарстві ця енергія може бути м'язовою (наприклад, витрати на прополювання), а в сучасному — потреби в енергії забезпечуються в основному завдяки використанню викопного палива. Це коштом викопного палива виробляються добрива та пестициди, рухаються полем трактори та комбайни, подається вода... Йдеться про енергетичні субсидії — енергію, що отримана з додаткового джерела, яка зменшує витрати на самопідтримку екосистеми та збільшує частку енергії, що переходить в продукцію. Найчастіше ми можемо зіткнутися з енергетичними субсидіями у штучних екосистемах, наприклад, на полях

Екологія: біологія взаємодії. 3.17. (доповнення) Біоми та людська культура

Людина сформувалася як вид із надзвичайно пластичною поведінкою, здатний займати різноманітні екологічні ніші. Дуже умовно можна виділити наступні типи традиційного способу життя людей.
Привласнюване господарство: полювання, рибна ловля, збирання. Цей вельми різноманітний спосіб життя людей є вихідним для нашого виду.
Поливне землеробство. Ці суспільства використовують потенційно родючі посушливі відкриті біоми, підвищуючи в них кількість доступної для рослин води завдяки системам іригації. 
Підсічно-вогневе і лісопольне землеробство (а також інші типи землеробства зі зміною ділянок). Типове для лісових біомів. При підсічно-вогневому землеробстві громада хліборобів вирубує і випалює ділянку лісу, і після цього протягом декількох років (до виснаження ґрунтів) використовує ділянку, що звільнилася, як поле. Потім доводиться використовувати нову ділянку, а старе поле закидається, заростає і поступово відновлює родючість.
Кочове скотарство. Плем'я скотарів разом зі своєю худобою кочує відкритими просторами, переміщаючись до тих пасовищ, які на цей час виявляються найбагатшими.
Терасне землеробство і відгінне скотарство. Характерне для передгір'їв і гір. Роди горян використовують невеликі ділянки придатної для рослинництва землі. Для збереження ґрунту і забезпечення поливу схили терасують (розбивають на окремі рівні). Зазвичай таке рослинництво поєднується з пастушим випасом худоби. Родючість земель підтримується завдяки природним добривам.