Екологічні проблеми в даний час є одними з найактуальніших та пріоритетних на планеті. Велику увагу приділяють тому, як люди використовують озерні екосистеми, ліси. За великою наукою криються терміни, знати які сьогодні має не тільки школяр, а й кожна доросла людина, що поважає себе. Ми часто чуємо "забруднення екосистеми", що це означає? Із яких частин складається екосистема? Ази дисципліни дають уже у початковій школі. Як приклад можна назвати тему " Екосистема лісу " (3 клас).

Чому виникла екологія як наука?

Це порівняно молода біологічна дисципліна, яка виникла внаслідок стрімкого розвитку трудової діяльності людства. Посилене природокористування призвело до дисгармонії між людьми та навколишнім світом. Термін "екологія", запропонований Е. Геккелем в 1866 році, дослівно з грецької перекладається як "наука про будинок, місце проживання, притулок". Іншими словами, це вчення про взаємини живих організмів із середовищем їхнього проживання.

Екологія, як будь-яка інша наука, виникла не відразу. Потрібно було майже 70 років, щоб з'явилося поняття "екосистема".

Етапи розвитку науки та перші терміни

У ХІХ столітті вчені накопичували знання, займалися описом екологічних процесів, узагальненням та систематизацією вже наявних матеріалів. Стали з'являтися перші терміни наки. Наприклад, К. Мебіус запропонував поняття "біоценоз". Під ним розуміється сукупність живих організмів, які у однакових умовах.

На наступному етапі розвитку науки виділяють основну вимірювальну категорію - екосистему (А. Дж. Тенслі у 1935 р. та Р. Ліндерман у 1942 р.). Вчені займалися вивченням енергетичних та трофічних (поживних) процесів обміну на рівні живих та неживих складових екосистеми.

На етапі аналізувалося взаємодія різних екосистем. Потім усі вони об'єднувалися в таке поняття, як біосфера.

В останні роки наука головним чином наголошує на взаємодії людини з навколишнім середовищем, а також на руйнівний вплив антропогенних факторів.

Що таке екосистема?

Це комплекс живих істот з ареалом їхнього проживання, який функціонально об'єднаний у єдине ціле. Між цими екологічними компонентами обов'язково існує взаємозалежність. Між живими організмами та середовищем їхнього існування є зв'язок на рівні речовин, енергії та інформації.

Термін уперше був запропонований у 1935 році британським ботаніком А. Тенслі. Він визначив, із яких частин складається екосистема. Російський біолог В.М. Сукачов ввів поняття "біогеоценоз" (1944), яке є менш об'ємним по відношенню до екосистеми. Варіантами біогеоценозів можуть бути ялинник, болото. - Океан, річка Волга.

Всі живі організми можуть відчувати на собі вплив біотичних, абіотичних та антропогенних екофакторів. Наприклад:

• жаба з'їла комара (біотичний фактор);
• людина промок під дощем (абіотичний фактор);
• люди вирубали ліс (антропогенний чинник).

складники

Із яких частин складається екосистема? Є два основні компоненти або частини екосистеми – біотоп та біоценоз. Біотоп - це місце або територія, в якій живе співтовариство (біоценоз).

У поняття біотопу вкладається не тільки саме місце існування (наприклад, грунт або вода), а й абіотичні (неживі) фактори. До них можна віднести кліматичні умови, температуру, вологість тощо.

Структура

Будь-яка має видову структуру. Вона характеризується наявністю певних різновидів живих організмів, які можуть комфортно існувати саме у цьому середовищі. Наприклад, жук-олень мешкає в гористій місцевості.

Усі види живих організмів розподілені в екосистемі структуровано: горизонтально чи вертикально. Вертикальна структура представлена ​​рослинними організмами, які в залежності від потрібної кількості сонячної енергії вибудовуються в яруси або поверхи.

Часто школярам у тестах дають завдання розподілити поверхи в екосистемі лісу (3 клас). Нижній поверх - це підстилка (підвал), яка утворюється за рахунок опалого листя, хвої, мертвих організмів тощо. Наступний ярус (приземний) займають мохи, лишайники, гриби. Трохи вище – трави, до речі, у деяких лісах цього поверху може бути. Далі йде ярус чагарників та молодих пагонів дерев, за ним – малі дерева, а найвищий поверх займають великі, високі дерева.

Горизонтальна структура є мозаїчним розташуванням різних видів організмів або мікрогруп залежно від їх харчових ланцюжків.

Важливі характеристики

Живі організми, що населяють певну з метою збереження своєї життєдіяльності, живляться один одним. Так утворюються харчові чи трофічні ланцюги екосистеми, які з ланок.

До першої ланки відносяться продуценти або організми, які виробляють (продукують), синтезують органічні речовини з неорганічних. Наприклад, рослина споживає вуглекислий газ і виділяє у процесі фотосинтезу кисень і глюкозу - органічна сполука.

Проміжна ланка – редуценти (сапротрофи або деструктори-руйнівники). До них належать такі організми, які здатні розкладати залишки неживих рослин чи тварин. В результаті відбувається перетворення органічної речовини на неорганічну. Редуцентами є мікроскопічні гриби, бактерії.

Третю ланку представляє група консументів (споживачів чи гетеротрофів), до якої належить і людина. Ці живі істоти не можуть синтезувати органічні сполуки з неорганічних, тому одержують їх у готовому вигляді із навколишнього середовища. До відносяться рослиноїдні організми (корова, заєць та ін.), до наступних порядків - м'ясоїдні хижаки (тигр, рись, лев), всеїдні тварини (ведмідь, людина).

Види екосистем

Будь-яка екологічна система є відкритою. Вона також може існувати в ізольованому вигляді, межі її розмиті. Залежно від розміру виділяють зовсім маленькі або мікроекологічні системи (ротова порожнина людини), середні або мезоекологічні системи (узлісся, затока) і макроекологічні (океан, Африка).

Залежно від способу походження, виділяють спонтанно створені або природні екосистеми та штучні чи рукотворні. Приклади екосистем природної освіти: море, струмок; штучних – ставок.

За розташуванням у просторі розрізняють водні (калюжа, океан) та наземні (тундра, тайга, лісостеп) екологічні системи. Перші, у свою чергу, поділяються на морські та прісноводні. Прісноводні можуть бути лотичними (потік чи річка), стрічкичними (водосховище, озеро, ставок) та заболоченими угіддями (болото).

Приклади екосистем та їх використання людиною

Людина може чинити на екосистему антропогенну дію. Будь-яке використання природи людьми впливає на екологічну систему лише на рівні регіону, країни чи планети.

Внаслідок надмірного випасу худоби, нераціонального природокористування та вирубування лісів відбувається руйнування відразу двох мезоекосистем (поле, ліс), а на їхньому місці утворюється антропогенна пустеля. Таких прикладів екосистем, на жаль, можна навести дуже багато.

Велике значення у регіональному масштабі має те, як використовують озерні екосистеми. Наприклад, при тепловому забрудненні внаслідок скидання в озеро підігрітої води відбувається його заболочування. Гинуть живі істоти (риби, жаби тощо), активно розмножуються синьо-зелені водорості. В озерах зосереджено основний світовий запас прісної води. Отже, забруднення цих водойм веде до порушенняяк регіональної, а й загальномасштабної екосистеми світу.

Екосистема відноситься до ключових понять екології. Саме слово розшифровується як "екологічна система". Термін був запропонований екологом А. Тенслі у 1935 році. Екосистема поєднує кілька понять:

• Біоценоз - співтовариство живих організмів
• Біотоп - довкілля цих організмів
• Види зв'язків організмів у даному ареалі проживання
• Обмін речовин, що відбувається між цими організмами у цьому біотопі.

Тобто, по суті, екосистема — це поєднання компонентів живої та неживої природи, між якими відбувається обмін енергією. А завдяки цьому обміну можливе створення умов, необхідних підтримки життя. Основою будь-якої екосистеми на планеті є енергія сонячного світла.

Для класифікації екосистем вчені обрали одну ознаку — довкілля. Так зручніше виділяти окремі екосистеми, оскільки саме ареал зумовлює кліматичні, біоенергетичні та біологічні особливості. Розглянемо види екосистем.

Природні екосистемиутворюються землі самостихійно, з участю сил природи. Наприклад, природні озера, річки, пустелі, гори, ліси тощо.

Агроекосистеми— це один із видів штучних екосистем, створених людиною. Вони відрізняються слабкими зв'язками між компонентами, меншим видовим складом організмів, штучністю взаємообміну, але саме агроекосистеми найбільш продуктивні. Їхня людина створює задля отримання сільськогосподарської продукції. Приклади агроекосистем: ріллі, пасовища, сади, городи, поля, насаджені ліси, штучні ставки...

Лісові екосистеми - це спільнота живих організмів, що мешкають на деревах. На нашій планеті третину суші займають саме риштування. Майже половина з них – тропічні. Інші - хвойні, листяні, змішані, широколистяні.

У структурі лісової екосистеми виділяють окремі яруси. Залежно від висоти ярусу змінюється склад живих організмів.

Головними в екосистемі лісу є рослини, причому основним є один (рідше за кілька) видів рослини. Всі інші живі організми — або споживачі, або руйнівники, які так чи інакше впливають на обмін речовин і енергією.

Рослини і тварини є лише складовою будь-якої екосистеми. Так, тварини - це найважливіший природний ресурс, без якого неможливе існування екосистеми. Вони мобільніші, ніж рослини. І, незважаючи на те, що за видовою різноманітністю фауна програє флорі, саме тварини забезпечують стійкість екосистеми, беручи активну участь в обміні речовин та енергії.

При цьому всі тварини утворюють генетичний фонд планети, мешкаючи тільки в тих екологічних нішах, де для них створені всі умови для виживання та розмноження.

Рослини є основним чинником існування будь-який з екосистем. Саме вони найчастіше є редуцентами, тобто організмами, що переробляють сонячну енергію. А сонце, як зазначалося вище — основа існування життєвих форм Землі.

Якщо розглядати представників флори та фауни окремо, то кожна тварина та рослина є мікроекосистемою на тій чи іншій стадії існування. Наприклад, стовбур дерева в міру його розвитку це одна цілісна екосистема. Стовбур дерева, що впало, — це вже інша екосистема. Так само і з тваринами: ембріон у стадії розмноження можна вважати мікроекосистемою.

Водні екосистеми – це системи, пристосовані до життя у воді. Саме вода визначає унікальність тієї спільноти живих організмів, які в ній живуть. Різноманітність видів тварин та рослин, стан, стійкість водної екосистеми залежить від п'яти факторів:

• Солоності води
• Відсотка кисню, що міститься в ній.
• Прозорості води у водоймі
• Температури води
• Доступність поживних речовин.

Прийнято розділяти всі водні екосистеми на два великі класи: прісноводні та морські. Морські займають понад 70% земної поверхні. Це океани, моря, солоні озера. Прісноводних менше: більша частина річок, озер, болота, ставки та інші дрібніші водойми.

Стійкістю екосистеми називають здатність цієї системи протистояти зміни зовнішніх чинників та зберігати свою структуру.

В екології прийнято виділяти два види стійкості ЕС:

• Резистентну- це вид стійкості, за якої екосистема здатна зберігати свою структуру та функціональність у незмінному вигляді, незважаючи на зміни зовнішніх умов.
• Пружну— цей вид стійкості притаманний тим екосистемам, які можуть відновлювати свою структуру після зміни умов або після руйнування. Наприклад, коли ліс відновлюється після пожежі, говорять саме про пружну стійкість екосистеми.
  Екосистема людини

У людській екосистемі домінатним виглядом буде людина. Такі екосистеми зручніше розділяти за сферами:

Екосистема є стійкою системою компонентів живого і неживого походження, в якій беруть участь як об'єкти неживої природи, так і об'єкти живої природи: рослини, тварини і людина. Кожна людина, незалежно від місця народження та проживання (чи шумний мегаполіс або село, острів або велика земля, ін.) є частиною екосистеми.

Нині вплив людини будь-яку екосистему відчувається повсюдно. У своїх цілях людина або руйнує або покращує екосистеми нашої планети.

Так, марнотратне ставлення до землі, вирубування лісів, осушення боліт відносять до руйнівного впливу людини. І навпаки, створення заповідників, відновлення популяцій тварин сприяють відновленню екобалансу Землі і є творчим впливом людини на екосистеми.

Головна відмінність таких екосистем полягає у способі їхньої освіти.

Природні,чи природні екосистеми створюються з участю сил природи. Людина або взагалі не впливає на них, або вплив є, але незначне. Найбільшою природною екосистемою є наша планета.

ШтучніЕкосистеми називають ще антропогенними. Вони створюються людиною заради отримання "вигоди" як продуктів харчування, чистого повітря, інших продуктів, необхідні виживання. Приклади: сад, город, ферма, водосховище, оранжерея, акваріум. Навіть космічний корабель можна як приклад антропогенної екосистеми.

Основні відмінності штучних екосистем від природних.

Екосистема та її властивості

Вступ

Слово "екологія"утворено з двох грецьких слів: "oicos", що означає будинок, житло, і "logos" - наука і дослівно перекладається як наука про будинок, місце проживання. Вперше цей термін використав німецький зоолог Ернст Геккель у 1886 році, визначивши екологію як галузь знань, що вивчає економіку природи, - дослідження спільних взаємин тварин як з живою, так і з неживою природою, що включає всі як дружні, так і недружні стосунки, з якими і рослини прямо чи опосередковано входять у контакт. Таке розуміння екології стало загальновизнаним і сьогодні класична екологія - це наука про вивчення взаємовідносин живих організмів з навколишнім середовищем. Жива речовина настільки різноманітно, що його вивчають різних рівнях організації та під різним кутом зору. Рівні організмів, популяцій та екосистем є сферою інтересів класичної екології. Залежно від об'єкта дослідження та кута зору, під яким він вивчається, в екології сформувалися самостійні наукові напрями. За розмірністю об'єктів вивчення екологію ділять на аутекологію (організм та його середовище), популяційну екологію (популяція та її середовище), синекологію (спільноти та їх середовище), біогеоцитологію (вчення про екосистеми) та глобальну екологію (вчення про біосферу). Залежно від об'єкта вивчення екологію поділяють на екологію мікроорганізмів, грибів, рослин, тварин, людини, агроекологію, промислову (інженерну), екологію людини тощо. За середами та компонентами розрізняють екологію суші, прісних водойм, моря, пустель, високогір'їв та інших середовищних та географічних просторів. До екології часто відносять велику кількість суміжних галузей знань, головним чином в галузі охорони навколишнього середовища. У цьому роботі розглянуто передусім основи загальної екології, тобто класичні закони взаємодії живих організмів із довкіллям.

Екосистема – основне поняття екології

Екологія розглядаєвзаємодія живих організмів та неживої природи. Ця взаємодія, по-перше, відбувається в рамках певної системи (екологічної системи, екосистеми) і, по-друге, вона не хаотична, а певним чином організована, підпорядкована законам. Екосистемою називають сукупність продуцентів, консументів і детрітофагів, що взаємодіють один з одним і з навколишнім середовищем за допомогою обміну речовиною, енергією та інформацією таким чином, що ця єдина система зберігає стійкість протягом тривалого часу. Таким чином, для природної екосистеми характерні три ознаки:

1) екосистема обов'язково є сукупністю живих і неживих компонентів
2) у рамках екосистеми здійснюється повний цикл, починаючи зі створення органічної речовини і закінчуючи її розкладанням на неорганічні складові;
3) екосистема зберігає стійкість протягом деякого часу, що забезпечується певною структурою біотичних та абіотичних компонентів.

Прикладами природних екосистем є озеро, ліс, пустеля, тундра, суша, океан, біосфера. Як видно з прикладів, простіші екосистеми входять у складніше організовані. У цьому реалізується ієрархія організації систем, у разі екологічних. Таким чином, пристрій природи слід розглядати як системне ціле, Що складається з вкладених одна в одну екосистем, найвищою з яких є унікальна глобальна екосистема - біосфера. У її рамках відбувається обмін енергією та речовиною між усіма живими та неживими складовими у масштабах планети. Трагічна, що загрожує всьому людству, полягає в тому, що порушена одна з ознак, якою повинна мати екосистема: біосфера як екосистема діяльністю людини виведена зі стану стійкості. У силу своїх масштабів і різноманіття взаємозв'язків вона не повинна від цього загинути, вона перейде в новий стійкий стан, змінивши при цьому свою структуру, насамперед неживу, а за нею неминуче і живу. Людина як біологічний вид менше за інших має шанс пристосуватися до нових зовнішніх умов, що швидко змінюються, і швидше за все зникне першим. Повчальним і наочним прикладом є історія острова Великодня. На одному з полінезійських островів, що зветься острова Великодня, внаслідок складних міграційних процесів у VII столітті виникла замкнута ізольована від усього світу цивілізація. У сприятливому субтропічному кліматі вона за сотні років існування досягла відомих висот розвитку, створивши самобутню культуру і писемність, яка до наших днів не піддається розшифровці. А в XVII столітті вона без залишку загинула, знищивши спочатку рослинний і тваринний світ острова, а потім занапастивши себе в прогресуючій дикості та канібалізмі. В останніх остров'ян не залишилося вже волі та матеріалу, щоб збудувати рятівні "ноеви ковчеги" - човни чи плоти. На згадку про себе зникла спільнота залишила напівпустельний острів з гігантськими кам'яними фігурами - свідками колишньої могутності. Отже, екосистема є найважливішою структурною одиницею устрою навколишнього світу. Як видно із рис. 1 (див. додаток), основу екосистем складають живу речовину, що характеризується біотичною структурою, та місце існування, обумовлене сукупністю екологічних факторів. Розглянемо їх докладніше.

Біотична структура екосистем

Екосистема заснована на єдності живої та неживої речовини.Суть цієї єдності проявляється у наступному. p align="justify"> З елементів неживої природи, головним чином молекул CO2 і H2O, під впливом енергії сонця синтезуються органічні речовини, що складають все живе на планеті. Процес створення органічної речовини в природі відбувається одночасно з протилежним процесом - споживанням та розкладанням цієї речовини знову на вихідні неорганічні сполуки. Сукупність цих процесів протікає у межах екосистем різних рівнів ієрархії. Щоб ці процеси були врівноважені, природа за мільярди років відпрацювала певну структуру живої речовини системи. Рушійною силою у будь-якій матеріальній системі є енергія. В екосистеми вона надходить головним чином від Сонця. Рослини за рахунок пігменту хлорофілу, що міститься в них, вловлюють енергію випромінювання Сонця і використовують її для синтезу основи будь-якої органічної речовини - глюкози C6H12O6.
Кінетична енергія сонячного випромінювання перетворюється таким чином на потенційну енергію, запасену глюкозою. З глюкози разом з мінеральними елементами живлення - біогенами - утворюються всі тканини рослинного світу - білки, вуглеводи, жири, ліпіди, ДНК, РНК, тобто органічна речовина планети.
Крім рослин, продукувати органічну речовину можуть деякі бактерії.. Вони створюють свої тканини, запасаючи в них, як і рослини, потенційну енергію з вуглекислого газу без сонячної енергії. Замість неї вони використовують енергію, яка утворюється при окисленні неорганічних сполук, наприклад, аміаку, заліза і особливо сірки (у глибоких океанічних западинах, куди не проникає сонячне світло, але де в достатку скупчується сірководень, виявлено унікальні екосистеми). Це так звана енергія хімічного синтезу, тому організми називаються хемосинтетиками. Таким чином, рослини та хемосинтетики створюють органічну речовину з неорганічних складових за допомогою енергії навколишнього середовища. Їх називають продуцентами чи автотрофами. Вивільнення запасеної продуцентами потенційної енергії забезпечує існування всіх інших видів живого планети. Види, що споживають створену продуцентами органіку як джерело речовини та енергії для своєї життєдіяльності, називаються консументами або гетеротрофами.- це найрізноманітніші організми (від мікроорганізмів до синіх китів): найпростіші, комахи, плазуни, риби, птиці і, нарешті, ссавці, включаючи людину. Консументи, у свою чергу, поділяються на ряд підгруп відповідно до відмінностей у джерелах їх харчування. Тварини, які харчуються безпосередньо продуцентами, називаються первинними консументами чи консументами першого порядку. Їх самих вживають у їжу вторинні консументи. Наприклад, кролик, який харчується морквою, - це консумент першого порядку, а лисиця, що полює за кроликом, - консумент другого порядку. Деякі види живих організмів відповідають кільком таким рівням. Наприклад, коли людина їсть овочі - вона є консументом першого порядку, яловичину - консументом другого порядку, а вживаючи в їжу хижу рибу, виступає в ролі консументу третього порядку.

Первинні консументи, які харчуються тільки рослинами, називаються рослиноїдними або фітофагами.Консументи другого та вищих порядків- м'ясоїдні. Види, що вживають як рослини, і тварин, ставляться до всеїдним, наприклад, людина. Мертві рослинні та тваринні залишки, наприклад опале листя, трупи тварин, продукти систем виділення, називаються детритом.Це органіка! Існує безліч організмів, що спеціалізуються на харчуванні детритом. Вони називаються детрітофагами. Прикладом можуть бути грифи, шакали, черв'яки, раки, терміти, мурахи тощо. Як і у разі звичайних консументів, розрізняють первинних детритофагів, які харчуються безпосередньо детритом, вторинних і т. п. Нарешті, значна частина детриту в екосистемі, зокрема опале листя, хвильова деревина, у своєму вихідному вигляді не поїдається тваринами, а гниє і розкладається в процесі харчування ними грибів та бактерій. Оскільки роль грибів і бактерій така специфічна, їх зазвичай виділяють в особливу групу детритофагів і називають редуценти.Редуценти служать Землі санітарами і замикають біогеохімічний кругообіг речовин, розкладаючи органіку на вихідні неорганічні складові - вуглекислий газ і. Таким чином, незважаючи на різноманіття екосистем, всі вони мають структурну подібність. У кожній з них можна виділити фотосинтезуючі рослини – продуценти, різні рівні консументів, детритофагів та редуцентів. Вони й становлять біотичну структуру екосистем.

Екологічні фактори

Нежива і жива природа, що оточує рослини, тварин і людини, носить назву довкілля. Багато окремих компонентів середовища, що впливають на організми, називаються екологічними факторами. За природою походження виділяють абіотичні, біотичні та антропогенні фактори. Абіотичні фактори – це властивості неживої природи, які прямо чи опосередковано впливають на живі організми. Біотичні чинники - це всі форми впливу живих організмів одна на одну. Раніше до біотичних факторів відносили і вплив людини на живі організми, проте в даний час виділяють особливу категорію факторів, що породжуються людиною. Антропогенні чинники - це всі форми діяльності людського суспільства, які призводять до зміни природи як довкілля та інших видів і безпосередньо позначаються на їхньому житті. Таким чином, кожен живий організм зазнає впливу неживої природи, організмів інших видів, у тому числі й людини, і, у свою чергу, впливає на кожну з цих складових.

Закони впливу екологічних факторів на живі організми

Незважаючи на різноманіття екологічних факторів та різну природу їх походження, існують деякі загальні правила та закономірності їхнього впливу на живі організми. Для життя організмів необхідне певне поєднання умов. Якщо всі умови довкілля сприятливі, крім одного, саме це умова стає вирішальним життя розглянутого організму. Воно обмежує (лімітує) розвиток організму, тому називається лімітуючим фактором. Спочатку було встановлено, що розвиток живих організмів обмежує нестачу будь-якого компонента, наприклад, мінеральних солей, вологи, світла тощо. У середині XIX століття німецький хімікорганік Юстас Лібіх першим експериментально довів, що зростання рослини залежить від того елемента живлення, який є у відносно мінімальній кількості. Він назвав це явище законом мінімуму; на честь автора його ще називають законом Лібіха. У сучасному формулюванні закон мінімуму звучить так: витривалість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюзі його екологічних потреб. Однак, як з'ясувалося пізніше, лімітуючим може бути не лише недолік, а й надлишок фактора, наприклад, загибель урожаю через дощі, перенасичення ґрунту добривами тощо. Поняття про те, що нарівні з мінімумом фактором, що лімітує, може бути і максимум, ввів через 70 років після Лібіха американський зоолог В.Шелфорд, який сформулював закон толерантності. Відповідно до закону толерантності лімітуючим фактором процвітання популяції (організму) може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу, а діапазон між ними визначає величину витривалості (межа толерантності) або екологічну валентність організму до цього фактора. Сприятливий діапазон впливу екологічного чинника називається зоною оптимуму (нормальної життєдіяльності). Чим значніша відхилення дії фактора від оптимуму, тим більше цей фактор пригнічує життєдіяльність популяції. Цей діапазон називається зоною гноблення. Максимально і мінімально перенесені значення чинника - це критичні точки, поза яких існування організму чи популяції неможливе. Відповідно до закону толерантності будь-який надлишок речовини або енергії виявляється забрудненим середовищем початком. Так, надлишок води навіть у посушливих районах шкідливий і вода може розглядатися як звичайний забруднювач, хоча в оптимальних кількостях вона просто потрібна. Зокрема, надлишок води перешкоджає нормальному ґрунтоутворенню у чорноземній зоні. Види, існування яких необхідні суворо певні екологічні умови, називають стенобиотными, а види, пристосовуються до екологічної обстановці з широким діапазоном зміни параметрів, - еврибиотными. Серед законів, що визначають взаємодію індивіда або особини з навколишнім середовищем, виділимо правило відповідності умов середовища генетичної зумовленості організму. Воно стверджує, що вид організмів може існувати до тих пір і остільки, оскільки навколишнє природне середовище відповідає генетичним можливостям пристосування цього виду до її коливань та змін.

Абіотичні фактори довкілля

Абіотичні фактори - це властивості неживої природи,які безпосередньо чи опосередковано впливають на живі організми. На рис. 5 (див. додаток) наведено класифікацію абіотичних факторів. Почнемо розгляд з кліматичних факторів довкілля. Температура є найважливішим кліматичним чинником. Від неї залежить інтенсивність обміну речовин організмів та його географічне поширення. Будь-який організм здатний жити у межах певного діапазону температур. І хоча для різних видів організмів (евритермних і стенотермних) ці інтервали різні, для більшості з них зона оптимальних температур, при яких життєві функції здійснюються найбільш активно і ефективно, порівняно невелика. Діапазон температур, в яких може існувати життя, становить приблизно 300 °С: від -200 до +100 ЬС. Але більшість видів і більшість активності присвячені ще вужчому діапазону температур. Певні організми, особливо на стадії спокою, можуть існувати принаймні деякий час, при дуже низьких температурах. Окремі види мікроорганізмів, головним чином бактерії та водорості, здатні жити та розмножуватися при температурах, близьких до точки кипіння. Верхня межа для бактерій гарячих джерел становить 88 С, для синьо-зелених водоростей - 80 С, а для найстійкіших риб і комах - близько 50 С. Як правило, верхні граничні значення фактора виявляються більш критичними, ніж нижні, хоча багато організмів поблизу верхніх меж діапазону толерантності функціонують ефективніше. У водних тварин діапазон толерантності до температури зазвичай більш вузький у порівнянні з наземними тваринами, оскільки діапазон коливань температури у воді менший, ніж на суші. Таким чином, температура є важливим і часто лімітуючим фактором. Температурні ритми значною мірою контролюють сезонну та добову активність рослин та тварин.

Кількість опадів та вологість- основні величини, що вимірюються щодо цього фактора. Кількість опадів залежить переважно від шляхів і характеру великих переміщень повітряних мас. Наприклад, вітри, що дмуть з океану, залишають більшу частину вологи на звернених до океану схилах, внаслідок чого за горами залишається "дощова тінь", що сприяє формуванню пустелі. Рухаючись углиб суші, повітря акумулює деяку кількість вологи, і кількість опадів знову збільшується. Пустелі, як правило, розташовані за високими гірськими хребтами або вздовж тих берегів, де вітри дмуть із великих внутрішніх сухих районів, а не з океану, наприклад, пустеля Нами в Південно-Західній Африці. Розподіл опадів по порах року - украй важливий лімітуючий фактор для організмів. Вологість - параметр, що характеризує вміст водяної пари у повітрі. Абсолютною вологістю називають кількість водяної пари в одиниці об'єму повітря. У зв'язку з залежністю кількості пари, що утримується повітрям, від температури і тиску, введено поняття відносної вологості - це відношення пари, що міститься в повітрі, до пари, що насичує, при даних температурі і тиску. Так як у природі існують добовий ритм вологості - підвищення вночі та зниження вдень, і коливання її по вертикалі та горизонталі, цей фактор поряд зі світлом та температурою відіграє важливу роль у регулюванні активності організмів. Доступний живим організмам запас поверхневої води залежить від кількості опадіву цьому районі, але ці величини який завжди збігаються. Так, користуючись підземними джерелами, куди вода надходить з інших районів, тварини та рослини можуть отримувати більше води, ніж від надходження її з опадами. І навпаки, дощова вода іноді відразу стає недоступною для організмів. Випромінювання Сонця є електромагнітними хвилями різної довжини. Воно необхідне живої природі, оскільки є основним зовнішнім джерелом енергії. Треба мати на увазі те, що спектр електромагнітного випромінювання Сонця дуже широкий і його частотні діапазони по-різному впливають на живу речовину.

Для живої речовини важливі якісні ознаки світла - довжина хвилі, інтенсивність та тривалість дії. Іонізуюче випромінювання вибиває електрони з атомів та приєднує їх до інших атомів з утворенням пар позитивних та негативних іонів. Його джерелом є радіоактивні речовини, що містяться в гірських породах, крім того, воно надходить з космосу. Різні види живих організмів сильно відрізняються своїми здібностями витримувати великі дози радіаційного опромінення. Як показують дані більшої частини досліджень, найбільш чутливі до опромінення клітини, що швидко діляться. У вищих рослин чутливість до іонізуючого випромінювання прямо пропорційна розміру клітинного ядра, а точніше обсягу хромосом або вмісту ДНК. Газовий склад атмосфери також є важливим кліматичним фактором. Приблизно 3-3,5 млрд років тому атмосфера містила азот, аміак, водень, метан і водяну пару, а вільний кисень у ній був відсутній. Склад атмосфери значною мірою визначався вулканічними газами. Через відсутність кисню не існувало озонового екрану, що затримує ультрафіолетове випромінювання Сонця. З часом за рахунок абіотичних процесів в атмосфері планети став накопичуватися кисень, почалося формування озонового шару. Вітер здатний навіть змінювати зовнішній вигляд рослин, особливо в тих місцеперебуваннях, наприклад в альпійських зонах, де лімітуючий вплив мають інші фактори. Експериментально показано, що у відкритих гірських місцеперебуваннях вітер лімітує зростання рослин: коли збудували стіну, яка захищала рослини від вітру, висота рослин збільшилася. Велике значення мають бурі, хоча їхня дія суто локальна. Урагани та звичайні вітри здатні переносити тварин і рослини на великі відстані і тим самим змінювати склад угруповань. Атмосферний тиск, мабуть, не є лімітуючим фактором безпосередньої дії, проте він має пряме відношення до погоди та клімату, які мають безпосередній лімітуючий вплив.

Водні умови створюють своєрідне середовище проживання організмів, що відрізняється від наземної насамперед щільністю та в'язкістю. Щільність води приблизно в 800 разів, а в'язкість приблизно в 55 разів вища, ніж у повітря. Разом із щільністю та в'язкістю найважливішими фізико-хімічними властивостями водного середовища є: температурна стратифікація, тобто зміна температури за глибиною водного об'єкта та періодичні зміни температури в часі, а також прозорість води, що визначає світловий режим під її поверхнею: від прозорості залежить фотосинтез зелених та пурпурових водоростей, фітопланктону, вищих рослин. Як і атмосфері, важливу роль відіграє газовий склад водного середовища. У водних місцепроживання кількість кисню, вуглекислого газу та інших газів, розчинених у воді і тому доступних організмам, сильно варіюється в часі. У водоймах з високим вмістом органічних речовин кисень є лімітуючим фактором першорядної ваги. Кислотність – концентрація водневих іонів (рН) – тісно пов'язана з карбонатною системою. Значення рН змінюється в діапазоні від 0 до 14 рН: при рН=7 середа нейтральна, при рН<7 - кислая, при рН>7 – лужна. Якщо кислотність не наближається до крайніх значень, то угруповання здатні компенсувати зміни цього фактора - толерантність співтовариства до діапазону рН дуже значна. У водах з низьким рН міститься мало біогенних елементів, тому продуктивність тут дуже мала. Солоність - вміст карбонатів, сульфатів, хлоридів і т.д. - є ще одним значущим абіотичним фактором у водних об'єктах. У прісних водах солей мало, їх близько 80 % посідає карбонати. Вміст мінеральних речовин у світовому океані становить середньому 35 г/л. Організми відкритого океану зазвичай стеногалінні, тоді як організми прибережних солонуватих вод загалом евригалінні. Концентрація солей у рідинах тіла та тканинах більшості морських організмів ізотонічна концентрації солей у морській воді, так що тут не виникає проблем з осморегуляцією. Течія не тільки сильно впливає на концентрацію газів та поживних речовин, а й прямо діє як лімітуючий фактор. Багато річкових рослин і тварин морфологічно і фізіологічно особливим чином пристосовані до збереження свого положення в потоці: вони мають цілком певні межі толерантності до фактора течії. Гідростатичний тиск в океані має велике значення. З зануренням у воду на 10 м тиск зростає на 1 атм (105 Па). У найглибшій частині океану тиск досягає 1000 атм (108 Па). Багато тварин здатні переносити різкі коливання тиску, особливо, якщо вони в тілі немає вільного повітря. В іншому випадку можливий розвиток газової емболії. Високі тиски, характерні великих глибин, зазвичай, пригнічують процеси життєдіяльності.

Грунт

Ґрунтом називають шар речовини, що лежить поверх гірських порід земної кори. Російський вчений - дослідник природи Василь Васильович Докучаєв 1870 року першим розглянув ґрунт як динамічне, а не інертне середовище. Він довів, що ґрунт постійно змінюється та розвивається, а в його активній зоні йдуть хімічні, фізичні та біологічні процеси. Ґрунт формується внаслідок складної взаємодії клімату, рослин, тварин та мікроорганізмів. До складу ґрунту входять чотири основні структурні компоненти: мінеральна основа (зазвичай 50-60 % загального складу ґрунту), органічна речовина (до 10 %), повітря (15-25 %) та вода (25-30 %). Мінеральний скелет ґрунту – це неорганічний компонент, який утворився з материнської породи внаслідок її вивітрювання. Органічна речовина ґрунту утворюється при розкладанні мертвих організмів, їх частин та екскрементів. Органічні залишки, що не повністю розклалися, називаються підстилкою, а кінцевий продукт розкладання - аморфна речовина, в якій вже неможливо розпізнати початковий матеріал, - називається гумусом.Завдяки своїм фізичним та хімічним властивостям гумус покращує структуру ґрунту та його аерацію, а також підвищує здатність утримувати воду та поживні речовини. У ґрунті мешкає безліч видів рослинних і тваринних організмів, що впливають на її фізико-хімічні характеристики: бактерії, водорості, гриби або найпростіші одноклітинні, черв'яки та членистоногі. Біомаса їх у різних ґрунтах дорівнює (кг/га): бактерій 1000-7000, мікроскопічних грибів - 100-1000, водоростей 100-300, членистоногих - 1000, черв'яків 350-1000. Головним топографічним чинником є ​​висота над рівнем моря. З висотою знижуються середні температури, збільшується добовий перепад температур, зростають кількість опадів, швидкість вітру та інтенсивність радіації, знижуються атмосферний тиск та концентрації газів. Всі ці фактори впливають на рослини та тварин, зумовлюючи вертикальну зональність. Гірські ланцюги можуть бути кліматичними бар'єрами. Гори служать також бар'єрами для поширення та міграції організмів і можуть грати роль лімітуючого фактора у процесах видоутворення.
Ще один топографічний фактор – експозиція схилу. У північній півкулі схили, звернені на південь, отримують більше сонячного світла, тому інтенсивність світла та температура тут вища, ніж на дні долин та на схилах північної експозиції. У південній півкулі має місце зворотна ситуація. Важливим фактором рельєфу є також крутість схилу. Для крутих схилів характерні швидкий дренаж і змивання ґрунтів, тому тут ґрунти малопотужні та сухіші. Для абіотичних умов справедливими є всі розглянуті закони впливу екологічних факторів на живі організми. Знання цих законів дозволяє відповісти питанням: чому у різних регіонах планети сформувалися різні екосистеми? Основна причина – своєрідність абіотичних умов кожного регіону.

Біотичні відносини та роль видів в екосистемі

Ареали поширення та чисельність організмів кожного видуобмежуються не лише умовами зовнішнього неживого середовища, а й їхніми стосунками з організмами інших видів. Безпосереднє живе оточення організму становить його біотичне середовище, а чинники цього середовища називаються біотичними. Представники кожного виду здатні існувати в оточенні, де зв'язки з іншими організмами забезпечують їм нормальні умови життя. Розглянемо характерні риси відносин різних типів. Конкуренція є в природі найбільш комплексним типом відносин, у якому дві популяції чи дві особи в боротьбі необхідні життя умови впливають друг на друга негативно. Конкуренція може бути внутрішньовидової та міжвидової. Внутрішньовидова боротьба відбувається між особинами того самого виду, міжвидова конкуренція має місце між особинами різних видів. Конкурентна взаємодія може стосуватися життєвого простору, їжі або біогенних елементів, світла, місця укриття та багатьох інших життєво важливих факторів. Міжвидова конкуренція, незалежно від того, що лежить в її основі, може призвести або до встановлення рівноваги між двома видами, або до заміни популяції одного виду популяцією іншого, або до того, що один вид витіснить інший в інше місце або змусить його перейти на Використання інших ресурсів. Встановлено, що два однакових в екологічному відношенні та потребах виду не можуть співіснувати в одному місці і рано чи пізно один конкурент витісняє іншого. Це так званий принцип виключення або Гаузе.

1) відносини між живими організмами є одним з основних регуляторів чисельності та просторового розподілу організмів у природі;

2) негативні взаємодії між організмами виявляються на початкових стадіях розвитку співтовариства або у порушених природних умовах; у нещодавно сформованих чи нових асоціаціях ймовірність виникнення сильних негативних взаємодій більша, ніж у старих асоціаціях;

3) у процесі еволюції та розвитку екосистем виявляється тенденція до зменшення ролі негативних взаємодій з допомогою позитивних, підвищують виживання взаємодіючих видів.

Всі ці обставини людина повинна враховувати під час проведення заходів щодо управління екологічними системами та окремими популяціями з метою використання їх у своїх інтересах, а також передбачати опосередковані наслідки, які можуть при цьому мати місце.

Функціонування екосистем

Енергія в екосистемах.

Нагадаємо, що екосистема - це сукупність живих організмів, обмінюються безперервно енергією, речовиною та інформацією один з одним та з навколишнім середовищем. Розглянемо спочатку процес обміну енергією. Енергію визначають як здатність виконувати роботу. Властивості енергії описуються законами термодинаміки.
Перший закон (початок) термодинаміки або закон збереження енергії стверджує, що енергія може переходити з однієї форми до іншої, але вона не зникає і не створюється заново. Другий закон (початок) термодинамікиабо закон ентропії стверджує, що у замкнутій системі ентропія може лише зростати. Щодо енергії в екосистемах зручне наступне формулювання: процеси, пов'язані з перетвореннями енергії, можуть відбуватися мимовільно лише за умови, що енергія переходить із концентрованої форми на розсіяну, тобто деградує. Міра кількості енергії, яка стає недоступною для використання, або інакше міра зміни упорядкованості, що відбувається при деградації енергії, є ентропією. Чим вища упорядкованість системи, тим менша її ентропія. Таким чином, будь-яка жива система, у тому числі і екосистема, підтримує свою життєдіяльність завдяки, по-перше, наявності в навколишньому середовищі надміру дарової енергії (енергія Сонця); по-друге, здібності за рахунок пристрою складових її компонентів цю енергію вловлювати і концентрувати, а використавши - розсіювати в навколишнє середовище. Таким чином, спочатку уловлювання, а потім концентрування енергії з переходом від одного трофічного рівня до іншого забезпечує підвищення впорядкованості організації живої системи, тобто зменшення її ентропії.

Енергія та продуктивність екосистем

Отже, життя в екосистемі підтримується завдяки безперервному проходженню через живу речовину енергії, що передається від одного трофічного рівня до іншого; при цьому відбувається постійне перетворення енергії з одних форм на інші. Крім того, при перетвореннях енергії частина її губиться у вигляді тепла.
Тоді постає питання: у яких кількісних співвідношеннях, пропорціях мають бути між собою члени спільноти різних трофічних рівнів в екосистемі, щоб забезпечувати свою потребу в енергії?

Весь запас енергії зосереджений у масі органічної речовини- Біомасі, тому інтенсивність утворення та руйнування органічної речовини на кожному з рівнів визначається проходженням енергії через екосистему (біомасу завжди можна виразити в одиницях енергії). Швидкість утворення органічної речовини називають продуктивністю. Розрізняють первинну та вторинну продуктивність. У будь-якій екосистемі відбувається утворення біомаси та її руйнування, причому ці процеси повністю визначаються життям нижчого трофічного рівня – продуцентами. Решта організмів лише споживають вже створене рослинами органічне речовина і, отже, загальна продуктивність екосистеми від них залежить. Високі швидкості продукування біомаси спостерігаються в природних та штучних екосистемах там, де сприятливі абіотичні фактори, і особливо при надходженні додаткової енергії ззовні, що зменшує власні витрати системи на підтримку життєдіяльності. Така додаткова енергія може надходити в різній формі: наприклад, на полі, що обробляється - у формі енергії викопного палива і роботи, що здійснюється людиною або твариною. Таким чином, для забезпечення енергією всіх особин спільноти живих організмів екосистеми необхідне певне кількісне співвідношення між продуцентами, консументами різних порядків, детрітофагами та редуцентами. Проте задля життєдіяльності будь-яких організмів, отже й системи загалом, лише енергії недостатньо, вони обов'язково повинні одержувати різні мінеральні компоненти, мікроелементи, органічні речовини, необхідних побудови молекул живої речовини.

Кругообіг елементів в екосистемі

Звідки беруться в живій речовині необхідні для побудови організму компоненти? Їх поставляють у харчовий ланцюг ті самі продуценти. Неорганічні мінеральні речовини і воду вони витягають з ґрунту, CO2 - з повітря, і з утвореної в процесі фотосинтезу глюкози за допомогою біогенів будують складні органічні молекули - вуглеводи, білки, ліпіди, нуклеїнові кислоти, вітаміни і т.п. Щоб необхідні елементи були доступні живим організмам, вони повинні бути в наявності. У цьому взаємозв'язку реалізується закон збереження речовини. Його зручно сформулювати в такий спосіб: атоми в хімічних реакціях будь-коли зникають, не утворюються і перетворюються друг на друга; вони лише перегрупуються з утворенням різних молекул і сполук (одночасно відбувається поглинання чи виділення енергії). В силу цього атоми можуть використовуватися в різних сполуках і запас їх ніколи не виснажується. Саме це відбувається в природних екосистемах у вигляді кругообігів елементів. При цьому виділяють два круговороти: великий (геологічний) і малий (біотичний). Кругообіг води є одним із грандіозних процесів на поверхні земної кулі. Він відіграє головну роль у зв'язуванні геологічного та біотичного кругообігу. У біосфері вода, безперервно переходячи з одного стану в інший, робить малий і великий кругообіг. Випаровування води з поверхні океану, конденсація водяної пари в атмосфері та випадання опадів на поверхню океану утворюють малий кругообіг. Якщо ж водяна пара переноситься повітряними течіями на сушу, кругообіг стає значно складнішим. У цьому випадку частина опадів випаровується і надходить назад в атмосферу, інша - живить річки та водоймища, але в результаті знову повертається в океан річковим та підземним стоком, завершуючи тим самим великий кругообіг. Важлива властивість кругообігу води полягає в тому, що він, взаємодіючи з літосферою, атмосферою та живою речовиною, пов'язує докупи всі частини гідросфери: океан, річки, ґрунтову вологу, підземні води та атмосферну вологу. Вода – найважливіший компонент всього живого. Ґрунтові води, проникаючи крізь тканини рослини у процесі транспірації, привносять мінеральні солі, необхідних життєдіяльності самих рослин. Узагальнюючи закони функціонування екосистем, сформулюємо ще раз їх основні положення:

1) природні екосистеми існують за рахунок не забруднює середовище дарової сонячної енергії, кількість якої надмірно і відносно постійно;

2) перенесення енергії та речовини через угруповання живих організмів в екосистемі відбувається по харчовому ланцюгу; всі види живого в екосистемі діляться по виконуваних ними функцій у цьому ланцюзі на продуцентів, консументів, детритофагів та редуцентів – це біотична структура спільноти; кількісне співвідношення чисельності живих організмів між трофічними рівнями відбиває трофічну структуру співтовариства, яка визначає швидкість проходження енергії та речовини через співтовариство, тобто продуктивність екосистеми;

3) природні екосистеми завдяки своїй біотичній структурі невизначено довго підтримують стійкий стан, не страждаючи від виснаження ресурсів та забруднення власними відходами; отримання ресурсів та позбавлення від відходів відбуваються у межах кругообігу всіх елементів.

Вплив людини на екосистему

Вплив людини на навколишнє середовище може розглядатися в різних аспектах залежно від мети вивчення цього питання. З погляду екології представляє інтерес розгляд впливу людинина екологічні системи з точки зору відповідності чи протиріччя дій людини об'єктивним законам функціонування природних екосистем. Виходячи з погляду на біосферу як глобальну екосистему, все різноманіття видів діяльності людини в біосфері призводить до змін: складу біосфери, кругообігів і балансу речовин, що її складають; енергетичного балансу біосфери; біоти. Спрямованість та ступінь цих змін такі, що самою людиною їм дано назву екологічної кризи. Сучасна екологічна криза характеризується такими проявами:

Поступова зміна клімату планети внаслідок зміни балансу газів у атмосфері;
- загальне та місцеве (над полюсами, окремими ділянками суші) руйнування біосферного озонового екрану;
- забруднення Світового океану важкими металами, складними органічними сполуками, нафтопродуктами, радіоактивними речовинами, насичення вуглекислим газом;
- розрив природних екологічних зв'язків між океаном та водами суші внаслідок будівництва гребель на річках, що призводить до зміни твердого стоку, нерестових шляхів тощо;
- забруднення атмосфери з утворенням кислотних опадів, високотоксичних речовин внаслідок хімічних та фотохімічних реакцій;
- забруднення вод суші, у тому числі річкових, що служать для питного водопостачання, високотоксичними речовинами, включаючи діоксини, важкі метали, феноли;
- опустелювання планети;
- деградація ґрунтового шару, зменшення площі родючих земель, придатних для сільського господарства;
- радіоактивне забруднення окремих територій у зв'язку із захороненням радіоактивних відходів, техногенними аваріями тощо;
- накопичення лежить на поверхні суші побутового сміття і промислових відходів, особливо практично неразлагающихся пластмас;
- скорочення площ тропічних та північних лісів, що веде до дисбалансу газів атмосфери, у тому числі скорочення концентрації кисню в атмосфері планети;
- забруднення підземного простору, включаючи підземні води, що робить їх непридатними для водопостачання та загрожує поки що мало вивченого життя в літосфері;
- масове та швидке, лавиноподібне зникнення видів живої речовини;
- погіршення середовища життя у населених місцях, насамперед урбанізованих територіях;
- загальне виснаження та нестача природних ресурсів у розвиток людства;
- Зміна розміру, енергетичної та біогеохімічної ролі організмів, переформування харчових ланцюгів, масове розмноження окремих видів організмів;
- Порушення ієрархії екосистем, збільшення системної одноманітності на планеті.

Висновок

Коли в середині шістдесятих років ХХ століття проблеми довкілля опинилися в центрі уваги світової громадськості, постало питання: скільки часу в запасі у людства? Коли воно почне пожинати плоди зневажливого ставлення до навколишнього середовища? Вчені розрахували: за 30-35 років. Цей час настав. Ми стали свідками глобальної екологічної кризи,спровокованої діяльністю людини. Разом з тим останні тридцять років не пройшли даремно: створено твердішу наукову основу розуміння проблем навколишнього середовища, утворено регламентуючі органи на всіх рівнях, організовано численні громадські екологічні групи, прийнято корисні закони та постанови, досягнуто деяких міжнародних домовленостей. Однак ліквідуються в основному наслідки, а не причини становища, що склалося. Наприклад, люди застосовують все нові засоби боротьби із забрудненнями на автомобілях і намагаються добувати все більше нафти замість того, щоб поставити під питання необхідність задоволення надмірних потреб. Людство безнадійно прагне врятувативід вимирання кілька видів, не звертаючи увагу на власний демографічний вибух, що стирає з землі природні екосистеми. Основний висновок із розглянутого у навчальному посібнику матеріалу цілком зрозумілий: системи, що суперечать природним принципам та законам, нестійкі. Спроби зберегти їх стають дедалі дорожчими і складнішими й у разі приречені на невдачу. Щоб приймати довгострокові рішення, необхідно звернути увагу на принципи, що визначають сталий розвиток, а саме:

Стабілізація чисельності населення;
- перехід до більш енерго та ресурсозберігаючого способу життя;
- Розвиток екологічно чистих джерел енергії;
- Створення маловідходних промислових технологій;
- Рециклізація відходів;
- створення збалансованого сільськогосподарського виробництва, що не виснажує ґрунтові та водні ресурси та не забруднює землю та продукти харчування;
- Збереження біологічного розмаїття на планеті.

Список літератури

1. Небіл Б. Наука про навколишнє середовище: Як влаштований світ: У 2 т. – М.: Світ, 1993.
2. Одум Ю. Екологія: У 2 т. - М: Світ, 1986.
3. Реймерс Н. Ф. Охорона природи та навколишньої людини Середовища: Словник-довідник. - М: Просвітництво, 1992. - 320 с.
4. Стадницький Г. В., Родіонов А. І. Екологія.
5. М: Вищ. шк., 1988. – 272 с.

15.01.2018 стаття

Текст ECOCOSM

Термін «екосистема» знайомий кожному з нас зі шкільної лави і, якщо заглянути глибше в засіки пам'яті, то й сьогодні ми можемо сказати: екосистема є функціональною єдністю живих організмів та середовища їх проживання (тобто неживої природи, що оточує ці організми). І це відповідь на «відмінно» для шестикласника.

Насправді суть і роль екологічних систем набагато складніша, ніж це може здатися на перший погляд. Будучи основними функціональними одиницями екології та структурними компонентами біосфери, екосистеми дивовижні як видовим різноманіттям, а й широким спектром функцій, що вони виконують.

Найважливіше значення, яке екологічні системи мають для людства, є приводом познайомитися з ними ближче та дізнатися про них щось нове – те, що може стати для вас відкриттям.

Як з'явилося поняття про екосистему

Існування тісного взаємозв'язку між усіма живими організмами у природі був секретом вже за часів античності. Люди не могли не помітити закономірностей, що поєднують різні природні процеси, проте терміна, що означає сукупність живих організмів на певному ареалі проживання, у той період не існувало.

Наприкінці XIX століття німецький вчений К. Мебіус зробив ще один крок до визначення поняття екосистеми, давши спільноті організмів в устричній банці назву «біоценоз». На 1887 року, завдяки його американському колезі З. Форбсу, з'являється термін «мікрокосм», що він використовує визначення озера разом із усіма організмами, які у ньому.

Поява терміна "екосистема"

Московські Чисті ставки лише на початку 18 століття отримали свою нинішню назву після упорядкування стараннями князя Меньшикова, чиєю власністю вони стали на той час. Раніше ставки мали назву Поганих, виконуючи роль гігантської стічної канави.

Термін «екологічна система» в тому розумінні, в якому він знайомий сьогодні нам, був узвичаєний порівняно недавно – 1935 року – англійським біологом Артуром Тенслі.

Вчений визначає екосистему як сукупність об'єктів живої та неживої природи. Просто кажучи – організмів та середовища їх проживання.

Поруч із цим терміном у суміжних науках виникають подібні поняття. Наприклад, у геології набуває поширення поняття «геосистема», а Ф. Клементс у 1930 році вводить термін «голоцен». В.І. Вернадському належить назва «біокосне тіло», введене ним у побут в 1944 році. Судячи об'єктивно, уявлення про екосистеми є базисним всім напрямів екологічної науки.

Екосистема при детальному розгляді

Головними особливостями будь-якої екологічної системи є її відкритість та здатність до саморегулювання, самоорганізації та саморозвитку. Таким чином, далеко не будь-яка біологічна система може називатися екосистемою, тому що не кожна з них має певну самодостатність і не може існувати протягом тривалого часу без регулювання ззовні. Яскравим прикладом біосистеми, що не є екосистемою, може бути акваріум або басейн з рибками.

Подібне співтовариство є лише частиною більш складної системи і носить назву «мікрокосм» або «фація» (в геоекології).

Екосистема та біогеоценоз

Екологічною бідою закінчилася забаганка члена Нью-Йоркського біологічного товариства Євгена Шеффеліна. Ось уже протягом 100 років шпаки, завезені ним до центрального парку Нью-Йорка, серйозно порушують роботу всіх екосистем у США, за винятком кількох штатів, куди пернаті іммігранти поки що не встигли дістатися. Наміри вченого були виключно добрими ― дозволити жителям міста милуватися всіма видами птахів, згаданими Шекспіром у його творах

Екосистема та біогеоценоз є практично синонімами. Різниця між цими поняттями полягає у широті їх значень. Якщо екосистемою може бути будь-яка територія (зокрема і вся біосфера планети), то біогеоценоз характерна прив'язка до конкретно взятому ділянці суші. Таким чином, біогеоценоз може вважатися екосистемою у спрощеному вигляді.

Екосистеми на службі людству

З того часу, як на Гавайських островах висадився перший Homo sapiens, тут зник 71 вид птахів.

Здатність екосистем до самовідновлення та саморегулювання – найцінніша їх якість, як для всієї планети, так і для людини зокрема. Завдяки так званим послугам, які надають нам екосистеми, людство забезпечене не лише продуктами харчування та питною водою, а й повітрям.

Ці послуги складно переоцінити, але вчені все ж таки спробували підрахувати та оголосити ціну тієї допомоги, яку надали людству екосистеми у 2014 році. Сума виявилася більш ніж значною – 125 трлн американських доларів.

У чому ж полягають послуги, які так люб'язно надаються нам самою природою?

«Забезпечуючі» послуги

Сюди входять всі блага, які людина споконвіку звикла отримувати від землі безоплатно, тобто задарма: продукти харчування (як рослинного, так і тваринного походження), вода для пиття та господарських потреб, промислова сировина та будівельні матеріали, компоненти для виготовлення ліків, харчових добавок та косметичних засобів (рослинні та тварини).

«Допоміжні» послуги

Будучи довкіллям для безлічі живих організмів, що вживаються в їжу не тільки людиною, але й іншими мешканцями, екосистеми виконують важливу допоміжну роль. Вони надають стіл і дах мільйонам живих істот, а також забезпечують їх видове різноманіття. Цей факт надзвичайно важливий для природи Землі, оскільки кількість видів тварин і рослин, що вирощуються людиною, значно поступається «дикому» розмаїттю, яке дарує екологічні системи.

«Регулюючі» послуги

Щороку на землі перестають існувати 11 мільйонів гектарів тропічних лісів

Забезпечення належної якості ґрунту, водних ресурсів та повітря, запилення культурних рослин – все це стосується регулюючої функції екологічних систем. У її забезпеченні беруть участь всі екосистеми. Наприклад, мікроорганізми, що живуть у водно-болотних угіддях, знищують патогенну флору, що утворюється в стічних водах, забезпечуючи їхню фільтрацію та розкладання відходів.

І ще одна функція, що виконується екосистемами, яку важко переоцінити – виділення рослинами в атмосферу кисню Лісові масиви та інші зелені насадження сприяють розкладанню вуглекислого газу на кисень і вуглець, даруючи решті живих істот можливість вільно дихати.

«Культурні» послуги

До цього розряду цінностей, які ми отримуємо від екосистем, належить наша естетична насолода від спілкування з природою, наша любов до рідних країв та незліченні радості туристичного відпочинку. Адже якщо проаналізувати перелік культурних благ, які нам дарують подорожі (споглядання архітектури та мальовничих пейзажів, знайомство з самобутньою культурою різних народів), виявиться, що більшість із них тісно пов'язана з природними особливостями цієї території (клімат ґрунт, ландшафт, флора та фауна); іншими словами – з особливостями екосистем, що існують на цій території.

Особливу роль надання послуг цієї категорії грають об'єкти культурної спадщини Юнеско.

На підставі наведених вище фактів напрошується висновок: значення, що надається вченими екологічним системам, жодною мірою не перебільшено і збереження їхньої цілісності сьогодні – завдання номер один для людства. Як це зробити? – немає питання складніше і водночас простіше, ніж це.

Природні екосистеми, яких не торкнулася руйнівна діяльність людини, становлять у Європі лише 3 – 4% земель. Більшість цих ділянок є заповідними територіями.

Не варто намагатися вирішити проблему глобально, відчуваючи себе у відповіді за все населення земної кулі. Достатньо просто переглянути свої звички, які прямо чи опосередковано можуть вплинути на екосистеми, які вас оточують. Широта розмаху діяльності у цій галузі буквально безмежна. Ви можете як мінімум почати сортувати сміття, яке викидаєте у контейнер у дворі, та здавати батареї у спеціальний пункт прийому. А максимум ... що ж, його кожен визначає для себе сам –

Що вивчає Екологія?

Екологія

Ернст Геккель в 1866

Перерахуйте розділи екології.

Соціальна екологія-Це розділ екології, що вивчає взаємовідносини між людиною та навколишнім.

Загальна екологія-це наука про екосистеми, які включають живі організми і неживу речовину, з яким ці організми постійно взаємодіють.

Прикладний напрямок-це розділ науки, який займається перетворенням екологічних систем на основі тих знань, які є у людини. Такий напрямок є практичною частиною екологічної діяльності. При цьому прикладний напрямок містить у собі ще три великі блоки.

Геоекологія-комплексна наука на стику екології та географії

міждисциплінарний науковий напрямок, що поєднує дослідження складу, будови, властивостей, процесів, фізичних та геохімічних полів геосфер Землі як довкілля людини та інших організмів.

Що розуміється під екосистемою?

Екологічна система- біологічна система (біогеоценоз), що складається з спільноти живих організмів (біоценоз), середовища проживання (біотоп), системи зв'язків, що здійснює обмін речовиною та енергією між ними.

З яких основних блоків складається екосистема?

а)кліматичний режим, хімічні та фізичні характеристики середовища;

неорганічні речовини (макроелементи та мікроелементи) та деякі органічні речовини, що формують гумус ґрунту.

Б)продуценти-виробники органічної речовини – автотрофні організми, головним чином, зелені фотосинтезуючі рослини.

Д)редуценти - бактерії та гриби, які руйнують мертві тіла або відпрацьовану органічну речовину до стану простих неорганічних сполук (води, вуглекислого газу, оксидів сірки та ін.)

Що таке "біоценоз".

Біоценоз-Історично склалася сукупність рослин, тварин, мікроорганізмів, що населяють ділянку суші або водойми (біотоп) і характеризуються певними відносинами як між собою, так і з абіотичними факторами навколишнього середовища.

Поняття «населення».

Популяція-це сукупність організмів одного виду, що тривалий час мешкають на одній території (що займають певний ареал) і частково або повністю ізольованих від особин інших таких самих груп.

9. Перерахуйте чотири середовища життя-водна, наземно-повітряна, ґрунтова та організменна. Рослини ростуть у всіх чотирьох середовищах життя.

Правило Бергмана.

Правило говорить, що серед подібних форм гомойотермних (теплокровних) тварин найбільшими є ті, які живуть в умовах холоднішого клімату - у високих широтах або в горах.

Правило Аллена.

Згідно з цим правилом серед споріднених форм гомойотермних (теплокровних) тварин, що ведуть подібний спосіб життя, ті, які мешкають у більш холодному кліматі, мають відносно менші частини тіла, що виступають: вуха, ноги, хвости і т.д.

Що розуміється під "Біосферою".

Біосфера-оболонка Землі, заселена живими організмами, яка під їх впливом і зайнята продуктами їх життєдіяльності; "плівка життя"; Світова екосистема Землі.

Термін «біосфера» було запроваджено 1875 року Еге. Зюссом - австрійським геологом.

Де проходять межі біосфери.

Межі біосфери Землі проводяться за межами поширення живих організмів, а це означає, що верхня її межа проходить на висоті озонового шару на висоті 20-25 км. А нижня межа проходить на тій глибині, де перестають зустрічатись організми.

Поняття "ноосфера".

Ноосфера-сфера взаємодії нашого суспільства та природи, у межах якої розумна людська діяльність стає визначальним чинником розвитку.

Соціальна та прикладна екологія.

Причини

Перевипас худоби, знищення деревини, рельєф, клімат.

Що вивчає Екологія?

Екологія- наука про взаємодії живих організмів та їх угруповань між собою та з навколишнім середовищем.

Хто ввів у вжиток термін «екологія» і в якому році.

Термін уперше запропонував німецький біолог Ернст Геккель в 1866 року у книзі «Загальна морфологія організмів.

123Наступна ⇒

Екосистема- Основне поняття екології. Це сукупність співіснуючих видів рослин, тварин, грибів, мікроорганізмів, що взаємодіють між собою та з навколишнім середовищем проживання таким чином, що така спільнота може зберігатися та функціонувати протягом тривалого періоду геологічного часу.

Спільноти взаємодіючих живих організмів являють собою випадковий набір видів, а цілком певну систему, досить стійку, пов'язану численними внутрішніми зв'язками, з відносно постійною структурою і взаємозумовленим набором видів. Такі системи прийнято називати біотичними співтовариствами, або біоценозами (від лат. - "біологічне співтовариство"), а системи, що включають сукупність живих організмів та середовище їх проживання, - екосистемами. Термін "біогеоценоз", також позначає сукупність біологічного співтовариства та середовища проживання, але в дещо іншому контексті. Біотичне співтовариство складається із спільноти рослин, спільноти тварин, спільноти мікроорганізмів. Всі організми Землі та середовище їх проживання також являють собою екосистему вищого рангу - біосферу. Біосфера також має стійкість та інші властивості екосистеми.

Екологія розглядає взаємодію живих організмів та неживої природи. Ця взаємодія, по-перше, відбувається в рамках певної системи (екологічної системи, екосистеми) і, по-друге, вона не хаотична, а певним чином організована, підпорядкована законам. Екосистемою називають сукупність продуцентів, консументів і детрітофагів, що взаємодіють один з одним і з навколишнім середовищем за допомогою обміну речовиною, енергією та інформацією таким чином, що ця єдина система зберігає стійкість протягом тривалого часу. Таким чином, для природної екосистеми характерні три ознаки

1) екосистема обов'язково є сукупністю живих і неживих компонентів

2) у межах екосистеми здійснюється повний цикл, починаючи зі створення органічної речовини і закінчуючи цим розкладанням на неорганічні складові;

3) екосистема зберігає стійкість протягом тривалого часу, що забезпечується певною структурою біотичних та абіотичних компонентів.

Прикладами природних екосистем є озеро, печера, ліс, пустеля, тундра, океан, біосфера. Як видно з прикладів, простіші екосистеми входять до складу складніше організованих. У цьому реалізується ієрархія організації систем, у разі екологічних. Таким чином, пристрій природи слід розглядати як системне ціле, що складається з вкладених одна в одну екосистем, найвищою є унікальна глобальна екосистема — біосфера.

Поняття екосистеми та біогеоценозу

Термін "екосистема" вперше був запропонований англійським екологом А. Тенслі в 1935 р. Він розглядав екосистеми як основні структурні одиниці природи на планеті Земля.

Екосистема — комплекс із спільноти живих організмів та середовища їхнього існування, в якому відбувається обмін речовиною та енергією.

Екосистеми немає певної розмірності. Гниючий пень з безхребетними тваринами, грибами і бактеріями, що населяють його, є екосистемою невеликого масштабу ( мікроекосистема). Озеро з водними та навколоводними організмами є екосистемою середнього масштабу ( мезоекосистема). А море з його різноманіттям водоростей, риб, молюсків, ракоподібних - екосистема великого масштабу. макроекосистема).

Для позначення подібних систем на однорідних ділянках суші російський геоботанік В. Н. Сукачов в 1942 запропонував термін «біогеоценоз».

Біогеоценоз — сукупність живих (біоценоз) і неживих (біотоп) компонентів однорідної ділянки суші, де відбувається кругообіг речовин і перетворення енергії.

Як очевидно з наведеного визначення, біогеоценоз включає дві структурні частини — біоценоз і біотоп. Кожна з цих частин складається з певних компонентів, які взаємопов'язані між собою.

Біогеоценоз та екосистема - близькі поняття, що позначають біосистеми одного рівня організації. Загальною ознакою для цих систем є наявність у них обміну речовиною та енергією між живим та неживим компонентами.

Проте вищезазначені поняття є синонімами. Екосистеми мають різний ступінь складності, різні масштаби, вони можуть бути природними (природними) та штучними (створеними людиною). Як окремі екосистеми можуть розглядатися крапля води з калюжі з мікроорганізмами, болотна купина з її населенням, озеро, луг, пустеля і, нарешті, біосфера — екосистема найвищого рангу.

Біогеоценоз відрізняється від екосистеми територіальною обмеженістю та певним складом популяцій (біоценоз). Його межі визначаються наземним рослинним покривом (фітоценоз). Зміна рослинності свідчить про зміну умов у біотопі та про кордон із сусіднім біогеоценозом. Наприклад, перехід від деревини до трав'янистої свідчить про межу між лісовим і лучним біогеоценозами.

Хто ввів у науку поняття «екосистема»?

Біогеоценози виділяють лише на суші.

Отже, поняття «екосистема» ширше, ніж «біогеоценоз». Екосистемою можна назвати будь-який біогеоценоз, а ось біогеоценоз можна назвати тільки наземні екосистеми.

З точки зору забезпечення поживними речовинами біогеоценоз більш автономні (незалежні від інших біогеоценозів), ніж екосистеми. У кожному зі стійких (існуючих тривалий час) біогеоценозів здійснюється свій кругообіг речовин, який можна порівняти за характером з кругообігом речовин у біосфері планети Земля, але тільки в набагато меншому масштабі. Екосистеми ж більш відкриті системи. Це ще одна відмінність біогеоценозів від екосистем.

Структура екосистеми

В екосистемі види організмів виконують різні функції, завдяки яким здійснюється кругообіг речовин. Залежно від ролі, яку види грають у кругообігу, їх відносять до різних функціональних груп: продуцентів, консументів або редуцентів.

Продуценти(Від лат. producens- Творчий), або виробники, - Автотрофні організми, що синтезують органічну речовину з мінерального з використанням енергії. Якщо для синтезу органічної речовини використовується сонячна енергія, то продуцентів називають фотоавтотрофами. До фотоавтотрофів належать усі зелені рослини, лишайники, ціанобактерії, автотрофні протисти, зелені та пурпурні бактерії. Продуценти, що використовують для синтезу органічної речовини енергію хімічних реакцій окиснення неорганічних речовин, називаються хемоавтотрофами. Ними є залізобактерії, безбарвні серобактерії, нітрифікуючі та водневі бактерії.

Редуценти(Від лат. reducens- Повертає), або руйнівники, - Гетеротрофні організми, що руйнують відмерлу органічну речовину будь-якого походження до мінерального.

Мінеральна речовина, що утворюється, накопичується в грунті і надалі поглинається продуцентами. В екології відмерла органічна речовина, залучена до процесу розкладання, називається детритом. Детріт- відмерлі залишки рослин і грибів, трупи та екскременти тварин з бактеріями, що містяться в них.

У процесі розкладання детриту беруть участь детритофаги та редуценти. До деритофагів відносяться мокриці, деякі кліщі, багатоніжки, ногохвостки, жуки мертвоїди, деякі комахи та їх личинки, черв'яки. Вони споживають детрит і в ході життєдіяльності залишають екскременти, що містять органіку. Справжніми редуцентами є гриби, гетеротрофні протисти, грунтові бактерії. Всі представники детритофагів та редуцентів, відмираючи, також утворюють детрит.

Роль редуцентів у природі дуже велика. Без них у біосфері накопичувалися б відмерлі органічні залишки, а мінеральні речовини, необхідні продуцентам, вичерпалися б. І життя на Землі у тій формі, яку ми знаємо, припинилося б.

Взаємозв'язок функціональних груп в екосистемі можна виявити на наступній схемі.

В екосистемі з великою видовою різноманітністю може здійснюватися взаємозамінність одного виду іншим без порушення функціональної структури.

Екосистема — комплекс із спільноти живих організмів та середовища їхнього існування, в якому відбувається обмін речовиною та енергією. Наземні екосистеми називають біогеоценозами. Біогеоценоз - сукупність біоценозу і біотопу, де здійснюється кругообіг речовин і перетворення енергії. Функціональними компонентами екосистеми є продуценти, консументи та редуценти.

Термін « екосистема»вперше був запропонований у 1935 р. англійським екологом А. Тэнслі, але, зрозуміло, саме уявлення про екосистему виникло значно раніше. Згадку про єдність організмів та середовища (а також людини та природи) можна знайти в найдавніших писемних пам'ятках історії.

Хто ввів у вжиток термін «екологія» і в якому році.

Але у системному вигляді підхід до екосистеми став з'являтися наприкінці минулого століття. Так, німецький вчений Карл Мебіус писав у 1877 р. про співтовариство організмів на устричній банці як про « біоценоз », а в 1887 р. американський біолог С. Форбс опублікував свою класичну працю про озеро як « мікрокосмі». Великий внесок у це питання зробили російські та радянські екологи. Так, відомий вчений В.В. Докучаєв (18461903) та її учень Г.Ф. Морозов, що спеціалізувалися в галузі лісової екології, надавали великого значення уявленню про «біоценоз».

У вітчизняній літературі з екології усвідомлення недостатності біоценотичного підходу при вирішенні завдань вивчення та управління природними комплектами виявилося у розробці академіком В. Н. Сукачовим у 1944 р. вчення про « біогеоценоз ».

Біогеоценоз - це сукупність на відомому протязі земної поверхні однорідних природних явищ (атмосфери, гірської породи, рослинності, тваринного світу та світу мікроорганізмів, грунту та гідрологічних умов), що має специфіку взаємодій складових її компонентів та певний тип обміну речовиною та енергією між собою та з іншими явищами природи.

Поняття «екосистема» та «біогеоценоз» близькі один до одного, але не є синонімами. За визначенням А. Тэнслі, екосистеми– це безрозмірні стійкі системи живих і неживих компонентів, у яких відбувається зовнішній та внутрішній кругообіг речовин та енергії. Таким чином, екосистема - це і крапля води з її мікробним населенням, і горщик з квіткою, і космічний пілотований корабель, і індустріальне місто. Під визначення біогеоценозу вони не підпадають, тому що їм не властиві багато ознак цього визначення. Екосистема може містити кілька біогеоценозів. Таким чином, поняття «екосистема» ширше, ніж «біогеоценоз», тобто будь-яка біогеоценоз є екологічною системою, але не всяка екосистема може вважатися біогеоценозом, причому біогеоценози – це суто наземні утворення, які мають свої чіткі межі.

Після того, як, завдяки бурхливому розвитку радіоелектроніки та комп'ютерної техніки, було розроблено загальну теорію систем, почався розвиток нового, кількісногонапрями – екології екосистем. Питання про те, якою мірою екосистеми підпорядковуються законам функціонування цілісних систем, наприклад, таких, як добре вивчених зараз фізичних систем, і наскільки екосистеми здатні до самоорганізації, подібно до організмів, дотепер залишається відкритим, і вивчення його продовжується.

Виділяють мікроекосистеми (наприклад, листяний опад одного дерева та ін.), мезоекосистеми (став, невеликий гай та ін.), макроекосистеми (континент, океан) і, нарешті, глобальна екосистема – біосфера Землі, яка нами вже досить докладно розглянута вище (рис . 37).

У лабораторній моделі мікроекосистеми можна скомбінувати автотрофну та гетеротрофну сукцесії, якщо проби з уже розвинених систем додати до середовища, збагаченого органічною речовиною. Спочатку, коли "цвітуть" гетеротрофні бактерії, система стає каламутною, потім, коли потрібні водоростям біогенні та ростові речовини (зокрема, тіамін) завдяки активності бактерій надходять у середу, система стає яскраво-зеленою. Це, звичайно, хороша модель штучної звтрофікаціі.

Іноді екосистеми класифікують на мікроекосистеми (наприклад, стовбур дерева, що впало або поляна в лісі), мезоекосистеми (лісовий масив або степовий колок) і макроекосистеми (тайга, море). Екосистемою вищого (глобального) рівня є біосфера Землі.

Можна виділити два типи біологічних мікрокосмів: 1) мікроекосистеми, взяті безпосередньо з природи шляхом множинного засіву культурального середовища пробами з різних природних місцепроживання; організмів), поки не вийде бажана комбінація. Системи першого типу - це, по суті, "демонтована" або "спрощена" природа, зведена до тих мікроорганізмів, які можуть тривалий час підтримуватися та функціонувати в умовах обраного експериментатором судини, культурального середовища, освітленості та температури. Такі системи, отже, зазвичай імітують певні природні ситуації. Наприклад, мікрокосм, показаний на рис. 2.17,5, походить з очисного ставка; на рис. 2.19 - із спільноти, яка живе на покладі. Одна з проблем, що виникає при роботі з такими похідними екосистемами, полягає в тому, що важко визначити їх точний видовий склад, особливо бактерій (Gorden et al., 1969). Початок використання в екології похідних або «множинних» систем поклали роботи Г. Одума та його учнів (Н. Odum, Hoskins, 1957; Beyers 1963).

Існуючі Землі екосистеми різноманітні. Виділяють мікроекосистеми (наприклад, стовбур гниючого дерева), мезоекосистеми (ліс, ставок тощо), макроекосистеми (континент, океан та ін.) і глобальну - біосфера.

Хоча безпосередня екстраполяція маленької лабораторної мікроекосистеми до природи, можливо, і не цілком правомірна, деякі дані дозволяють вважати, що основні тенденції, що спостерігаються в лабораторії, характерні для сукцесії на суші та у великих водоймах. Сезонні сукцесії часто відбуваються за тією ж схемою- слідом за «цвітінням» на початку сезону, яке характеризується швидким зростанням декількох домінуючих видів, до кінця сезону розвивається високе ставлення В/P, збільшується різноманітність і відносна, хоча і тимчасова, стійкість, як це встановлено в термінах Р та R (Маргалеф, 1963). У відкритих системах на зрілих стадіях зниження загальної, чи валової, продукції, спостерігається у просторово обмеженому мікрокосмі, може й відбуватися, але загальна схема біоенергетичних змін у останньому, зважаючи на все, добре імітує природу.[ …]

До аналізу проблеми можна підійти та експериментально, створюючи досвідчені популяції у мікроекосистемах. Одна з таких експериментальних моделей представлена ​​на фіг. 107. Акваріумну рибку гуппі (1еИз1ез гейси1аЫз) використовували для імітації популяції промислової риби, що обловлюється людиною. Можна бачити, що максимальний стійкий вихід продукції отримували в тому випадку, коли в кожен репродуктивний період вилучалася одна третина популяції, що призводило до зменшення рівноважної густини до величини, що становила трохи менше половини густини популяції, що не облавливалась. Експеримент показав також, що ці відносини незалежні від граничної ємності системи, яка підтримувалась на трьох різних рівнях шляхом зміни кількості їжі.

Очевидно, що екологічні системи можуть бути різного рівня. Наприклад, класичні екосистеми можуть бути: мікроекосистемами (наприклад, горщик з квіткою, стовбур дерева, що гниє і т.п.); мезоекосистемами (ліс, ставок тощо); макроекосистемами (океан, континент і т.п.).

Проблеми, пов'язані з прямим підрахунком колоній, добре ілюструє робота Гордена та інших. (1969). У). Дані підрахунку колоній у табл. 65 показують, що чисельність Bacillus sp. спочатку швидко зростає, та був зменшується до низького, але постійного рівня. Однак прямий підрахунок у мікроскопі показує, що за 3 дні Bacillus sp. утворюють суперечки та стають у цій системі неактивними. В даному випадку підрахунок живих колоній не дає чіткого уявлення про всю послідовність подій і призводить до завищення числа активних клітин у системі, оскільки суперечки Bacillus sp. проростали і давали початок колоніям серед їхнього подсчета.[ …]

Часто безранговість поняття «екосистема» створює певні труднощі характеристики антропогенних систем. Тому доцільно виділяти три категорії екосистем: мікроекосистеми (екосистема пня, мурашника, гнойової купи тощо); мезоекосистеми (екосистема в межах фітоценозу) та макроекосистеми (типу тундри, океану і т.д.).

Е. е. с. - Поняття багатопланове.

Роздаткові тести з екології з відповідями (стор. 1)

Існує загальнопланетарна Е. е. с., що охоплює всю планету Земля; міжконтинентальні Е. е. с.; національні; Е. е. с. територій держ-в; регіональні; місцеві; мікроекосистеми. Вони різняться як по територіям, а й набором природних компонентів: рослинність; тваринний світ, у т. ч. мікроорганізми; біоценоз; біомаса. Між ними відбувається взаємообмін та взаємозв'язок органічних та неорганічних речовин, компонентів на основі природного Закону рівноваги в природі, навколишньому середовищі.

Основа природоохоронної освіти - це класна робота, але аж ніяк вона може обмежитися лише уроками. Цілком доступними багатьом школам для проведення занять з тематики охорони природи та залучення дітей до практичних робіт можуть бути - шкільний двір, розташована неподалік школи ділянка природного ландшафту, міський парк, мікроекосистеми (став, поле, відвал гірської породи). При цьому важливо добиватися того, щоб школярі брали участь у виконанні досліджень та обговоренні проблем.

Переходимо до найважливішого узагальнення, саме що негативні взаємодії згодом стають менш помітними, якщо екосистема досить стабільна та її просторова структура забезпечує можливість взаємного пристосування популяцій. У модельних системах типу хижак- жертва, описуваних рівнянням Лотки-Вольтерри, якщо рівняння не введені додаткові члени, що характеризують дію чинників самообмеження чисельності, то коливання відбуваються безупинно і згасають (див. Левонтин, 1969). Піментел (1968; див. також Піментел і Стоун, 1968) експериментально показав, що такі додаткові члени можуть відбивати взаємні адаптації чи генетичну зворотний зв'язок. Коли ж нові культури створювали з особин, які раніше протягом двох років спільно існували в культурі, де їх чисельність піддавалася значним коливанням, виявилося, що у них виробився екологічний гомеостаз, при якому кожна з популяцій була «пригнічена» іншою такою мірою, що виявилося можливим їх співіснування при більш стабільному рівновазі.

Розміри екосистем різні. Такі великі наземні екосистеми, або макроекосистеми, як тундра, тайга, степ, пустеля, називаються біомами. Кожен біом включає цілу низку менших за розмірами, пов'язаних один з одним екосистем (площею від мільйона квадратних кілометрів до невеликого простору, займаного лісом, лугом, болотом). Існують дуже маленькі екосистеми, або мікроекосистеми, такі як стовбур дерева, що гниє, нижні шари озера. Точні межі між екосистемами зустрічаються рідко. Зазвичай між екосистемами знаходиться перехідна зона з видами, властивими обом сусіднім системам. Екосистеми не ізольовані одна від одної, а плавно переходять одна в одну. Існує і взаємодія різних екосистем, як пряме, і опосередковане.[ …]

А.Тенслі поняття "екосистема", хоча німець К.Мебіус ще в 1877 р. писав про співтовариство організмів на кораловому рифі як про біоценозу. Для вираження такої холістичної, за висловом Ю.Одума (1975), точки зору раніше використовувалися й інші терміни, серед яких слід назвати природний комплекс В. В. Доку чаєва, ландшафт Л. С. Берга, біокосна система В.І. Вернадського. Екосистема поєднує компоненти у функціональне ціле. Пізніше стали виділяти мікроекосистеми, мезоекосистеми та макроекосистеми, хоча розуміння обсягу цих підрозділів може бути неоднаковим у різних дослідників.

Справді, беручи за основу перше з наведених у темі 8 визначення екосистеми: «…будь-яка безперервно змінювана єдність, що включає…», можна вважати екосистемою будь-який біоценоз, який відповідає таким вимогам, як наявність трофічних рівнів, вплив на мікроклімат і т. д. Але згадаємо інше формулювання, у ній, на відміну першої, укладено чинник часу: «…історично що склалася система…». Мабуть, «населення» пня або комплекс видів-сапрофагів, що живуть у коржі гною, правильніше розглядати лише як фрагменти екосистеми, що існують нетривалий час. Автономність мікроекосистеми відносна і залежить від інших фрагментів екосистеми. Виходячи з цих міркувань, мінімальною розмірною одиницею екосистеми слід вважати більші, ніж мікроекосистеми, єдності: луг, ліс, поле, озеро тощо [...]

Якщо багато. ставки і озера добре вивчені як цілі екосистеми, то річки в цьому відношенні вивчені дуже мало. Таке положення пояснюється головним чином тим, що, як буде показано нижче, річки є великими і неповними системами. Є ряд чудових досліджень з енергетики харчових ланцюгів у річках; у цих роботах особлива увага приділяється рибам. Групою дослідників хсфошо вивчено Темзу в Англії (див. Манн, 1964, 1965, 1969). Оскільки більшість річок на околицях міст хоча б на деякий час сильно забруднені, хорошим довідником для початківців послужить невелика книга Хайнеса (1960) «Біологія забруднених вод».

В даний час концепція екосистеми – це одне з найголовніших узагальнень біології – відіграє важливу роль в екології. Багато в чому цьому сприяли дві обставини, на які вказує Г. А. Новіков (1979): по-перше, екологія як наукова дисципліна дозріла для таких узагальнень і вони стали життєво необхідні, а по-друге, зараз як ніколи гостро постали питання охорони біосфери та теоретичного обґрунтування природоохоронних заходів, що спираються насамперед на концепцію біотичних угруповань – екосистем. Крім того, як вважає Г. А. Новіков, поширенню ідеї екосистеми сприяла гнучкість самого поняття, так як до екосистем можна відносити біотичні спільноти будь-якого масштабу з їх довкіллям - від ставка до Світового океану, і від пня в лісі до великого лісового масиву, наприклад, тайги.

Екосистема А.

Тенслі та біогеоценоз В. Н. Сукачова

Біоценологія

Біоценологія (від біоценоз і грец. logos - вчення, наука) - це

1) Біологічна дисципліна, що вивчає рослинні та тваринні спільноти в їх сукупності (живу природу), тобто біоценози, їх будову, розвиток, розподіл у просторі та в часі, походження. Вивчення угруповань організмів у їх взаємодії з неживою природою - предмет біогеоценології.

2) Центральний розділ екології, що вивчає закономірності життя організмів у біоценозах, їх популяційну структуру, потоки енергії та кругообіг речовин. Близький до концепції синекологія.

3) Наука про біологічні спільноти або біоценози, їх склад, структуру, внутрішнє, або біоценотичне середовище, що відбуваються в співтовариствах біотрофічних і медіопативних процесах, механізмах регуляції та розвитку (біоценогенезу), продуктивності, використанні та охороні спільнот.

Екосистема А. Тенслі та біогеоценоз В. Н. Сукачова

Визначення екосистеми:

· Будь-яка єдність, що включає всі організми на даній ділянці і взаємодіє з фізичним середовищем таким чином, що потік енергії створює чітко визначену трофічну структуру, видову різноманітність та кругообіг речовин (обмін речовинами та енергією між біотичною та абіотичною частинами) усередині системи (Ю. Одум, 1971).

· Система фізико-хіміко-біологічних процесів (А. Тенслі, 1935).

· Спільнота живих організмів разом з неживою частиною середовища, в якому воно знаходиться, та всіма різноманітними взаємодіями (Д. Ф. Оуен.).

· Будь-яка сукупність організмів і неорганічних компонентів навколишнього середовища, в якій може здійснюватися кругообіг речовин (В. В. Денисов.).

Поняття “екосистема” введено англійським ботаніком А. Тенслі (1935), який позначив цим терміном будь-яку сукупність організмів, що спільно живуть, і навколишнє середовище.

За сучасними уявленнями, екосистемаяк основна структурна одиниця біосфери - це взаємопов'язана єдина функціональна сукупність живих організмів та середовища їх проживання, або врівноважена спільнота живих організмів та навколишнього неживого середовища. У цьому визначенні підкреслено наявність взаємовідносин, взаємозалежності, причинно-наслідкових зв'язків між біологічним співтовариством та абіотичним середовищем, об'єднання їх у функціональне ціле. Біологи вважають, що екосистема - сукупність всіх популяцій різних видів, що проживають на загальній території, разом з навколишнім неживим середовищем.

Масштаби екосистем різні: мікросистеми (наприклад, болотна купина, дерево, вкритий мохом камінь або пень, горщик з квіткою тощо), мезоекосистеми (озеро, болото, піщана дюна, ліс, луг тощо), макроекосистеми ( континент, океан тощо). Отже, існує своєрідна ієрархія макро-, мезо- та мікросистем різних порядків.

Біосфера - екосистема вищого рангу, куди входять, як було зазначено, тропосферу, гідросферу і верхню частину літосфери не більше “поля” існування. Вона має величезну різноманітність угруповань, у структурі яких виявляються складні поєднання рослин, тварин і мікроорганізмів з різними способами життя. У цій мозаїці насамперед виділяються екосистеми наземні та водні. Відповідно до сформульованого В.В. Докучаєвим (1896) закону географічної зональності на земній поверхні закономірно поширені різні природні спільноти, які у комплексі та утворюють єдину екосистему нашої планети. У межах великих територій, чи зон, природні умови зберігають спільні риси, змінюючись від зони до зони. Клімат, рослинність та тварини розподіляються на земній поверхні у строго визначеному порядку. А якщо агенти-грунтоутворювачі, у своєму поширенні підпорядковані відомим законам, розподіляються по поясах, то результат їх діяльності - грунт - повинен розподілятися по земній кулі у вигляді певних зон, що йдуть більш менш паралельно широтним колам. Виразно видно зміна Арктики та Субарктики тундрою, тундри-лісостундою, тайгово-лісової зони - лісостепом і степом, а далі і напівпустельними просторами на території Росії. Помітна і зміна рівнинних екосистем гірськими (Кавказ, Урал, Алтай та ін.). У всіх цих макроекосистемах різного порядку слід розглядати лише подібні типи угруповань, що формуються в подібних кліматичних умовах середовища різних частин планети, а не видовий склад і популяції макроекосистем. Крім того, виражена диференціація екосистем залежно від локальних умов (геологічних факторів, рельєфу, ґрунтоутворюючих порід, ґрунтів тощо), де вже можна розглядати та оцінювати популяції різних видів, видовий склад екологічних систем. Все це різноманіття екосистем біосфери, особливо планетарних (суша та океан), а також провінційних та зональних, необхідно вивчати, зіставляючи їхню продуктивність.

Для наземних екосистем встановлено таку ієрархію: біосфера - екосистема суші - кліматичний пояс - біокліматична область - природна ландшафтна зона - природний (ландшафтний) округ - природний (ландшафтний) район - природний (ландшафтний) підрайон - біогеоценотичний комплекс - екосистема.

Екосистеми, змінені діяльністю людини, називають агроекосистемами(Пелезахисні лісові смуги, поля, зайняті сільськогосподарськими культурами, сади, городи, виноградники та ін.). Їх основою є культурні фітоценози - багаторічні та однорічні трави, зернові та інші сільськогосподарські культури. Вони отримують додаткову енергію у вигляді обробки ґрунту, внесення добрив, поливних вод, пестицидів та інших меліорації, що суттєво перетворює ґрунти, змінює видовий склад, структуру флори та фауни. В результаті замість стійких екосистем формуються менш стійкі. Дотації енергії новим агроекосистемам, можливості меліорації природних екосистем повинні ґрунтуватися на нормах співвідношення ріллі, лугів, лісу та вод відповідно до ґрунтово-кліматичних та господарських умов, а також на законах, правилах та принципах екології.

Біогеоценоз (В. Н. Сукачов, 1944) - взаємозумовлений комплекс живих і відсталих компонентів, пов'язаних між собою обміном речовин та енергії.

В.М. Сукачовим (1972) як структурна одиниця біосфери запропоновано біогеоценоз. Біогеоценозиприродні освіти з чіткими межами, що складаються із сукупності живих істот (біоценозів), що займають певне місце. Для водних організмів – це вода, для організмів суші – ґрунт та атмосфера.

Поняття “біогеоценоз” і “екосистема” певною мірою однозначні, але де вони завжди збігаються за обсягом. Екосистема - широке поняття, екосистема пов'язані з обмеженим ділянкою земної поверхні. Це поняття стосується всіх стабільних систем живих і неживих компонентів, де відбувається зовнішній і внутрішній кругообіг речовин і енергії. Так, до екосистем відносяться крапля води з мікроорганізмами, акваріум, горщик з квітами, аеротенк, біофільтр, космічний корабель. Біогеоценозами вони не можуть бути. Екосистема може містити і кілька біогеоценозів (наприклад, біогеоценози округу, провінції, зони, ґрунтово-кліматичної області, пояси, материка, океану та біосфери в цілому).

Таким чином, не кожну екосистему можна вважати біогеоценозом, тоді як будь-який біогеоценоз є екологічною системою.

Поняття Біогеоценоз введено В. Н. Сукачовим (1940), що стало логічним розвитком ідей російських вчених В. В. Докучаєва, Г. Ф. Морозова, Г. М. Висоцького та ін про зв'язки живих і відсталих тіл природи та ідей Ст. І. Вернадського про планетарну роль живих організмів. Біогеоценоз у розумінні В. Н. Сукачова близько до екосистеми у тлумаченні англійського фітоценолога А.

Хто ввів термін екосистема у науку?

Тенслі, але відрізняється певністю свого обсягу. Біогеоценоз - елементарний осередок біогеосфери, що розуміється в межах конкретних рослинних угруповань, тоді як екосистема - поняття безрозмірне і може охоплювати простір будь-якої довжини - від краплі ставкової води до біосфери в цілому.

Екологічна сукцесія (Ф. Клементс)

Сукцесія (від латів. succesio - спадкоємність, спадкування) - послідовна незворотна і закономірна зміна одного біоценозу (фітоценозу, мікробного співтовариства, біогеоценозу і т. д.) іншим на певній ділянці середовища в часі.

Теорію сукцесій спочатку розробляли геоботаніки, але потім почали широко використовувати інші екологи. Одним із перших теорію сукцесій розробив Ф. Клементс і розвинув В. Н. Сукачов, а потім С. М. Розумовський.

Термін введений Ф. Клементсом для позначення спільнот, що змінюють один одного в часі, утворюють сукцесійний ряд (серію) де кожна попередня стадія (серійна спільнота) формує умови для розвитку наступного. Якщо при цьому не відбувається подій, що викликають нову сукцесію, то ряд завершується відносно стійким співтовариством, що має збалансований при даних факторах середовища обмін. Таку спільноту Ф. Клементс назвав клімаксом. Єдиною ознакою клімаксу у сенсі Клементса-Розумовського є відсутність у нього внутрішніх причин зміни. Час існування спільноти в жодному разі не може бути однією з ознак.

Хоча терміни, введені Клементсом широко використовують, є дві принципово різні парадигми, у яких сенс цих термінів різний: континуалізм і структуралізм. Прибічники структуралізму розвивають теорію Клементса, прибічники континуалізму, у принципі відкидають реальність угруповань і сукцесій, вважаючи їх стохастичними явищами і процесами (поліклімакс, климакс-континуум). Процеси, що відбуваються в екосистемі в цьому випадку спрощують до взаємодії видів, що зустрілися випадковим чином, та абіотичним середовищем.

Парадигма континуалізму була вперше сформульована радянським геоботаніком Л. Г. Раменським (1884-1953) та незалежно від нього американським геоботаніком Г. Глізоном (1882-1975).

Список літератури

1. Розумовський С. М. Закономірності динаміки біоценозів. М: Наука, 1981.

2. http://ua.wikipedia.org/wiki/Сукцесія

3. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ecolog/1429/Біоценологія

4. Розенберг Г. С., Мозговий Д. П., Гелашвілі Д. Б. Екологія. Елементи теоретичних конструкцій сучасної екології Самара: СамНЦ РАН, 1999. 397 с.