Тема лекції: экосистемы, їхня Структура і властивості

План:

· Поняття екосистеми

· Компоненти екосистеми

· Класифікація екосистем

· Структура екосистем

· Екологічні фактори

· Лімітуючи екологічні фактори, принцип Лібіха. Межа толерантності екосистеми

 

2.1. Поняття екосистеми

 

Під системою, взагалі, розуміють упорядковано взаємодіючі й взаємозалежні компоненти, що утворюють єдине ціле. Існує декілька визначень, що таке екосистема.

I. Екосистема - єдиний природний організм, створений за тривалий

Період живими організмами й середовищем їхнього існування і, де всі компоненти тісно пов'язані шляхом обміну речовиною та енергією.

II. Екосистеми - термодинамічно відкриті, функціонально цілісні системи, що існують за рахунок надходження з навколишнього середовища енергії й частково речовини і які саморозвиваються й саморегулюються.

Для виділення екосистеми її розмір не визначений, він може бути як великим так і маленьким.

Розмір екосистеми визначається тим простором, при наявності якого можливе здійснення процесів саморегуляції й самовідновлення сукупності складових компонентів і елементів екосистеми, що створюють середовище.

Класифікація екосистем

 

Існують різноманітні підходи до класифікації екосистем.

I. По розміру: мікроекосистеми, мезоекосистеми,

макроекосистеми, континентальні екосистеми, глобальна екосистема - біосфера.

II. По ландшафту: північні хвойні ліси, тундра, листяні ліси, тропічні ліси вологі, тропічні ліси сухі, прерії, савани, пустині, вічнозелені чагарники, гірські ліси (указані тільки континентальні екосистеми, водяні не указані).

III. По енергії:

1. Природні екосистеми, рухомі енергією Сонця, несубсидовані

іншими видами енергії;

2. Природні екосистеми, рухомі енергією Сонця, субсидовані

іншими джерелами природної енергії (вітер, дощ, та ін.);

3. Екосистеми рухомі енергією Сонця і субсидовані додатковою

енергією людиною (це агроекосистеми);

4. Індустріально-міські екосистеми, рухомі енергією палива

(копальневим, ядерним...).

 

Компоненти екосистеми

 

З біологічної точки зору в складі екосистем виділяють такі компоненти:

1. Неорганічні речовини (кисень, азот, вуглекислий газ, вода, фосфор, вуглець і ін.), що вступають у кругообіг;

2. Органічні сполуки (вивірки, вуглеводи, ліпіди та ін.);

3. Повітряне, водяне і субстрактне середовище, яке включає кліматичний режим і інші фізичні чинники;

4. Продуценти – автотрофні (тобто ті, що харчуються самостійно) живі організми, в основному зелені рослини, що можуть створювати біомасу з простих хімічних елементів шляхом фотосинтезу;

5.Макроконсументи - гетеротрофні (ті, що харчуються не самостійно) організми, в основному, це тварини (фаготрофи);

6. Мікроконсументи або редуценти - гетеротрофні організми (бактерії, грибки...), що одержують енергію або при розкладанні мертвих тканин продуцентів або макроконсументів, або шляхом поглинання розчиненої органічної речовини (ці організми ще називаються сапротрофами).

У функціональному плані виділяють такі компоненти:

1. Потоки енергії;

2. Кругообіги речовини;

3. Живі організми;

4. Керуючі ланцюги зворотних зв'язків;

5. Інформаційні потоки.

Компоненти екосистеми знаходяться у визначених взаємозв'язках і взаємодії, що і являє собою структуру екосистеми. Структура зв'язує компоненти системи, надаючи їм спільність і цілісність. Стійкість взаємозв'язків і взаємодія компонентів, тобто структура, перешкоджає постійній зміні компонентів, утримуючи ці зміни у визначених межах і зберігаючи екосистему від розпаду.

 

Структура екосистем

 

У структурному плані екосистеми можуть ділитися на підсистеми й блоки, що грають роль “цеглинок”. У число структурних елементів входять популяції, консорції (сукупність різнорідних організмів, тісно пов'язаних між собою і залежних від центрального члена співтовариства, екологічно й просторово відособлена частина фітоценозу, що складається з рослин однієї або декількох близьких життєвих форм), яруси рослинності. Кількість можливих зв'язків між членами екосистеми визначається за формулою:

, (2.1)

де: А - число зв'язків, N - число видів в екосистемі.

Бувають екосистеми:

монодомінантні - екосистеми з одним основним видом продуцента (монокультура);

олігодомінантні - екосистеми з декількома основними видами продуцентів і консументів (у поняття варто було б уключити і редуцентів);

полідомінантні - екосистеми у котрих немає чіткої переваги невеличкого числа видів над іншими. Ці екосистеми багаті розмаїтістю живих організмів, вони ще називаються бездомінантними.

Чим же визначаються межі різноманіття екосистем? Чому в різних регіонах вони так сильно відрізняються по складу й багатству видів? У результаті чого видове багатство вищих рослин, наприклад, на арктичних островах не перевищує 50 - 100 видів на 100 кв. км, а в тропіках на такій самій площі можна виявити більше 1000 видів? Це пов'язано, по-перше, із дією лімітуючих чинників, насамперед кліматичних, вони визначають, які саме види найкраще пристосовані до існування в тих або інших умовах, а, по-друге, із дією принципу еколого-географічного максимуму видів. Відповідно до цього принципу - для нормального функціонування будь-якої екосистеми в ній повинно існувати стільки і таких видів, скільки і яких необхідно для максимального використання енергії, яка надходить і забезпечення кругообігу речовини.

В структурному плані екосистеми складаються з біотичної та абіотичної частин. Біотична частина складаються з живих організмів трьох видів: продуцентів (рослин), консументів (тварин) і редуцентів (бактерій, мікробів, грибків). Абіотична частина складаються з органіки, неорганіки, і субстрактного середовища, яке включає повітряний, водяний режим та фізичні фактори. Структура екосистем подана на рисунку 2.1.

 

 

Рисунок 2.1.- Структура екосистем.

 

Екологічні фактори

Властивості екосистем описують за допомогою екологічних факторів.