Природні компоненти біосфери (біоценози, біогеоценози, агроценози)

Процеси зв’язування сонячної енергії, її трансформації й накопичення в живій речовині, поглинання поживних речовин та їх перетворення, нагромадження осадових відкладень і вивітрювання гірських порід відбуваються в конкретних екосистемах, які є основними структурними одиницями, що складають біосферу.

Тому поняття про екосистеми надзвичайно важливе для аналізу усього різноманіття екологічних явищ. Основоположником учення про екосистеми є англійський еколог А.Тенслі (1946). Вагомий внесок до розробки цього поняття зробили Р.Маргалеф (1974) та Ю.Одум (1971).

Екосистема, екологічна система – сукупність організмів, які мешкають разом, та умов їх існування, закономірно взаємозв’язаних між собою, що утворюють систему взаємозумовлених біотичних, абіотичних явищ і процесів; під час взаємодії останніх відбувається більш-менш повний абіотичний колообіг за участю продуцентів, консументів і редуцентів.

Важливою властивістю екосистем є їх відкритий характер − вони обмінюються з навколишнім середовищем і енергією, і речовинами. При цьому екосистеми характеризуються саморегуляцією і здатні певною мірою протистояти зовнішнім впливам та відновлюватися, якщо порушення не зачепило суттєво важливих зв’язків або повністю не знищило їх компоненти.

Поняття екосистем поширюється і на штучно створювані людиною об’єкти. Екосистемами є сільськогосподарські угіддя, садки, очисні споруди тощо.

Для характеристики екосистем звичайно використовують досить великий набір ознак:

а) видовий склад живих організмів, типовий для даної екосистеми;

б) співвідношення в екосистемі організмів із різними типами живлення;

в) розмір створюваної в екосистемі первинної та вторинної біопродукції;

г) інтенсивність потоку енергії через екосистему та швидкість кругообігу речовин;

д) режим абіотичних умов та ресурсів.

Біотичну структуру екосистем складають продуценти, консументи і редуценти.

Продуценти (автотрофи) – організми, переважно зелені рослини, які з вуглекислого газу і води продукують органічну речовину, використовуючи для процесу фотосинтезу сонячну енергію і виділяючи кисень.

Консументи (гетеротрофи) – організми, що використовують готові органічні сполуки як джерело їжі та енергії. Відповідно до способу живлення консументи поділяються на:

первинних консументів – живляться рослинною їжею;

вторинних консументів – споживають тваринну їжу;

паразитів, які живуть за рахунок хазяїна.

Детритофаги і редуценти – організми, які також споживають готові органічні сполуки, але мертвих решток (опале листя, коріння, гілочки дерев − детрит), трупи та продукти життєдіяльності тварин (гриби, бактерії, найпростіші, черви, жуки-гнойовики, раки). Завдяки їх діяльності знов утворюються форми, доступні для живлення рослин. Це санітари, що очищають екосистему від сміття і замикають ланцюг коло обігу хімічних елементів.

Наведені вище матеріали показують, що між живими організмами екосистем виникають різноманітні зв’язки. Одним з центральних зв’язків є харчові або трофічні. Це призводить до виникнення харчових, або трофічних ланцюгів. Цей термін запропонований Ч.Елтоном. Ланцюги, які починаються з фотосинтезуючих організмів, називаються ланцюгами виїдання. Ланцюги, які беруть початок з відмерлих решток рослин, трупів і екскрементів тварин, називають ланцюгами розкладання, або детритними ланцюгами (рис. 2.2).

Відповідно до початкового визначення, екосистеми не мають просторової вираженості та пристосованості до конкретної ділянки чи акваторії. У той же час досвід вивчення природних явищ показує, що більшість із них досить чітко окреслені територіально. Це привело до необхідності введення в екологію ще одного важливого поняття − біогеоценозу. Біогеоценоз − історично сформований взаємозумовлений комплекс живих і неживих компонентів певної ділянки земної поверхні, пов’язаних між собою обміном речовин і енергії. Сукупність живих компонентів біогеоценозу становить біоценоз,неживих – біотоп.

 

 

Рис. 2.2. Один з варіантів трофічного ланцюгу

 

Термін “ біоценоз ” був запропонований у 1877 р. німецьким вченим К.Мьобіусом на підставі вивчення устричних мілин. Він включав до біоценозу всі рослини і тварини, які мешкають на мілинах, вважаючи, що організми, які входять до складу біоценозу, повинні розмножуватись в його межах. На сьогодні встановлено, що рослини справді розмножуються завжди в своєму біоценозі, але тварини для розмноження можуть перекочовувати в інші місця.

Серед структур біоценозу, звичайно виділяють три їх види:

а) видова, що розкриває видове різноманіття живих організмів;

б) трофічну, що демонструє характер харчових взаємин між організмами біоценозу;

в) просторову, що показує територіальне розміщення рослин, тварин та мікроорганізмів.

Функціональні складові біоценозу: сукупність усіх продуцентів даного біотопу (вищі рослини, водорості, автотрофні бактерії) − так званий фітоценоз;сукупність тварин-консументів – зооценоз;сукупність редуцентів (бактерій і грибів-сапротрофів) − мікробоценоз.

Межами фітоценозу, тобто контуром однорідної рослинності, визначаються межі біогеоценозу, оскільки саме рослини-продуценти є першою ланкою трофічних ланцюгів (ланцюгів живлення) біогеоценозу.

Цілісність біоценозів зумовлюється дією ряду механізмів, але головним серед них вважаються два.

Перший із них полягає в тому, що добір видів в біоценоз будь-якої екосистеми йде на основі спільності їхніх екологічних вимог щодо середовища.

Другий – полягає в наявності коадаптацій рослин та тварин щодо спільного життя. Співмешкання видів в одному ценозі є результатом того, що один вид потрібен іншому так, що без нього він не може існувати.

Агроценоз − біотичне угруповання, створене людиною з метою отримання сільськогосподарської продукції і регулярно підтримуване нею, має незначну екологічну надійність, але високу врожайність певних видів, сортів рослин.

У світі відомо 1,5 тис. рослин, але масово вирощується лише 90 видів і з них 14 належить до злакових і бобових. А чим багатша на види екосистема, тим вона стійкіша. Стійкість агроценозів забезпечується лише надходженням ззовні енергії у вигляді добрив, поливної води, засобів боротьби з бур’янами, шкідниками, захворюваннями. З урожаєм з агроекосистеми виноситься величезна кількість поживних речовин і навіть родючого ґрунту.

Агроценози зернових і овочевих культур стійкі лише впродовж одного року, багаторічних трав і ягідних – 3…4 років, плодових культур – 30…40 років. Поява агроценозів – величезних площ окремої культури спричинює надмірне зростання чисельності окремих видів шкідників, бур’янів чи захворювань. Постійна турбота, важка людська праця, витрати пального та різних засобів підвищення врожайності підтримують продуктивність агроценозів на вищому рівні, ніж природних екосистем.