Екосистеми, їх структура та види

Екосистема (біоценоз) — основна одиниця біосфери, яка є об’єктом вивчення екології. Цей термін запровадив англій­ський біолог А. Тенслі у 1935 році. Екосистема — складний при­родний комплекс живих істот, що взаємодіють з неорганічним середовищем та знаходяться в матеріально-енергетичній залеж­ності від неї.

Кожна екосистема складається з біоценозу та біотопу.

Біотоп — це ділянка поверхні землі з більш-менш однотип­ними умовами існування (ґрунтом, мікрокліматом тощо).

Біоценоз — це історично сформована сукупність рослин, тва­рин та мікроорганізмів, що населяє біотоп. Відповідно до цього кожний біоценоз складається з фітоценозу (угрупування рослин), зооценозу (угрупування тварин) та мікроценозу (угрупування мік­роорганізмів).

Крім природних екосистем, існують також штучні екосистеми: космічна станція, акваріум, вазон із кімнатною рослиною тощо.

Біоценози земної кулі утворюють біоценотичний покрив, який вивчає біогеоценологія. Заснував цю науку видатний російський вчений В. М. Сукачов. Сукупність всіх біогеоценозів нашої пла­нети утворює велетенську екосистему — біосферу (рис. 2.1). Біо­ценози можуть формуватися на будь-якій ділянці земної поверх­ні — на суші і на воді. Вони бувають степовими, болотними, луговими і т.

В структурі кожної екосистеми можна виділити чотири функ­ціональні компоненти:

1) абіотичне оточення, тобто весь комплекс неживої природи, звідки біоценоз черпає засоби для існування і куди виділяє про­дукти обміну;

2) комплекс автотрофних організмів, що забезпечують органіч­ними речовинами, а отже, й енергією всі інші організми, це пер­винні продуценти органічної речовини, які асимілюють сонячну енергію (фототрофні рослини, фотосинтезуючі бактерії);

3) комплекс гетеротрофних організмів — консументів, які жи­вуть за рахунок поживних речовин, створених первинними про­дуцентами. Консументами є тварини та безхлорофільні рослини;

4) комплекс організмів, які розкладають органічні сполуки до мінерального стану. Це редуценти, представлені мікроорганізма­ми — бактеріями, грибами, найпростішими, а також організмами, які живляться мертвими органічними речовинами.

Рис. 2.1. Схема будови біоценозу (за В. М. Сукачовим)

Між усіма чотирма ланками існує закономірний зв’язок. Взає­модія організмів в екосистемі надзвичайно складна. Взаємодія біоценозів з біотопами відбувається через речовинно-енергетич­ний обмін. Для кожної екосистеми характерний свій біологічний кругообіг речовин, який здійснюється завдяки існуванню в еко­системах трофічних ланцюгів (ланцюгів живлення).

Пасовищний ланцюг живлення — це низка живих організмів, у якій кожний вид живиться попередниками в ланцюзі та в свою чергу служить їжею для видів, які посідають вищий рівень. На­приклад, у водоймах фітопланктон поїдається зоопланктоном, останній — дрібною рибою, що є здобиччю великих риб — хи­жаків, які в свою чергу споживаються людиною. Мова йде про певні угрупування рослин, тварин і мікроорганізмів, які взаємо­діють один з одним і з навколишнім середовищем.

Дуже великі наземні екосистеми називають біомами. Наприк­лад, ліси помірного поясу, пустелі, хвойні ліси, савани тощо. Кожний біом включає в себе цілу низку менших за розмірами взаємозв’язаних одна з одною екосистем. Одна з них може бути великою — площею декілька мільйонів квадратних кілометрів, інша може являти собою невелику галявину. Важливо те, що кож­ну екосистему можна визначити як більш-менш своєрідне угрупу- вання рослин і тварин, які взаємодіють одне з одним і з довкіллям.

Щоб вияснити цілісність біосфери, необхідно з’ясувати, як вона функціонує. Оскільки вона складається з безлічі екосистем, необхідно знати їх структуру. У кожній екосистемі два основних компоненти: організми, з одного боку, і фактори неживої приро­ди — з другого. Таку сукупність організмів (рослин, тварин, мік­роорганізмів) називають біотою (від лат. bio — життя) екосисте­ми. Шляхи взаємодії різних категорій організмів — це її біотична структура. Неживі (хімічні і фізичні) фактори навко­лишнього середовища називаються абіотичними.

Незважаючи на велику різноманітність екосистем — від пус­тель до тундри, всім їм, на думку екологів, властива приблизно однакова біотична структура, всі вони містять одні й ті ж катего­рії організмів, які подібно взаємодіють у всіх екосистемах. Це та­кі категорії: продуценти, консументи, редуценти.

Продуценти, або автотрофи — це організми, що створюють органічну речовину за рахунок утилізації сонячної енергії, води, вуглекислого газу та мінеральних солей.

Продуцентами в екосистемі називають зелені рослини, оскіль­ки вони самі утворюють для себе їжу.

Редуценти — мікроорганізми, що розкладають органічну ре­човину продуцентів і консументів до простих сполук — води, вуг­лекислого газу й мінеральних солей. До редуцентів належать бак­терії, гриби. Ix налічується 75 тис. видів, а сумарна маса стано­вить 1,8∙ IO⁸ т.

Енергія та елементи живлення, що містяться в організмах жи­вих продуцентів, споживаються в більшості природних екосис­тем не тільки редуцентами, а й консументами, або фаготрофами.

Консументи — це гетеротрофічні організми, що одержують енергію за рахунок харчування автотрофами чи іншими консумен­тами. До них належать переважно тварини, які живляться іншими організмами або частинками органічної речовини. Серед них є травоїдні (тварини, що живляться рослинною їжею), усеїдні (тва­рини, що споживають як рослинну, так і тваринну їжу), м’ясоїдні, а також паразити. Кількість видів цієї групи найбільша — понад 1,5 млн, а їхня маса становить близько 2,3 IO⁸ т.

Одна з причин, що викликає різноманітність екосистем (біо­ценозів) у природі, — це своєрідність абіотичних умов кожного регіону.

Таким чином, незважаючи на різноманітність екосистем, всі вони мають спільні риси. У кожній із них можна виділити фото- синтезуючі рослини — продуценти, різні типи консументів і ре- ду центі в.

Види екосистем за масштабами поділяються на мікроекосис- теми, мезоекосистеми і макроекосистеми.

У мікроекосистемах невеличкі, тимчасові біоценози, що нази­ваються синузіями, перебувають у обмеженому просторі. До та­ких екосистем належать трухляві пеньки, мертві стовбури дерев, мурашники тощо.

Найбільш поширеними серед екосистем є мезоекосистеми, або біогеоценози, в яких біоценози займають однотипні ділянки зем­ної поверхні з однаковими фізико-географічними умовами і межі яких, як правило, збігаються з межами відповідних фітоценозів.

Макроекосистеми охоплюють величезні території чи водні ак­ваторії, що визначаються характерним для них макрокліматом і відповідають цілим природним зонам. Біоценози таких екосистем називаються біомами. До макроекосистем належать екосистеми тундри, тайги, степу, пустелі, савани, листяних і мішаних лісів помірного поясу, субтропічного і тропічного лісів, а також мор­ські екосистеми. Прикладом глобальної екосистеми є біосфера нашої планети.

За ступенем трансформації людської діяльності екосистеми по­діляються на природні, антропогенні та антропогенно-природні.

У промислово розвинутих країнах, на захоплених людською діяльністю територіях природних екосистем майже не залишило­ся, хіба що в заповідниках. Лісові насадження, луки, ниви — все це антропогенно-природні екосистеми, які хоча й складаються майже єдино з природних компонентів, але створені й регулю­ються людьми.

До антропогенних екосистем належать екосистеми, в яких пе­реважають штучно створені антропогенні об’єкти і в яких, крім людей, можуть існувати лише окремі види організмів, що при­стосувалися до цих специфічних умов. Прикладом таких антро­погенних екосистем є міста, промислові вузли, села (в межах за­будови).

2.3.