ЕКОСИСТЕМИ ТА ЇХ РОЛЬ В ОРГАНІЗАЦІЇ БІОСФЕРИ

Живі організми і їх неживе (абіотичне) оточення нерозривно зв’язані одне з одним і знаходиться в постійній взаємодії.

Будь-яке співтовариство живих істот і середовище його перебування, об’єднані в єдине функціональне ціле, завдяки взаємозалежності і потоку енергії, що протікає в них, та речовин, називається екосистемою.

З погляду теорії систем, екосистеми являють собою відкриті системи. Важливим компоненти для них є середовище на вході і середовище на виході. Наявність зовнішнього середовище варто вважати властивістю екосистеми.

Для великих регіональних чи субконтинентальних систем використовується термін біом. Це великий системно-географічний (екосистем-ний) підрозділ в межах природнокліматичної зони: біотичні співтовариство що історично склалося.

У кожній системі виділяється жива (біотична) і нежива (абіотична) частина. Біотична частина (біота) - це співтовариство (сукупність) усіх живих організмів в межах виділеної екосистеми. Абіотична частина (абіота) - це неживе фізичне середовище, що функціонує разом зі співтовариством.

Особливе поняття являє собою ґрунт, в якому інтегровані живі організми і нежива речовина. За пропозицією академіка В.І. Вернадського ґрунт визначається як біокосне тіло Землі.

Рослинний покрив являє собою найважливіший компонент будь-якої наземної екосистеми. В екології його визначають терміном „фітоценоз”. Фітоценоз - це сукупність популяцій автотрофних рослин, зв’язаних подібним відношенням до умов середовища. Розрізняють ще рослини едифікатори - тобто види, що грають основну роль у створенні в екосистемі.

В екосистемі спільно знаходяться і функціонують безліч видів. З погляду займаного простору кожен вид характеризується своїм місцем перебування - місцем, де він живе, чи місцем його звичай можна знайти. Однак однієї просторової характеристики для визначення умов, у яких проживає вид, недостатньо.

З погляду трофічної структури (ланцюга харчування) екосистема поділяється на два яруси: верхній автотрофний (самостійно харчується) ярус, тобто рослини, - тут переважає фіксація енергії світла, використання простих неорганічних з’єднань і нагромадження складних органічних сполук, і нижній гетеротрофний ярус (що харчується іншим), у якому переважають рослиноїдні та хижаки, трансформація і розкладання складних з’єднань.

У складі екосистеми виділяють наступні компоненти: неорганічні речовини (C, N, CO2, H₂O та ін.), що включаються в кругообіг; органічні сполуки (білки, вуглеводи, ліпіди, гумусові речовини тощо); повітряне, водяне і субстратне (мінеральний розчин) середовище, що включає кліматичний режим та інші фізичні фактори; продуценти - автотрофні організми, що можуть робити їжу з простим неорганічних речовин; микроконсументи - в основному бактерії і грибки.

Співтовариство може бути представлене в наступному складі: продуценти - консументи - редуценти. Поняття „співтовариство” часто вживається й у більш вузькому значенні - кажуть, наприклад, рослинне співтовариство (фітоценоз).

Для функціонування будь-якої екосистеми необхідні наступні компоненти: сонячна енергія, вода, елементи харчування (основні абіотичні неорганічні й неорганічні сполуки), що містяться в ґрунтах, донних осадах і воді, автотрофні і гетеротрофні організми, що утворюють біотичні харчові ланцюги.

Живі і неживі частини екосистем тісно переплетені між собою в єдиному комплексі, так що розділити їх важко.

Основний процес у будь-якому рослинному співтоваристві, тому числі агроценозі (штучна екосистема для продукування рослинної маси) - фотосинтез. Процес фотосинтезу включає запасні частини енергії сонячного світла у виді потенційної, чи „зв’язаної” енергії їжі.

Загальне спрямування реакцій:

CO2 + 2H₂O енергія світла (CH₂O) + H₂O + O₂

Для життя і процвітання організмів необхідна наявність визначеної сукупності умов. Якщо всі умови виявляються сприятливими (за винятком одного, виявленого недостатньо), то остання умова, яка називається лімітуючим (обмежуючим) фактором, здобуває вирішального значення для життя чи смерті розглянутого організму, а, отже, його присутності чи відсутності в даному середовищі. Наприклад, для степового агроценозу лімітуючим фактором є вода.

При оцінці видів у зв’язку з їхніми місцеперебуваннями існує правило: два види, що живуть на одній і тій території, не можуть мати цілковито однакову екологічну нішу (правило Гаузе).

Розвиток екосистеми, чи екологічна сукцесія, складається у зміні в часі видової структури чи біоценотичних процесів. У загальному випадку сукцесія відбувається в результаті змін фізичного середовища і взаємодій „конкуренція - співіснування” на популяційному рівні. Сукцесія контролюється співтовариством, незважаючи на те, що фізичне середовище визначає характер і швидкість зміни, а часто обмежує межі розвитку. Один з прикладів сукцесії - послідовність змін видового складу, що відбувається в порушеному місцеперебуванні. Наприклад, при лісовій пожежі, на вигорілому місцеперебуванні відбувається зміна видів (сукцесія) у наступній послідовності: трава - осика - береза - ялина.

Сукцесія може бути природною, що визначається переважно внутрішніми взаємодіями, - аутогенною сукцесією, і викликаною зовнішніми силами - алло генною сукцесією. Кожна екологічна система прагне до визначеного стану рівноваги, гомеостазу характерного саме для неї.

Гомеостаз - збереження сталості видового складу і число особей у співтоваристві. Гомеостаз у природній системі досягається регулярним поновленням основних її структур, речовинно- енергетичного складу і постійною функціональною саморегуляцією в усіх її ланках.

5.