ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


ТЕМА 5. ЕКОЛОГІЯ ГРУП (ПОПУЛЯЦІЙ)

Популяцієюв екології прийнято називати сукупність особин одного виду із спільними умовами життя, необхідними для підтри­мання її чисельності на визначеному рівні достатньо тривалий період. Особини групи (або популяції)взаємодіють між собою і спільно мешкають на одній території.

Назва «популяція» походить від латинської «популюс» — народ, населення. Таким чином, екологічну популяцію можна визначити як населення одного виду на даній території. Цей термін в екологію ввів В. Л. Йогансен у 1903 році.

Між особинами популяцій складаються різноманітні відносини. На кожну з них діють фактори середовища або інші види організмів. Для популяції характерні практично всі форми зв'язків міжвидових відносин,особливо мутуалістичні(взаємно корисні) і конкурентні.Але найбільш важливі специфічнівнутрівидові взаємозв'язки— це відносини між особинами різної статі, між батьківськими та дочірніми поколіннями по відтворенню самої популяції.

При статевому розмноженні обмін генами перетворює популяцію у відносно суцільну генетичну систему(тобто відмінності між особи­нами популяції мінімальні). Але коли у групі переважає вегетативне, партеногенетичне (розмноження яйцеклітини без запліднення) або інші способи розмноження, генетичні зв'язки слабшають і популяція стає системою клонів,або чистих ліній, які спільно використовують навколишнє середовище. Такі групи поєднані в основному екологіч­ними зв'язками. Однак у всіх випадках у популяціях діють закони, які дозволяють використовувати обмежені ресурси середовища та­ким чином, щоб можна було забезпечити появу нового покоління. Тобто, популяції мають особливі якості щодо регулювання власної чисельності.

Підтримання оптимальної (відносно існуючих умов життя) чи­сельності населення, популяції називають гомеостазом популяції.Кожен вид має свої особливі гомеостатичні можливості.

Таким чином, популяція як групове об'єднання характеризується специфічними особливостями, яких не має окрема особина. Групові особливості— це основні показники популяції:

1. Чисельність популяції— загальна кількість особин на відок­ремленій території;

2. Густота (або щільність) популяції— середня кількість особин на одиницю площі або обсягу зайнятого популяцією простору; крім того щільність її визначають як масу членів популяції на одиницю простору;

3. Народжуваність— кількість нових особин, які з'явилися за одиницю часу в результаті розмноження;

4. Смертність— показник, який відображає кількість загиблих у популяції особин за визначений період часу;

5. Прирістпопуляції — різниця між народжуваністю та смертні­стю; він може бути позитивним і від'ємним;

6. Темп приросту— середній приріст за одиницю часу.
Кожна популяція має власну організацію, тобто співвідношення

різних окремих частин популяції між собою за різними ознакам». Ця організація називається структурою популяції.Структура групи може визначатися за розподілом особин по території (просторова або територіальна),за співвідношенням частин популяції по статі, віку, морфологічними, фізіологічними ознаками (біологічна),за особливостями поведінки (етологічна).

Структура популяції формується як на основі загальних біологіч­них особливостей виду, так і під впливом абіотичних і біотичних факторів середовища. Тобто структура популяції має адаптивний (пристосовний) характер. Це означає, що крім адаптивних можли­востей кожної особини населення виду на визначеній території характеризується також і пристосовними рисами групової орга­нізації,які і визначають нові риси популяції, як надіндивідуальної системи.

Кожен вид, як вже підкреслювалось, займає визначену територію (ареал). Площа цього ареалу, чисельність популяцій одного виду на території, межі між ними залежать від багатьох факторів: особли­востей природного середовища, біологічних якостей виду, особливос­тей поведінки і інших.

Так, північні олені займають дуже великий ареал — практично всю територію тундрової і лісотундрової зони Євразії. Це пов'язано з великими міграційними здібностями оленів. За сезон вони можуть мігрувати на сотні і тисячі кілометрів. Кордони між окремими популяціями цих тварин проходять за природними географічними перепонами по широких річках, протоках, гірських хребтах і т. п. Таким чином, можна відокремити популяції оленів Європейської Півночі, Східного та Західного Сибіру, Якутії та інші. Крім того, в межах цих регіонів існують ще більш дрібніші популяції, але їх кількість не значна.

У рослин і малорухомих тварин кількість популяцій залежить від ступеня різноманітності середовища. Наприклад, у гірських районах, де природні умови сильно диференціюються, кількісний склад попу­ляцій одного виду набагато складніший, ніж на рівнинній території.

Кордони між популяціями одного виду можуть бути чітко локалі­зовані, наприклад, у риб одного виду, які мешкають в різних озерах. Протилежний варіант — суцільне заселення видом значної за пло­щею території, наприклад, малого ховрашка в сухих степах і напів­пустелях. Відокремлення меж між популяціями ховрашка тут може бути проведено тільки умовно.

Між популяціями здійснюється обмін окремими особинами. Ці зв'язки підтримують вид як одну сукупність. Надлишкова і тривала ізольованість між популяціями одного виду призводить до виникнен­ня нових видів.

Основні характеристики популяції визначаються її динамікою.Будь-яка популяція теоретично здібна до необмеженого росту своєї чисельності, коли її не лімітують фактори зовнішнього середовища. Швидкість росту популяції в цьому випадку залежить тільки від величини біотичного потенціалу виду. Поняття про біотичний потен­ціалвведено в екологію у 1928 році Р. Чепменом. При розрахунках цей показник визначається коефіцієнтом h і обчислюється як макси­мально можливий приріст популяції ∆N за відрізок часу ∆t, віднесе­ний до однієї особини при початковій чисельності популяції No

 

∆N No ∆t
∆N ∆t
= h*No, звідки h=

 

.

Величина біотичного потенціалу у кожного виду різна. Наприклад, самка козулі здібна народити за життя 10—15 козенят, трихина (Trichinella Spiralis) відкладає 1,8 тис. личинок; самка бджоли — 50 тис. яєць, риба — місяць — до 3 млрд. ікринок.

Крива, яка відображає на графіку подібний безобмежений ріст популяції, називається теоретичною (експоненціальною)(рис. 14).

Але у природі біотичний потенціал ніколи не реалізується повніс­тю. Його величина звичайно складається як різниця між народжува­ністю та смертністю у популяції.

l=b – d

де b — кількість народжених, d — кількість загиблих особин за однаковий проміжок часу.

Динаміка чисельності популяції залежить від природного прирос­ту і міграційного руху особин, які в свою чергу визначаються не тільки біологічними особливостями виду і внутріпопуляційними від­носинами,але також немаловажну роль відіграють міжпопуляційні взаємовідносини.

Серед них найбільше значення щодо регулювання чисельності популяції мають відносини хижацтва, паразитизму і міжвидової конкуренції.

Хижацтво— це знищення організмів одного виду організмами іншого виду з метою використання їх в їжу. Це одна з головних форм міжпопуляційних відносин. З екологічної точки зору такі відносини між двома різними видами еволюційно сприятливі по відношенню як до хижаків, так і до жертв.

Математична модель хижацтва визначається рівняннями Лоткі-Вольтерри. Закономірності хижацтва експериментально досліджува­лись Г. Ф. Гаузе (1934) в спробах з інфузоріями.

Хижакамиприйнято називати в основному тварин (в окремих випадках деякі рослини), які виловлюють та харчуються іншими тваринами (жертвами). Вони виконують функції своєрідних регуля­торів та санітарів природних екосистем, тому що знищують восновному найслабших, хворих особин. За цей рахунок поліпшуєть­ся і генотип жертви, тому що залишаються найсильніші організми.

Хижаки бувають першого і другого порядку.Першого — це тварини, які харчуються траво комахоїстивними та іншими «мирни­ми» тваринами; другого — це тварини, які поїдають хижаків, але слабших за себе.

До першого типу можна віднести більшість птахів і диких звірів. До другого — птахи-хижаки (сова, яструб та інші), деякі найсильні­ші звірі (вовки, ведмеді в окремих випадках, тигри, леви і т. п.). Деякі тварини мають змішаний тип харчування. Так, більшість птахів (1-го ступеня) поїдає не тільки комах, але й ягоди, плоди, насіння і т. п.).

Відносини «хижак-жертва» саморегулюютьчисельність двох взає­мопов'язаних цими відносинами популяцій. При збільшенні чисель­ності «жертви» (наприклад, при сприятливих кліматичних умовах і т. п.) поступово збільшується і чисельність «хижака», але до того часу, поки вистачає кількості «жертв». Таким чином, збільшується жертва — збільшується хижак, збільшується хижак — зменшується жертва, зменшується жертва — зменшується хижак, зменшується хижак — збільшується жертва і спочатку.

Цей процес дуже важливий щодо підтримання гомеостазу попу­ляцій, а це, в свою чергу, сприяє стійкості природних систем, що є однією з необхідних умов існування природи взагалі.

З іншого боку, відносини «хижак-жертва» велике значення ма­ють для еволюції, природного добору живого світу. При активному способі захистувід ворога природний добір сприяє розвитку у жертви нових механізмів адаптації і в неї розвиваються органи почуття, швидкість реакції, швидкість руху, інстинкти поведінки обману і інші особливості, що приводить до вдосконалення нервової системи і прогресивної еволюції групи.

При пасивному способі захистурозвиваються захисне забарвлен­ня, тверді панцири, колючки, інстинкти затаювання, використання недоступних сховищ і інше.

У свою чергу, труднощі пошуку та поїмки жертви сприяють у хижаків добору щодо вдосконалення зору, тонкощів слуху, відчут­тя швидкості реакції на здобич, витривалості при переслідуванні і т. п.

Таким чином, відносини «хижак-жертва» вимагають нових ево­люційних змін та їх закріплення в процесі добору. Цей механізм — одно із джерел існування і розвитку взаємопротилежних еволюцій­них процесів стабільності і мінливості природних систем.

Паразитизмхарактеризується більш вузькою спеціалізацією ви­дів і поширений відносно в меншій мірі. Він визначає такі відносини між двома видами, при яких один вид існує за рахунок живлення тканинами або соками виду-господаря.

Паразитизм також впливає на добір і регулює чисельність попу­ляцій. Серед паразитів найбільшу перевагу отримують ті, які здібні повніше і довше використовувати господаря. Іншими словами, пара­зит виснажує, але не знищує свого господаря. Організм господаря також пристосовується до впливу паразита.

Катастрофічна шкода від паразитів найбільш відома у випадках, коли природні зв'язки ще не стабілізувались тривалим рухом при­родного добору. Тому випадково завезені паразити наносять більшу шкоду рослинам і тваринам, ніж місцеві їх види.

Можливі і такі відносини між паразитом і господарем, коли обов'язкове знищення останнього. Це особливо характерно для комах, які відкладають свої яйця в яйця або личинки інших. Ці комахи — паразитоїди.

Паразитизм може бути і сприятливим щодо регулювання чисель­ності інших природних систем, які пов'язані ланцюгом живлення з господарем. Наприклад, збільшення стада копитних призводить до деградації рослинного світу на пасовищах. Хвороба, яка занесена паразитом, зменшує або на деякий час повністю знищує популяцію тварин, що створює умови для відновлення природного ландшафту, який потім може бути знову заселений цим же видом копитних.

Таким чином, хижацтво і паразитизм, деякі інші варіанти ланцю­гів живлення в угрупованнях створюють необхідні умови для круго­обігу речовин, без яких не можливе життя. Друга важлива їх роль — взаємна регуляція чисельності видів.

Міжвидова конкуренція— одна з проявів загальної конкуренції Вона характеризується боротьбою за існування, за домінування, за живлення, за прострір і інші ресурси між видами.

Конкурентні відносини виникають між видами, які мають подібні екологічні вимоги. Коли ці види мешкають спільно на одній території, кожен з них знаходиться у невигідному положенні, тому що присутність другого виду зменшує можливості оволодіння ресур­сами живлення, сховищами і іншими засобами існування. Конкурен­ція —єдина форма екологічних відносин, яка негативно впливає на обох взаємодіючих партнерів. Раніше чи пізніше один конкурент мусить витіснити другого. Це одне з найбільш загальних правил екології отримало назву «закону конкурентного виключення».Сфор­мував його Г. Ф. Гаузе. Раніше неможливість спільного існування видів, які конкурують між собою, підкреслив Ч. Дарвін, який раху­вав конкуренцію однією з найважливіших складових боротьби за існування, яка відіграє основну роль при еволюції видів.

Переможець у конкурентній боротьбі, як правило, є вид, який в даних умовах має хоча би невеличку перевагу перед іншими видами, тобто той, хто найбільш пристосований до навколишнього середовища. Спроби Парка з лабораторними культурами борошних хрущаків показали, що результат конкуренції визначається темпера­турою і вологістю проведення спроб.

Причини витіснення одного виду іншим можуть бути різними. Найближчі за походженням види ніколи не співпадають повністю. Деякий час вони можуть існувати поряд, але поступово з кожним новим поколінням все більша і більша частина ресурсів захоплюєть­ся конкурентноспроможним видом.

У рослин пригнічення конкурентів здійснюється в результаті перехоплення мінеральних речовин і ґрунтової вологи системою коріння та сонячного проміння — листяним апаратом, а також за рахунок виділення токсичних (отруйних) речовин. Наприклад, у змішаних посівах двох видів конюшини один з них листяний покрив створює раніше, ніж другий і затінює його.

При конкуренції, по суті справи, проходить «перекриття» екологі­чних ніш двох видів. Так, на одному з островів Галапагоського архіпелагу повністю зникли велетенські черепахи, тому що рибалки завезли для власного харчування молоком і м'ясом кіз, які і зайняли повністю екологічну нішу черепах.

Конкуренція також, як і відносини хижацтва й паразитизму, відносяться до основних механізмів регулювання чисельності попу­ляцій, їх природного добору.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

1. Поняття «популяції». Суцільність популяції.

2. Який стан популяції прийнято називати «гомеостазом» ?

3. Які показники характеризують групові особливості популяції?

4. За якими ознаками визначають «структуру популяції» ?

5. Яким чином можна визначити динаміку популяції? Поняття про «біотичний потенціал».

6. Які види міжпопуляційних відносин ви можете назвати? В чому їх особливос­ті і яке значення вони мають для еволюції рослинного і тваринного світу?

7. Що ви знаєте про «закон конкурентного виключення» ?


ТЕМА 6. ЕКОЛОГІЯ УГРУПОВАНЬ

Екологія, яка вивчає особливості взаємовідносин в угрупованнях(або біоценозах), а також їх відносини з навколишнім середовищем, прийнято називати біоценологією.

Основні поняття біоценології: біотоп, біохора, біоценоз, біогеоце­ноз, екосистема.

Біотоп— ділянка земної поверхні (суходолу або водойми) з однотипними абіотичними умовами існування (рельєф, грунт, мік­роклімат, зволоження і ін.), яку займає певне угруповання організ­мів (•біоценоз). Для кожного біотопу характерний специфічний комплекс умов, який визначає видовий склад організмів та особли­вості їх існування, а сам змінюється під впливом біоценозу. Біотоп є неорганічний компонент біоценозу. Подібні біотопи об'єднують у біохори,а подібні біохори — у біоцикли.

Біохори— група подібних біотопів, а біоцикли— найвища одиниця розчленування земної поверхні. Розрізняють три біоцик­ли — море, суша, внутрішні водойми. Наприклад, біотопи піщаних, глинястих, кам'янистих пустель об'єднують у біохори пустель.

Біоценоз— сукупність рослинних і тваринних організмів, а та­кож мікроорганізмів, які населяють певний біотоп, тобто це сукуп­ність декількох популяцій (різних видів на певній території), які створюють нову більш складну біологічну систему — угруповання видів.Біоценоз — це динамічна, здатна до внутрішньої регуляції система. В структурі біоценозу виділяють фітоценоз(рослинні види) і зооценоз (тваринні види).

Біогеоценоз — історично сформований взаємообумовлений комп­лекс живих (біоценозу) і неживих (біотопу) компонентів певної ділянки земної поверхні, пов'язаних між собою обміном речовин та енергії.

Аматором вивчення біогеоценозу був академік В. Н. Сукачов (1942 p.). Ця наука вийшла з геоботаніки, яка займалась дослідженням рослинного покрову (фітоценозу) в умовах конкретних природних ландшафтів з їх особливостями грунтів, рельєфу і т. п.

Біогеоценологіярозглядає поверхню землі як сітку сусідніх біоге-оценозів, які пов'язані між собою через міграцію речовин, але кожен з них, хоч і в різних ступенях, відрізняється власним автономним, специфічним внутрішнім кругообігом речовин.

Еквівалентним поняттям біоценозу є вчення про географічний ландшафт.Поняття біогеоценозу є біоцентричним, організми є його основою, а неживі компоненти — лише середовищем. У вченні про географічний ландшафт всі його компоненти (гірські породи, грунт, повітря, особливості клімату, біоценоз) є рівнозначними, рівноправ­ними, вони ранговані за часом їх виникнення і впливом на його формування. Для біології та екології найважливішим є вчення про біоценоз (або угруповання).

Екосистема— поняття близьке до біогеоценозу, але більш за­гальне.

Вперше його почали використовувати англомовні вчені. Термін був запропонована у 1935 році англійським екологом А. Тенслі. Він визначає будь-яку сукупність організмів і неорганічних компонентів, вякій можливе існування кругообігу речовин. Тенслі підкреслював, що при такому підході неорганічні і органічні фактори виступають як рівноправні компоненти, і ми не маємо права відділяти організми від конкретного їх середовища. Він розглядав екосистеми як основні одиниці природи на поверхні землі, хоч вони і не мають визначеного обсягу і можуть охоплювати простір будь-якого розміру. Деякі вчені рахують, що екосистеми можуть бути і як краплі ставкової води, акваріума, так і океану і уся поверхня Землі (біосферна екосисте­ма). Головне, щоб вони всі були природними системами з власною організацією, кругообігом речовин, різномонітними видами, які ство­рюють угруповання живих організмів. Екосистема — явище функці­ональне, може бути і штучно створене (космічний корабель) і до її складу може входити людина.

Біоценоз — виключно природне явище, з конкретними межами свого поширення, що визначаються за розміщенням фітоценозу. Категорії екосистеми і біогеоценозу співпадають на рівні рослинного угруповання і принципово відрізняються як вище, так і нижче цього рівня.

Кожне угруповання (біоценоз) характеризується власною структурою. Структура біоценозу — це закономірності в співвідношенні і в зв'язках його складових. Структура біоценозу багатопланова. При дослідженні її виділяють такі аспекти:

1. Видова структура(компонентний — популяційний або видо­вий склад);

2. Просторова структура(просторовий розподіл окремих елементів.

3. Екологічна структура(співвідношення екологічних груп орга­нізмів, які відрізняються своїми функціями, наприклад, співвідно­шення фітофагів і сапрофагів та ін.)

Коли угруповання розглядаються як екосистема (біоценоз), обов'язкове дослідження ще ряду важливих особливостей;

4. Сукупність всіх зв'язків,в першу чергу ланцюгів та циклів живлення,інших потоків речовин та енергії.

Під видовою структурою біоценозурозуміють різноманітність в ньому видів та співвідношення їх чисельності або маси. Розрізня­ють біоценози бідні і багаті видами. В умовах, де основні фактори середовища відрізняються від середнього, оптимального щодо життя організму рівня (наприклад, арктична пустеля і тундра, пустелі арідних зон, деградовані під впливом людини ландшафти і інші), видовий склад обмежений. Це пов'язано з тим, що не всі види можуть пристосуватися до критичних умов життя. І навпаки, там, де умови абіотичного середовища наближаються до оптимальних, виникають надзвичайно багаті за видами угруповання. Прикладом можуть бути тропічні ліси, коралові рифи, долини річок у пустелях і т. п. Видовий склад також залежить від часу існування біоценозу. Молоді угруповання мають, звичайно, бідніший видовий склад, чим зрілі угруповання.

Складність угруповання залежить також від різноманітності се­редовища мешкання. Так, угруповання на узліссі, де перехрещують­ся умови життя лісові з лучними, є значно багатшими на видовий склад ніж у сусідньому лісі та луці. Цей ефектназивають крайовим.

Чим більша різниця двох сусідніх біотопів, тим різноманітнішими * умови на їх кордоні і тим сильніший прояв крайового ефекту. Видове багатство зростає у місцях контакту лісових і трав'яних, водних і суходільних угруповань. Це характерно лісостепу і т. п. Надзвичайне видове багатство флори європейського лісостепу В. В. Алехін назвав «курською флорістичною аномалією». Такі пе­рехідні зони отримали назву екотопів.

Для оцінки кількісного співвідношення видів в угрупованнях використовують індекс різноманітності Шеннона:

H= - ∑Pi log2Pi,

де Рі — частка кожного виду в угрупованні (за чисельністю або масою).

Види, які переважають, називаються домінантними.Серед них виділяють найбільш важливі, які відіграють основну функціональну роль у житті угруповання,— едифікатори.Наприклад, у ялинкових лісах едифікатор — ялина, у степах — дернові злаки (ковила, тип­чак іт. і.).

В біоценозі існують також малочисельні і рідкісні види. їх значення пов'язане з тим, що вони створюють видове багатство, збільшують різноманітність зв'язків, поповнюють і замінюють домі­нанти, тобто надають біоценозу стійкості і надійності.

В найбагатших біоценозах практично всі види малочисельні. У тропічних лісах неможливо зустріти поряд кілька дерев однієї породи. В цих угрупованнях не буває спалахів масового розмножен­ня окремих видів, вони більш стійкі.

Діяльність людини скорочує різноманітність видів в природних угрупованнях і створює передумови щодо нового їх руйнування у випадках різкої зміни факторів життя. Серед багатьох видів завжди знайдеться хоча б один, який може пристосуватися до нових умов життя. А серед обмеженої кількості видів може і не знайтись такий організм.

Просторова структура біоценозувідрізняється за висотою (на­приклад, розподіл рослин в лісі за ярусами), за особливостями розміщення по території. Розчленованість у горизонтальному на­прямку називається мозаїчністю.

Екологічна структурапов'язана з особливостями зв'язків, які формуються між окремими видами, організмами, живою і неживою природою у біоценозі. Прийнято виділяти такі форми зв'язків в угрупованні:

1. Трофічні(коли один вид живиться іншим: або живими особи­нами, або продуктами життєдіяльності);

2. Топічні(будь-яка хімічна або фізична зміна умов мешкання
одного виду внаслідок життєдіяльності іншого; наприклад, листяний покрив у лісі створює особливі умови життя під покривом — збіль­шення вологи, затіненості і т. п.)

3. Форичні(це участь одного виду у поширенні іншого; наприк­лад, перенесення тваринами насіння, спор, пилку та інше).

4. Фабричні(один вид використовує для власних споруд — фабрикацій — продукти виділення, мертві рештки і т. п.; наприк­лад, використання птахами для побудови гнізда гілок дерев, вовни, трави, листя, пуху і пера інших птахів).

До названих зв'язків можна віднести всі види міжвидових відно­син, які ми вже розглядали: відносини хижак — жертва, паразит — господар, коменсалізм, мутуалізм, нейтралізм, аменсалізм, конку­ренція і інш.

Екологічна структура екосистем складається з трьох основних груп організмів, які виконують різні функції у кругообігу речовин і енергії: продуцентів, консументіві редуцентів.

Продуценти— автотрофні організми, які будують власне тіло за рахунок неорганічних речовин.

Консументи— гетеротрофні організми, які споживають органічні речовини або інших консументів і трансформують їх у нові форми.

Редуценти— існують за рахунок мертвих органічних речовин, перетворюючи їх знову у неорганічні сполучення.

Кругообіг енергії і речовин підтримується за рахунок цих основ­них ланок.

Підтримання життєдіяльності організмів і кругообіг речовин в екосистемах можливий тільки за рахунок постійного притоку енергії. В кінцевому результаті все життя на землі існує за рахунок енергії сонячного проміння. Продуценти, які володіють процесом фотосинте­зу, перетворюють неорганічні речовини і енергію сонця у хімічні зв'язки органічних сполучень. Гетеротрофи (консументи) отримують енергію з їжею. Всі живі істоти є об'єктами живлення інших, тобто пов'язані один з одним енергетичними відносинами. Зв'язки живлен­ня в угрупованнях — це механізм передавання енергії від одного організму до другого. У кожному угрупованні трофічні зв"язки переплетені у складну сітку. Організми будь-якого виду є потенцій­ною їжею інших видів. Складається враження, що енергія, яка постачається у систему тривалий час, мігрує від одного організму до другого. В дійсності шлях кожної конкретної порції енергії, накопи­чений зеленими рослинами, короткий. Вона передається не більш ніж на 4—6 ланок в рядку, який складається з організмів, що послідовно живляться один одним. Ці рядки, в яких можна визначи­ти шляхи споживання первинної дози енергії, називаються ланцюга­ми живлення.

Місце кожної ланки у ланцюзі живлення називають трофічним рівнем. Перший трофічнийрівень — це завжди продуценти, які ство­рюють органічну масу. Другий рівень — консументи першого ступе­ня, які живляться рослинами. Третій рівень — консументи другого ступеня, які живляться консументами першого ступеня. Четвертий рівень— консументи третього ступеня, які живляться консументами другого ступеня і т. п.

Але може бути порушення усієї піраміди внаслідок того, що значна кількість видів може харчуватися різноманітною їжею — як рослинною, так і тваринною. Наприклад, людина виступає у різних ланцюгах живлення як консумент першого, другого і третього рівнів.

Енергетичний баланс консументів складається таким чином:

Спожита їжа, звичайно, засвоюється не повністю. Незасвоєна частина (у вигляді екскрементів) знову повертається до зовнішнього середовища і потім може використовуватися в іншому ланцюзі живлення. Рівень засвоеності енергії у тварин складає від 12—20 % до 75 % і більше. Більша частка цієї енергії йде на підтримку життєдіяльності організму (робочі процеси у клітинах, дихання і т. п.). Менша частина трансформується у вигляді тканин організ­му, тобто йде на приріст, збільшення маси. Таким чином, більша частина енергії при переході з однієї ланки ланцюга живлення на іншу втрачається тому, що до наступного споживача надходить лише енергія, яка знаходиться у масі (тілі) організмів, які поїда­ються.

Ці витрати досягають до 80 % при кожному акті передавання енергії у ланцюзі.

Швидкість, з якою продуценти екосистеми фіксують сонячну енергію в хімічні речовини органічних сполук, визначає продук­тивність угруповання.

Органічна маса, яку створюють рослини за одиницю часу, нази­вають первинною продукцією угруповання. Частка первинної продукції використовується рослинами на підтримання власного життя. І тільки чиста первинна продукція (величина приросту рос­лин) є енергетичний резерв щодо існування консументів та ре-дуцентів.

Приріст за одиницю часу маси консументів — це вторинна про­дукція угруповання.

Сумарна маса всіх організмів угруповання називається біома­сою. Біомаса стабільних угруповань з рівноваговим кругообігом речовин залишається відносно постійною тому, що практично вся первинна продукція витрачається в ланцюгах живлення і розкла­дання.

Екосистеми відрізняються за швидкістю створення і витрачання первинної і вторинної продукції. Але всі вони підпорядковуються закону співвідношення кількості первинної і вторинної продукції. Цей закон називається правилом піраміди продукції. На кожному попередньому трофічному рівні кількість біомаси, яка створюється за одиницю часу, більша ніж на наступному. В більшості наземних екосистем діє також правило піраміди біомас, тобто сумарна маса рослин більша, ніж маса фітофагів і травоїстивних, а маса останніх більша, ніж маса всіх хижаків.

Знання законів продуктивності екосистем має велике практичне значення. Воно дає можливість наукового обгрунтування кількості продукції, яку людина може використовувати для власних потреб, не створюючи шкоди природним системам.

Трофічні зв'язки в екосистемах створюють біологічний кругообіг. З малих біологічних кругообігів кожної екосистеми складається великий глобальний біологічний кругообіг біосфери землі. Будь-який малий кругообіг характеризується багаторазовим включенням ато­мів в тіла живих організмів і виходом їх безпосередньо в навколиш­нє середовище, де вони знову використовуються. Швидкість цих включень і час утримання атомів в складі біомаси для кожної екосистеми відрізняється. Тому біологічний кругообіг характери­зується:

місткістю біологічного кругообігу — кількістю хімічних еле­ментів, які знаходяться одночасно в складі живих речовин еко­системи;

— швидкістю біологічного кругообігу— кількістю живих речо­вин, які створюються і розкладаються за одиницю часу.

Швидкість біологічних кругообігів на суші складає роки та десятки років, а у водних екосистемах декілька днів або тижнів

Всі малі біологічні кругообіги можна рахувати відносно відкрити­ми. Тобто обмін енергією і речовинами з сусідніми екосистемами відносно значний. У протилежному випадку було б неможливим існування екосистем більш високого рівня, в тому числі і біосфери Обмін речовинами і енергією між екосистемами створює можливість існування глобального біосферного кругообігу.

Відносно ізольованими можна рахувати екосистеми замкнутих водойм суші.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

1. Поняття про біоценологію, біотоп, біоценоз, біогеоценоз, екосистему.

2. За якими ознаками визначають структуру угруповання (біоценозу)?

3. Різноманітність видової структури біоценозу. Молоді та зрілі угруповання.

4. Поняття про «крайовий ефект», «екотоп».

5. Просторова структура біоценозу.

6. Типи зв'язків у біоценозі.

7. Екологічна структура екосистем.

8. Поняття про ланцюги живлення. Трофічні рівні.

9. Продуктивність угруповання. Піраміда продукції.

10. Поняття про біологічний кругообіг в екосистемах.

 


© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти