Властивості та характеристики екосистем

Екосистема — це сукупність живих організмів, які мешкають у певному середовищі існування й утворюють з ним одне ціле. Будь-яка екосистема містить у своєму складі два головні компоненти — біотичний і абіотичний. Біотичний компонент екосистеми — це всі живі організми, які входять до її складу (тварини, рослини, бактерії тощо).

А абіотичний — це компоненти неживої природи (каміння, вода, повітря тощо). Екосистеми бувають природними (екосистеми лісу, озера, пустелі) і штучними (саду, городу, акваріуму).

ЕКОСИСТЕМОЛОГІЯ – наука про закономірності формування, структурно-функціональні особливості, поширення, еволюцію, динаміку, способи використання та охорону екосистем. Об’єктом дослідження цієї науки є екосистемне різноманіття, а предметом – вивчення таких її ознак і властивостей, як структура, екологічні взаємозв’язки між біотичним та абіотичним компонентами, самоорганізація, саморегуляція, продуктивність, стабільність розвитку, стійкість.

Екосистемне різноманіття – це розмаїття екосистем, що визначається різноманітністю природних умов. За розмірами і складністю будови визначають такий ієрархічний ряд екосистем: консорційна екосистема, парцелярна екосистема, біогеоценозна екосистема, ландшафтна екосистема, провінційна екосистема, біомна екосистема. Єдиною глобальною екосистемою планети, екосистемою найвищого порядку називають біосферу. Найменшими екосистемами є індивідуальні, популяційні або видові консорції (окреме зелене дерево, трухляві пні, мертві стовбури дерев, мурашники). Сукупність екосистем з відносно подібними характеристиками, які займають значну територію й розвиваються в подібних кліматичних умовах певної природної зони, називають біомами. Це вологі тропічні ліси, тундра, тайга, степ, пустелі, напівпустелі, савани, широколисті ліси, хвойні ліси, морські екосистеми.

Найбільш продуктивними біомами на суходолі є дощовий тропічний ліс, у Світовому океані – зарості водоростей та рифи.

За походженням екосистеми поділяють на природні (наприклад, ліси, річки, озера) й штучні (наприклад, сади, парки, городи, поля, штучні водойми). Різноманітність природних систем визначають умови природних зон і передусім освітлення й температура. Існування штучних екосистем залежить від людини, яка, зважаючи на природні умови, організовує їхнє формування.

За специфікою структури й кругообігу речовин та енергії розрізняють наземні (тундра, тайга, широколисті ліси, степи, савани, пустелі, тропічний ліс) та водні (прісноводні: озера, ставки, водосховища, річки, струмки, джерела, болота, болотисті ліси; морські: прибережні води, прибережні бухти, протоки, гирла річок).

Отже, об’єктами досліджень екосистемології є різні екосистеми, що класифікують за різними критеріями і різноманітність яких визначається природними умовами й діяльністю людини.

Перегляньте презентацію:

1. Що вивчає екосистемологія?

2. Наведіть приклади екосистем.

3. Як класифікують екосистеми?

Властивості екосистем

Основними властивостями екосистем є цілісність, стійкість, самовідтворення та саморегуляція тощо.

Цілісність — здатність підтримувати взаємозв’язки між компонентами екосистеми та з природним середовищем, перш за все, завдяки потокам речовини і енергії. Якщо якісь речовини вилучаються із колообігу (разом із ними і потік енергії переривається), цілісність екосистеми порушується і вона може загинути.

Стійкість екосистеми — здатність зберігати свою структуру і функціональні особливості під впливом зовнішніх факторів (наприклад, дощ чи вітер не порушують структуру і функціонування екосистеми лісу). Найбільш стійкими екосистемами є ті, які мають багатий видовий склад (наприклад, екосистема тропічного лісу). Найменш стійкі — ті, що створені штучно (наприклад, екосистеми саду чи акваріуму), без підтримки людини вони зовсім не можуть існувати.

Самовідтворення екосистеми — це її здатність тривалий час існувати, підтримуючи свій склад і функціонування. Для тривалого існування будь-якої екосистеми необхідно, щоб у ній постійно відтворювалися всі її ресурси: організми, склад ґрунту і води, кисень у повітрі тощо. Аби постійно відтворювалися організми, необхідні умови для їхнього існування (джерела їжі, вода, сонячна енергія тощо). Усередині будь-якої екосистеми постійно відбувається, наприклад, заміна старих особин на молодих, хворих — на здорових. Це все можливо лише за умови своєчасного самовідтворення.

Саморегуляція екосистеми означає її здатність самостійно «управляти» життям усередині екосистеми, щоб забезпечити її тривале існування. Наприклад, хижаки можуть поїдати травоїдних тварин певного виду до того часу, поки їх чисельність не скоротиться. Далі, якщо є різноманітність видів, вони переключаються на інше джерело їжі (наприклад, на інший вид травоїдних). Таким чином, вони повністю не знищують вид, а лише залишають його у спокої, поки його чисельність не відновиться.

Цікавий факт трапився в Німеччині. Місцеві жителі вирубали ліс на одному зі схилів гірського масиву Шпессарт. А потім вирішили його відновити. Дерева, які там раніше росли,— дуби — чомусь не приживалися. Потім виявилося, що разом із деревами були знищені й олені, послід яких відігравав важливу роль в екосистемі лісу. Організми, які жили в ґрунті, «переробляли» його і тим самим підтримували певний його склад. Після знищення лісу склад ґрунту змінився, і на ньому вже не могли рости дерева, що були там раніше.

перегляньте презентацію:

1. Які особливості структурної організації екосистем?

2. Назвіть основні компоненти екосистем.

Зв’язки між популяціями в екосистемах

Відповідно до способу отримання органічних речовин живі організми в екосистемах поділяють на екологічні групи: продуценти, консументи і редуценти. Продуценти — це автотрофні організми, які продукують органічні речовини. До них належать, наприклад, дерева, водорості та інші рослини.

Консументи є гетеротрофними організмами екосистем, які отримують органічні речовини, живлячись іншими живими організмами. Вони можуть споживати як продуцентів (наприклад, травоїдних тварин), так і інших консументів (як хижаки, які поїдають травоїдних).

Редуценти — це гетеротрофні організми екосистем, які отримують органічні речовини, живлячись рештками живих організмів або продуктів їхньої життєдіяльності. Редуценти перетворюють мертву органіку на прості органічні та неорганічні речовини.

Популяції видів із різних екологічних груп можуть взаємодіяти між собою різними способами. Основним видом зв’язків між ними є трофічні (харчові). Так, консументи поїдають продуцентів та інколи й редуцентів. А редуценти використовують залишки загиблих продуцентів та консументів для свого живлення. Перероблені редуцентами в неорганічні речовини залишки організмів продуценти можуть використовувати для побудови свого тіла. Між організмами з однієї або різних груп також можливі конкурентні відносини, якщо вони споживають однакові ресурси.

Перегляньте презентацію:

1. Як відбувається обмін речовин, енергії та інформації в екосистемі?

2. Назвіть ознаки й властивості екосистеми.

3. Що таке трофічні ланцюги?

4. Що таке трофічна мережа?

Передача та розподіл енергії в екосистемах

Поїдаючи один одного, живі організми стають ланками трофічних ланцюгів. Трофічний ланцюг — це взаємини між організмами під час перенесення енергії їжі від її джерела (автотрофного організму) через низку організмів, що відбувається шляхом поїдання одних організмів іншими.

У трофічному ланцюзі кожний вид займає певну ланку. Зв’язки між видами в цьому ланцюзі називаються трофічними, а ланки — трофічними рівнями. На початку ланцюгів живлення, як правило, перебувають продуценти, тобто автотрофні організми, які продукують органічні речовини.

Наступні ланки ланцюга становлять консументи. Залежно від місця ланки розрізняють консументів різних порядків. Так, травоїдні, які споживають продуцентів, є консументами І порядку. Хижаки, які їдять травоїдних,— консументами ІІ порядку. А паразити, які живуть в організмі хижаків,— консументами ІІІ порядку.

Редуценти руйнують мертві залишки й продукти життєдіяльності організмів усіх трофічних рівнів. В органічних речовинах автотрофні організми запасають енергію, яку й використовують гетеротрофи. Під час перенесення цієї енергії від ланки до ланки трофічного ланцюга переважна її частина (80–90 %) губиться у вигляді теплоти.

У будь-якій екосистемі різні ланцюги живлення не існують окремо один від одного, а перетинаються між собою, створюючи трофічну сітку. Це відбувається тому, що організми певного виду можуть бути ланками різних трофічних ланцюгів.

Перегляньте презентацію:

Самостійна робота на порівняння. Подібність й відмінність екосистем

Порівняйте в робочому зошиті за допомогою таблиці наземну й водну природні екосистеми. Зробіть висновок про причини подібності та відмінностей водних і наземних екосистем. Виконайте завдання у зошиті.