Екологія як наука та її роль у сучасному суспільстві. Еволюція взаємовідносин людини і природи

Скачати 4.38 Mb.

Назва	Екологія як наука та її роль у сучасному суспільстві. Еволюція взаємовідносин людини і природи
Сторінка	4/32
Дата	21.02.2016
Розмір	4.38 Mb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Біологія > Документи

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 32

2.4. Організація та функціонування екологічних систем

Історично складену сукупність популяцій різних видів, що населяють той чи інший біотоп - ділянку суші або водойми з більш-менш однотипними умовами існування, — називають біоценозом (від гр. bios - життя і koinos - загальний). У біоценозах популяції організмів не просто паралельно існують, а певним чином взаємодіють між собою: хтось на когось полює, хтось комусь надає схованку, місце для життя, хтось поїдає гниючі залишки організмів інших видів і т.д.

Розділ екології, що вивчає біоценози, їх виникнення, розвиток, структуру, розподіл у просторі, взаємовідносини різних біоценозів і їхніх окремих компонентів, називається біоценологією.

Часто, розкриваючи поняття «біоценоз», застосовують термін «угруповання». Це сукупність сумісно існуючих організмів різних видів, які становлять собою певну екологічну єдність.

Часто цей термін вживають як синонім біоценозу. Виділяють угруповання рослин - фітоценоз і угруповання тварин -зооценоз.

Розділ екології, який вивчає взаємини угруповань рослин, тварин і мікроорганізмів із середовищем, називається синекологією.

Структура біоценозу стійко підтримується в часі шляхом взаємодії всіх його компонентів. На гомеостаз біоценозів можуть негативно впливати і порушувати його антропогенні фактори.

Найважливішими характеристиками біоценозу є його видова, просторова і трофічна структура.

Видова структура біоценозу характеризується видовим різноманіттям і кількісним співвідношенням видів, що залежить від ряду факторів. Головними лімітуючими факторами є температура, вологість і нестача кормових ресурсів. Тому біоценози високих широт, пустель, високогірних районів найбільш бідні видами. Тут виживають лише ті організми, життєві форми яких пристосовані до таких умов. Дуже багатими на види є тропічні ліси.

Видове різноманіття - це кількість видів у даному угрупованні або регіоні. Цей показник є важливою якісною і кількісною характеристикою стійкості екосистеми. Видове різноманіття пов'язане з різноманітністю умов середовища існування. Важливим показником є співвідношення кількості видів між собою.

Види, які переважають за чисельністю, називають домінантними. Серед них є такі, без яких інші види існувати не можуть. Це види - едифікатори (в основному рослини). Вони визначають мікросередовище всього угруповання і їх зникнення загрожує повною руйнацією біоценозу. Ступінь домінування - це відношення кількості особин даного виду до загальної кількості всіх особин угруповання, що розглядається.

"Другорядні» види - нечисельні й навіть рідкісні, але вони надзвичайно важливі в угрупованні. їх переважання - гарантія стійкого розвитку угруповань. У найбільш; багатих біоценозах практично всі види нечисельні, але чим бідніший видовий склад У біоценозі, тим більше видів-домінантів.

Види в біоценозі утворюють певну просторову структуру, особливо в його рослинній частині — фітоценозі. Перш за все

чітко визначається вертикальна ярусна будова в лісах помірного і тропічного поясів. Ярусність дозволяє рослинам більш повно використовувати світловий потік, у вертикальному напрямі змінюється і мікросередовище - вирівнюється і підвищується температура, змінюється газовий склад. Це у свою чергу сприяє утворенню певної ярусності фауни.

У просторовій структурі спостерігається мозаїчність - зміна рослинності і тваринного світу по вертикалі. Площинна мозаїчність залежить від різноманіття видів, кількісного їх взаємовідношення, від мінливості ландшафтних і ґрунтових умов.

Велике значення для підтримання структури біоценозу має внутрішньовидова і особливо міжвидова конкуренція, у результаті якої всі види в біоценозі утворюють різні екологічні ніші. Екологічною нішею виду називають те положення виду, яке він має в екосистемі, комплекс його біогеоценотичних зв'язків і вимогливість до абіотичних факторів середовища. Під екологічною нішею розуміють не територіальне розміщення виду, а його функціональне значення в екосистемі. Ю. Одум (1975) вважає, що поняття «екологічна ніша» виражає, яку роль відіграє організм в екосистемі, наголошуючи, що місце проживання - це «адреса», тоді як «ніша» - це «професія» виду. Це поняття найчастіше використовують при дослідженні взаємовідносин екологічно близьких видів, які належать до одного трофічного рівня.

Використання різних екологічних ніш зменшує конкурентну боротьбу в екосистемі. Проте використання видами в даній екосистемі подібних екологічних ніш призводить до загострення біотичних відносин, що часто переростає в пряму конкуренцію. Явище конкуренції близькоспоріднених (або подібних за іншими ознаками) видів отримало назву принципу конкурентного виключення, або принципу Гаузе. У результаті конкуренції екологічну нішу займає один вид.

У деяких випадках рослини і тварини використовують не всі наявні можливості екосистем. Тому часто бувають не заповненими деякі екологічні ніші, особливо при створенні штучних екосистем. Такі екосистеми називають ненасиченими.

Важливою властивістю будь-якого біоценозу є взаємна пристосованість його членів. Так, у хижих видів у процесі їх еволюції виникли різноманітні пристосування для успішного полювання, а у видів-жертв - пристосування, які забезпечують їх виживаність (висока плодючість, турбота про потомство, здатність до швидкого руху, захисне забарвлення).

Між членами біоценозу відносини можуть мати різний характер. Розглянемо основні з них.

Конкуренція організмів - форма взаємовідносин між організмами, що виявляється в змаганні за засоби існування й умови розмноження (їжа, місцеперебування, світло, волога тощо).

Нейтралізм - форма біотичних взаємовідносин, коли співіснування двох видів на одній території не має ні позитивних, ні негативних наслідків для них.

Хижацтво - форма відносин між організмами різних видів, з яких один (хижак) поїдає іншого (жертву), на якого він спочатку нападає і якого вбиває. Хижацтво відіграє важливу роль у регулюванні кількісного складу популяцій.

Канібалізм - поїдання тваринами особин свого виду. Є виявом внутрішньовидової конкуренції організмів.

Аменсалізм - форма біотичних взаємовідносин, за яких відбувається гальмування росту одного виду (аменсала) продуктами виділення другого. Найбільш відомими формами є антибіоз -пряма конкуренція і алелопатія - виділення отруйних речовин у боротьбі з конкурентами за ресурси.

Симбіоз — явище закономірного, не випадкового, співжиття живих істот (симбіонтів), що належать до різних систематичних груп. Основними формами симбіозу є мутуалізм, коменсалізм, синойкія і паразитизм.

Мутуалізм - один із видів співжиття організмів, за якого кожний із них приносить іншому певну користь; форма симбіозу.

Коменсалізм, нахлібництво - форма взаємовідносин між двома видами тварин, за якої один вид (коменсал) живиться рештками їжі іншого (хазяїна) або мікроорганізмами, що живуть у тому ж органі хазяїна; форма симбіозу.

Синойкія, квартирантство - різновидність коменсалізму, за якої коменсал мешкає в житлі тварини-хазяїна: норах, гніздах і т.д.

Паразитизм - специфічна форма співжиття організмів різних видів, з яких один (паразит) перебуває в більш або менш тривалому безпосередньому (тілесному) зв'язку з іншим (хазяїном), використовуючи його як джерело живлення й життєве середовище.

Протокооперація - форма співжиття, коли обидва організми отримують переваги від об'єднання, але їх співіснування не обов'язкове для їх виживання.

Завдяки цим взаємодіям біоценоз і існує як досить стійка система.

З точки зору харчових взаємодій організмів трофічна структура біоценоза поділяється на два яруси: верхній - автотрофний ярус, або «зелений пояс», який включає фотосинтезуючі організми, що створюють складні органічні молекули з простих неорганічних сполук; нижній - гетеротрофний ярус, або «коричневий пояс» ґрунтів, в якому переважає розкладання відмерлих органічних речовин знову до простих мінеральних речовин.

Організми, які шляхом фото- і хемосинтезу накопичують потенційну енергію у вигляді органічних речовин, створених із мінеральних сполук, називають продуцентами. Ними починаються трофічні ланцюги живлення, в яких одні організми є їжею інших, а їх, у свою чергу, пожирають треті. Організми, які складають такі трофічні ланцюги, можна класифікувати так:

1. Продуценти - це перш за все зелені рослини (так звані фотосинтетики), які за рахунок енергії сонячного променя будують все різноманіття органічних речовин (білки, жири, вуглеводи), використовуючи для цього неорганічні речовини - вуглекислий газ і воду, які знаходяться в навколишньому абіотичному середовищі. Крім того, до цієї групи належать деякі бактерії (так звані хемосинтетики), які можуть створювати органічну речовину без участі сонячної енергії, за рахунок енергії, що виділяється при розкладанні деяких хімічних сполук. Але їхня роль у біосфері не така значна, як зелених рослин.

2. Консументи - організми, які живляться створеними складними органічними речовинами. Виділяють три групи консументів:

а) консументи першого порядку, які існують безпосередньо за рахунок продуцентів. Перш за все це рослиноїдні тварини, які поїдають тканини продуцентів;

б) консументи другого порядку, які живляться консумента-ми першого порядку. До них належать хижі, що поїдають рослиноїдних;

в) консументи третього порядку, які живляться консумента-ми другого порядку. Це хижі, які живляться хижими.

3. Редуценти - мікроорганізми і гриби, які розкладають до мінеральних сполук відмираючі тіла рослин і тварин. Завдяки їм рослини знову отримують солі, необхідні для побудови органічних речовин.

Ланцюги живлення поділяють на пасовищні та детритні, або ланцюги поїдання та розкладу. Пасовищні ланцюги живлення охоплюють зелені рослини, рослиноїдних тварин і хижаків, що поїдають травоїдних. Детритні ланцюги живлення - мертву органічну речовину, детритофагів та їх хижаків.

Серед трофічних ланцюгів, що починаються з живих автотрофних рослин, виділяють ланцюги хижаків і ланцюги паразитів.

Трофічні ланцюги хижаків охоплюють продуцентів і рослиноїдних, що поїдаються дрібними м'ясоїдними, яких у свою чергу поїдають більші хижаки. Отже, у трофічному ланцюгу хижаків тварини збільшуються за розмірами і зменшуються за кількістю. Для прикладу можна навести такий трофічний ланцюг: трав'янисті рослини (продуцент) - заєць (первинний консумент) - лисиця (вторинний консумент) - вовк (третинний консумент).

Трофічні ланцюги паразитів ведуть від більших і нечисленних організмів до все менших і більш численних.

Типовий ланцюг живлення та кругообіг речовин і енергії в ньому показані на рис. 2.2 і 2.3.

Рис. 2.2. Ланцюг живлення '

Рис. 2.3. Кругообіг речовин і енергії в типовому трофічному ланцюгу
Трофічні ланцюги можуть переплітатися таким чином, що утворюється трофічна мережа (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Трофічні мережі в біоценозі лісу (за Лук'яновою, 2000)
Продуктивність біоценозу - це швидкість, з якою продуценти засвоюють променеву енергію в процесі фотосинтезу і хемосинтезу, утворюючи органічну речовину, яка потім може бути використана як їжа.

Органічна маса, створювана рослинами за одиницю часу, становить первинну продукцію. Це важливий параметр, оскільки ним визначається загальний потік енергії через біотичний компонент біоценозу, а значить кількість (біомаса) живих організмів, які можуть існувати в біоценозі. Частина цієї продукції (40-70%) витрачається на підтримання життєдіяльності самих рослин.

Решта зеленої маси витрачається на поповнення маси консументів. Вона називається вторинною продукцією.

Всі живі компоненти біоценозу - продуценти, консументи і редуценти - складають загальну біомасу угруповання в цілому або його окремих частин, тих чи інших груп організмів.

У стабільних угрупованнях практично вся продукція витрачається в трофічних мережах і біомаса залишається постійною.

Трофічні ланцюги живлення ґрунтуються на другому законі термодинаміки, за яким деяка частина енергії завжди розсіюється і стає недоступною для використання у вигляді теплової енергії, а також на розмірних закономірностях поїдання організмів.

При продуктивному використанні енергії кожною наступною ланкою трофічного ланцюга доступна для неї енергія зменшується приблизно в 10 разів, тобто лише 1/10 частина йде на утворення біомаси ланки, а решта випадає з трофічного ланцюга.

При схематичному зображенні трофічних ланцюгів окремі ланки зображають у вигляді прямокутників, розміри яких відповідають чисельним значенням ланок. Розташовуючи їх у певній послідовності, отримують так звану екологічну піраміду. Встановлено основне правило, за яким у будь-якій екосистемі рослин більше, ніж тварин, травоїдних тварин більше, ніж хижих, комах більше, ніж птахів (рис. 2.5.).

Рис. 2.5. Екологічна піраміда
Розрізняють три типи екологічних пірамід:

1) піраміда чисел — враховує чисельність окремих організмів на кожному рівні. Піраміда чисел відображає закономірність: кількість особин, що складають послідовний ряд ланок від продуцентів до консументів, неухильно зменшується;

2) піраміда біомас - характеризує загальну суху або сиру масу організмів різних рівнів. Правило піраміди біомас говорить, що сумарна маса рослин перевищує всю біомасу травоїдних, а маса травоїдних перевищує всю біомасу хижаків;

3) піраміда енергії або продукції - показує закони витрачання енергії в трофічних ланцюгах. На кожному попередньому трофічному рівні кількість біомаси (або енергії), що створюється за одиницю часу, більша, ніж на наступному.

Піраміди чисел і біомас можуть бути зворотними, тобто основа може бути меншою, ніж один чи декілька верхніх поверхів. Це відбувається, коли середні розміри продуцентів менші, ніж консументів. Піраміди енергії завжди звужуються догори. Піраміда енергії дає найбільш повне уявлення про функціональну організацію угруповань, оскільки кількість і маса організмів залежать не від наявності в даний момент фіксованої енергії попереднього рівня, а від швидкості споживання їжі. На противагу пірамідам чисел і біомас, які відображають статику системи, піраміда енергії дає картину швидкості проходження їжі ланцюгами живлення.

Американський еколог Ю. Одум на основі аналізу пірамід усіх типів сформулював правило: дані піраміди чисел приводять до перебільшення ролі дрібних організмів, а дані пірамід мас -великих. У дрібних організмів спостерігається більш інтенсивний метаболізм, тому лише потік енергії є найбільш точним показником для порівняння одного компонента з іншим або всіх компонентів між собою.

Ми підійшли ще до одного, основного і найбільш складного екологічного поняття. Біоценоз існує за рахунок використання не тільки сонячної енергії, але й кисню, вуглекислоти, азоту, фосфору та інших речовин, розчинених у воді, чи таких, що знаходяться в ґрунті. Отже, біоценоз не може існувати без багатьох факторів неживої природи, які безперервно надходять до нього і, зазнавши складних перетворень, знову повертаються в навколишнє середовище. Такі системи взаємодії живої (біоценоз) і неживої природи отримали назву екологічних систем або біогеоце-нозів (рис. 2.6.).

Термін «екологічна система» або «екосистема» був запропонований англійським ученим А. Тенслі. Термін «біогеоценоз» увів у науку радянський дослідник академік В.М. Сукачов, засновник науки біогеоценологїі. Це було в кінці 30-х — на початку 40-х років XX ст.

Екосистема — це частина земної або водної поверхні, однорідної з точки зору топографічних, мікрокліматичних, ботанічних, зоологічних, ґрунтових, гідрологічних і геохімічних факторів. Вона охополює певне угруповання організмів, ґрунт, підземні води й нижні шари тропосфери. У цій системі кругообіг речовини й енергії досить інтенсивний.

Рис. 2.6. Взаємозв'язки в біогеоценозі
Відправною точкою кругообігу є процес фотосинтезу рослин. Реальні розміри екосистеми на планеті коливаються від кількох метрів (мікрозападини в степах і напівпустелях, піщані дюни тощо) до кількох кілометрів (солончак, такір, однорідні ділянки степів лісів тощо). Вертикальні розміри екосистеми також варіюють досить широко: від кількох сантиметрів на скелях до кількох метрів у тайзі або тропічних лісах.

Екосистема відносно стійка в часі і термодинамічно відкрита у відношенні речовини й енергії. Вона має вхід (сонячна енергія мінеральні елементи гірських порід, атмосфера, ґрунтова вода) і вихід енергії та біогенних речовин в атмосферу (тепло, кисень, вуглекислий та інші гази), у літосферу (гумусні речовини, мінерали, осадові породи) і в гідросферу (розчинні біогенні речовини ґрунтових, озерних та інших вод).

У біогеоценозах відбувається саморегулювання чисельності різноманітних популяцій організмів, яке визначається зв‘язками живлення, боротьбою за існування і природним добором. Біогеоценоз - вияв найбільш високого рівня організації життя. Біосфера як сукупність біогеоценозів, що входять до неї, найвищий рівень організації живої речовини.

Більш прості екосистеми об'єднуються в більш складні і зрештою в загальну планетарну екосистему, яка отримала назву біосфера.

Яка б екологічна система не була предметом вивчення, чи то незайманий ліс, чи культивоване поле, мова завжди буде про дослідження створення, циркуляції, накопичення і трансформації речовин (потенційної енергії) у процесах діяльності всіх живих істот та їх метаболізму.

Залежно від особливостей субстрату, клімату, історичних факторів формування життя екосистеми можуть істотно відрізнятись одна від одної. Кожна з великих екосистем характеризується своїми специфічними особливостями і розпадається на менші бюгеоценози. Розглянемо основні екосистеми світу.

Моря та океани займають 70% земної поверхні. Глибини морів величезні, але життя існує в усій товщі води. Всі океани сполучені один з одним. Основними перепонами для переміщення тварин є температура, солоність, глибина. Морська біота дуже різноманітна. У морі більше, ніж у прісноводному середовищі, водоростей, ракоподібних, молюсків, риб; квіткові рослини відіграють незначну роль, комах взагалі немає. Залежно від місця проживання населення океану поділяють на планктон (плаваючий) і бентос (донні організми). Автотрофний шар (світлова зона) дуже незначний. Величезний простір глибини необхідно вважати напівпустельним. Найбільш продуктивними є зони континентального шельфу, особливо там, де спостерігається вертикальна циркуляція (глибинні води багаті на азот і фосфор).

Естуарії та морські узбережжя розміщені в гирлах річок або затоках, де показник солоності знаходиться посередині між рівнем солоності моря та прісної води і де припливи та відпливи є важливим регулюючим фактором. Естуарії та морські узбережжя мають чудові умови для накопичення поживних речовин (різниця солоності створює горизонтальну та вертикальну циркуляцію водних мас). Естуарії та прибережні води є найпродуктивнішими в океані.

Часто естуарії перетворюються на звалища промислових відходів. Прикладом може бути Азовське море.

Прісноводні біоти. Головними продуцентами в прісних водах є водорості, за ними йдуть квіткові рослини. Із консументів основну частину біомаси складають молюски, водні комахи і риби. Із сапрофітів найважливішими є бактерії та гриби. Вони надзвичайно необхідні в тих зонах, де існує велика кількість органічного детриту. В незабруднених проточних водоймах їх значно менше.

Річки та озера. Озера поділяють на оліготрофні (малопродуктивні) і автотрофні (з високою продуктивністю). Мілководні озера більш продуктивні, ніж глибоководні.

Річки належать до природних екосистем, які найбільше використовуються людиною. Невелика глибина, значна поверхня, контакт із повітрям, усталений рух води є причиною гарного забезпечення річок розчиненим киснем. Річкові тварини вкрай чутливі до нестачі кисню, особливо до забруднень будь-яких типів, які зменшують запас розчиненого кисню.

Пустелі зустрічаються в районах із кількістю річних опадів до 250 мм. Рослинність пустель складається з двох груп рослин: ксерофіти та ефемери. Тварини пустель мають непроникні покриви і сухі виділення, що дає їм можливість задовольнятись тією незначною кількістю води, яка виробляється в їх тілі в процесі розщеплення вуглеводів. Однак в умовах, де життя визначається наявністю води, а не якістю ґрунтів, пустелю можна перетворити в одну з найбільш продуктивних сільськогосподарських територій (Саудівська Аравія).

Тундрами зайняті величезні простори (п'ята частина суходолу) в Північній півкулі. Основна ознака тундри - її безлісся. У покриві тундри переважають мохово-лишайникові види рослин. Усі рослини — кріофіти. Екосистема тундри дуже вразлива. Порушення рослинного покриву призводить до утворення мертвої зони. Відновлення потребує десятків років, якщо взагалі можливе.

Степи, або прерії, зустрічаються в місцях, де середня кількість опадів становить 250-750 мм. Рослинність має більш-менш ксерофіл ьний характер. Характерний розвиток дернинних злаків з їх особливими пристосуваннями до посушливого середовища. Ярусність - одна із структурних ознак степових фітоценозів. Степова екосистема створює особливий тип ґрунтів - чорноземи. Оскільки степові рослини недовговічні, до ґрунту надходить велика кількість органічних сполук. Гуміфікація відбувається швидко. При незначних опадах у чорноземах солі не вимиваються, на відміну від сірих лісових і підзолистих ґрунтів.

Копитні й риючі тварини відіграють важливу роль у стабільності степових екосистем.

Ліси поширені в помірних зонах, тропіках і субтропіках. Екосистема лісів включає біогеоценози різних лісів - вічнозелених тропічних та екваторіальних, широколистяних лісів помірних широт (неморальні ліси), хвойних (бореальних) лісів, кожний з яких відрізняється своїми особливими рисами, перш за все, характерним кругообігом речовин. Хвойні ліси простягнулися широким поясом у Північній Америці та Євразії. Основні вічнозелені дерева - ялини, ялиці, сосни. У цих лісах чагарниковий і трав'янистий яруси розвинені слабо. Хвоя містить отруйні феноли і тому розкладається повільно, а в ґрунті мало гумусу - він підзолистий, малородючий. Насіння хвойних є джерелом їжі для багатьох тварин.

Листопадні ліси займають області з великою кількістю рівномірно розподілених опадів (700 - 1500 мм) і помірними температурами. У таких лісах протягом певної частини року дерева та кущі не мають листя, тому контраст між зимою та літом дуже великий. Трав'янистий і чагарниковий яруси розвинені добре. Цей біом дуже змінений внаслідок діяльності людини, більша його частина знищена і замінена агроценозами.

Тропічні ліси ростуть у найбільш сприятливих умовах -надлишок тепла та вологи упродовж усього року. Тут, як писав Ч. Дар він, «найбільша сума життя здійснюється за найбільшої різноманітності будови». Найнижча температура +18°С, найвища +36°С при великій вологості ґрунту і повітря. Ці ліси багаті на види, часто непрохідні через те, що підлісок та ліани утворюють суцільну стіну, під деревами майже немає трав'янистого покриву. Дерева розміщуються у 4-5 ярусів, тоді як у нашому лісі - у 2 яруси. Дерева стрункі й майже не мають гілок.

Продуктивність рослинної маси тропіків значно перевищує продуктивність помірних зон. Так, деревина листяних дерев помірних зон становить 5,1 т/га за рік, тропічних зон - 13,1 т/га. Поверхня листя тропічної рослинності у 2-2,5 рази більша, ніж у середній смузі. Те саме можна сказати й про продуктивність біомаси тварин.

В арденнських лісах (Західна Європа) козулі становлять 0,3 кг/га, кабани - 0,7 кг/га, дрібні ссавці - до 5 кг/га. Тільки загальна ґрунтова фауна досягає 1 т/га. В африканських національних парках біомаса великих ссавців досягає 200 кг/га.

У тропічному лісі дуже висока щільність виростання рослин, висока інтенсивність обміну речовин і швидка мінералізація органічних решток порівняно з іншими зонами. На півночі нагромаджується відмерла рослинна маса, що утворює поклади торфу.

У розподіленні різних видів живих організмів виявляються закономірності, і чим менша вага тіла організму, тим більша чисельність виду. До складу біогеоценозів входять, з одного боку, високоспеціалізовані види, здатні існувати тільки в умовах даного біоценозу, з іншого - види з більш широким спектром вимог. За істотних змін середовища існування (зокрема, при антропогенних впливах) першими зникають спеціалізовані види.

Наявність різноманітних зв'язків між організмами приводить до того, що біогеоценози набувають елементів цілісності, стійкості, відносної незалежності в розвитку. Ці якості біогеоценозів виявляються, зокрема, у здатності протистояти різним зовнішнім впливам. Стійкість біосфери в цілому, її здатність еволюціонувати значною мірою визначаються тим, що вона є системою відносно незалежних біогеоценозів.

Екосистеми склались у процесі тривалої еволюції і пристосування видів та популяцій організмів до навколишнього середовища. Екосистеми є злагодженими стійкими механізмами, що здатні шляхом саморегулювання протистояти як змінам у середовищі, так і різкій зміні в чисельності організмів. На особливу увагу при аналізі екосистем заслуговують процеси саморегуляції популяції. Пристосувальні можливості популяції незначно вищі, ніж пристосовчі потенції (можливості) індивідуумів, що входять до її складу.

У природі існує чіткий взаємозв'язок і всі типи біологічних систем, або, як прийнято їх називати, рівні біологічної організації, послідовно сполучені і взаємопов'язані. їм притаманна загальна узгодженість місця, часу і швидкостей процесів, що відбуваються на всіх рівнях від популяції до біосфери. Таку злагодженість явищ природи і називають екологічною рівновагою. Зрозуміло, що ця рівновага рухома, динамічна.

Іноді в екосистемах відбуваються «збурення» - спалахи масового розмноження або швидкі скорочення чисельності популяцій у результаті обмеженості кормової бази чи поширення хвороб. Ці явища можуть періодично змінювати один одного упродовж декількох років, і багато з них пов'язані з періодичними коливаннями харчових, кліматичних та інших умов. На деяких ділянках екосистем рівновага може порушуватися природними стихійними явищами, впливом антропогенних факторів. Створюються критичні екологічні ситуації. Але, звичайно, якщо не відбулося катастрофічних змін, через деякий час рівновага відновлюється внаслідок процесів саморегуляції екосистем. Проте існують межі саморегулювання в популяціях, екосистемі і біосфері в цілому. Якщо зміни в середовищі виходять за межі періодичних природних коливань, до яких пристосовані організми, то порушення функціонування екосистеми є необоротним.

Тривалі, поступові перебудови екосистем у процесі саморегуляції отримали назву сукцесій. Зміни в угрупованні в результаті сукцесії мають закономірний характер і обумовлені взаємодією організмів між собою і з навколишнім абіотичним середовищем. Розрізняють первинну і вторинну сукцесії. Первинна сукцесія -це формування угруповань на первісно вільному субстраті. Класичним прикладом природної сукцесії є «старіння» озерних екосистем - заростання озер від берегів до центра. Рано чи пізно озеро перетворюється на торф'яне болото, яке становить собою стійку екосистему клімаксного типу. На її місці з часом може виникнути лісова екосистема внаслідок наземної сукцесійної серії (послідовного ряду поступово і закономірно змінюючих одне одного в сукцесії угруповань) відповідно до кліматичних умов місцевості.

Вторинна сукцесія - це послідовна зміна одного угруповання, яке існувало на даному субстраті, іншим, більш досконалим для даних абіотичних умов. Вторинна сукцесія є, як правило, результатом антропогенної діяльності. Евтрофікація водойм може бути викликана антропогенним збагаченням природних водойм біогенними речовинами, наприклад, мінеральними добривами при нераціональному їх застосуванні.

Прикладом сукцесії є процес відновлення хвойного лісу після вирубування чи пожежі. Він триває 80-100 років, упродовж яких відбувається поступова зміна складу рослинного покриву і тваринного населення на такій ділянці.

Під впливом людини сукцесії можуть прискорюватися чи сповільнюватися і бути спрямовані як на відновлення і розвиток, так і на руйнування екосистеми. Отже, сукцесії можуть бути прогресивними, тобто такими, що ведуть екосистему до стійкого стану розвиненої, «зрілої» системи (клімаксу), і регресивними, що ведуть екосистему шляхом спрощення і розпаду.

Кожна екосистема має певну сталість і може протистояти несприятливим впливам, наприклад різним забрудненням. Це дуже важлива якість, але, звичайно, такий «запас міцності» не безмежний. На жаль, це не завжди враховується, хоча протягом історії людства прикладів руйнування екосистем з усіма жахливими наслідками було більш ніж достатньо. Одним із таких наслідків є зникнення багатьох видів живих організмів.

Найчастіше випадки порушення екологічної рівноваги пов'язані з надмірним знищенням лісів і експлуатацією родючих земель. Внаслідок цього ґрунт втрачає вологу, структуру, родючість, відбуваються ерозійні процеси.

Сучасні екологічні кризи спричинюються також зростанням хімічного навантаження на природне середовище і нераціональним збільшенням витрачання природних ресурсів. їх легше ліквідувати, поки вони мають локальний характер. Чим більші обсяги порушення екосистем, тим важчий процес їх відновлення.

У визначенні екології як науки ми виходимо з уявлень про взаємовідносини організмів. Ці взаємовідносини у своїй основі пристосувальні. Всі тварини так чи інакше пристосовуються добувати їжу, захищатися від ворогів і т.п. Рослини також пристосовуються боротися за світло, вологу, захищатися від поїдання, розповсюджувати своє насіння і т.п. Ми навели кілька прикладів адаптивних реакцій, що виникають у живих організмів. Адаптація - це сукупність реакцій живої системи, спрямованих на підтримання її функціональної стійкості при зміні умов навколишнього середовища. Розділ екології, що вивчає пристосованість живих організмів до умов середовища, називається аутекологією.

Біологічні реакції живих організмів на зміну умов навколишнього середовища бувають дуже різноманітними. Вони виявляються іноді в складних і тривалих змінах будови і функцій організму, іноді в відносно простих і таких, що набувають зворотного розвитку, як, наприклад, збільшення пігментації нашої шкіри (засмага) у відповідь на посилення дії сонячних променів. Але й ці зворотні пристосувальні зміни організмів виникають не раптово і вони не безмежні, а виявляються в межах можливостей чи норми реакції даного виду організмів, тобто визначаються його властивостями, які виробилися в процесі природного добору протягом тривалого ряду поколінь.

Адаптивні реакції виникають в окремих особин; існують видові адаптації, які не завжди співпадають з інтересами окремих особин.

Питання про адаптацію цілих біоценозів як багатовидових систем є одним із найбільш складних теоретичних питань в екології. Для прикладу згадаємо розглянуте нами явище сукцесії, тобто послідовної зміни видового складу біоценозів. Це закономірна перебудова системи, яка приводить її до стійкого стану. А в підтриманні стійкості і полягає суть явища адаптації. Мова йде, звичайно, про функціональну стійкість. Відповідно, сукцесію біоценозу можна розглядати як адаптацію складної, багатокомпонентної біологічної системи. А оскільки біоценоз - це основна біологічна частина будь-якої екосистеми, властивість адаптації може бути поширена і на екосистему в цілому.

У сучасних умовах зростаючого забруднення біосфери і посилення антропогенного тиску необхідно знати адаптивні можливості окремих організмів, видів, біоценозів, у тому числі й людини.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 32

Схожі:

Екологія як наука про довкілля (2 год.) Властивості складних систем. Біосфера, основні положення вчення В.І. Вернадського про біосферу. Еволюція уявлень про роль і місце...	1. Екологія як наука про довкілля (2 год.) Властивості складних систем. Біосфера, основні положення вчення В.І. Вернадського про біосферу. Еволюція уявлень про роль і місце...
Е кологія це наука про захист природи. Екологія це особливий світогляд... Початкова школа є початковою ланкою формування екологічної культури, екологічного мислення, засвоєння екологічних знань. Розуміючи...	Роль стафілококів у розвитку патології людини, патогенез спричинених... Еволюція коків, їх загальна характеристика. Стафілококи, біологічні властивості, класифікація, практичне значення
УРОК 4 УРОК НООСФЕРА. ЕВОЛЮЦІЯ УЯВЛЕНЬ ПРО МІСЦЕ ЛЮДИНИ В ПРИРОДІ. МАСШТАБИ Й НАСЛІДКИ АНТРОПОГЕННОГО ВПЛИВУ НА ПРИРОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ НА СУЧАСНОМУ...	1 Історія як наука. Періодизація історії України. Історичні джерела... Сторія вивчає події,явища,які допускають науковіобгрунтовані уявлення про головні тенденції розвитку людини,суспільства
Дата проведення уроку: УРОК 4 УРОК НООСФЕРА. ЕВОЛЮЦІЯ УЯВЛЕНЬ ПРО МІСЦЕ ЛЮДИНИ В ПРИРОДІ. МАСШТАБИ Й НАСЛІДКИ АНТРОПОГЕННОГО ВПЛИВУ НА ПРИРОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ НА СУЧАСНОМУ...	План Інформаційні революції. Їх роль і значення Інформаційний обмін... Як наслідок, ці революційні зміни творять нову соціокультурну ситуацію (простір), котра детермінує формування нового типу не лише...
1. Культурологія як наука. Етапи становлення Своїм завданням культурологія вважає дослідження всіх процесів взаємодії людини зі світом природи, світом соціуму і світом фізичного...	1. Культурологія як наука. Етапи становлення Своїм завданням культурологія вважає дослідження всіх процесів взаємодії людини зі світом природи, світом соціуму і світом фізичного...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання