Характеристика екосистем
1. Екосистеми - це складові одиниці біосфери. 2. Екосистеми складаються з органічної та неорганічної речовин. 3. Між компонентами екосистеми існує обмін речовин та енергії. У термодинамічному відношенні екосистеми - відкриті системи. 4. Екосистеми мають певну стабільність і чітко виражений внутрішній кругообіг речовин. Вони здатні певною мірою до саморегуляції (гомеостаз). 5. Екосистеми склалися в ході довготривалої еволюції. Це результат адаптації видів до навколишнього середовища.
Оскільки екосистеми - відкриті системи, для свого існування вони постійно потребують надходження енергії. Джерелом цієї енергії на Землі є Сонце.
Екологічні системи, як і всі живі істоти, підкоряються двом фундаментальним законам природи: першому та другому законам термодинаміки.
Перший закон термодинаміки - енергія не зникає й не виникає. Вона переходить з однієї форми в іншу. Загальна сума енергії залишається постійною. Наприклад, світло переходить у тепло, сонячна енергія переходить в енергії хімічних сполук тощо. Вимірюється енергія в ергах, джоулях, калоріях.
Другий закон термодинаміки - ефективність переходу енергії з однієї форми в іншу ніколи не буває 100%. Усі форми енергії спонтанно намагаються перейти в менш організовану, більш хаотичну форму (ентропію). Цей закон інколи ще називають законом ентропії. Наприклад, система «паливо - мотор - автомобіль - навколишнє середовище». Під час спалювання палива більша частина енергії розсіюється, переходить у хаос. Ентропія - це міра хаосу, міра невпорядкованості. Організми здатні підтримувати складну струкуру, впорядкованість. Для цього необхідно, щоб до них увесь час надходила енергія.
Розглянемо процес утворення енергії в живих організмах та її подальше перетворення: СО2 + Н2О + світло + хлорофіл - АТФ - органічна речовина - дихання - СО2 + Н2О + АТФ - ріст, розвиток, розмноження та ін.
Дані про те, скільки енергії Сонця використовується організмами (живими системами), суперечливі. Згідно з одними джерелами, це 0,1%, іншими - 1% (Піанка, 1981). Ця енергія засвоюється рослинами в процесі фотосинтезу, перетворюється в енергію органічних сполук, а далі передається іншим організмам в екосистемах. Шлях, за яким можна прослідкувати, як передається енергія Сонця в екосистемах від одного організму до іншого, називають ланцюгом живлення. Місце кожного організму в цьому ланцюгу називають трофічним рівнем.
В екосистемах існують три екологічні групи організмів, три важливих функціональних царства, але вони не ідентичні систематичним царствам. 1. Продуценти - автотрофні організми, які здатні синтезувати органічні речовини за рахунок неорганічного середовища. 2. Консументи - гетеротрофні організми, які споживають органічні речовини продуцентів або інших консументів. На долю цих організмів припадає 10% від усіх гетеротрофних організмів планети. Розрізняють консументи першого порядку (фітофаги) та другого порядку (м'ясоїди). 3. Редуценти (деструктори, сапроби) - організми, які розкладають органічні речовини до неорганічних, тобто живуть за рахунок мертвих організмів. Вони забезпечують розклад органічних речовин на планеті й перетворюють їх на неорганічні сполуки, беручи участь у кругообігу речовин. Це бактерії, гриби, водорості. На їх долю припадає 90% від усіх гетеротрофів планети.
Наведена класифікація відносно умовна, оскільки продуценти й консументи інколи частково можуть виступати в ролі редуцентів. Ці групи організмів складають трофічні рівні. Таким чином, 1 трофічний рівень - продуценти, 2 трофічний рівень - консументи першого порядку (фітофаги); 3 трофічний рівень - консументи другого порядку (м'ясоїди) тощо. Підраховано: якщо на кожний наступний рівень переходить 10-20% енергії попереднього рівня (правило Р. Л. Ліндемана), то з 1000 калорій, які отримають продуценти, енергії вистачить на 5-6 рівнів. Тому ланцюг живлення включає здебільшого всього 4-5 ланок. У екосистемах не може бути кругообігу енергії аналогічно кругообігу речовин, оскільки втрачена в ланцюгах живлення енергія може бути поповнена тільки надходженням нових її порцій у вигляді сонячного випромінювання або запасів органічної речовини.
У ланцюгах живлення окремо виділяють ланцюги м'ясоїдні, пасовищні (продуценти - консументи) та ланцюги детритні (органічна мертва речовина - бактерії - детритофаги - хижаки детритофагів).
Теоретичний максимум нащадків від однієї пари або однієї особини за одиницю часу називають біотичним потенціалом. Це поняття було введено в екологію Р. Чепменом у 1928 р. | У екології виділяють такі поняття: 1. Ефективність споживання - це відсоток продукції одного трофічного рівня, який «з'їдається» іншим трофічним рівнем.
|