Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Андерсон - Нова програма

§ 27. Поняття екосистеми

Що таке угруповання організмів?

Які рослинні угруповання ви знаєте?

Які організми називають автотрофами, гетеротрофами та міксотрофами?

Ви вже знаєте, що популяції різних видів пов'язані не лише між собою, а й з умовами середовища існування. Угруповання організмів утворюють з навколишнім середовищем єдине ціле - екосистему.

Поняття екосистеми та її структура.

Екосистема - це сукупність організмів різних видів, які взаємодіють між собою і з середовищем у такий спосіб, що всередині системи відбуваються перетворення енергії, колообіг речовин і саморегуляція.

У структурі будь-якої екосистеми розрізняють абіотичну (умови середовища існування) та біотичну (сукупність взаємопов'язаних організмів) частини (рис. 133).

До абіотичної частини належать: неорганічні сполуки (кисень, вуглекислий газ, азот, вода тощо), органічні сполуки (рештки організмів і продукти їхньої життєдіяльності), мікроклімат (середньорічна температура, вологість тощо).

Біотичну частину становлять популяції організмів з різним типом живлення: продуценти - автотрофні організми (рослини, хемотрофні прокаріоти); консументи - гетеротрофні організми, які живляться іншими організмами, соками цих організмів або їхніми рештками (рослиноїдні тварини, хижаки, паразити); редуценти - гетеротрофні організми, які живляться залишками або продуктами життєдіяльності організмів, розкладаючи їх до неорганічних сполук (членистоногі, гриби, бактерії).

Рис. 133. Структура екосистеми

Змоделюйте біотичну частину екосистеми, використовуючи знання про різноманітність організмів.

Отже, екосистему складено з живих та неживих компонентів. У межах екосистеми відбувається повний цикл обміну речовин, починаючи з утворення органічних сполук і закінчуючи її розкладанням на неорганічні складники. Екосистема зберігає стійкість протягом певного часу, що забезпечується структурою біотичних та абіотичних компонентів та їхніми взаємодіями.

Характеристики екосистем. Будь-якій екосистемі притаманні видове різноманіття, щільність популяцій, біомаса, біологічна продуктивність, площа та об'єм, які займає екосистема. Розгляньмо ці характеристики докладніше.

Видове різноманіття передбачає два основні компоненти - видове багатство та рівномірність. Видове багатство визначається кількістю видів в екосистемі. Інколи його виражають відношенням кількості видів до одиниці площі. Рівномірність показує співвідношення розподілу особин між видами в екосистемі.

Щільність популяцій - це відносна величина, що виражає число особин (тварин, рослин, мікроорганізмів) у розрахунку на одиницю об'єму (води, повітря або ґрунту) або поверхні (ґрунту або дна водойми) (рис. 134).

Біомаса - одне з найважливіших понять екології, яке означає загальну масу сирої або сухої органічної речовини екосистеми, що припадає на одиницю поверхні або об'єму місця існування. Серед екосистем найбільшу біомасу мають тропічні ліси. Серед гетеротрофних організмів найбільшу масу в біосфері мають мікроорганізми - бактерії, гриби тощо. Кількість біомаси, відтвореної організмами екосистеми за одиницю часу, називають біологічною продуктивністю. Усі екосистеми, від найменшої до такої глобальної, як біосфера, займають площу на поверхні Землі та мають об'єм.

Рис. 134. Характеристики екосистем

Для пташиних базарів і поселення гризунів характерна дуже висока щільність популяцій

Наведіть інші приклади високої щільності особин тварин, рослин або мікроорганізмів, використовуючи додаткові джерела та інтернет-ресурси.

Властивості екосистем. Під час становлення екосистеми вдосконалюється її структура та формуються властивості: цілісність, стійкість, здатність до самовідтворення та саморегуляції.

Цілісність екосистеми забезпечується взаємозв'язками організмів між собою та чинниками неживої природи. Унаслідок цих взаємозв'язків виникають потоки енергії та колообіг речовин, що об'єднують усі складники екосистеми в єдину цілісну систему.

Стійкість екосистеми залежить від різноманітності форм життя в ній, від стійкості організмів і популяцій, які до неї входять. Вона виявляється в їхній здатності до збереження в несприятливих умовах. Отже, основою стійкості організмів є їхня здатність до адаптації.

Здатність до самовідтворення зумовлена здатністю популяцій організмів, які входять до складу екосистеми, відтворювати свою чисельність, а також брати участь у регуляції чисельності популяцій інших видів.

Саморегуляція екосистем полягає в коливаннях показників їхньої продуктивності і потоків енергії навколо оптимальних значень.

Основні біоми Землі. Біосфера, як глобальна екосистема, складена з наземних, водних та, з огляду на сучасний стан, штучних екосистем. Усі пов'язані між собою екосистеми однієї природно-кліматичної зони входять до складу біома. Це поняття 1916 року ввів у біологічну літературу американський ботанік, еколог рослин і міколог Фредерік Клементс.

Біом - це великий тип екосистем, який характеризується схожим характером рослинності та займає певні регіони планети. Розрізняють наземні та водні біоми. Наземні біоми залежать від кількості сонячної радіації та вологості, тому різняться за типами рослинності, але часто з урахуванням висоти над рівнем моря. Одну з класифікацій біомів відтворено на карті (рис. 135).

Рис. 135. Наземні біоми Землі

До наземних біомів належать тундра, степ, пустеля, тайга, ліси (листопадні, субтропічні сухі, тропічні, гірські) тощо. Водні біоми поділяють на прісноводні та морські. Прісноводні біоми - стоячі води (озера, ставки), текучі води (річки, потоки) та болота. До морських біомів належать, наприклад, пелагіаль (відкритий океан), континентальний шельф (прибережні води), літораль (зона узбережжя дна), естуарії (прибережні бухти, проливи, гирла рік тощо).

Розгляньмо особливості біомів, розташованих у межах території України. Виділяють декілька основних типів наземних біомів. Це, наприклад, листопадні ліси, степ, гірські ліси (Карпати) та субтропічні сухі ліси (Південне узбережжя Криму). Листопадні ліси нашої країни формуються в помірному поясі в умовах достатньої вологості. Середньорічна сума опадів становить 600 - 700 мм. Степи України теж формуються в помірному поясі в умовах посушливого клімату. Опадів випадає на рік від 250 до 750 мм. Гірські ліси Карпат формуються в помірному поясі в умовах достатньої вологості. Середньорічна сума опадів становить 650 - 750 мм. Субтропічні сухі ліси Південного узбережжя Криму є своєрідним біомом. Вони формуються на вузькій ділянці суходолу між Чорним морем і Кримськими горами в умовах унікального клімату, так званих «північних субтропіків», де середньорічна сума опадів становить не більше 600 мм на рік (рис. 136).

Штучні екосистеми людина створює для власних потреб. Метою створення може бути вирощування рослин, які людина використовує в їжу (поля, сади), захист ґрунтів (лісосмуги). Такі штучні екосистеми можуть сприяти зниженню рівня шуму в містах, бути місцем відпочинку, наприклад сквери, парки. Зоологічні парки та ботанічні сади слугують осередком вивчення тварин і рослин, мають науково-просвітницьке значення. Про штучні екосистеми (агроценози) йтиметься в § 30.

Рис. 136. Основні біоми України

Листопадні ліси займають здебільшого північ країни

Степи (ковилові степи збереглися в заповіднику «Асканія-Нова»)

Гірські ліси Карпат вражають красою та зачаровують

Субтропічні сухі ліси Південного узбережжя Криму

Схарактеризуйте один з біомів України, використовуючи додаткові джерела та інтернет-ресурси.

  • 1. Дайте означення понять екосистема, біом.
  • 2. Схарактеризуйте структуру екосистеми.
  • 3. Опишіть властивості екосистем.
  • 4. Назвіть основні біоми Землі.
  • 5. Наведіть приклади біомів України.