| Головна |
| « Попередня | Наступна » | |
2.2. Основні поняття екології |
||
|
Сучасне поширення живих організмів визначається в першу чергу умовами середовища, в якій вони мешкають. Всі живі і неживі об'єкти, навколишні рослини і тварин і безпосередньо взаємодіють з ними, називаються середовищем існування. Під терміном навколишнє середовище (або навколишнє природне середовище) зазвичай розуміється та частина природи, на яку простирається вплив людини. Елементи середовища, що впливають на живі організми, називаються екологічними факторами. За своїм походженням і специфіці впливу екологічні фактори поділяють на три основні групи: - абіотичні фактори - це властивості неживої природи, які прямо чи опосередковано впливають на живі організми, визначаючи умови їх існування (температура, світло і інша промениста енергія, вологість і газовий склад повітря, атмосферний тиск, опади, сніговий покрив, вітер, сольовий склад води, грунту, рельєф місцевості тощо); - біотичні чинники - це все форми впливу живих істот один на одного. Кожен організм відчуває прямий або опосередкований вплив інших особин, вступає у взаємини з представниками своєї чи інших видів (рослин, тварин, мікроорганізмів), залежить від них або сам надає дію; - антропогенні фактори - всі форми діяльності людини, які призводять до зміни природи як середовища проживання інших видів або безпосередньо позначаються на умовах їх існування. До таких факторів належить вплив промисловості, сільськогосподарського виробництва, транспорту і всіх інших форм господарювання. Антропогенні впливи на живий світ планети продовжують зростати. Будь-який з екологічних факторів може то проявлятися як безпосередня причина зміни обміну речовин, то діяти побічно, впливаючи на життєдіяльність організмів, змінюючи середовище проживання. Незважаючи на велику різноманітність екологічних факторів, у характері їх впливу на організми і в відповідних реакціях живих істот є ряд загальних закономірностей. До них відноситься реакція організмів на інтенсивність або силу воз 21 дії фактора. Як недостатня, так і надмірне дію його негативно позначається на життєдіяльності організму. Для представників різних видів умови, в яких вони себе особливо добре відчувають, неоднакові. Наприклад, деякі рослини (вологолюбні) віддають перевагу дуже вологий грунт (капуста, кабачки), інші - переносять посушливу погоду. Одні люблять сильну спеку (диня), інші вважають за краще тінь, прохолоду (кольорова капуста). Ці фактори дуже суттєво впливають на ріст і стан рослин. Точка, при якій спостерігається їх максимальне зростання, називається оптимумом. Зазвичай це стосується до діапазону температур. Сприятлива сила впливу фактора (дозування) називається зоною оптимуму фактора для організму даного виду. Весь інтервал температур, від мінімальної до максимальної, при якій ще можливий ріст, називають діапазоном стійкості. Точки, що обмежують його, тобто максимальна і мінімальна придатна для життя температура - це межі стійкості, або межі витривалості виду. Ступінь витривалості по відношенню до даного екологічного фактору називають екологічною валентністю. Екологічна валентність організму являє собою його здатність заселяти різноманітні середовища. У міру наближення до точок межі стійкості, якщо дія фактора зменшується або зростає, життєдіяльність знижується аж до повного пригнічення або загибелі живої істоти (у нашому прикладі - рослини), тобто мова йде про стресових зонах в рамках діапазону стійкості. Аналогічний вплив можуть надавати і інші фактори. Для кожного виду рослин і тварин існують оптимум, стресові зони, або зони гноблення, і межі стійкості (витривалості) щодо кожного фактора навколишнього середовища (рис. 2.1). Розбираючи приклад з температурою, ми розглядали зміна тільки одного фактора, вважаючи, що всі інші як би відповідають зоні оптимуму. Ми спостерігали дію закону лімітують факторів, сформульованого Ю. Лібіх. Фактор, який за межами зони свого оптимуму призводить до стресового стану організму, називають лімітуючим. До змін цього фактора організми особливо чутливі. Нерідко лімітують факторами виявляються біотичні, тобто вплив одних видів тварин і рослин на інші. Наприклад, нестача їжі лімітує розвиток і поширення різних видів тварин. До лімітуючим факторам розвитку рослин відносяться температура, світло, водозабезпеченість і т.д. Жоден з факторів не діє в
Загибель Зона гноблення Зона нормальної Зона гноблення Загибель або стресу життєдіяльності або стресу Інтенсивність впливу фактора Рис. 2.1. Залежність результатів впливу фактора від його інтенсивності поодинці. Всі організми при взаємодії з середовищем повинні підтримувати динамічну рівновагу, або гомеостаз. Широку екологічну валентність виду по відношенню до абіотичних факторів середовища позначають додаванням до назви чинника приставки "еврі" (від грецького eurys - широкий). Наприклад, Еврітермние вид - виносить значні коливання температури. Вузька екологічна валентність позначається приставкою "стено" (від грецького st? Nos - вузький) - стенотермним. Види, які можуть пристосуватися до коливань різних екологічних факторів у широких межах, називаються Еврібіонтность; види, для існування яких необхідні строго певні умови, називаються стенобіонтних. Під впливом екологічних факторів живі організми об'єднуються в певні ієрархічні системи, які являють собою різні рівні організації живої речовини: популяції, спільноти і екосистеми. Популяцією називають групу особин одного виду, що займає певний простір і володіє необхідними можливостями для підтримки своєї чисельності в постійно мінливих умовах середовища. 23 22 У природі популяції різних видів об'єднуються в системи вищого рангу - спільноти. Співтовариство (биотическое) - це сукупність популяцій, що населяють певну територію. Співтовариства організмів пов'язані енергетичними зв'язками з неорганічної середовищем. Рослини, наприклад, можуть існувати тільки за рахунок постійного надходження в них вуглекислого газу, води, кисню, мінеральних солей. Найменшою одиницею, до якої може бути застосований термін "спільнота", є біоценоз (термін введений К. Мебиусом в 1877 р.). Біоценоз називають угруповання спільно мешкають і взаємозалежних організмів. Масштаби біоценозів різні - від спільнот нір, мурашників, листя дерев до населення цілих ландшафтів - лісів, степів, пустель і т.п. Термін "біоценоз" вживають частіше за все стосовно населенню територій, які на суші виділяють по відносно однорідної рослинності, наприклад, біоценоз ялинових лісів, пшеничного поля і т.п. Б і о т а (від грецького biote - життя) - сукупність видів рослин, тварин і мікроорганізмів, об'єднаних загальною областю поширення. На відміну від біоценозу, може характеризуватися відсутністю екологічних зв'язків між видами. Співтовариства організмів пов'язані з неорганічної середовищем щонайтіснішими матеріально-енергетичними зв'язками. Простір, займане біоценозом, називається біотопом. Біоценоз і його біотоп являють собою два нероздільних елемента, що утворюють більш-менш стійку систему, іменовану биогеоценозом. Поняття біогеоценоз (від грецького bios - життя, ge - земля, koinos - загальний) введено в науку російським ученим В.М. Сукачовим в 1940 р. Ідея про взаємозв'язку і єдності всіх явищ і предметів на земній поверхні виникла майже одночасно в СРСР і за кордоном з тією лише різницею, що в СРСР вона розвивалася як вчення про біогеоценозах, а в інших країнах - як вчення про екосистеми. Екологічна система, або екосистема - це єдиний природний комплекс, утворений живими організмами і середовищем їх проживання, в якому всі компоненти пов'язані між собою обміном речовини і енергії. Біогеоценоз і екосистема - поняття подібні, але не тотожні. І те, й інше поняття має на увазі сукупність живих організмів і середовища проживання, але екосистема - поняття безрозмірне. "Від краплі до океану" - так образно охарактеризував її автор терміну "екосистема" англійський біолог А. Тен-слі. Мурашник, акваріум, ставок, болото, кабіна космічного корабля - все це екосистеми (рис. 2.2). 24 Абиотическая компонента (синоніми: середа, біотоп) - вода, повітря, грунт Біотична компонента (синонім біоценоз) - рослини, тварини, _мікроби_ Екологічна система (біогеоценоз) Рис. 2.2. Схематична будова екосистеми Біогеоценоз у вітчизняній літературі прийнято характеризувати як екосистему, кордони якої окреслені ареалом поширення рослинного покриву - фітоценозу. Наприклад, степові, болотні, лучні і т.п. біогеоценози. Іншими словами, біогеоценоз - це окремий випадок екосистеми, завжди явище природне, навіть у випадку впливу на нього людини. Екосистема ж може бути цілком штучної (акваріум, космічний апарат тощо). Підтримання життєдіяльності організмів і круговорот речовини в екосистемах можливі тільки за рахунок постійного припливу енергії. Життя на Землі існує завдяки енергії сонячного випромінювання, яка перекладається Фотосинтезуючі-ющими рослинами (автотрофами) в хімічні зв'язки органічних сполук. Всі інші організми отримують енергію з їжею. Перенесення енергії їжі від її джерела (автотр-скіфів) через ряд організмів, що відбувається шляхом поглинання одних організмів іншими, називається харчової (трофічної) ланцюгом (рис. 2.3). Кожна екосистема містить сукупність тварин і рослинних організмів, які за формами харчування можна розділити на дві групи: ? автотрофи (годують себе самі) - зелені рослини, здатні здійснювати фотосинтез і використовують мінеральні елементи для росту і відтворення. Фотосинтез - це складний процес перетворення води і вуглекислого газу в цукру за допомогою сонячної енергії. З утворених таким чином Сахаров і мінеральних елементів живлення, одержуваних з грунту або води, рослини синтезують складні речовини, що входять до складу їх організмів. Іншими словами, прості хімічні речовини, з яких складаються повітря, вода і мінерали гірських порід і грунту, перетворюються на складні сполуки типу білків, жирів і вуглеводів, звані органічними. Автотрофні рослини - це продуценти екосистеми (від латинського ргос1іееп8 - виробляє), що створюють органічні речовини з неорганічних. З цих органічних речовин і утворюються тканини рослин і тварин. Фотосинтезуючі 25
Рис. 2.3. Схема, що ілюструє харчові ланцюги в екосистемі (Т.А. Акімова, В.В. Хаскин. Основи екорозвитку. М., 1994) рослини продукують їжу для всіх інших організмів екосистеми, тому їх і називають продуцентами; ? гетеротрофи (харчуються іншими) - організми, яким для харчування необхідні органічні речовини. Ці організми мають значно складніший обмін речовин. У свою чергу всі гетеротрофи підрозділяються на організми-споживачі (консументи) і організми, що розкладають органічні речовини на вихідні неорганічні компоненти (редуценти). Гетеротрофи (від латинського consumo - споживаю) - це організми, споживають органічні речовини. До них ставляться як найпростіші, черви, риби, молюски, комахи та інші членистоногі, плазуни, птахи, так і ссавці, включаючи людину. Розрізняють консументи першого порядку - травоїдні тварини, будь то слон або кліщ (або первинні консументи), консументи другого, третього і більш високих порядків, що споживають тваринну їжу, - хижаки (або м'ясоїдні), а також всеїдні (або евріфагі), які можуть поїдати як рослинну, так і тваринну їжу (лисиці, свині, таргани та ін Редуценти (від латинського геаісепе - повертає, відновлює) - організми, що розкладають мертву органічну речовину. До них відносяться всілякі сапрофітні бактерії, гриби і тварини - детритофаги, що харчуються мертвою або частково розклався органічною речовиною - детритом. У грунті це дрібні безхребетні, що харчуються покидьками, наприклад, дрібні кліщі, земляні черв'яки, багатоніжки; у водних екосистемах - молюски, краби і черв'яки; при гнитті - бактерії; при розкладанні рослинного опаду - гриби. За складом і активності спільноти редуцентов не менше різноманітні, чим інші спільноти, але набагато менш знайомі звичайній людині. Очевидно, що жоден організм не існує поза зв'язком з іншими. Кожен може жити, лише взаємодіючи з довкіллям, в рамках певної екосистеми. Наочним прикладом у цьому сенсі є ліс. В екологічній системі всі зв'язки між організмами з'єднані між собою і утворюють складну ланцюг харчових взаємин, або трофічні ланцюги (продуценти - консументи - редуценти), оскільки їжа - найважливіший фактор життєдіяльності організмів. У тварин і рослин виникла величезна кількість взаємних адаптації (пристроїв), що визначаються трофічними або харчовими зв'язками. Існує чітка екологічна закономірність, звана пірамідою чисел, згідно з якою кількість особин, що складають послідовний ряд ланок, неухильно зменшується. Наприклад, на 1 вовка в північних лісах припадає близько 100 лосів, на кожного великого хижака (лева, леопарда, гепарда) в саванах Африки - від 350 до 1000 диких тварин. Маючи дані про чисельність вовка і його добової потреби в їжі, приблизно розраховано, що протягом календарного року 2400 особин вилучають 7480 кабанів, 5560 лосів, 4020 косуль. Послідовне зменшення кількості тварин у ланцюзі харчування супроводжується відповідним зниженням їх загальної біомаси, а це призводить до скорочення потоку енергії в екосистемі. Особлива трофічна зв'язок в біоценозі - паразитизм, при якому один вид - господар - служить для іншого - паразита - не тільки джерелом їжі, але й місцем постійного або тимчасового проживання (наприклад, фітофтора). Існують і взаімополезние зв'язку між видами (бобові - бульбочкові бактерії), звані симбіозом. Сукупність безлічі параметрів середовища, що визначають умови існування того чи іншого виду і його функциональ 26 27 ві характеристики (перетворення ним енергії, обмін інформацією з середовищем і з собі подібними та ін.), являє собою екологічну нішу. Екологічна ніша включає не тільки положення виду в просторі, але і функціональну роль його в співтоваристві (наприклад, трофічний рівень, або місце в харчовому ланцюгу) і його положення щодо абіотичних умов існування (температура, вологість тощо). За Н.Ф. Реймерс, екологічна ніша - це сукупність уело вий життя всередині екологічної системи, що пред'являються до середовища видом або його популяцією. Таким чином, кожен вид в середовищі, де він мешкає, займає місце, яке обумовлено його потребою в їжі, території, пов'язане з функцією відтворення. Такі екологічні зв'язку створюють певну структуру біоценозу. Біоценози - динамічні системи, вони знаходяться в постійному розвитку, їм властива сукцесія. Сукцесія (від латинського віссезею - спадкоємність) - послідовна зміна одного біоценозу іншим. Суть цього явища полягає в тому, що під впливом внутрішнього розвитку біоценозів, їх взаємодії з навколишнім середовищем вони поступово "старіють" і змінюються іншими типами біоценозів. Так, озеро, зарастая, перетворюється на болото; болото, висихаючи, трансформується в луг; в лісі після пожежі змінюються породи. Процес сукцесії включає етапи: ? виникнення не зайнятого життям ділянки; ? міграція на цю ділянку різних організмів; ? приживання організмів; ? формування структури біоценозу шляхом конкуренції; ? перетворення місцеперебування для стабілізації умов середовища і відносин між організмами. Важливе екологічне становище полягає в тому, що чим разнороднее і складніше біоценоз, тим вище його стійкість, здатність протистояти різним зовнішнім впливам. Стійкість природних біоценозів визначається тим, що складові їх види в процесі еволюції пристосувалися один до одного настільки, що стали ніби піклуватися про цілісність, структурі свого біогеоценозу. Взаємовідносини між хижаком і його видобутком, або жертвою, є прикладом так званої зворотного зв'язку, при якій один вид завдає шкоди іншому і не може жити без нього. Ще один приклад. У роки, коли рослинна їжа для будь-якого виду комахи в надлишку, популяція його швидко розмножується і різко підвищується його чисельність. В системі проявляється позитивний зворотний зв'язок, яка прагне вивести її з рівноваги. Але різко збільшена чисельність популяції призводить до настільки ж різкого зниження запасів рослинної їжі, в результаті браку якої в сі 28 Стем виявляється негативний зворотний зв'язок, що повертає її в початковий стан. Стійкість екосистем характеризує так званий принцип Ле Шател'е. Суть його полягає в тому, що при зовнішньому впливі, що виводить систему зі стану стійкої рівноваги, останнє зміщується в напрямку, при якому ефект цього впливу послаблюється (діють негативні зворотні зв'язки).
|
||
| « Попередня | Наступна » | |
|
|
||
Інформація, релевантна "2.2. Основні поняття екології" |
||
|
||