Войти
Закрыть

Біогеохімічні цикли

11 Клас

Як вам відомо з попереднього параграфа, однією з властивостей біосфери є наявність у ній колообігів хімічних елементів. Ці колообіги отримали наукову назву біогеохімічні цикли1. У них беруть участь як організми, так і неживі оболонки Землі — атмосфера, гідросфера та літосфера. Біотична частина циклів є рухомою — вона забезпечує швидкий перехід атомів з одних сполук до інших, а от абіотична — малорухомою, оскільки в ній елементи накопичуються й рідко переходять зі складу одних сполук до складу інших. А втім, саме в неживій частині циклів знаходиться найбільша кількість атомів хімічного елемента. Основним джерелом енергії для руху атомів біогеохімічним циклом є Сонце, енергію якого використовують організми для забезпечення власної життєдіяльності. Оскільки все живе на 98 % складається з чотирьох хімічних елементів — Карбону, Оксигену, Нітрогену й Гідрогену, то в цьому параграфі йтиметься саме про їхні колообіги. Наявність біогеохімічних циклів дозволяє біосфері існувати протягом тривалого часу, оскільки забезпечує повернення необхідних елементів у неживе середовище, звідки вони можуть бути знову поглинені наступними поколіннями організмів. Завдяки цьому підтримується сталість хімічних умов середовища мешкання. За відсутності колообігів життя на Землі припинилося б після вичерпання ресурсів довкілля, бо нові порції речовини майже не надходять на нашу планету з космосу. На це варто зважати й людству: ми живемо на «острові» посеред Всесвіту, і коли все корисне, що є на Землі, буде використано, то нам не залишиться ніякого матеріалу для виробництва. Тому цивілізація повинна максимально економити ресурси, забезпечувати їхнє багаторазове повторне використання й переробку задля відновлення планетарних запасів. У колообігу Карбону беруть участь усі організми на планеті Карбон є основою органічних сполук і входить до складу всіх без винятку організмів. У природі атоми Карбону наявні в складі різноманітних сполук: викопних вуглеводнів (нафта, природний газ), простих неорганічних сполук (вуглекислий газ, карбонати) і, звісно, органічних сполук. В атмосфері Карбон наявний переважно в складі вуглекислого газу й метану, у літосфері — у вигляді вугілля, нафти, карбонатів, графіту та інших сполук....
0 Переглянути

Біосфера

11 Клас

Коли йшлося про екосистеми, то ми зауважували, що їхній розмір може суттєво відрізнятися: і невеличке лісове озерце, і гігантський тропічний ліс можна розглядати як єдину екосистему. Кордони екосистем зазвичай умовні, й організми спроможні легко їх перетинати та взаємодіяти з організмами з інших екосистем. Зрештою, усі екосистеми Землі пов'язані між собою спільною атмосферою, міграцією організмів, колообігами речовин, потоками енергії в глобальну світову екосистему, яка має назву біосфера. Біосфера, як і будь-яка екосистема, містить біотичний та абіотичний компоненти — усіх живих істот планети й середовище їхнього мешкання відповідно. Поняття «біосфера» 1875 року запропонував австрійський учений Едуард Зюсс, але найповніше розвинув концепцію біосфери у своїх працях Володимир Вернадський — геніальний учений, перший президент Української академії наук. Межі біосфери визначаються діапазоном толерантності найвитриваліших організмів Межі біосфери визначаються межами зустрічності організмів у воді, повітрі та в землі (рис. 20.1), які залежать від діапазону толерантності живих істот. Нижня межа біосфери знаходиться на глибині кількох кілометрів у літосфері. Зі зростанням глибини збільшується й температура, тому хемоавтотрофні бактерії не виживають на великих глибинах. У гідросфері нижня межа біосфери сягає дна, оскільки організми існують у воді на всіх глибинах. Верхня межа біосфери сягає 20-22 км у атмосфері1. Максимальна висота поширення живого визначається озоновим шаром (20-30 км), вище за який ультрафіолетове випромінювання знищує всі живі організми. Більшість організмів мешкає в набагато вужчому шарі — від глибини кількох метрів під землею до кількох десятків метрів над поверхнею Землі. У планетарних масштабах біосфера невелика: її маса становить лише 0,1 % маси Землі, а сумарна маса організмів — лише одну мільйонну маси біосфери. Однак організми (а також людина) є одним із найважливіших геологічних факторів, що видозмінює обличчя нашої планети. 1 Утім, у 2017 році життєздатні спори бактерій було знайдено на поверхні Міжнародної космічної станції на висоті 400 км....
0 Переглянути

Агроценоз

11 Клас

Тривалий час людські спільноти існували за рахунок того, що їм удавалося віднайти чи вполювати в природі. Лише близько 10 тис. років тому на Близькому Сході в регіоні Родючого півмісяця (рис. 19.1) в процесі неолітичної революції люди перейшли до осілого способу життя з використанням землеробства й тваринництва (про це йтиметься у § 39). Із того часу все більші площі суходолу використовуються для висівання окультурених рослин і випасання одомашнених тварин. Такі, створені людиною для отримання сільськогосподарської продукції, екосистеми називають агроекосистемами1, а угруповання організмів у них — агроценозами. Наразі близько 30 % поверхні суші зайнято агроекосистемами, і вони забезпечують людство 90 % всієї їжі, виробляючи близько 2,5 млрд тонн сільськогосподарських продуктів на рік. Третина цієї площі обробляється як рілля, а решта — це пасовища. В Україні більше 60 % земель використовують для сільськогосподарських потреб. Усі агроекосистеми можна поділити на два основних типи: невеликі фермерські угіддя, що обробляються завдяки м'язовій силі людини й тварин, та великі сільськогосподарські комплекси, для роботи на яких задіяна спеціалізована техніка, а продуктивність2 значно перевищує місцеві потреби в їжі (рис. 19.2). До першого типу належать городи й сади, невеликі пасовища. Великі ж агроекосистеми — це поля, з яких систематично збирають величезний урожай, а також колгоспні пасовища. На сьогодні розподіл площі між цими типами агроекосистем майже рівномірний, оскільки більш розвинені країни віддають перевагу великим угіддям, тоді як менш розвинені — дрібним фермерським....
0 Переглянути

Сукцесії

11 Клас

Екосистема не є сталим у часі біологічним об'єктом. У ній постійно відбуваються зміни, значна частина яких пов'язана зі змінами абіотичних факторів. Особливо чітко помітні сезонні зміни в екосистемах помірних широт: узимку в українському лісі відсутня однорічна трав'яна рослинність, комахи переживають холоди у вигляді яєць чи глибоко занурившись у ґрунт, перелітні птахи відлітають далеко на південь. Унаслідок цього видовий склад і трофічні мережі літньої та зимової екосистем істотно відрізняються. Утім зміни в екосистемах не обов'язково пов'язані зі зовнішніми впливами. Одні угруповання організмів можуть змінюватися на інші, створюючи зі свого боку передумови для подальших змін. Наприклад, лісове озеро через відкладання органічних решток на дно мілішає та заболочується з часом. Далі в болотній екосистемі відмерлі болотні мохи й інші рослини поступово формують шар ґрунту, на якому можуть рости лугові трави — і болото повільно перетворюється на луку. Лука, у ході формування потужного ґрунтового шару, заростає чагарниками, а згодом і деревами. Урешті-решт, через 120-150 років на місці колишнього озера утворюється лісова екосистема (рис. 18.1). Інший приклад: вирубка в сосновому лісі в перший рік після зникнення дерев заростає травами й однорічними кущами, потім чагарниками та швидкорослими листяними деревами, які поступово витісняються хвойними. Таку послідовну зміну біоценозів на певній території називають сукцесією1. Під час неї кожне угруповання організмів формує умови для існування наступних угруповань. Тому, не пройшовши попередній етап сукцесії, екосистема не може розпочати наступний. Основними причинами сукцесії є незбалансованість колообігу речовин і зовнішні зміни середовища Усі організми впливають на довкілля: вони поглинають речовини з нього й вивільняють туди продукти своєї життєдіяльності. Оскільки процеси відновлення запасів речовин у екосистемі не завжди є збалансованими з процесами їхнього використання, то з часом ресурси екосистеми можуть вичерпуватися. Наприклад, через це пересихало болото у вищенаведеному прикладі сукцесії: вода поглиналася організмами й випаровувалася, але її запаси не встигали відновлюватися, й болото перетворювалося на луку. З другого боку продукти життєдіяльності й мертві рештки повинні вчасно розщеплюватися, не лишаючи по собі й сліду. Якщо цього не стається, то умови проживання організмів також змінюються. Тому в прикладі лісове озеро й заболочувалося. Ці...
0 Переглянути

Зв’язки між популяціями в екосистемі

11 Клас

Як ми з’ясували в попередньому параграфі, тривале існування екосистеми, її саморегуляція та стійкість забезпечуються популяціями різних видів, що пов’язані між собою в складі біоценозу. Це об’єднання забезпечується різними типами зв’язків (рис. 17.1). Основним типом зв’язку між популяціями різних видів є трофічний1 зв’язок, за якого організми, їхні мертві рештки чи продукти життєдіяльності є джерелом їжі для організмів інших видів. Часто одні популяції створюють умови для існування особин других популяцій. Цей тип зв’язку називають топічним2. Наприклад, птахи, що гніздяться на гілках дерева, пов’язані з ним топічними зв’язками, як і світлолюбні рослини, що створюють під своєю кроною затінені умови для тінелюбних. Завдяки топічним зв’язкам організми одного виду використовують видозмінене іншим видом середовище. Форичний3 зв’язок виникає тоді, коли представники однієї популяції беруть участь у поширенні особин іншої популяції. Яскравими прикладами такого зв’язку є перенесення плодів лопуха на шерсті травоїдних ссавців, яєць глистів — на ногах мух і тарганів (тому важливо не допускати контакту цих тварин зі стравами!), а насіння рослин (вишні, чорниць, горобини) — у травній системі птахів. Якщо особини однієї популяції використовують для побудови власного житла рештки особин інших популяцій, то виникає фабричний4 зв’язок. Так, птахи використовують гілочки дерев, траву й пір’їни для конструювання гнізд, мурахи — хвоїнки для спорудження мурашника тощо. Основним типом зв'язків, що сполучає популяції в єдиний біоценоз, є трофічні. При цьому представники одних видів стають джерелом їжі для інших, яких також хтось з'їдає. Гусінь їсть листя рослин, синиці їдять гусінь, а яструби — синиць. Подібні послідовності «хто кого їсть» утворюють трофічні (харчові) ланцюги. Кожен учасник трофічного ланцюга посідає свій трофічний рівень. На початку трофічного ланцюга перебувають організми, які створюють основу для харчування всієї екосистеми. Такі автотрофні організми, що перетворюють неорганічні речовини в органічні, належать до трофічного рівня продуцентів. Як ви пам'ятаєте, найчастіше це рослини, здатні до фотосинтезу. Ними харчуються рослиноїдні організми, яких відносять до трофічного рівня консументів першого порядку. Консументів першого порядку поїдають уже м'ясоїди — консументи другого порядку, а їх — консументи вищих порядків. Зазвичай на найвищих трофічних рівнях розташовуються великі хижаки чи...
0 Переглянути

Екосистема

11 Клас

Усі організми пов’язані зі середовищем свого мешкання й отримують неорганічні речовини з нього: рослини поглинають воду, вуглекислий газ і мінеральні солі, тварини — кисень і воду. Але запаси цих речовин у певному місці обмежені й вичерпалися б, якби не відновлювалися. Тому організми повертають неорганічні речовини назад до середовища в процесі життєдіяльності (під час видиху чи випорожнення) або після смерті — у вигляді компонентів своїх решток. У результаті формується колообіг хімічних елементів (поглинання — використання — виділення), який і є основою екосистеми — сукупності організмів різних видів, що пов’язані між собою та з навколишнім середовищем колообігом речовин і потоком енергії. Зразками екосистем є міський парк, ліс, березовий гай, лісове озеро, Чорне море (рис. 16.1). Як ви бачите, їхні розміри дуже мінливі: є дуже дрібні, наприклад калюжа чи трухлявий пеньок, а є гігантські — Атлантичний океан чи тропічний ліс басейну Амазонки. Також екосистеми відрізняються ступенем замкненості колообігу речовин. В екосистемах проточних водойм, кам’янистих схилів гір неорганічні речовини безупинно надходять до екосистеми й швидко залишають її, тому в колообігу постійно беруть участь нові атоми хімічних елементів. А в екосистеми лук чи озер ці хімічні речовини надходять у незначній кількості, і, здебільшого, одні й ті ж атоми хімічних елементів повсякчас поглинаються й вивільняються організмами. Популяції різних видів виконують відмінні функції в екосистемі У складі будь-якої екосистеми є два основних компоненти: неживий (абіотичний) і живий (біотичний). Абіотичний компонент є сукупністю всіх абіотичних факторів, що впливають на організми, які існують в екосистемі. Ця ділянка середовища з більш-менш одноманітними умовами існування (неживим компонентом), яку займає екосистема, має назву біотоп1. Основними компонентами біотопу є неорганічні й органічні речовини, що потрібні для існування екосистеми, а також фізичні умови (температура, вологість, освітлення тощо) і джерело енергії. Головним постачальником енергії для водних і наземних екосистем є Сонце....
0 Переглянути

Популяція

11 Клас

Особини одного виду, що мешкають групою на спільній території й певною мірою ізольовані від інших подібних груп, утворюють популяцію. Кожна популяція має власний набір алелей генів — генофонд, який є унікальним і відрізняє її від інших популяцій. Унікальність генофонду зумовлена частковою ізоляцією популяції. Уявімо, що є два озера, у яких мешкає один вид риб (рис. 15.1). Між озерами наявний невеличкий канал, через який риби можуть потрапляти з одного озера в друге. Завдяки каналу стає можливим схрещування між рибами, народженими в різних водоймах. Але якщо ймовірність того, що риба знайде собі партнера зі свого озера, вища за ймовірність знайти партнера з іншого озера, то можна говорити про наявність двох популяцій. А от якщо ці ймовірності будуть однаковими, чи ймовірність зустрічі риб із різних озер більша, ніж з одного, тоді обидва озера населені однією популяцією риб. Оскільки ймовірність зустрічі особин із різних популяцій мала, то алелі з іншої популяції майже не потрапляють до генофондів кожної з них. Із другого боку, саме обмін алелями між популяціями об'єднує їх в один біологічний вид. Популяції класифікують за різними ознаками Через значне різноманіття популяцій учені запропонували кілька їхніх типологій, що відрізняються ознакою, за якою класифікують (табл. 15.1). За подібністю зовнішності й пристосувань виокремлюють підвиди (раси) одного виду. Організми однієї раси відрізняються від організмів інших рас зовнішнім виглядом та особливостями адаптацій (рис. 15.2). Зазвичай раса проживає в регіоні з більш-менш стабільними умовами. У її межах виокремлюють географічні популяції, особини яких мають спільні пристосування до клімату й ландшафту. І зрештою найдрібніші локальні популяції мешкають на невеликих відокремлених територіях. Що нижче ранг популяції за цією класифікацією, то більш подібні між собою її особини. А поділ великих популяцій на дрібніші зумовлений неоднорідністю умов існування....
0 Переглянути

Екологічні закони

11 Клас

Дія екологічних факторів на організми й реакція останніх на них підпорядковуються численним екологічним закономірностям. Одним із основних законів впливу екофакторів на організми є закон оптимуму. Згідно з ним екологічний фактор позитивно впливає на організм лише в певних межах інтенсивності. Цей діапазон позитивного впливу отримав назву «зона оптимуму» (рис. 14.1). Саме в ній виживання й життєдіяльність організму є найкращими. Що далі інтенсивність фактора від зони оптимуму, то більшим буде пригнічення життєдіяльності організму, аж поки не починається зона песимуму — діапазон інтенсивності екологічного фактора, за якого життєдіяльність і виживання організму найгірші. У середині XIX ст. німецький учений Юстус фон Лібіх, досліджуючи ріст рослин, визначив, що брак хоча б одного хімічного елемента в ґрунті зупиняє його, незалежно від кількості інших хімічних елементів. Тобто той фактор, що знаходиться найближче до мінімального значення меж витривалості, буде найсильніше обмежувати життєдіяльність організму. Такі близькі за інтенсивністю до меж толерантності екологічні фактори отримали назву лімітувальні, або обмежувальні. А закон мінімуму Лібіха формулюють так: виживання організму визначається лімітувальним фактором, інтенсивність якого наближається до мінімуму витривалості (толерантності). Цей закон легко проілюструвати на бочці Лібіха (рис. 14.2). Якщо в бочці є дошки різної довжини (діють екологічні фактори різної інтенсивності), то рівень води в ній (життєдіяльність організму) визначатиметься найкоротшою дошкою (екологічним фактором, що є найближчим до мінімуму діапазону толерантності)....
0 Переглянути

Екологічні фактори

11 Клас

Для того, щоб зрозуміти, як діє довкілля на організми та їхні угруповання, екологи аналізують фактори, що впливають на живе, — екологічні фактори, або екологічні чинники. Сукупність усіх екологічних факторів, які діють на біологічну систему, якраз і формує те, що вчені називають навколишнім середовищем, або довкіллям. Як вам уже добре відомо, за походженням усі екологічні фактори поділяють на абіотичні, біотичні й антропічні (антропогенні). Абіотичні — це фактори впливу неживого середовища на організми. Виокремлюють кілька їх основних груп: кліматичні (температура, вологість, тиск повітря, вітер), фізичні (освітлення, звук, радіоактивне випромінювання, сила течії), хімічні (солоність і кислотність води, уміст речовин у повітрі чи ґрунті) та географічні (рельєф місцевості, висота над рівнем моря). Біотичними називають екологічні фактори, що проявляються у взаємодії з іншими організмами. Це можуть бути харчові зв'язки, конкуренція, вплив паразитів тощо. Отже, будь-яка форма взаємодії організмів різних видів між собою в одній екосистемі буде біотичним фактором. А, як ви пам'ятаєте із § 9, такі міжвидові взаємодії називають симбіозом. Тому біотичні фактори проявляються переважно в різних видах симбіозу1. Антропічні (антропогенні) фактори2 полягають у впливі людини на організми. З огляду на характер впливу виокремлюють екологічні фактори прямої й опосередкованої дії. Якщо перші діють на організми безпосередньо (температура, полювання хижака на жертву, збирання грибів людиною), то другі впливають на екологічні фактори прямої дії. Наприклад, рельєф є екологічним фактором опосередкованої дії, тому що із його зміною стають іншими освітлення, температурний режим, вологість, сила вітру тощо. Так само забруднення водойм промисловими відходами змінює видовий склад екосистеми, а це означає, що опосередковано змінює й біотичні взаємодії в ній....
0 Переглянути

Екологія як наука

11 Клас

Тривалий час природодослідників цікавили організми, їхня будова, функціонування та різноманіття. І лише у XIX ст. учені почали приділяти увагу взаємодії організмів із їхнім оточенням. Усі знання в цій галузі згодом об'єднала екологія1 — біологічна наука про взаємодію організмів і їхніх угруповань між собою та з навколишнім середовищем. Часто в побуті можна почути про «погану екологію», «вплив екології на людей», коли термін «екологія» вживається в значенні «навколишнє середовище» чи навіть «чистота навколишнього середовища». Таке використання терміна є некоректним. Варто пам'ятати, що екологія — це наука, а довкілля — один із об'єктів її дослідження. Останнім часом у поняття «екологія» почали включати й вивчення проблем впливу людини на довкілля, ефективного використання та охорони навколишнього середовища. Питання взаємодії людини, суспільства й природи наразі актуалізувалися тому, що в другій половині ХХ ст. стало зрозумілим, що людство є найпотужнішою екологічною силою в природі. Таке розширення робить екологію надзвичайно об'ємною, міждисциплінарною наукою. Утім, більшість зарубіжних науковців уважає, що ці питання є предметом вивчення окремої галузі — науки про довкілля (environmental science). У вітчизняній практиці ними займається прикладна екологія (рис. 12.1). Зрозуміло, що вона використовує знання класичної, або біологічної, екології, але ґрунтується й на здобутках наук про Землю, фізики, хімії, соціології, гігієни тощо. Об'єднання біологічної та прикладної екології утворює сучасну екологію, або панекологію, що вивчає будову, функціонування й взаємозв'язки багатокомпонентних систем із елементів живої й неживої природи та діяльності людини....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 299 300 301 302 303 304 305 306 307 ... 343
Назад

Навігація