Основні поняття й ключові терміни: ЕКОСИСТЕМОЛОГІЯ. Екосистемне різноманіття. Структура екосистем. 

Пригадайте!  Що таке екосистема?

Новини науки

Учені виявили велетенську і багату екосистему просто під ногами людини, яка вдвічі більша, ніж всі океани світу, разом узяті. Попри високу температуру, відсутність світла, дуже обмежене живлення і великий тиск, підземна екосистема налічує 15 – 23 млрд тонн мікроорганізмів, що в сотні разів більше за сукупну масу людей на планеті. А чому ця підземна сфера є екосистемою? 

ЗМІСТ 

Що є об’єктами досліджень екосистемології?

ЕКОСИСТЕМОЛОГІЯ – наука про закономірності формування, структурно-функціональні особливості, поширення, еволюцію, динаміку, способи використання та охорону екосистем. Об’єктом дослідження цієї науки є екосистемне різноманіття, а предметом – вивчення таких її ознак і властивостей, як структура, екологічні взаємозв’язки між біотичним та абіотичним компонентами, самоорганізація, саморегуляція, продуктивність, стабільність розвитку, стійкість. Велику роль у становленні вітчизняної екосистемології відіграли результати досліджень наукової школи, яку очолював М. А. Голубець (1930 – 2016). Нині екосистемологія має важливе значення для реалізації Концепції сталого розвитку.

Екосистемне різноманіття – це розмаїття екосистем, що визначається різноманітністю природних умов. За розмірами і складністю будови визначають такий ієрархічний ряд екосистем: консорційна екосистема, парцелярна екосистема, біогеоценозна екосистема, ландшафтна екосистема, провінційна екосистема, біомна екосистема. Єдиною глобальною екосистемою планети, екосистемою найвищого порядку називають біосферу. Найменшими екосистемами є індивідуальні, популяційні або видові консорції (окреме зелене дерево, трухляві пні, мертві стовбури дерев, мураш ники) (іл. 65). Сукупність екосистем з відносно подібними характеристиками, які займають значну територію й розвиваються в подібних кліматичних умовах певної природної зони, називають біомами. Це вологі тропічні ліси, тундра, тайга, степ, пустелі, напівпустелі, савани, широколисті ліси, хвойні ліси, морські екосисте ми. Найбільш продуктивними біомами на суходолі є дощовий тропічний ліс, у Світовому океані – зарості водоростей та рифи.

За походженням екосистеми поділяють на природні (наприклад, ліси, річки, озера) й штучні (наприклад, сади, парки, городи, поля, штучні водойми). Різноманітність природних систем визначають умови природних зон і передусім освітлення й температура. Існування штучних екосистем залежить від людини, яка, зважаючи на природні умови, організовує їхнє формування.

За специфікою структури й кругообігу речовин та енергії розрізняють наземні (тундра, тайга, широколисті ліси, степи, савани, пустелі, тропічний ліс) та водні (прісноводні: озера, ставки, водосховища, річки, струмки, джерела, болота, болотисті ліси; морські: прибережні води, прибережні бухти, протоки, гирла річок).

Отже, об’єктами досліджень екосистемології є різні екосистеми,  що класифікують за різними критеріями і різноманітність яких  визначається природними умовами й діяльністю людини.

Які особливості структурної організації екосистем?

Структура екосистеми – поділ компонентів цілісної системи на групи за певними параметрами. Будь-яка екосистема має абіотичну (мікроклімат – світло, температура, вологість; вода, повітря, ґрунт) й біотичну (продуценти, консументи й редуценти) частини. За розподілом компонентів у екосистемі розрізняють її видову, просторову та екологічну структури.

Видова структура екосистеми визначається видовою різноманітністю, тобто кількістю популяцій і видів, співвідношенням особин цих видів, їх чисельності або біомаси. Саме цей показник забезпечує стійкість та саморегуляцію  екоси стем. Види, що переважають у біогеоценозі за чисельністю особин або займають велику площу, називають домінантами. Наприклад, у хвойних лісах Карпат серед дерев домінує смерека, серед мишоподібних гризунів – полівки.

Просторова структура визначається розташуванням елементів абіотичної та біотичної частин у просторі екосистеми. Оскільки засвоєння енергії Сонця в екосистемі пов’язане з рослинами, то просторова структура екосистеми переважно визначається ярусним розташуванням рослин (вертикальне розчленування) та формуванням мікроугруповань (горизонтальне розчленування). Основний чинник, що визначає просторовий розподіл рослин, – кількість світла, а для тварин – кількість їжі.

Екологічна структура – це співвідношення популяцій різних видів, які виконують певні функції в екосистемі. Цими групами є продуценти, консументи та редуценти; їхня наявність є обов’язковою умовою існування будь-якої системи. Продуценти – популяції автотрофних організмів, які можуть синтезувати органічні речовини з неорганічних. Це зелені рослини, ціанобактерії, фото- і хемосинтезуючі бактерії. У водних екосистемах основними продуцентами є водорості, а на суходолі – насінні рослини. Консументи – популяції гетеротрофних організмів, які живляться безпосередньо або через інші організми готовою органічною речовиною, синтезованою автотрофами. Розрізняють консументи І порядку (гетеротрофні рослиноїдні організми, паразити рослин) та консументи ІІ і наступних порядків (хижаки, паразити тварин, а також сапрофаги).

Редуценти – популяції гетеротрофних організмів, які в процесі життєдіяльності розкладають відмерлі органічні речовини до мінеральних, що їх потім використовують продуценти. Це гетеротрофні сапрофітні організми – бактерії і гриби, які виділяють ферменти на органічні рештки і поглинають продукти їх розщеплення. У процесах розкладу органічних сполук беруть участь: детритофаги (споживають подрібнену органіку, наприклад, дощові черв’яки, личинки мух), копрофаги (поїдають послід тварин і людини, наприклад, жуки-гнойовики), некрофаги (поїдають трупи тварин, наприклад, жуки-гробарики).

Отже, загальна структура екосистеми визначається просторовим, видовим та екологічним розмаїттям груп, що є обов’язковою  умовою її існування. 

Які типи зв’язків між популяціями різних видів у екосистемах?

Склад і структура екосистем, їх стійкість і властивість змінюватися залежать від складних і різноманітних взаємозв’язків між популяціями різних видів. Виокремлюють такі основні типи зв’язків між популяціями різних видів у екосистемах:

• прямі зв’язки – безпосередньо пов’язують дві популяції (наприклад, хижак і здобич, паразит і хазяїн);

• непрямі зв’язки – популяція одного виду впливає на популяцію іншого опосередковано, через популяції третього (наприклад, хижаки, поїдаючи здобич, впливають на популяції рослин); Š

• трофічні зв’язки – це зв’язки живлення (наприклад, хижак – здобич); Š

• топічні зв’язки – це просторові зв’язки (наприклад, орхідеї на стовбурах дерев); Š

• фабричні зв’язки – це зв’язки, пов’язані з наданням середовища чи притулку (наприклад, дятел робить дупла в стовбурі дерев, зелені водорості живуть у шерсті лінивців); Š

• форичні зв’язки – це зв’язки, пов’язані з перенесенням особинами одних видів особин іншого виду (наприклад, перенесення насіння й плодів рослин, яким властива зоохорія); ƒ

• антибіотичні взаємозв’язки (хижацтво, конкуренція, виїдання) – кожна із взаємодіючих популяцій різних видів відчуває негативний вплив іншої; ƒ

• нейтральні взаємозв’язки – існування на спільній території популяцій різних видів не спричиняє для кожної із них жодних наслідків (наприклад, хижаки різних видів); ƒ

• симбіотичні взаємозв’язки (мутуалізм, коменсалізм, паразитизм) – усі форми співіснування організмів різних видів (наприклад, бульбочкові бактерії і бобові рослини).

Отже, складні й різноманітні взаємовідносини між популяціями різних видів є основою формування, існування й розвитку екосистем.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Проект Дослідження особливостей структури місцевих екосистем  (природних або штучних)

Виберіть для дослідження місцеву екосистему та підготуйте екологічний проект-презентацію за орієнтовним планом. Для більшої ефективності роботи зосередьте зусилля на окремих структурних компонентах екосистеми.

Орієнтовний план проекту-презентації

1. Тема дослідження, автор виконання, науковий керівник

2. Об’єкт дослідження

3. Предмет та основні завдання  дослідження

4. Робоча гіпотеза

5. Методи дослідження

6. Результати дослідження

7. Висновки

8. Використана література

Біологія + Біорізноманіття. Мурашник як екосистема 

У тайзі, соснових борах, густих листяних і змішаних лісах коричневі або сірі, округлі або гостроверхі мурашники є ознакою здорового лісу. Із майже 70 видів мурах, які мешкають на території України, найпоширенішими й найбільш корисними для лісу є мурахи з роду Formica, серед яких руда лісова мураха (Formica rufa). Чому мурашники є екосистемами?

СТАВЛЕННЯ 

Біологія + Біоспелеологія. Печерні екосистеми 

До найвідоміших печер України належать Оптимістична печера в Тернопільській області як найдовша у світі гіпсова печера з довжиною ходів понад 260 км, Солдатська печера в Криму як найглибша печера України, Кришталева печера на Тернопільщині та печера Атлантида в Хмельницькій області як найгарніші печери. А які особливості й характеристики печерних екосистем?

РЕЗУЛЬТАТ