Основи екології - Мягченко О.П. - 1.4. Основи загальної біоекології

Основи біоекології, поняття про факторіальну екологію. Аутоекологія. Екологічні чинники, їх класифікація, значення для організмів. Властивості природного середовища. Середовищні характеристики. Різноманітність живих організмів, їхня взаємодія із середовищем. Біогеохімічні функції живих об'єктів, їх групи по відношенню до оточуючого середовища. Поняття про піраміду енергій. Екологічні системи, їх будова, властивості. Поняття про популяційну екологію. Значення біоекології в становленні та розвитку сучасних методів охорони природи.

Біоекологія - найстаріший розділ сучасної екології, що спирається на знання про рослинний і тваринний світ. Це основа сучасного вчення про охорону природи, про методи збереження зникаючих тварин, рослин, про деградаційні зміни в природі через впливи різноманітних чинників - природного, антропогенного походження. Вплив чинників екологічного характеру на розвиток, існування організмів вивчає факторіальна екологія - розділ загальної екології, або фундаментальної екології.

1.4.1. Організм і середовище

Будь-який об'єкт - живий, неживий завжди знаходиться під впливом певних чинників. Екологічні чинники - це елементи довкілля, що впливають на виникнення, розвиток, існування організмів та швидкість їх пристосування до оточуючого середовища. Такі чинники утворюють групи: часові - еволюційні (великі часові інтервали

- еони, ери, їх періоди), історичні (порівняно короткі проміжки часу

- первісно общинний лад, рабовласництво, феодалізм, капіталізм, демократичне суспільство, яке неодмінно повинне перетворитися в ноосферне); топологічні (гр. топос - місце), або за місцем дії фактора

- екосистемні (гідро,- атмо-, літосферні); фізіологічні, генетичні - біохімічні структури та процеси, що зумовлюють стійкість організму до умов середовища, здатність пристосовуватися до його змін; за походженням - абіотичні (речовини - сполуки важких, радіоактивних металів у кількості більшій, ніж потрібно для біохімічних реакцій, та фізичні фактори - жорстке ультрафіолетове, радіоактивні випромінювання, які не сприяють життєвим процесам), біотичні - біологічно важливі елементи: вуглець, кисень, азот, водень, кальцій, магній, сірка, залізо, калій, натрій, сполуки яких у певних концентраціях сприяють життєвим процесам, є їх основою; космічні - випромінювання, які в малих дозах ініціюють хімічні процеси, а в надмірних сприяють руйнуванню біологічно важливих структур - вуглеводи, ліпіди, білки, РНК, ДНК, ферменти, мембрани клітин; природно-антропогенні - комплексні фактори, які під впливом суспільної діяльності проявляються природними змінами різних рівнів - глобальними екологічними негараздами: парниковий ефект, руйнування озоносфери, танення льодовиків, підвищення рівня Світового Океану, утворення нових різновидів мікроорганізмів, зменшення біорізноманіття, техногенні - аварії, катастрофи на підприємствах, які негативно впливають на природне середовище за характером дії - енергоінформаційні, фізичні, хімічні, біологічні, кліматичні; за об'єктом впливу - індивідуальні - впливають на окремий організм, групові - змінюють передусім адаптаційні можливості групи особин та видові - позитивно або негативно, що частіше, впливають на вид і можуть сприяти його зникненню, а отже, руйнують генофонд біосфери, соціальні - певні суспільні впливи, наприклад потреби у лісі, воді, кисні, що призводять до негативних змін в біосфері, до її забруднення, зменшення її стабільності, здатності до самовідновлення; за ступенем впливу - обмежуючі - будь-який фактор (речовинний, неречовинний), який обмежує чисельність популяції та територію її розповсюдження; екстремальні - певний фактор, який при певному рівні дії - максимальному або мінімальному значенні активно впливає на існування організму, його групи або навіть виду; мутагенні (гр. мутас - зміна_) - дії середовища, як правило, зовнішнього, які викликають зміни, що сприяють виключенню (елімінації) організму, виду з подальшої еволюції; тератогенні (гр. тератос - каліцтво) - зміни, наприклад мутаційного походження, що роблять подальше самостійне існування організму неможливим; летальні (гр. - смертельні, або елімінуючі) - зміни на біохімічному, фізіологічному рівні, які не сприяють подальшому еволюційному розвитку організму, виду, що і робить неможливим передачу шкідливих генів. Всі чинники обумовлюють певні властивості природного середовища, які характеризують відношення організму до зовнішніх впливів: стійкість, інерційність, ємність, припустимі межі змін, збурення в середовищі, що викликають забруднення та аномалії середовища. Тому слід зважити на основні середовищні характеристики.

Стійкість середовища - це його спроможність до самовідновлення і саморегулювання в межах, що сприяють збереженню біорізноманіття.

Інерційність - спроможність природної системи протидіяти у певних межах впливам зовнішніх чинників без зміни свого стану.

Ємність - спроможність нейтралізувати шкідливі впливи без структурних змін, поглинати надлишки енергії, сторонні речовини.

Припустимі межі змін - межі, в яких природне середовище зберігає певну стійкість без критичних змін.

Збурення в середовищі - одномоментні, випадкові або періодичні, тобто циклічні зворотні зміни, які не призводять до руйнації системи.

Забруднення - накопичення сторонніх речовин в кількостях, що перевищують природні можливості самоочищення.

Аномалії (гр. - відхилення ) - локальні, стійкі кількісні відхилення від фонових параметрів природного середовища, пов'язані з місцевими особливостями природи.

Розмаїтість чинників середовища, його властивостей зумовила біологічне різноманіття організмів, їхніх зв'язків із своїм життєвим середовищем. Між всіма живими та неживими об'єктами існують певні матеріально-енергетичні, інформаційні зв'язки, які зумовлюють сталість біосфери як системи. Насамперед це енергетичні потоки, пов'язані з харчовими ланцюгами між різноманітними групами організмів - автотрофи, гетеротрофи, редуценти, консументи. Отже, сталість біосфери зумовлюють взаємодії між групами організмів.

Автотрофи (гр. авто - сам + гр. трофос - харчування ) - організми (рослини), що синтезують з неорганічних органічні речовини - вуглеводи, жири, білки в процесі фотосинтезу, або хемосинтезу. Вони ж є і продуцентами (лат. - виробники) - синонім "автотрофи" - ті, що самі харчуються. Це виробники первинних органічних речовин, у хімічних зв'язках молекул яких зосереджена енергія, що використовується іншими, більш високоорганізованими об'єктами, наприклад тваринами - гетеротрофами.

Гетеротрофи (гр. гетерос - різний ) - організми, в яких не відбувається синтез первинних органічних речовин з неорганічних. Вони не спроможні безпосередньо використовувати сонячну енергію для біохімічного синтезу органічних речовин. Це тварини, безхлорофільні вищі рослини - паразити, гриби, бактерії. Групу гетеротрофів складають консументи та редуценти.

Консументи (лат. споживач) - це споживачі готової органічної речовини, наприклад тварини, які тісно пов'язані між собою трофічними зв'язками.

Редуценти (лат. відновлювати) - організми, що розщеплюють органічні речовини на неорганічні та інші прості органічні речовини, які знову включаються в процеси біосинтезу. Це мінералізатори органічних речовин, або деструктори (лат. руйнувати), наприклад гриби. Вони повертають в природні системи речовини, необхідні для подальшого використання більш складними організмами, підтримують рівновагу в природному середовищі, його структуру.

Всі організми взаємодіють із довкіллям, його чинниками. По відношенню до умов середовища існування організми утворюють певні групи. Відповідно до екологічної валентності, тобто спроможності утворювати зв'язки з об'єктами, факторами середовища, організми розділяють на дві групи: еврибіонти (гр. широкий), тобто організми з широким діапазоном пристосувань до умов середовища (наприклад сірі пацюки, горобці, кімнатні мухи), та стенобіонти (гр. вузький ) - організми з вузьким діапазоном пристосувань, а отже зміна будь-якого фактора може призвести до загибелі (байбак степовий, качкодзьоб, журавель степовий). Для позначення адаптаційних можливостей виду застосовують терміни, що характеризують дію певного чинника і відповідної реакції організму на нього.

Термофіли (гр. термо - тепло та філео - любити ) - теплолюбні організми, наприклад синьо-зелені водорості гейзерів Камчатки, рослини, тварини тропічного поясу.

Кріофіли (гр. кріос - холод ) - холодолюбні організми, наприклад білий ведмідь, окремі види голотурій, що живуть у воді з температурою не вище одного градуса тепла.

Галофоби (гр. галос - сіль і фобос - страх) - організми, що не переносять високої солоності води. Наприклад, після підвищення солоності води в Азовському море різко зменшилася кількість прісноводних риб - судака, тарані, бо їм необхідна опріснена вода. Їх місце зайняли організми, яким необхідна підвищена солоність, наприклад чорноморські медузи, їх атлантичні родичі - гребневик та берое.

Галофіли - це морські тварини - медузи, актинії, яким потрібна висока солоність води, це перед усім організми Океану, солоних водоймищ.

Стосовно інтенсивності освітлення розрізняють геліофілів (гр. геліос - сонце) - потребують яскравого освітлення, наприклад більшість квіткових, сільськогосподарських рослин, і сциофілів (гр. сциос - тінь), наприклад папороті, мохи, деякі тварини, наприклад кріт, землерийка.

Водні тварини, середовищем життя яких є гірські річки з швидкою течією - реобіонти ( гр. рео - текти).

Рослини, які потребують великої кількості атмосферних опадів, високої відносної вологості середовища - гігрофіти. Це перед усім рослини тропіків, де кількість опадів понад 2000 мм за рік.

Між всіма групами організмів існують певні зв'язки, за рахунок яких біосфера існує як стійка у часі та просторі система. Це біотичні зв'язки - взаємовідношення між різними організмами. Вони можуть бути прямими і непрямими. Прямі зв'язки здійснюються при безпосередньому впливі одного організму на інший. Непрямі зв'язки виявляються через вплив на зовнішнє середовище життя.

Антибіоз - тип біотичного зв'язку, при якому одна із взаємодіючих популяцій виробляє речовину, яка шкідливо впливає на конкуруючу з нею популяцію, а отже негативно впливає на неї. Конкуренція - тип біотичних взаємин, при яких види суперничають один з одним у споживанні однакових ресурсів. Конкуренція внутрішньовидова - суперництво, що відбувається між особинами одного виду, конкуренція міжвидова - суперництво близькоспоріднених видів.

Симбіоз (від гр. сим - разом та біо - зв'язок двох різних організмів - симбіонтів, коли між ними існують тісні функціональні, а в багатьох випадках і морфологічні зв'язки. Наприклад, краби співіснують з актиніями, гриби-паразити з рослинами. Симбіоз охоплює всі форми співіснування різних організмів, в тому числі і паразитів. Цей тип зв'язку може проявлятися як на рівні багатоклітинних організмів, так і між окремими клітинами - внутрішньоклітинний симбіоз. При цьому обидва об'єкти мають користь від співіснування. Мутуалізм (лат. - взаємний, обопільний) - форма симбіозу, яка вигідна для обох організмів різних видів, за якого кожен із симбіонтів не може існувати без іншого. Наприклад, жуйні тварини та мікроорганізми їх рубця, і присутність кожного з симбіонтів стає обов'язковим для обох. Коменсалізм (лат. - співтрапезник) - форма симбіозу, при якій один з видів одержує користь, але натомість нічого не дає партнеру.

Квартиранство (нім. - квартира) - особина одного виду використовує іншу, часто іншого виду, в якості притулку для себе; "нахлібництво" - один вид споживає рештки їжі іншого; "співтрапезництво" - кілька видів споживають однакові речовини.

Протокооперація (гр. протос - первісний та лат кооперація -співробітництво, співдружність) - форма симбіозу, при якій спільне існування вигідне для обох видів, популяцій. Нейтралізм (лат. - ні той, ні інший) - форма біотичного зв'язку, при якому спільно живуть організми, не впливаючи один на одного.

Така класифікація організмів за їх властивостями, зв'язками з іншими організмами, видами відбиває їх найбільш загальні відношення до чинників середовища, до наслідків їхньої дії, що закріпилися на певних етапах еволюції.

Питання

1. Охарактеризуйте екологічні чинники.

2. Які Ви знаєте середовищні характеристики?

3. Охарактеризуйте групи організмів по відношенню до середовища.

4. Що таке біотичні зв'язки, їх види?