Промислова екологія - Апостолюк C.O. - 1.4. Екосистеми та їх місце в організації біосфери

1.4.1. Рівні організації органічного світу

Повітря і вода, рослинність і ґрунти, звірі й птахи та інші живі організми утворюють взаємопов'язану світову біосферу, яка підтримує все живе і, незважаючи на потужну життєздатність, складається з тендітних і надто вразливих систем, рівновага в яких дуже легко порушується. Природні системи досить різноманітні, вони складаються з величезної кількості різноорганізованих, взаємозумовлених і взаємозамінних компонентів, об'єднаних безліччю прямих і зворотних зв'язків. Незважаючи на те, що системи досить різноманітні, вони мають спільні риси:

— система — це цілісний комплекс взаємопов'язаних елементів, але більше, ніж просто сума елементів;

— система утворює особливу єдність з середовищем;

— будь-яка досліджувана система є елементом системи вищого рівня;

— в свою чергу, елементи будь-якої досліджуваної системи зазвичай виступають як системи нижчого рівня.

Світ сформований у вигляді ланцюга, що складається з ланок зростаючої складності: від елементарних частинок, з яких складається атом, переходить до молекул, клітин і поширюється до складних індивідуумів (табл. 1.1).

Таблиця 1.1. Рівні організації органічного світу

Частинки одного рівня організації утворюють наступний вищий рівень. Молекули, об'єднуючись, формують клітини, клітини утворюють тканини й органи, які в свою чергу становлять багатоклітинний організм, організми утворюють надорганізмові системи: види, популяції, біоценози, біогеоценози. Живе на нашій планеті виступає як окремі організми, особини. Кожен організм складається, з одного боку, з одиниць підпорядкованих йому рівнів організації (органів, клітин, молекул), з іншого — сам є одиницею, що входить до складу надорганізмових біологічних макросистем (популяцій, видів, біоценозів, екосистем, біосфери).

На всіх рівнях життя спостерігається певна впорядкованість, обмін речовин, енергії, інформації тощо. Завдяки обміну речовин та енергії встановлюється єдність живого світу з середовищем.

1.4.2. Екосистеми як основні складові елементи біосфери

Екосистема (біогеоценоз) — основна одиниця біосфери — є об'єктом вивчення екології. Цей термін запровадив англійський біолог А. Тенслі у 1935 році. Екосистема — це просторова система, що охоплює історично сформований комплекс живих істот, пов'язаних між собою трофічними зв'язками, та неживих компонентів середовища їх існування, які залучаються в процесі обміну речовин та енергії. У кожній екосистемі відбувається кругообіг речовин та обмінні енергетичні процеси.

Кожна екосистема складається з біоценозу та біотопу.

Біотоп — це ділянка поверхні землі з подібними умовами існування (ґрунтом, мікрокліматом тощо).

Біоценоз — це історично сформована сукупність рослин, тварин та мікроорганізмів, що населяє біотоп. Відповідно кожен біоценоз складається з фітоценозу (угрупування рослин), зооценозу (угрупування тварин) та мікробіоценозу (угрупування мікроорганізмів) (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Схема будови біоценозу (за В.М. Сукачовим)

Екосистема може бути різних розмірів і складності. Наприклад, можна описувати екосистему лісу в цілому і екосистему окремого пенька. Взаємодія організмів в екосистемі надзвичайно складна. Взаємодія біоценозів з біотопами відбувається через речовинно-енергетичний обмін. Для кожної екосистеми характерний власний біологічний кругообіг речовин, який здійснюється внаслідок існування в екосистемах трофічних ланцюгів (ланцюгів живлення).

Наприклад, у водоймах фітопланктон поїдається зоопланктоном, який, у свою чергу, дрібною рибою, що є здобиччю великих риб-хижаків, які споживаються людиною. Мова йде про певні угрупування рослин, тварин і мікроорганізмів, які взаємодіють між собою і з навколишнім середовищем. Дуже великі наземні екосистеми називають б'ю мами, наприклад, ліси помірного поясу, пустелі, хвойні ліси, савани тощо. Кожний біом включає ряд менших за розмірами взаємопов'язаних екосистем. Одна з них може бути великою — площею декілька мільйонів квадратних кілометрів, інша — невеликою галявиною. Важливо те, що кожну екосистему можна визначити як більш-менш однотипне угрупування рослин і тварин, які взаємодіють між собою і з довкіллям.

У кожній екосистемі можна виділити два основні компоненти: організми й об'єкти неживої природи. Всю цю сукупність організмів (рослин, тварин, мікроорганізмів) називають біотою (від лат. bio — життя) екосистеми. Неживі (хімічні та фізичні) чинники навколишнього середовища називають абіотичними.

Незважаючи на різноманітність екосистем — від пустель до тундри, — всім їм притаманна приблизно однакова біотична структура. Іншими словами, всі вони містять однакові категорії організмів, які подібно взаємодіють у всіх екосистемах (продуценти, консументи, редуценти). У кожній із них можна виділити фотосинтезуючі рослини — продуценти, різні типи консументів і редуцентів.

Одна з причин різноманітності екосистем (біоценозів) у природі — це своєрідність абіотичних умов кожного регіону.

1.4.3. Класифікація екосистем

За масштабами екосистеми поділяють на мікроекосистеми, мезоекосистеми і глобальні екосистеми.

У мікроекосистемах невеликі, тимчасові біоценози, що називаються синузіями, перебувають в обмеженому просторі. До таких екосистем належать трухляві пеньки, мертві стовбури дерев, мурашники тощо. Найбільш поширеними серед екосистем є мезоекосистеми або біогеоценози, в яких біоценози займають однотипні ділянки земної поверхні з однаковими фізико-географічними умовами, межі яких збігаються з межами відповідних фітоценозів.

Макроекосистеми охоплюють величезні території чи акваторії, що відзначаються характерним макрокліматом і відповідають цілям природним зонам. Біоценози таких екосистем називаються біомами. До макроекосистем належать екосистеми тундри, тайги, степу, пустелі, саван, листяних і змішаних лісів помірного поясу, субтропічного і тропічного лісів, а також морські екосистеми. Прикладом глобальної екосистеми є біосфера нашої планети.

За ступенем трансформації людською діяльністю екосистеми поділяються на природні, антропогенні та антропогенно-природні.

У промислово розвинутих країнах екосистем на охоплених людською діяльністю територіях майже не залишилося, хіба у заповідниках. Лісові насадження, луки, ниви — все це антропогенно-природні екосистеми, які хоча й складаються майже виключно з природних компонентів, але створені й регулюються людьми.

До антропогенних екосистем належать екосистеми, в яких переважають штучно створені антропогенні об'єкти і, крім людей, можуть існувати лише окремі види організмів, що пристосувалися до цих специфічних умов. Прикладом таких антропогенних екосистем є міста, промислові вузли, села (в межах забудови), кораблі тощо.

Унаслідок трансформації значної частини природних екосистем в антропогенно-природні та антропогенні предметна сфера екології в наш час значно розширилася.