Біологія. 9 клас. Остапченко

Тема 8. Надорганізмові біологічні системи

§ 48. Екологія. Екосистема та її характеристики

Пригадайте, що таке моніторинг і моделювання в біології. Що таке популяція, вид, екосистема?

Екологія як біологічна наука існує вже понад 150 років. Назву «екологія» запропонував 1866 р. видатний німецький біолог Е. Геккель (див. мал. 219).

Основні завдання екології:

  • з’ясування закономірностей взаємозв’язків між організмами, їхніми угрупованнями та умовами довкілля;
  • дослідження структури та функціонування угруповань організмів;
  • спостереження за змінами в окремих екосистемах і біосфері в цілому, прогнозування їхніх наслідків;
  • створення баз даних і розроблення рекомендацій для екологічно безпечного планування господарської та соціальної діяльності людини;
  • застосування екологічних знань у справі охорони довкілля та раціонального використання природних ресурсів.

Предметом вивчення екології є різноманітність і структура зв’язків між організмами, їхніми угрупованнями та середовищем життя; склад і закономірності функціонування угруповань організмів (популяцій, екосистем, біосфери в цілому).

Учені-екологи використовують різноманітні засоби й методи досліджень. Зокрема, методи екологічної індикації дають змогу визначити стан і властивості екосистем за видовим складом і співвідношенням між собою певних (індикаторних) груп видів (мал. 269). Це види, які чітко реагують на ті чи інші зміни в довкіллі. Для проведення постійних спостережень застосовують метод екологічного моніторингу. Широко впроваджують у сучасних екологічних дослідженнях моделювання та статистичну обробку отриманих результатів. Різноманітні екологічні установи спрямовують свою діяльність на екологічну просвіту населення.

Запам’ятаємо: екологія - наука про взаємозв’язки живих організмів та їхніх угруповань між собою і навколишнім середовищем, про структуру та функціонування надорганізмових систем (популяцій, екосистем, біосфери тощо).

Мал. 269. 1. Хвощ польовий - індикатор підвищеної кислотності ґрунтів; 2. Біле латаття - індикатор чистоти води

Мал. 270. Карл Август Мебіус (1825-1908), один із засновників екології; вивчав морські угруповання організмів, зокрема устриць

Мал. 271. Артур Тенслі (1871-1955) - британський ботанік, один із засновників екології угруповань

Популяція як структурна одиниця виду та екосистеми. Раніше ви ознайомилися з популяційно-видовим рівнем організації живої матерії.

Ви знаєте, що кожна популяція є структурно-функціональною одиницею виду. Це пов’язано з тим, що кожен вид становить собою систему взаємопов’язаних популяцій. Лише зрідка (як-от, у деяких рідкісних і зникаючих видів) вид може бути представлений лише однією популяцією. Вам також відомо, що популяція є елементарною одиницею еволюції, оскільки в ній відбуваються мікроеволюційні процеси (спадкова мінливість, популяційні хвилі, ізоляція тощо), які можуть спричинити утворення нових видів.

Також вам відомо, що популяції різних видів існують у природі не відокремлено, а пов’язані між собою різноманітними взаємозв’язками.

Цікаво знати

Угруповання взаємопов’язаних між собою популяцій організмів різних видів, які населяють ділянку місцевості з однорідними умовами існування називають біоценозом (від грец. біос - життя і койнос - спільний). Цей термін запропонував 1877 р. німецький учений Карл Август Мебіус (мал. 270).

Екосистема. Популяції видів, які входять до складу певного угруповання, тісно пов’язані не лише між собою, а й з умовами фізичного середовища життя (тобто неживою природою). Зокрема, вони отримують з навколишнього середовища речовини, потрібні для забезпечення їхньої життєдіяльності, і виділяють туди продукти обміну речовин. Таким чином, угруповання організмів утворюють з фізичним середовищем єдину функціональну систему - екосистему.

Цікаво знати

Поняття «екосистема» запропонував 1935 р. англійський еколог Артур Тенслі (мал. 271). Він розглядав екосистеми як функціональні одиниці природи нашої планети, що можуть охоплювати будь-які ділянки біосфери.

1942 р. відомий еколог Володимир Миколайович Сукачов (мал. 272) запропонував поняття біогеоценоз (від грец. біос -життя, ге - Земля та койнос-спільний). Це певна територія з більш-менш однорідними умовами життя, населена взаємопов’язаними популяціями різних видів, об’єднаних між собою і фізичним середовищем життя колообігом речовин і потоками енергії. На відміну від екосистеми, біогеоценоз займає ділянку місцевості з однорідними умовами існування. Основою будь-якого біогеоценозу є фотосинтезуючі організми.

В екосистемі виділяють біотичну (сукупність популяцій організмів - біоценоз) та абіотичну (умови фізичного середовища життя) частини (мал. 273).

Кожна екосистема характеризується певним видовим різноманіттям, біомасою, продуктивністю, густотою видових популяцій, площею або об’ємом, яку вона займає.

Запам’ятаємо: екосистема (від грец. ойкос - житло, місцеперебування і система - поєднання) - сукупність популяцій організмів різних видів, які взаємодіють між собою і з неживою природою таким чином, що всередині такої системи виникають потоки енергії і колообіг речовин.

Мал. 272. Володимир Миколайович Сукачов (1880-1967) - відомий учений у галузі вивчення рослинних угруповань. Один із засновників біогеоценології (науки про багатовидові угруповання організмів)

Мал. 273. Структура екосистеми: 1 - абіотична частина; 2 - біотична частина; 3 - екосистема, що включає як біотичну, так й абіотичну частини

Мал. 274. Приклади маловидових (1 - тундра) та багатовидових (2 - кораловий риф) екосистем.

Завдання. Визначте, у якому із цих типів екосистем переважання окремих видів виражене чіткіше

Видове різноманіття екосистеми визначається числом видів, популяції яких входять до її складу. Є екосистеми з незначним (пустелі, тундра) і багатим (тропічні ліси, коралові рифи) видовим різноманіттям (мал. 274). Видове різноманіття залежить від тривалості існування екосистеми: у процесі її становлення і розвитку видове різноманіття здебільшого зростає. Види з найчисленнішими популяціями визначають характер екосистеми (наприклад, ковила в ковиловому степу, дуб і граб у дубово-грабовому лісі).

Кожна екосистема характеризується певною структурою: видовою, просторовою, екологічною. Видова структура зумовлена як видовим різноманіттям, так і співвідношенням чисельності й густоти популяцій окремих видів. Види, які переважають чисельно, називають домінуючими.

Просторова структура визначається, насамперед, ярусністю. Таке розташування в екосистемі в рослин знижує конкуренцію за світло, у тварин - за кормові ресурси.

Коротко про головне

Екологія - комплекс біологічних наук про взаємозв’язки живих організмів та їхніх угруповань між собою і довкіллям, про структуру та функціонування надорганізмових систем (популяцій, екосистем, біосфери тощо).

Популяції різних видів існують у природі не відокремлено, а пов’язані між собою різноманітними взаємозв’язками. Завдяки цьому утворюються угруповання різних видів організмів. Унаслідок взаємодії популяцій організмів різних видів з неживою природою формуються екосистеми.

Ключові терміни та поняття: екосистема, біоценоз, біогеоценоз.

Перевірте здобуті знання

1. Що вивчає екологія? 2. Які основні завдання екології? 3. Якими методами досліджень користуються екологи? 4. Що таке екосистема? Яка її структура?

Поміркуйте

1. Який зв’язок існує між екологією та охороною природи. 2. У той час, коли В. М. Сукачов запропонував термін «біогеоценоз», уже існувало поняття «екосистема». Чим, на вашу думку, була викликана необхідність введення терміна «біогеоценоз»?