5

Л е к ц і я 2. Основні поняття в екології. Екологічна система, біогеоценоз та його структура. Трофічні ланцюги живлення. Екологічні фактори. Лімітуючий фактор. Біотичні та абіотичні фактори.

Природне середовище – це все живе й неживе, що оточує організми і з чим вони взаємодіють. Розрізняють повітряне, водне та ґрунтове середовище, таким середовищем може бути і тіло іншого організму (для паразитуючих організмів).

Вид (біологічний) – сукупність організмів із спорідненими морфологічними ознаками, які можуть схрещуватись один з одним та мають спільний генофонд. Це основна структурна одиниця в системі живих організмів (в біології).

Популяція – сукупність особин одного виду з однаковим генофондом, яка живе на спільній території протягом довгого часу.

Стабільний стан в екології називають гомеостазом. Гомеостаз – це стан внутрішньої динамічної рівноваги природної системи, що підтримується регулярним відновленням її основних елементів і речовинно-енергетичного складу, а також постійним функціональним саморегулюванням компонентів.

Основною елементарною (функціональною) одиницею екології є екосистема.

Екосистемою називають будь-яку сукупність організмів і неорганічних компонентів, в якій може здійснюватись кругообіг речовин. Термін „екосистема” був запропонований у 1935 р. англійським екологом А. Тенслі.

Розрізняють мікроекосистеми (пеньок з грибами, болітце), мезоекосистеми (ділянка лісу, озеро), та макроекосистеми (континент, океан). Глобальною екосисте­мою є біосфера нашої планети.

Угруповання живих організмів утворює з неорганічним середовищем певну систему, в якій потік атомів, викликаний життєдіяльністю організмів, має тенденцію замикатися як кругообіг (закон біогенної міграції атомів – Вернадського). Для підтримання круговороту речовин в системі необхідна наявність запасу неорганічних молекул в освоюваній формі і трьох функціонально різних екологічних груп організмів: продуцентів, консументів і редуцентів:

Продуцентами виступають автотрофні організми, які здатні будувати своє тіло за рахунок неорганічних сполук (в основному, рослини).

Консументи – це гетеротрофні організми, які вживають органічну речовину продуцентів або інших консументів і трансформують її у нові форми (більшість тварин).

Редуценти живуть за рахунок мертвої органічної речовини, переводячи її знову в неорганічні сполуки (переважно, мікроорганізми та гриби).

Для екологічної системи характерні наступні ознаки:

1) екосистема обов'язково складається з живої та неживої складових;

2) у рамках екосистеми відбувається повний цикл, починаючи з утворення органічної речовини та закінчуючи його розкладанням на неорганічні складові;

3) екосистема зберігає стійкість протягом певного часу, що забезпечується певною структурою біотичного та абіотичного компонентів;

4) більш прості екосистеми входять у більш складно організовані. При цьому реалізується ієрархія їх організації. Важливим наслідком ієрархічної організації екосистем є те, що у ході організації окремих компонентів екосистеми у більш складні блоки, які, в свою чергу, об'єднуються в системи, у цих нових функціональних одиниць утворюються нові властивості, яких не було на попередніх рівнях. Така наявність у системного цілого особливих ознак, яких немає у підсистемних блоків, називають емерджентністю.

Коротко закон емерджентності можна сформулювати так: ціле більше, ніж сума його частин. Тому емерджентність екосистем означає не просто перехід кількості в якість, а являє собою особливий тип інтеграції. Емерджентні властивості певного екологічного рівня не можна передбачити, знаючи лише ознаки та властивості компонентів, які складають цей рівень – його потрібно вивчити безпосередньо. Наприклад, молекула має інші властивості, ніж атоми, що її складають. Тому, вивчаючи скупчення атомів, ми не зможемо передбачити властивості молекул, що можуть з них утворитися. Так само, скупчення окремих молекул (або навіть органів) не дасть властивостей цілого організму і т.д.

Принцип емерджентності має важливе значення для екологічного мислення: так, єдине дерево не може скласти лісу, декілька дерев – також. Ліс виникає тільки при певних умовах – достатній густині деревостою, певній флорі та фауні, сформованих співтовариствах певних організмів, які живуть на його території та багатьох інших умовах. Таким чином, емерджентні властивості виникають в результаті зміни природи компонентів, а не в результаті зміни кількості компонентів. Частини не злипаються, а інтегруються, забезпечуючи виникнення нових, відсутніх до цього властивостей.

Таким чином, структуру природи слід сприймати як єдине ціле, що складається з вкладених одна в одну екосистем, найбільшою з яких є глобальна екосистема – біосфера. У її межах відбувається постійний обмін речовиною та енергією між всіма живими та неживими компонентами в планетарних масштабах.

Паралельно розвиткові концепції екосистем успішно розвивається вчення про біогеоценози, автором якого був академік В.М. Сукачов (1942). "Екосистема" та "біогеоценоз" – близькі за своєю суттю поняття, однак якщо перше з них придатне для позначення систем, які забезпечують кругообіг будь-якого рангу, то "біогеоценоз" – поняття територіальне і вживається для позначення ділянок суші, зайнятих певними одиницями рослинного покриву – фітоценозами. Наука біогеоценологія виросла з геоботаніки і спрямована на вивчення функціонування екосистем у конкретних умовах ландшафту, залежно від властивостей ґрунту, рельєфу, а також характеру оточення біогеоценозу і, зокрема, його первинних компонентів – гірської породи, тварин, рослин, мікроорганізмів.

Біогеоценологія розглядає поверхню Землі як мережу біогеоценозів-сосудів, пов'язаних між собою через міграцію речовин, але хоч і не однаковою мірою, та все ж автономних і специфічних за своїми кругообігами. Конкретні умови ділянки, зайнятої біогеоценозом, надають їй своєрідності, вирізняючи з-поміж інших, схожих за типом.

К омпоненти біогеоценозу – біотоп та біоценоз. Біотоп – однорідний за біотичними факторами середовища простір, зайнятий біоценозом, а біоценоз – спільнота організмів, що мешкають у межах одного біотопу. Поняття „біоценоз” є умовним, так як поза середовищем існування організми жити не можуть, але ним зручно користуватися в процесі вивчення екологічних зв'язків між організмами.