20° С є види рослин та тварин, які можуть Існувати при широких амплітудах температур- •

ного режиму їх називають евритермними Є види, що полюбляють місця з вузькою І

амплітудою коливання температури Це — стенотерми Цікаво, що для більшості рослин |

та тварин режим змінних температур більш сприятливий, ніж постійна температура

Знайомство з аутеколопєю організмів показує, що у багатьох видів рослин та тварин

виробляються різноманітні пристосування до переживання крайніх значень температур,

до спеки та холоду Наприклад, підшкірний жировий прошарок тюленів служить хорошою

Ізоляцією у холодній воді Довгі ноги багатьох ящірок дозволяють підіймати тіло над

поверхнею, що сильно нагрівається в літні місяці Жаби на зиму ховаються в мул на дні

водойм І цим рятуються від впливу низьких температур

Сонячна радіація. Роль світла в житті живих організмів багатостороння Для рослин

воно є джерелом енергії для фотосинтезу, викликає зміну форм росту та служить сигна-

лом для переходу з однієї фази розвитку до Іншої Для більшості видів тварин світло,

хоча б мінімальне, забезпечує при розвинутих органах зору орієнтацію в просторі Цю ж

саму роль виконує світло І для людини У людини та ряду тварин тільки під дією світла

йде синтез вітаміну О Однак Існує немало тварин, що пристосувалися жити без світла

Це кроти, грунтові комахи, кажани, нічні метелики

В умовах освітленості досить важлива якість світла, тобто переважаючі довжини хвиль,

сила світла та ритміка освітлення (фотоперіодизм), що полягає в тривалості світлого та

темного періодів доби У тропічному та субтропічному поясах тривалість світлого періоду

доби складає 12 — 14 годин Такий фотоперіод називають коротким У помірних широтах

та в холодному поясі влітку тривалість світлої частини дня сягає 18 — 24 годин Це довгий

фотоперіод

Прикладів різноманітного впливу світла на життя тварин та рослин дуже багато

Відомо, що насіння ряду рослин можуть проростати тільки в темряві (декоративна росли-

на чорнушка), тоді як у Інших проростання можливе лише при світлі (плакун) Ряд видів

картоплі утворюють бульби тільки під час довгого дня За рахунок фототаксису займають

певні місця в екосистемах велика кількість нижчих тварин та мікроорганізми У водоймах

обмеженість проникнення світла у товщу води визначає глибину розташування авто-

трофних водоростей та вищих рослин

До фотоперіоду чутливі всі живі організми У птахів скорочення довжини дня є

сигналом для відльоту, а в осідлих тварин — підготовки до сплячки Змінюючи довжину

дня, тваринники можуть штучно викликати у ряду тварин линяння чи репродуктивну

активність У бобових рослин фотоперіод регулює їх взаємовідносини з бульбашкови-

ми бактеріями

Вода. У всіх організмів клітини мають високу водонасиченють — до 80 — 98% Така

водонасиченість є необхідною умовою життєдіяльності Джерелом води для суходільних

живих організмів служать опади та грунтові води Додатковий приток вологи, роси, в

тому числі І підземні тумани та роси (поява вночі крапельок води у верхніх горизонтах

грунту)

Особливо важливою є кількість опадів Вона визначає навіть тип екосистем При

опадах менш ніж 250 мм на рік (у жаркому кліматі) розвиваються пустельні екосистеми,

при опадах 25 — 750 мм — степи, лісостеп, савана, при 750 — 1250 мм — формуються

сухі субтропічні ліси та при опадах більш ніж 1250 мм на рік — вологі тропічні ліси

Волога настільки важлива, що в типових екосистемах України влітку після кожного

дощу вся природа «оживає» Дощ є механізмом, що забезпечує початок весняного про-

ростання насіння ряду рослин Таке насіння вміщує Інгібітори, що гальмують їхнє проро-

стання в несприятливий час Весняні дощі вимивають ці Інгібітори з насіння І воно починає

проростати Але не всі опади корелюють з біомасою І, зокрема, з врожаєм культурних

рослин Опади у вигляді злив погано утримуються грунтом та мало використовуються

рослинами Незначним буває ефект від опадів на легких піщаних грунтах

Водний режим екосистем визначається не тільки кількістю опадів як таких, але й

співвідношенням його до режиму випаровування води Оцінюючи цей параметр, треба

враховувати температуру, оскільки вона в першу чергу впливає на Інтенсивність випаро-

вування Сумарним показником режиму зволоженості в екосистемі може бути гігро-

метричний Індекс

от

де Р — кількість опадів на рік, Т — середньорічна температура, ^ — середня температура

найтеплішого місяця та Іс — середня температура найхолоднішого місяця

Повітря має сильну висушувальну дію, І тому у рослин та тварин спостерігається

велика кількість цікавих пристосувань щодо зниження випаровування Одночасно живим

організмам доводиться підтримувати певний оптимальний режим втрати пароподібної

вологи, оскільки випаровування — це найефективніший спосіб самоохолодження організму

в умовах високої температури повітря У тварин для такого охолодження за допомогою

випаровування служать потові залози (у собаки їх на тілі немає, тому в спекотливий час

доводиться висовувати язика), а в рослин вода випаровується через численні продихи

на листках

Залежно від пристосованості до життя в тих чи Інших умовах зволоженості рослини

поділяються на три основні групи Гідрофіти — ростуть у водоймах та місцях з підвищеною

зволоженістю, мезофіти — мешканці місць Із середньою зволоженістю, а ксерофіти

пристосовані до екосистем степів та пустель, де режим вологості досить бідний

Газовий склад повітря. Для живих організмів основне значення має кількість вуг-

лекислого газу та кисню в повітрі Для рослин вуглекислий газ є джерелом вуглецю при

фотосинтезі За здатністю поглинання вуглекислого газу з повітря рослини поділяються

на два типи — з С3 та з С4 фотосинтезом У рослин першого типу є тільки один поглинач

вуглекислого газу — рибульозобюфосфат У С4-рослин таких поглиначів два до

рибульозобюфосфату додається ще фосфофенолпіровиноградна кислота Тому С4-рос-

лини більш ефективно використовують ресурси С02 повітря

Важливе І загальнокліматичне значення вуглекислого газу в атмосфері Річ у тім, що

він прозорий для основного потоку сонячної радіації, але погано пропускає відбите від

грунту теплове випромінювання Тому вуглекислий газ є своєрідним термостатом нашої

планети При зростанні його вмісту в атмосфері відбувається потепління клімату, а при

зниженні — похолодання Із динамікою вуглекислого газу в атмосфері пов'язують

обледеніння, що мали місце на планеті в минулому

Кисень є незамінним окислювачем для усіх аеробних організмів від мікроорганізмів

до людини

У цілому комплекс абіотичних факторів складає важливу Інтегральну характеристику

природного середовища 3 погляду короткоплинності людського життя загальний режим

абіотичних факторів Інколи оцінюється як оптимальний, тому що він сприймається як ста-

тичний, незмінний Але це помилкова точка зору Природний режим був І залишається

динамічним Тільки змінність значень факторів життя в них завжди повільна І плавна

Наприклад, у часи зледеніння в Євразії, яке було 10 — 70 тисяч років тому, та в часи

потепління клімату, яке спостерігалося 6 — 9 тисяч років тому, температура в кінцевому

результаті в тому чи Іншому регіоні різко змінювалася, але тільки на 0,5-1°С за століття

Тому не можна підганяти збереження природи, що нас оточує, до критерію статики режи-

му абіотичних факторів Стурбованість повинна викликати не сама по собі динаміка режи-

му факторів навколишнього середовища, а надзвичайно швидка їхня зміна, оскільки

організми не адаптовані до них

3.3. Грунт як біокосний елемент екосистем І

Засновником учення про грунт як бюкосне тіло вважається В.В.Докучаєв Ще в"

80-х роках XIX століття він визначив грунт як природно-Історичне тіло, що утворюється

під впливом клімату та живих організмів Із геологічних порід Найголовніше в його

визначенні грунту — це наголос на те, що без живих організмів грунту бути не може

В екологи ґрунтовий покрив розглядається як особлива підсистема біосфери — пе-

досфера Для утворення грунту необхідні п'ять головних факторів

1. наявність материнської гірської породи, яка виступає як матеріальне дже-

рело формування грунту;

2. наявність живих організмів;

3. рельєф місцевості, який впливає на характер трансформації гірської поро-

ди живими організмами і тип грунту, що формується;

4. клімат;

5. час, оскільки ґрунтоутворення є досить повільним процесом.

Але центральним фактором ґрунтоутворення все ж таки є живі організми Саме вони

в сукупній дії з Іншими чотирма факторами утворюють зовсім нове бюкосне природне

тіло — грунт

ЕкосистемнІ функції грунту різноманітні Перш за все грунт забезпечує рослини по-

живними речовинами та водою Тільки на грунті автотрофні зелені рослини повністю

розкривають свій потенціал синтезу органічних речовин Тому Л.О.Карпачевський (1989)

правильно визначає родючість грунтів як їхню властивість, що полягає в здатності забез-

печувати рослини живленням та водою Хоча, однак, екосистемні функції грунтів набага-

то ширші

Грунти впливають на рослини та тварини тим, що трансформують всі Інші кліматичні

фактори Грунт може підсилювати дію окремих абіотичних факторів, відозмінювати цю

дію, а то й взагалі гасити дію Так, наприклад, чорноземи України здатні знижувати вплив

атмосферної посухи за рахунок великої водоутримуючої здатності гумусу Для

функціонування екосистем велике значення має нейтралізуюча роль грунту Вона полягає

в здатності грунтів руйнувати біологічно шкідливі, токсичні речовини Як було показано

А.М.Гродзинським (1965, 1973), в грунтах має місце нейтралізація алелопатично актив-

них Інгібіторів, що полегшує сумісне Існування рослин в екосистемах

Можна говорити І про консервуючу роль грунтів У грунті протягом багатьох десятків,

а то й сотень років добре зберігають свою життєздатність насіння Грунт є оптимальним

середовищем життя багатьох груп комах

Структура грунту досить складна Але в більшості типів виділяється невелике число

основних горизонтів (рис.20)

А — гумусний горизонт, в якому зосереджена основна маса органічної речовини

грунту У його межах часто виділяють підстилку (А0) та власне перегнійні горизонти (А, 3),

В — горизонт, який утримує в основному вже мінералізовані речовини, що перемішані

з перетвореною гірською породою,

С — слабо змінена підстилаюча гірська порода

Ао

в .......................

оооооооооооооооооо

с оооооооооооооооооо

оооооооооооооооооо

в ООООООООО

оооооооо

Рис.20. Схема ґрунтового профілю з позначенням горизонтів грунту

А0 — підстилка А — елювіальний або гумусний горизонт в якому йде гуміфікація органічних

речовин В — Ілювіальний горизонт в якому здійснюється накопичення поживних речовин

С — материнська порода що вивітрилася О — незмінена материнська порода

СпецІалІсти-грунтознавцІ користуються більш деталізованим поділом грунту на

горизонти, але й наведена тут схема демонструє, що головним у грунті є гумусний

горизонт Степові грунти вміщують до 12 тисяч тонн гумусу на 1 га, а лісові — до 100

тонн Гумусний горизонт грунту першим сприймає опад, що надходить на поверхню

грунту Саме в ньому починається переробка опаду рослин та залишків тіл тварин

Цю переробку називають гуміфікацією, бо вона завершується утворенням гумусу

У процесі гуміфікації мертва органічна речовина використовується в їжу детрито

фагами та редуцентами, тобто комахами, бактеріями та грибами Після переробки

органічна речовина перетворюється на гумус — темну аморфну речовину досить склад

ного хімічного складу Гумус завдяки своїй структурі здатний запобігати вимиванню

поживних речовин в більш глибокі горизонти грунту Він поліпшує структуру грунту

надає їй грудкуватості, зв'язаності та забезпечує здатність утримувати в своїй товщі

багато вологи

Паралельно з гуміфікацією під впливом редуцентів у грунті йде процес мінералізації

Він полягає у вивільненні з органічних речовин Іонів мінеральних елементів фосфору

азоту, калію та Ін Іонів мінеральних елементів, що утворюються в процесі мінералізації

та складають головне джерело поживних речовин для автотрофних зелених рослин

Мінеральні речовини, що складають поживу для рослин, запропоновано називати

біогенними елементами Ряд біогенних елементів використовується автотрофними рос

линами у великих кількостях Це макроелементи — азот, фосфор, калій та деякі Інші Але

частина біогенних елементів потрібна рослинам тільки в дуже малих кількостях їх нази

вають мікроелементами До них належать потрібні під час фотосинтезу марганець І,І

залізо, для азотного обміну — молібден, бор, кобальт І залізо, для загального ефективно-

го метаболізму — марганець, кобальт та мідь

Про те, шо гумус потрібен для родючості грунту, знали ще здавна За вмістом

гумусу грунти можна розділити на два основних типи

а) чорноземи з вмістом гумусу 7 — 70%;

б) підзолисті грунти з вмістом гумусу до 2 — 3%.

Чорноземи складають головне природне багатство країн та народів, які володіють

ними

На властивості грунту накладає великий відбиток ще й материнська гірська порода

Особливо важливе для визначення властивостей грунту співвідношення в ньому піщаних І

та глинистих часток За співвідношенням у грунті дрібних та великих часток грунти І

розподіляють на піщані, супіщані, суглинкові, глинисті та щебнисті '

Механічний склад та структура грунту досить суттєві для її екосистемної функції

Піщані грунти (їх називають легкими) швидко висихають та нагріваються, але вони пога-

но утримують у своїй товщі вологу та мінеральні речовини Глинисті (важкі) грунти, на-

впаки, добре утримують воду, але вони погано прогріваються весною та мають підвищену

щільність Найбільш родючі грунти проміжного типу — суглинкові

Оптимальною для живих організмів вважається густина грунту, що дорінює 1 г/см3

Вже при густині 1,4 г/см3 коріння росте погано та погіршуються умови для риючих тва-

рин Звичайно в суглинистому грунті пори займають приблизно 50% об'єму, в піщаних —

менше 50%, а в глинистих — 40 — 60% Грунтові пори заповнені водою та повітрям І той

І Інший компоненти важливі вода необхідна для кореневих систем та ґрунтовим твари-

нам, повітря є джерелом кисню для дихання

Склад ґрунтового повітря Інший, ніж склад атмосферного В ньому до 26% збільшений

вміст вуглекислого газу Це результат саме «дихання грунту», або, точніше, дихання всіх

живих організмів, які знаходяться в товщі грунту Вуглекислий газ грунту поступово пере-

ходить в атмосферу У середньому з грунтів виділяється до 25 кг/га вуглекислого газу на

годину Активність ґрунтового дихання залежить від температури Чим вона вища, тим

більше грунт виділяє вуглекислого газу Цей газ, що виділяється грунтом, є додатковим

живленням для листків, що фотосинтезують, особливо тих, які розташовані в приземно-

му ярусі та для низькорослих рослин Це підживлення вуглекислим газом компенсує

недостатню освітленість таких листків та рослин

Вода в грунті є не тільки ресурсом для тварин та рослин, вона виступає як розчин-

ник мінеральних речовин Окрім цього, постійні вертикальні та горизонтальні переміщення

води у ґрунтовому профілі забезпечують транспортування мінеральних речовин у різні

ділянки грунту та сприяють його функціонуванню як одного цілого

Грунти є динамічним утворенням Швидкість процесу ґрунтоутворення залежить від

типу материнської породи, клімату та активності живих організмів, що населяють його

На крихких вулканічних породах в умовах вологого клімату грунт формується за декілька

десятків років На гірських породах для утворення грунту необхідні століття І навіть тися-

чоліття

Крім загального прогресивного односпрямованого розвитку, грунтам характерні

періодичні коливання їх властивостей Так, на півдні України добре виражені добові коли-

иання властивостей грунту вдень за рахунок високої температури грунт підсихає, а вночі

«а рахунок капілярного підняття води вологість грунту знову збільшується Має добову

динаміку І дихання грунту Максимум виділення вуглекислого газу з грунту спостерігається

о 13 — 15 годині доби

Ще більшими контрастами відрізняються сезонні зміни властивостей грунту У цьо-

му випадку спостерігаються закономірні зміни рН ґрунтового розчину, вмісту в грунті

мобільних форм азоту та калію та Ін У період активного росту рослин у ґрунтовому

розчині відбувається зниження концентрації усіх макро- та мікроелементів Суттєво

Імінюється за сезонами вологість грунту Як було показано Г.В.Добровольським (1982),

ІІ.І луках у різні сезони може змінюватися навіть тип грунту дернисто-луговий грунт,

який так реєструється у весняний період, до середини літа трансформується у дернис-

тий грунт, а болотно-луговий — у луговий грунт

Відомі циклічні багаторічні коливання властивостей грунту, однак через відсутність

тривалих стаціонарних спостережень, ці зміни погано вивчені

Але незважаючи на динамічність грунту, порівняно з Іншими компонентами екосис-

тем, грунт найбільш стабільно зберігає свої основні властивості й структуру У певній мірі

грунт може розглядатися як своєрідна «пам'ять» екосистеми, яка протягом довгого часу

зберігає в своїй структурі сліди зміни живого населення екосистеми