8. Біосферний і біоценотичний рівень
Елементарна структура цього рівня — біогеоценоз. Біогеоценоз — це система стійких угруповань рослин, тварин і мікроорганізмів, що пов'язані між собою обміном речовин і енергії, історично склалися і знаходяться в постійній взаємодії з компонентами атмосфери, гідросфери і літосфери. Біогеоценози можуть бути наземними і водяними. Всі компоненти біогеоценозу створюють єдиний історично сформований природний комплекс, що постійно змінюється внаслідок взаємодії компонентів біогеоценозу між собою, з атмосферою та іншими факторами середовища. Межі окремих біогеоценозів найчастіше визначаються рослинними угрупованнями — фітоценозами, які найкраще відображають зміни, що відбуваються в кожному конкретному природному комплексі.
До складу біогеоценозу входять біотоп та біоценоз.
Отже, під біоценозом розуміють стійку систему сумісно існуючої біоти (автотрофних і гетеротрофних організмів). Таким чином, біоценоз - це конкретна сукупність живих організмів на певному просторі суші або акваторії. Цей простір з конкретними умовами місцезростання і є біотопом.
Біотоп — однорідний за абіотичним факторами простір середовища, зайнятий біоценозом (тобто місце життя видів, організмів).
Біоценоз - це конкретна сукупність живих організмів на певному просторі суші або акваторії, що називається біотопом.
Необхідність введення поняття біогеоценоз викликана тим, що екологічна система не має просторової прив'язки (екосистемою може бути корова із мікроорганізмами, що паразитують на її тілі). Біогеоценоз — це завжди визначена окрема ділянка біосфери. З цієї точки зору біогеоценоз можна розглядати як окремий випадок, або один з видів екосистеми, який має чітку територіальну прив’язку. Поняття “біоценоз“ — умовне, оскільки поза середовищем існування організми жити не можуть, але ним зручно користуватися у процесі вивчення екологічних зв’язків між організмами.
Біосфера — оболонка Землі, в якій існує життя. Біосфера — цілісний комплекс усіх екосистем, відкрита термодинамічна система. Яка ззовні отримує енергію і речовини для синтезу органічних сполук і виділяє в природне середовище відходи, що забезпечує її стійкість. До складу біосфери входять частини таких геосфер, в яких умови придатні для існування живих організмів: 1) нижні шари атмосфери до висоти близько 11 км; 2) вся гідросфера; 3) верхній шар літосфери до глибини 3-11 км на суші й 0,5-1,0 км під дном океану. Усі ці складові об'єднують в єдину оболонку життя живих організмів, які не лише існують в біосфері, а є її творцями.
Основоположником сучасних уявлень про «“сферу життя“ є академік В.І. Вернадський. Положення, які він розвивав, били узагальнені в книзі “Біосфера“, опублікованій у 1926 р. поверхню Землі Вернадський розглядав як якісно своєрідну оболонку, розвиток якої великою мірою визначається діяльністю живих організмів. Суть вчення Вернадського полягає в тому, що вища форма розвитку матерії на Землі — життя — усереднює інші планетарні процеси: “Можна без перебільшення твердити, що хімічний стан зовнішньої кори нашої планети, біосфери, цілком перебуває під впливом життя, тобто визначається живими організмами. Незаперечне енергія, що надає біосфері її звичайного вигляду, має космічне походження, її випромінює Сонце у формі променистої енергії. Але саме живі організми, тобто сукупність життя, перетворюють цю космічну променисту енергію у земну, хімічну і створюють нескінченну різноманітність нашого світу. Це живі організми, які своїм диханням, своїм живленням, своїм метаболізмом, своєю смертю і своїм розмноженням, постійним використанням своєї речовини, а головне — триваючою сотні мільйонів років безперервною зміною поколінь, своїм народженням і розмноженням породжують одне з найграндіозніших планетарних явищ, що не існують ніде, крім “біосфери““.
Основними компонентами біосфери є:
жива речовина — рослини, тварини та мікроорганізми. Сучасні вчені вважають, що загальна маса живої речовини біосфери становить близько 4,9*10^12 т. Основну біомасу суходолу складають зелені рослини (99,2%), а океану — тварини (93,7%):
біогенна речовина — органічні та органно-мінеральні продукти, створені живими організмами протягом геологічної історії: кам'яне вугілля, горючі сланці, торф, нафта та ін.;
кістякова речовина — гірські магматичні породи (які утворюють земну кору) неорганічного походження та вода, які являють собою субстрат або середовще для проживанн живих організмів;
біокістякова речовина — результат синтезу живої та неживої речовини осадові породи, кора вивітрювання, ґрунти, мули.
Живий світ Землі складається з організмів трьох основних типів.
Продуценти або автротрофи — організми, що створюють органічну речовину за рахунок утилізації сонячної енергії, води, вуглекислого газу та мінеральних солей. До цього типу належать рослини яких на Землі є близько 350000 видів, їх маса за рідрахунками Вернадського становить 2,4*10^12 т. за рахунок цих організмів щороку відбувається збільшення кисню в атмосфері, за даними вченоо, на 0,01% в оболонці Землі. Рослини виділяють кисень в процесі дихання, поповнюють його запаси в атмосфері. Щоб зберегти життя на планеті, необхідно збільшувати діяльну поверхню рослин за рахунок створення нових лісових насаджень та підвищення коефіцієнта корисної дії зелених рослин до 7-10% ефективного засвоєня СО2.
Консументи або гетеротрофи — організми, що одержують енергію за рахунок харчування автотрофами чи іншими консументами. До них належать рослиноїдні тварини, хижаки й паразити, а також хижі рослини та гриби. Кількість видів цієї групи найбільша — понад 1,5 млн, а їх маса становить близько 2,3*10^10 т.
Рудуценти — мікроорганізми, що розкладають органічну речовину продуцентів і консументів до простих сполук — води, вуглекислого газу і мінеральних солей, їх налічується 75 тис. видів, а сумарна маса становить 1,8*10^8 т. Вся ця величезна кількість живих істот знаходиться в надзвичайно складних взаємовідносинах між собою й з неживою природою. Загальна маса біосфери становить 5,3*10^15 т. із загальної біомаси на тваринний світ (консументи) припадає лише 2-3%.
На біосферному рівні сучасна біологія вирішує глобальні проблеми, наприклад визначення інтенсивності утворення вільного кисню рослинним покривом Землі або зміни концентрації вуглекислого газу в атмосфері, пов'язаної з діяльністю людини.
На біоценотичному і біогеоценотичному рівнях провідними є проблеми взаємовідносин організмів у біоценозах, умови, які визначають їх чисельність і продуктивність біоценозів, стійкість останніх і роль впливу людини на збереження біоценозів та їхніх комплексів.