3.Організація екосистем. Екологічна ніша. Продуктивність і біомаса екосистем. Екологічні піраміди. Агроценози та природні екосистеми.

Екосистема (біогеоценоз) — основна одиниця біосфери, яка є об'єктом вивчення екології. Тому під Ек.с-мою розуміють-фунціональна залежність живих ор-ів від факторів неживої природи.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 відбуваються кругообіг речовин та обмінні енергетичні процеси.

Кожна екосистема складається з біоценозу та біотопу.

Біотоп — це ділянка поверхні землі з більш-менш однотипними умовами існування (ґрунтом, мікрокліматом тощо).

Біоценоз — це історично сформована сукупність рослин, тварин та мікроорганізмів, що населяє біотоп. Відповідно до цього кожний біоценоз складається з фітоценозу (угруповання рослин), зооценозу (угруповання тварин) та мікробіоценозу (угруповання мікроорганізмів).

Екосистема може бути різних розмірів і складності. Взаємодія біоценозів з біотопами відбувається через речовинно-енергетичний обмін. Для кожної екосистеми характерний свій біологічний кругообіг речовин, який здійснюється внаслідок існування в екосистемах трофічних ланцюгів (ланцюгів живлення).

Класифікація Екосистем

Оскільки енергія є головною рушійною силою усіх екосистем, то в основу їх класифікації покладений саме енергетичний принцип. За Ю. Одумом (1989) виділяють чотири типи екосистем:

1. Природні екосистеми, які отримують тільки енергію Сонця. Це відкриті океани, великі площі гірських лісів, глибокі озера. Вони займають понад 70% площі земної кулі й мають низьку продуктивність. Проте значення їх на планеті велике, оскільки вони беруть участь у кругообігу води, формують клімат, очищують повітря, підтримують гомеостаз біосфери.

2. Природні екосистеми, які отримують енергію Сонця та інших природних джерел енергії. Крім Сонця, вони використовують енергію вітру, дощу, припливів, прибою, течій. Прикладом такої екосистеми можуть бути естуарії.

3. Екосистеми, що отримують енергію від Сонця, а також від людини. Наприклад, наземні й водні екосистеми, про які Ю. Одум писав, що хліб, рис, кукурудза, картопля частково зроблені з нафти (Одум, 1989).

4. Штучні екосистеми, що існують завдяки енергії Сонця. Це індустріальна міська екосистема.

Екосистеми можна також поділити на наземні і водні або на екосистеми, трофічні ланцюги яких починаються з продуцентів(автотрофи), і екосистеми, ланцюги живлення яких починаються з детритоядних організмів.

Екологічна ніша - сукупність екологічних умов оптимального існування популяції, виду, фізичний простір, положення відносно діапазону абіотичних факторів, а щодо людини, ще слід додати й функціональні зв'язки у суспільстві. Екологічна ніша характеризує ступінь біологічної спеціалізації даного виду.

Біомаса. Продуктивність екосистем. Продукція первинна та вторинна. Чиста та валова продукція

Біомаса — це кількість живої речовини (в одиницях маси), що припадає на одиницю площі або об'єму (т/м кв, г/м кв). Біомаса може бути також виражена в енергетичних одиницях, які містяться у відповідній одиниці маси живої речовини (в джоулях). Залежно від походження розрізняють фіто-, зоо- та бактеріомасу.

Продуктивність екосистем — це кількість органічної речовини (в одиницях маси або енергії), що виробляється з одиниці поверхні за одиницю часу. Наприклад, продуктивність тропічного лісу — кг / на м кв за рік тощо.

Продуктивність біологічна (екосистем) буває первинною, вторинною, чистою й валовою.

Первинна продуктивність (або продукція) — це біомаса або енергія, створена продуцентами за одиницю часу на одиницю простору. Розрізняють валову первинну продуктивність (ВПП) — швидкість, з якою сонячна енергія перетворюється продуцентами на органічну сполуку під час фотосинтезу (її виражають в кал / м кв в годину), і чисту первинну продуктивність (ЧПП) — енергію, що іде на приріст або поглинається деструкторами:

Вторинна продуктивність (або вторинна продукція) — загальна кількість органічної речовини, яка вироблена всіма гетеротрофами(консументи) на одиницю площі за одиницю часу. Вторинна продуктивність також поділяється на валову й чисту.

Найбільш продуктивними є: екваторіальні ліси, мангрові ліси, дощові тропічні ліси, болота, естуарії, коралові рифи. їх продуктивність — 3500-4000 г/м кв • рік.

Фактори, що лімітують первинну продукцію на суходолі: світло, СO2, Н2O, мінеральні речовини, низький рівень фотосинтетичних процесів (рідко буває більшим, ніж 10% ФАР).

Фактори, що лімітують первинну продукцію водних екосистем: біогенні елементи, світло, температура. Високопродуктивні водні екосистеми (естуарії, внутрішній шельф, зони океанічних апвелінгів мають велику кількість біогенних елементів у воді.

Є три основних типи пірамід:

— піраміда чисел показує чисельність окремих організмів;

— піраміда біомаси характеризує загальну суху вагу, калорійність або іншу міру загальної кількості живої речовини;

— піраміда енергії відповідає величині потоку енергії або "продуктивності" на послідовних трофічних рівнях.

Піраміди чисел і біомаси можуть бути оберненими (або частково оберненими), тобто основа може бути меншою, ніж один або кілька верхніх поверхів. Так буває, коли середні розміри продуцентів(автотрофи) менші ніж розміри консументів(гетеротрофи).

Навпаки, екологічна енергетична піраміда завжди звужується догори за умови, що будуть враховані усі джерела енергії живлення в системі.

В основі екологічної піраміди розміщуються організми першого трофічного рівня, а на її вершині – організми кінцевого для даної екосистеми трофічного рівня. З точки зору оцінки загальної ефективності біоценозів найбільшу інформацію дають екологічні піраміди енергії. Вони відображають швидкість утворення біомас та показують, скільки енергії утримується на кожному з трофічних рівнів за певний період часу (звичайно за рік).

Людина своєю господарською діяльністю створює штучні біогеоценози — агроценози (поля, пасовища, сади, виноградники, парки). На відміну від природних біогеоценозів, до складу яких входять сотні і тисячі різноманітних видів, агроценози характеризуються однотипністю видового складу і не здатні до саморегуляції.

Розміри біогеоценозів (і агроценозів) можуть коливатися від незначних (пеньок, калюжа, город) до дуже великих, що вимірюються гектарами (ліс, озеро, поле). Кожний біогеоценоз характеризується власним колообігом речовин, трансформацією сонячної енергії і продуктивністю біомаси.