Головна » Здоров'я » Провідна роль продуцентів в екосистемі полягає у. Редуценти: приклади, що у природі. Продуценти, консументи, редуценти. Ряди змін біоценозів південної тайги Верхньоління

Провідна роль продуцентів в екосистемі полягає у. Редуценти: приклади, що у природі. Продуценти, консументи, редуценти. Ряди змін біоценозів південної тайги Верхньоління

1) яка роль продуцентів консументів редуцентів у кругообігу вуглецю?2) Чому перед людством стоїть проблема оволодіння новими джерелами енергії? 3) Як пов'язані організми із середовищем у процесах круговороту азоту? 4) Що станеться, якщо в кругообігах вуглецю, азоту, сірки та фосфору редуценти перестануть функціонувати

Продуценти –організми, що створюють органічну речовину з неорганічних сполук (автотрофи – рослини, що створюють органічну речовину шляхом фотосинтезу, хемотрофи – деякі організми, що створюють органіку за рахунок хімічних реакцій) .

Редуценти –організми, в ході життєдіяльності, що перетворюють органічну речовину на неорганічну (більшість мікроорганізмів, гриби).

Редуценти живуть за рахунок мертвої органічної речовини, переводячи її знову в неорганічні сполуки. Класифікація ця відносна, так як і консументи, і самі продуценти виступають частково в ролі редуцентів, протягом життя виділяючи в довкілля мінеральні продукти обміну речовин.
У принципі кругообіг атомів може підтримуватись у системі і без проміжної ланки — консументів, за рахунок діяльності двох інших груп. Однак такі екосистеми зустрічаються швидше як винятки, наприклад, у тих ділянках, де функціонують спільноти, сформовані тільки з мікроорганізмів. Роль консументів виконують у природі переважно тварини, та його діяльність із підтримці та прискоренню циклічної міграції атомів в екосистемах складна і різноманітна.

Харчові ланцюги та трофічні рівні

Органічні молекули, синтезовані автотрофами, є джерелом харчування (речовини та енергії) для гетеротрофних тварин. Цих тварин, у свою чергу, поїдають інші тварини і таким чином відбувається перенесення енергії через ряд організмів, де кожен наступний харчується попереднім. Така послідовність називається харчовим ланцюгом, а кожна ланка ланцюга відповідає певному трофічному рівню (від грец. Troph - їжа). Перший трофічний рівень завжди становлять автотрофи, які називаються продуцентами (від латів. producere - виробляти). Другий рівень – це рослиноїдні (фітофаги), яких називають консументами (від лат. consum – «пожираю») першого порядку; третій рівень (припустимо, хижаки) – консументи другого порядку тощо.

В екосистемі зазвичайбуває 4-5 трофічних рівніві рідко більше 6. Частково це зумовлено тим, що на кожному з рівнів частина речовини та енергії втрачається (неповне поїдання їжі, дихання консументів, «природна» загибель організмів тощо).

Роль продуцентів, консументів та редуцентів у збереженні життя на Землі

п.); такі втрати відображені на малюнку та докладніше обговорюються у відповідній статті. Проте, судячи з результатів недавніх досліджень, довжина харчових ланцюгів обмежується іншими факторами. Можливо, істотну роль відіграють доступність їжі і територіальне поведінка, що знижує щільність розселення організмів, а, отже, і чисельність консументів вищих порядків в конкретному місцеперебуванні. За оцінками, у деяких екосистемах до 80% первинної продукції не споживається фітофагами. Мертвий рослинний матеріал стає видобутком організмів, що харчуються детритом (детритофа-гів) або редуцентів (деструкторів). У такому разі говорять про детритні харчові ланцюги. Детрит-ні харчові ланцюги переважають, наприклад, у дощових тропічних лісах.

Продуценти

Майже всі продуценти- фотоавтотрофи, тобто зелені рослини, водорості та деякі прокаріоти, наприклад ціанобактерії (раніше їх називали синьо-зеленими водоростями). Роль хемоавтотрофів у масштабах біосфери дуже мала. Мікроскопічні водорості та ціанобактерії, що становлять фітопланктон, є головними продуцентами водних екосистем. Навпаки, на першому трофічному рівні наземних екосистем переважають великі рослини, наприклад, дерева в лісах, трави в саванах, степах, на полях і т.д.

Потік енергії та кругообіг речовин у типовому харчовому ланцюгу. Зверніть увагу, що між хижаками та детритофагами, а також редуцентами, можливий двосторонній обмін: детритофаги харчуються мертвими хижаками, а хижаки у ряді випадків поїдають живих детритофагів та редуцентів. Фітофаги – консументи першого порядку; м'ясоїдні - консументи другого, третього і т. д. порядків.

Консументи першого порядку

На суші основні фітофаги- комахи, рептилії, птиці та ссавці. У прісній та морській воді це зазвичай дрібні ракоподібні (дафнії, морські жолуді, личинки крабів і т. д.) та двостулкові молюски; більшість їх - фільтратори, що відціджують продуцентів, як описано у відповідній статті. Разом із найпростішими багато хто з них входить до складу зоопланктону – сукупності мікроскопічних дрейфуючих гетеротрофів, які харчуються фітопланктоном. Життя океанів та озер майже повністю залежить від планктонних організмів, що становлять фактично початок усіх харчових ланцюгів у цих екосистемах.

Продуценти – це організми, здатні виробляти (продукувати) органічну речовину з неорганічних речовин.

У природних угрупованнях роль продуцентів найчастіше виконують рослини, дуже рідко — деякі прокаріотичні організми, здатні до фотосинтезу чи хемосинтезу. Таким чином, характеристика відноситься до групи 2.

Ланцюги харчування зазвичай починаються з продуцентів, тобто з рослин. Оскільки вказано, що ланцюг живлення пасовищна, то однозначно як перша ланка вона включає рослинні організми. Отже, характеристика Б належить продуцентам. Бувають угруповання, в яких рослин немає (наприклад, в океанічних глибинах, у грунті). Сюди органічні речовини надходить ззовні, а ланцюги живлення включають лише консументи та редуценти.

Консументи – це організми, які харчуються або продуцентами, або іншими консументами. До консументів відноситься більшість тварин (багато є редуцентами, які харчуються мертвою органічною речовиною). Отже, характеристика відноситься до консументів.

Характеристика Г фактично дублює А і мабуть покликана заплутати. Хоча можна побачити деяку тонкість. Тільки автотрофні організми створюють органічну речовину з неорганічних. Проте всі організми створюють органіку, розщеплюючи органічні речовини, що надходять із їжею. Після цього знову синтезують «свої» складні органічні речовини. Однак у біології (особливо в екології при розгляді природних угруповань) прийнято вважати, що створюють органічну речовину тільки автотрофи (рослини, фотосинтезуючі та хемосинтезуючі прокаріоти).

Поняття «автотрофи» і «продуценти» поєднують одні й самі групи організмів. Проте термін «автотроф» переважно вживається щодо будови і фізіології організмів. "Продуцент" - це екологічний термін.

Автотрофи діляться на фототрофів та хемотрофів. Перші синтезу органічних речовин використовують енергію сонячного світла (від слова «фотони»). Другі - енергію, що виділяється в результаті хімічних (тому і "хемо-") окисних реакцій. Рослини є фототрофами, вони продуценти, таким чином, Д співвідноситься з 2.

Роль живих організмів у біологічному кругообігу

Кругообіг біологічний – явище безперервного характеру, циклічного, закономірного, але з рівномірного у часі та просторі перерозподілу речовин, енергії та у межах екологічних систем різного ієрархічного рівня організації – від біогеоценозу до біосфери. Кругообіг речовин у масштабах всієї біосфери називають великим колом, а межах конкретного біогеоценозу – малим колом біотичного обміну.

Академік В.І. Вернадський першим постулював тезу про найважливішу роль живих організмів у формуванні та підтримці основних фізико-хімічних властивостей оболонок Землі. У його концепції біосфера розглядається непросто як простір, зайняте життям, бо як цілісна функціональна система, лише на рівні якої реалізується нерозривний зв'язок геологічних і біологічних процесів. Основні властивості життя, що забезпечують цей зв'язок, - висока хімічна активність живих організмів, їх рухливість та здатність до самовідтворення та еволюції. У підтримці життя як планетарного явища найважливіші значення має різноманітність її форм, що відрізняються набором речовин, що споживаються і виділяються в навколишнє середовище продуктів життєдіяльності. Біологічна різноманітність – основа формування стійких біогеохімічних циклів речовини та енергії у біосфері Землі.

Специфічне властивість життя – обмін речовин із середовищем. Будь-який організм повинен одержувати із зовнішнього середовища певні речовини як джерела енергії та матеріал для побудови власного тіла. Продукти метаболізму, які вже непридатні для подальшого використання, виводять назовні. Таким чином, кожен організм або безліч однакових організмів у процесі своєї життєдіяльності погіршують умови свого проживання. Можливість зворотного процесу - підтримки життєвих умов або навіть їх поліпшення, - визначається тим, що біосферу населяють різні організми з різним типом обміну речовин.

У найпростішому вигляді набір якісних форм життя представлений продуцентами, консументами та редуцентами, спільна діяльність яких забезпечує вилучення певних речовин із зовнішнього середовища, їх трансформацію на різних рівнях трофічних ланцюгів та мінералізацію органічної речовини до складових, доступних для чергового включення до кругообігу (основні елементи, що мігрують) по ланцюгах біологічного круговороту, - вуглець, водень, кисень, калій, фосфор, сірка і т.д.).

Продуценти

Продуценти – це живі організми, які здатні синтезувати органічну речовину з неорганічних складових із використанням зовнішніх джерел енергії. (Зазначимо, що отримання енергії ззовні - загальна умова життєдіяльності всіх організмів; по енергії всі біологічні системи - відкриті) їх називають автотрофами, оскільки вони самі забезпечують себе органічною речовиною. У природних угрупованнях продуценти виконують функцію виробників органічної речовини, що накопичується в тканинах цих організмів. Органічна речовина є і джерелом енергії для процесів життєдіяльності; зовнішня енергія використовується лише первинного синтезу.

Усі продуценти за характером джерела енергії для синтезу органічних речовин поділяються на фотоавтотрофи та хемоавтотрофи. Перші використовують для синтезу енергію сонячного випромінювання у частині спектру з довжиною хвилі 380-710 нм. Його головним чином зелені рослини, але до фотосинтезу здатні і представники деяких інших царств органічного світу. Серед них особливе значення мають ціанобактерії (синьо-зелені водорості), які, мабуть, були першими фотосинтетиками в еволюції життя на Землі. Здатні до фотосинтезу також багато бактерій, які, щоправда, використовують особливий пігмент — бактеріохлорин — і виділяють при фотосинтезі кисень. Основні вихідні речовини, які використовуються для фотосинтезу, - діоксид вуглецю та вода (основа для синтезу вуглеводів), а також азот, фосфор, калій та інші елементи мінерального живлення.

Створюючи органічні речовини на основі фотосинтезу, фотоавтотрофи, таким чином, пов'язують використану сонячну енергію, як запасаючи її. Подальша руйнація хімічних зв'язків веде до вивільнення такої «запасеної» енергії. Це стосується не тільки використання органічного палива; «запасена» в тканинах рослин енергія передається у вигляді їжі по трофічних ланцюгах і служить основою потоків енергії, що супроводжують біогенний кругообіг речовин.

Хемоавтотрофи у процесах синтезу органічної речовини використовують енергію хімічних зв'язків. До цієї групи належать тільки прокаріоти: бактерії, архебактерії та синьо-зелені. Хімічна енергія вивільняється у процесах окислення мінеральних речовин. Екзотермічні окисні процеси використовуються нітрифікуючими бактеріями (окислюють аміак до нітритів, а потім до нітратів), залізобактеріями (окислення закисного заліза до окисного), сіркобактеріями (сірководень до сульфатів). Як субстрат для окислення використовується також метан, ЗІ та деякі інші речовини.

При всьому різноманітті конкретних форм продуцентів-автотрофів їхня загальна біосферна функція єдина і полягає в залученні елементів неживої природи до складу тканин організмів і таким чином до загального біологічного кругообігу. Сумарна маса автотрофів-продуцентів становить понад 95 % маси всіх живих організмів у біосфері.

Консументи

Їжа, що видобувається тим чи іншим способом із зовнішнього середовища, використовується гетеротрофами на побудову власного тіла і як джерело енергії для різних форм життєдіяльності. Таким чином, гетеротроф використовують енергію, запасену автотрофами у вигляді хімічних зв'язків синтезованих ними органічних речовин. У потоці речовин по ходу кругообігу вони займають рівень споживачів, облігатно пов'язаних з автотрофами організмами (консументи 1 порядку) або іншими гетеротрофами, якими вони харчуються (консументи II порядку).

Загальне значення консументів у кругообігу речовин своєрідне і неоднозначне. Вони не обов'язкові у прямому процесі кругообігу: штучні замкнуті модельні системи, складені із зелених рослин та ґрунтових мікроорганізмів, за наявності вологи та мінеральних солей можуть існувати невизначено довгий час за рахунок фотосинтезу, деструкції рослинних залишків та залучення вивільнених елементів у новий кругообіг. Але це можливо лише у стабільних лабораторних умовах. У природній обстановці зростає можливість загибелі таких простих систем від багатьох причин.

7.2 Екосистема (біогеоценоз), її компоненти: продуценти, консументи, редуценти, їх роль

"Гарантами" стійкості круговороту і виявляються насамперед консументи.

У процесі власного метаболізму гетеротрофи розкладають отримані у складі їжі органічні речовини і цій основі будують речовини власного тіла. Трансформація первинно продукованих автотрофами речовин у організмах консументів веде до збільшення різноманітності живої речовини. Різноманітність необхідна умова стійкості будь-якої кібернетичної системи на тлі зовнішніх і внутрішніх збурень. Живі системи – від організму до біосфери загалом – функціонують за кібернетичним принципом зворотних зв'язків.

Тварини, що становлять основну частину організмів-консументів, відрізняються рухливістю, здатністю до активного переміщення у просторі. Цим вони ефективно беруть участь у міграції живої речовини, дисперсії її поверхнею планети, що, з одного боку, стимулює просторове розселення життя, а з іншого служить своєрідним «гарантійним Механізмом» на випадок знищення життя в будь-якому місці через ті чи інші причини .

Прикладом такої «просторової гарантії може бути широко відома катастрофа на о. Кракатау: в результаті виверження вулкана в 1883 р. життя на острові було повністю знищено, але протягом всього 50 років відновилося - було зареєстровано близько 1200 видів. Заселення йшло головним чином за рахунок не зачеплених виверженням Яви, Суматри та сусідніх островів, звідки різними шляхами рослини та тварини знову заселили покритий попелом та застиглими потоками лави острів. При цьому першими (вже через 3 роки) на вулканічному туфі та попелі з'явилися плівки ціанобактерій. Процес становлення стійких угруповань на острові триває; лісові ценози ще знаходяться на ранніх стадіях сукцесії та сильно спрощені за структурою.

Нарешті, надзвичайно важлива роль консументів, насамперед тварин, як регуляторів інтенсивності потоків речовини та енергії з трофічних ланцюгів. Здатність до активної авторегуляції біо- маси та темпів її зміни на рівні екосистем та популяцій окремих видів зрештою реалізується у вигляді підтримки відповідності темпів створення та руйнування органічної речовини у глобальних системах круговороту. У такій регуляторній системі беруть участь не тільки консументи, але останні (особливо тварини) відрізняються найбільш активною і швидкою реакцією на будь-які збурення балансу біомаси суміжних трофічних рівнів.

У принципі система регулювання потоків речовини в біогенному кругообігу, заснована на комплементарності складових цієї системи екологічних категорій живих організмів, працює за принципом безвідходного виробництва. Однак в ідеалі цей принцип дотриманий бути не може через велику складність взаємодіючих процесів і факторів, що впливають на них. Результатом порушення повноти кругообігу з'явилися відкладення нафти, кам'яного вугілля, торфу, сапропелів. Всі ці речовини несуть у собі енергію, спочатку запасену у процесі фотосинтезу. Використання їхньою людиною — як би «відставлене у часі» завершення циклів біологічного круговороту.

Редуценти

До цієї екологічної категорії належать організми-гетеротрофи, які, використовуючи як їжу мертву органічну речовину (трупи, фекалія, рослинний опад тощо), у процесі метаболізму розкладають його до неорганічних складових.

Частково мінералізація органічних речовин у всіх живих організмів. Так, у процесі дихання виділяється СО2, з організму виводяться вода, мінеральні солі, аміак тощо. Справжніми редуцентами, що завершує цикл руйнування органічних речовин, слід вважати лише такі організми, які виділяють у зовнішнє середовище тільки неорганічні речовини, готові до залучення в новий цикл.

У категорію редуцентів входять багато видів бактерій та грибів. За характером метаболізму це організми-відновники. Так, девітрифікуючі бактерії відновлюють азот до елементарного стану, сул'фатредукуючі бактерії - сірку до сірководню. Кінцеві продукти розкладання органічних речовин – діоксид вуглецю, вода, аміак, мінеральні солі. В анаеробних умовах розкладання йде далі - до водню; утворюються також вуглеводні.

Повний цикл редукції органічної речовини складніший і залучає більше учасників. Він складається з ряду послідовних ланок, у низці яких різні організми-руйнівники поетапно перетворюють органічні речовини спочатку на простіші форми і лише після цього на неорганічні складові дією бактерій і грибів.

Рівні організації живої матерії

Спільна діяльність продуцентів, консументів та редуцентів визначає безперервну підтримку глобального біологічного кругообігу речовин у біосфері Землі. Цей процес підтримується закономірними взаємовідносинами складових біосферу просторово-функціональних частин і забезпечується особливою системою зв'язків, що виступають як механізм гомеостазування біосфери - підтримки її стійкого функціонування на тлі мінливих зовнішніх та внутрішніх факторів. Тому біосферу можна як глобальну екологічну систему, що забезпечує стійке підтримання життя її планетарному прояві.

Будь-яка біологічна (у тому числі і екологічна) система характеризується специфічною функцією, упорядкованими взаємовідносинами складових систему частин (субсистем) і основними на цих взаємодіях регуляторними механізмами, що визначають цілісність і стійкість системи на тлі зовнішніх умов, що коливаються. Зі сказаного вище ясно, що біосфера в її структурі та функції відповідає поняттю біологічної (екологічної) системи.

На рівні біосфери як цілого здійснюється загальний функціональний зв'язок живої речовини з неживою природою. Її структурно-функціональними складовими (підсистемами), на рівні яких здійснюються конкретні цикли біологічного круговороту, є біогеоценози (екосистеми).

Біотичні фактори навколишнього середовища (Біотичні чинники; Біотичні фактори; Biotic factors; Biological factors; від грец. Biotikos - життєвий) - фактори живого середовища, що впливають на життєдіяльність організмів.

Дія біотичних факторів виражається у формі взаємовпливів одних організмів на життєдіяльність інших організмів та всіх разом на довкілля.Розрізняють прямі та непрямі взаємини між організмами.

Внутрішньовидові взаємодії між особами одного і того ж виду складаються з групового та масового ефектів та внутрішньовидової конкуренції.

Міжвидові взаємини значно різноманітніші. Можливі типи комбінації відбивають різні види взаємовідносин:

Сукупність фізичних та хімічних факторів неживої природи, що впливають на організм у середовищі його проживання. фактор абіотичний

Продуценти, Консументи, Редуценти

Продуценти- Це організми, що виробляють органічні сполуки з неорганічних. Продуценти (переважно зелені рослини) створюють органічні речовини в процесі фотосинтезуабо хемосинтезу.Ці органічні речовини використовуються продуцентами як джерело енергії та як будівельний матеріал для клітин та тканин організму.

Фотосинтезможе бути представлений наступним чином:

Хемосинтез -перетворення неорганічних сполук в живильні органічні речовини без сонячного світла, за рахунок енергії хімічних реакцій.

Тільки продуценти здатні самі виробляти собі їжу. Більш того, вони безпосередньо чи опосередковано забезпечують живильними елементами консументів та редуцентів.

За типом харчування всі продуценти є автотрофами- Самі виробляють органічні речовини з неорганічних. Консументи та редуценти за типом живлення є гетеротрофами- харчуються органічною речовиною, виготовленою іншими живими організмами.

Консументи– організми, які отримують поживні речовини та необхідну енергію, харчуючись живими організмами- продуцентами чи іншими консументами.

Залежно від джерел живлення консументи поділяються на три основні класи:

— фітофаги(рослинноїдні) – це консументи 1-го порядку, що харчуються виключно живими рослинами. Наприклад, птахи їдять насіння, нирки та листя.

— хижаки(м'які) консументи 2-го порядку, які харчуються виключно рослиноїдними тваринами (фітофагами), а також консументи 3-го порядку, що харчуються тільки м'ясоїдними тваринами.

— еврифаги(всеїдні), які можуть поїдати як рослинну, і тваринну їжу. Прикладами є свині, щури, лисиці, таргани та людина.

Редуценти– організми, які отримують поживні речовини та необхідну енергію харчуючись останками мертвих організмів(Тварин, рослин). (Гетеротрофні організми в екосистемі називають також редуцентами.)

Існує два основні класи редуцентів:

1. Детритофаги- Прямо споживають мертві організми або органічні залишки. (Приклад: шакали, грифи, дощові черв'яки).

2. Деструктори –розкладають мертву органічну матерію на прості неорганічні сполуки (процес гниття та розкладання). Прикладом можуть бути гриби і мікроскопічні одноклітинні бактерії.

Кількість особин даного виду на одиниці площі або в одиниці об'єму (наприклад, для планктону) – це щільність популяції

ХАРЧОВА МЕРЕЖА, система взаємозв'язків між ХАРЧОВИМИ ЛАНЦЮГАМИ, часто досить складна. Схематично її можна представити у вигляді ліній, що схрещуються, що з'єднують різні ланки харчових ланцюгів, що нагадують мережу. Харчова мережа поєднує рослини та тварин. Різноманітність харчових взаємовідносин між організмами в екосистемах, що включає споживачів та весь спектр їх джерел харчування здійснює харчова мережа.

Між автотрофами та гетеротрофами в екосистемах існують складні харчові взаємодії. Одні організми поїдають інші, таким чином здійснюють перенесення речовин та енергії — основу функціонування екосистеми.

Всередині екосистеми органічні речовини утворюються автотрофними організмами, наприклад, рослинами. Рослини поїдають тварини, яких, своєю чергою, поїдають інші тварини. Така послідовність називається харчовим ланцюгом (рис.1), а кожна ланка харчового ланцюга називається трофічним рівнем.

Харчовий ланцюг- Система передачі речовини та енергії від організму до організму, в якій кожен попередній організм винищується наступним.

Графічне зображення співвідношення між продуцентами, консументами та редуцентами, виражене в одиницях маси – це піраміда чисельності.

Найнижча біомаса рослин та продуктивність у тундрі

Здатність до відновлення та підтримання певної чисельності у популяції називається саморегуляцією популяції

На зиму у рослин відкладаються запасні речовини. вуглеводи

Ендемічний виглядгрупа організмів, обмежена у своєму поширенні та зустрічається в якомусь одному місці (географічній області)

Зміна видового складу біоценозу, що супроводжується підвищенням стійкості співтовариства, називається сукцесією

Фактори середовища, що взаємодіють у біогеоценозі абіотичні та біотичні

Національний парк -це території, виключені з господарської діяльності з метою збереження природних комплексів, що мають особливу екологічну, історичну, естетичну цінність, а також використовувані для відпочинку та культурних цілей.

Пам'ятники природи— це унікальні чи типові, цінні у науковому, культурно-пізнавальному чи естетичному відношенні природні об'єкти (гаї, озера, старовинні парки, мальовничі скелі тощо)

Трофічні ланцюги та рівні

Екосистема А. Тенслі

Екологічна система– сукупність співтовариства (біоценозу) та довкілля, що у закономірної взаємозв'язку друг з одним. Прикладом екосистеми має бути озеро, крапля води, космічний апарат і т.д.

Термін «екосистема» і «біогеоценоз» близькі один до одного, але не є синонімами. Екологічна система є будь-яка сукупність організмів і навколишнє середовище. Τᴀᴋᴎᴎᴩᴀᴀᴈᴏᴍ, екосистема - це і крапля води з її мікробним населенням, і ліс, і горщик з квіткою, і космічний пілотований корабель, і споруда для біологічної. Під визначення біогеоценозу вони не потрапляють, тому що їм не властиві багато ознак цього визначення, і в першу чергу такий елемент як «гео» - Земля. Біогеоценози - це природні освіти.

Τᴀᴋᴎᴎᴩᴀᴈᴏᴍ, поняття «екосистема» ширше, ніж «біогеоценоз». Будь-який біогеоценоз є екосистемою, але не всяка екосистема є біогеоценозом.

Основна функція біогеоценозів (екосистем) – підтримання кругообігу речовин у біосфері, вона базується на харчових взаєминах видів. Τᴀᴋᴎᴎᴩᴀᴈᴏᴍ, у біогеоценозі утворюється ланцюг послідовної передачі речовини та еквівалентної йому енергії від одних організмів до інших (див. рис. 4.1). Такий ланцюг називають трофічним (грец. трофі - харчуюсь).

При всьому різноманітті видів, що входять до складу різних співтовариств, кожен біоценоз включає представників усіх трьох принципових екологічних груп організмів - продуцентів, редуцентів та консументів.

У конкретних біоценозах продуценти, консументи та редуценти представлені популяціями багатьох видів, склад яких є специфічним для кожної окремої спільноти.

Функціонально ж всі види розподіляються на кілька груп виходячи з їх місця в загальній системі кругообігу речовин та потоку енергії.

Рівнозначні в даному сенсі види утворюють певний трофічний рівень, А взаємини між видами різних рівнів - систему ланцюгів живлення.

1. Продуценти(Лат. producentis- Виробляє) - це живі організми, які здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних складових з використанням зовнішніх джерел енергії.

Продуценти поділяються на:

Фотоавтотрофів;
Хемоавтотроф.

Мал. 4.1 Спрощена схема перенесення речовини та енергії у процесі біологічного круговороту.

Фотоавтотрофи– використовують для синтезу сонячної енергії в частині спектру, з довгою хвилі (380-710 нм).

Це зелені рослини (хлорофілоносні), а також ціанобактерії (синьо-зелені – «водорості»).

Хемоавтотрофи- Використовують енергію хімічних зв'язків.

До них відносяться: прокаріоти (бактерії, архебактерії та деякі синьо-зелені). Хімічна енергія вивільняється в процесі окислення мінеральних речовин.

2. Консументи(Від лат. consum– споживати, з'їдати) – живі істоти, нездатні будувати своє тіло з урахуванням використання неорганічних речовин, потрібні надходження органічного речовини ззовні, рахунок продуцентів, синтезованих продуцентами.

Поділяються на:

- Консументи 1-го порядку - харчуються безпосередньо продуцентами.

- Консументи 2-го порядку - харчуються консументами 1-го порядку.

На цьому трофічний ланцюг не завжди закінчується, і вторинний консумент може бути джерелом живлення для консументів 3-го порядку і т.д.

Ланцюги бувають відносно простими («осика» — «заєць» – «лисиця») і більш складними («трава» – «комаха» – «жаба» – «змія» – «яструб»).

Основна функція консументів:підтримувати стійкість біологічного круговороту. Для стійкого функціонування екосистем є важливим принцип різноманітності.

3. Редуценти(Від лат. reducents– відновлює, повертає) – живі організми, які розкладають органічні залишки всіх трофічних рівнів продуцентів та консументів до мінеральної речовини.

У процесі харчування на всіх трофічних рівнях утворюються «відходи». Зелені рослини щорічно частково або повністю скидають листя.

Яка роль продуцентів у природних та штучних екосистемах?

Значна частина організмів із тих чи інших причин постійно відмирає.

У результаті все створена органічна речовина повинна замінитися в результаті мінералізації. З цієї причини, основна функція редуцентів (а це бактерії, гриби, найпростіші, дрібні безхребетні) є розкладання «відходів» до мінеральних речовин. Інтенсивність мінералізації багато в чому залежить від температури, вологості та інших факторів.

Будь-яку сукупність організмів та неорганічних компонентів, в якій може підтримуватися кругообіг речовини, називають екологічною системою або екосистемою.
Природні екосистеми можуть бути різного обсягу та протяжності: невелика калюжа з її мешканцями, ставок, океан, луг, гай, тайга, степ – все це приклади різномаштабних екосистем. Будь-яка екосистема включає живу частину - біоценоз та його фізичне оточення. Дрібніші екосистеми входять до складу все більших, аж до загальної екосистеми Землі. Загальний біологічний кругообіг речовини на нашій планеті також складається з взаємодії безлічі більш приватних кругообігів.
Екосистема може забезпечити кругообіг речовини тільки в тому випадку, якщо включає необхідні для цього чотири складові частини: запаси біогенних елементів, продуценти, консументи та редуценти.
Продуценти - це зелені рослини, що створюють із біогенних елементів органічну речовину, тобто біологічну продукцію, використовуючи потоки сонячної енергії.
Консументи - споживачі цієї органічної речовини, що переробляють їх у нові форми. У ролі консументів виступають зазвичай тварини. Розрізняють консументи першого порядку - рослиноїдні види та другого порядку - м'ясоїдних тварин.
Редуценти – організми, що остаточно руйнують органічні сполуки до мінеральних. Роль редуцентів виконують у біоценозах в основному гриби та бактерії, а також інші дрібні організми, що переробляють мертві залишки рослин та тварин.
Життя на Землі триває вже близько 4 млрд років, не перериваючись саме тому, що воно протікає в системі біологічних кругообігів речовини. Основу цього становить фотосинтез рослин та харчові зв'язки організмів у біоценозах.
Однак біологічний кругообіг речовини вимагає постійних витрат енергії.

На відміну від хімічних елементів, що багаторазово залучаються до живих тіл, енергія сонячних променів, затримана зеленими рослинами, не може використовуватися організмами нескінченно.
За першим законом термодинаміки, енергія не зникає безвісти, вона зберігається в навколишньому світі, але переходить з однієї форми в іншу. За другим законом термодинаміки, будь-які перетворення енергії супроводжуються переходом частини її в такий стан, коли вона вже не може бути використана для роботи. У клітинах живих істот енергія, що забезпечує хімічні реакції, при кожній реакції частково перетворюється на теплову, а тепло розсіюється організмом у навколишньому просторі. Складна робота клітин та органів супроводжується таким чином втратами енергії з організму. Кожен цикл круговороту речовин, що залежить від активності членів біоценозу, вимагає нових надходжень енергії.
Таким чином, життя на нашій планеті здійснюється як постійний кругообіг речовин, що підтримується потоком сонячної енергії. Життя організується у біоценози, а й у екосистеми, у яких здійснюється тісний зв'язок між живими і неживими компонентами природи.
Різноманітність екосистем Землі пов'язані з різноманітністю живих організмів, і умов фізичної, географічної середовища. Тундрові, лісові, степові, пустельні або тропічні спільноти мають свої особливості біологічних кругообігів та зв'язків із навколишнім середовищем. Водні екосистеми також дуже різні. Екосистеми відрізняються за швидкістю біологічних кругообігів і за загальною кількістю речовини, що втягується в ці цикли.
Основний принцип стійкості екосистем - кругообіг речовини, підтримуваний потоком енергії, - насправді забезпечує нескінченне існування життя Землі.
За цим принципом можуть бути організовані і стійкі штучні екосистеми, і виробничі технології, у яких зберігається вода чи інші ресурси. Порушення узгодженої діяльності організмів у біоценозах зазвичай спричиняє серйозні зміни кругообігів речовини в екосистемах. Це головна причина таких екологічних катастроф, як падіння ґрунтової родючості, зниження врожаю рослин, зростання та продуктивності тварин, поступове руйнування природного середовища.

Специфічне властивість життя – обмін речовин із середовищем. Будь-який організм повинен одержувати із зовнішнього середовища певні речовини як джерела енергії та матеріал для побудови власного тіла. Продукти метаболізму, які вже непридатні для подальшого використання, виводять назовні. Таким чином, кожен організм або безліч однакових організмів у процесі своєї життєдіяльності погіршують умови свого проживання. Можливість зворотного процесу – підтримки життєвих умов і навіть їх поліпшення, - залежить від того, що біосферу населяють різні організми з різним типом обміну речовин.

У найпростішому вигляді набір якісних форм життя представлений продуцентами, консументами та редуцентами, спільна діяльність яких забезпечує вилучення певних речовин із зовнішнього середовища, їх трансформацію на різних рівнях трофічних ланцюгів та мінералізацію органічної речовини до складових, доступних для чергового включення до кругообігу (основні елементи, що мігрують) за ланцюгами біологічного круговороту - вуглець, водень, кисень, калій, фосфор, сірка і т.д.).

Продуценти

Усі продуценти за характером джерела енергії для синтезу органічних речовин поділяються на фотоавтотрофи та хемоавтотрофи. Перші використовують для синтезу енергію сонячного випромінювання у частині спектру з довжиною хвилі 380-710 нм. Його головним чином зелені рослини, але до фотосинтезу здатні і представники деяких інших царств органічного світу. Серед них особливе значення мають ціанобактерії (синьо-зелені водорості), які, мабуть, були першими фотосинтетиками в еволюції життя на Землі. Здатні до фотосинтезу також багато бактерій, які, щоправда, використовують особливий пігмент - бактеріохлорин - і виділяють при фотосинтезі кисень. Основні вихідні речовини, які використовуються для фотосинтезу, - діоксид вуглецю та вода (основа для синтезу вуглеводів), а також азот, фосфор, калій та інші елементи мінерального живлення.

Консументи

Живі істоти, не здатні будувати своє тіло на основі використання неорганічних речовин, що вимагають надходження органічної речовини ззовні, у складі їжі, належать до групи гетеротрофних організмів, що живуть за рахунок продуктів, синтезованих фото- або хемоситетиками. Їжа, що видобувається тим чи іншим способом із зовнішнього середовища, використовується гетеротрофами на побудову власного тіла і як джерело енергії для різних форм життєдіяльності. Таким чином, гетеротроф використовують енергію, запасену автотрофами у вигляді хімічних зв'язків синтезованих ними органічних речовин. У потоці речовин по ходу кругообігу вони займають рівень споживачів, облігатно пов'язаних з автотрофами організмами (консументи 1 порядку) або іншими гетеротрофами, якими вони харчуються (консументи II порядку).

У принципі система регулювання потоків речовини в біогенному кругообігу, заснована на комплементарності складових цієї системи екологічних категорій живих організмів, працює за принципом безвідходного виробництва. Однак в ідеалі цей принцип дотриманий бути не може через велику складність взаємодіючих процесів і факторів, що впливають на них. Результатом порушення повноти кругообігу з'явилися відкладення нафти, кам'яного вугілля, торфу, сапропелів. Всі ці речовини несуть у собі енергію, спочатку запасену у процесі фотосинтезу. Використання їхньою людиною - як би «відставлене в часі» завершення циклів біологічного круговороту.

Редуценти

У категорію редуцентів входять багато видів бактерій та грибів. За характером метаболізму це організми-відновники. Так, девітрифікуючі бактерії відновлюють азот до елементарного стану, сулъфатредуцірующие бактерія - сірку до сірководню. Кінцеві продукти розкладання органічних речовин – діоксид вуглецю, вода, аміак, мінеральні солі. В анаеробних умовах розкладання йде далі – до водню; утворюються також вуглеводні.

Рівні організації живої матерії

Спільна діяльність продуцентів, консументів та редуцентів визначає безперервну підтримку глобального біологічного кругообігу речовин у біосфері Землі. Цей процес підтримується закономірними взаємовідносинами складових біосферу просторово-функціональних частин та забезпечується особливою системою зв'язків, що виступають як механізм гомеостазування біосфери - підтримки її стійкого функціонування на тлі мінливих зовнішніх та внутрішніх факторів. Тому біосферу можна як глобальну екологічну систему, що забезпечує стійке підтримання життя її планетарному прояві.

Всі живі організми на нашій планеті можна віднести до продуцентів, консументів чи редуцентів. Про що свідчать ці терміни? Які особливості організмів, що належать до тієї чи іншої категорії? На підставі чого запропоновано таку класифікацію? Про це буде розказано у статті. Крім того, детальніше буде розкрито питання про те, хто такі редуценти. Приклади цих організмів також будуть наведені нижче.

Опис трофічного (харчового) ланцюга

Всі рослини, що населяють Землю, тварини, мікроорганізми, гриби і т. д. включені в своєрідні взаємини, звані вченими трофічним ланцюгом (або харчовим). Одні з них поїдають інших, завдяки чому відбувається перенесення енергії від однієї ланки уявного ланцюга до іншого. Таким чином, між ними існує простий зв'язок: «їжа – споживач їжі».

Першу ланку харчового ланцюга складають так звані продуценти або автотрофи. До них належать більшість рослин, водорості. У продуцентів немає попередників, для них характерне перетворення неорганічних речовин в органічні, завдяки чому відбувається накопичення енергії, і продуценти можуть бути вжиті представниками наступної ланки. Їх називають консументами.

Консументи можуть бути 1-го, 2-го, 3-го та 4-го порядку. Консументи 1-го порядку - зазвичай травоїдні тварини, 2-го - хижаки, які вживають і так далі.

Далі в харчовому ланцюгу розміщуються деструктори, або редуценти – організми, які переробляють органіку назад у неорганічні речовини (або найпростіші органічні), забезпечуючи, таким чином, процес розкладання та кругообіг речовин у природі. Це найважливіша ланка – «санітари». Можна навести такі приклади редуцентів: сапротрофні бактерії, актиноміцети, гриби (наприклад, роду Penicillium).

Роль цих організмів важко переоцінити. Завдяки їм органічні залишки розкладаються без сліду, знаходячи доступну для споживання продуцентами (автотрофами) структуру та форму. Продуценти-рослини, споживаючи їх, нарощують зелену масу та служать їжею для тварин, людей. Значну роль у природі відіграють редуценти - ґрунтоутворювальні бактерії, які розкладають рослинні та тваринні органічні останки, сприяючи тим самим перетворенню їх у перегній, а його, у свою чергу, - у мінеральні солі.

Відмінність редуцентів від падальників

Деякі помилково вважають, що до редуцентів ставляться тварини та птахи, які харчуються падалью. Але це не так. Головна відмінність їх від детритофагів (падальників) полягає в тому, що організми, що харчуються падалью, виробляють тверді відходи у вигляді екскрементів. Такі продукти життєдіяльності відсутні в редуцентів. Роль їх полягає у руйнуванні - деструкції складних органічних речовин і перетворенні їх на простіші за структурою (сечовина) або неорганічні. А детритофагів, що виробляють тверді відходи, традиційно відносять до консументів.

Втрати енергії при переходах від одного рівня харчового ланцюга до іншого

При переході енергії від продуцентів до консументів значна частина її втрачається (до 80-90%), найчастіше у вигляді тепла. Це причина, через яку довжина харчового ланцюга зазвичай обмежена 3-6 ланками.

Основні причини втрати енергії такі:

Організми рухаються та витрачають енергію на клітинне дихання, забезпечуючи свою життєдіяльність.
Не вся органіка може бути перетравлена тваринами, і частина її виходить у вигляді екскрементів.
Не всі організми попереднього рівня потрапляють у їжу представникам наступного. Значна частина їх просто гине з різних причин.
Екскременти та загиблі організми переробляються редуцентами на свою енергію.

Співвідношення біомаси на різних рівнях

Враховуючи сказане вище, можна дійти невтішного висновку, що з збереження екологічного рівноваги кількість живих організмів попередньому рівні має значно перевищувати таке наступному. Іншими словами, виробників має бути більше, ніж споживачів. При цьому кількість хижаків на наступних рівнях зменшується, але вони стають більшими. Цей закон отримав назву правила екологічної піраміди.

Яка ж ситуація з редуцентами? Зміна екосистем не має тут значення: редуценти в ній все одно будуть присутні. Саме їхня взаємна залежність із консументами та продуцентами забезпечує гарантію того, що за будь-яких катастрофічних обставин біогеоценоз не буде зруйнований, і втрачені зв'язки відновляться.

Що ж до співвідношення редуцентів та інших груп у природі, це питання досить складне, адже ми маємо справу з дуже дрібними організмами. Як свідчать дослідження, ні загальна їхня біомаса, ні чисельність не можуть говорити про рівень їхньої продуктивності. Вимірювання такої біомаси утруднене і, до того ж, мало інформативно. Так, кількість мікроорганізмів у ґрунті може залишатися одним і тим самим, але в різних умовах вони демонструватимуть різну активність.

Можна говорити, що в продуктивних екосистемах біомаса цих мікроорганізмів становить приблизно 10-100 г на квадратний метр. Якщо подивитися на показники в тундрі чи пустелі, то вони будуть набагато меншими, як і активність редуцентів. Зміна екосистеми у цьому прикладі дає можливість враховувати різні умови проживання.

На закінчення

У статті було коротко описано структуру харчового ланцюга, а також детальніше розказано про те, хто такі редуценти (з прикладами).

Цікаво, що такі ланки харчового ланцюга, як консументи, були відсутні на Землі протягом близько 2 мільярдів років, коли екосистеми складалися лише з доядерних організмів, які називаються прокаріотами. А ось без редуцентів їхнє існування було б неможливим, адже хтось повинен перетворювати органічні речовини, що продукуються нехай навіть найпростішими мікроорганізмами, знову на неорганічні. Завдяки життєдіяльності редуцентів, приклади яких були наведені у статті, у ґрунт повертаються вода та мінеральні солі. Таким чином, коло замикається і організми-продуценти (автотрофи) знову можуть скористатися корисними речовинами.

У числі біологічних компонентів, що складають екосистему, чітко виділяють три групи організмів продуценти, консументи і редуценти.

Співвідношення біомаси продуцентів, консументів та редуцентів визначає каркасну структуру екосистеми. Зазвичай це співвідношення графічно зображують як піраміду (піраміду мас, рідше чисел, мається на увазі число особин). Як правило, основна частка біомаси припадає на продуцентів, число консументів першого порядку суттєво менше, ще менша сукупність консументів другого порядку тощо. При переході від одного ступеня піраміди до іншого втрачається від 7 до 15% енергії. Тому кількість щаблів піраміди обмежена, зазвичай 5 – 7.

Найважливіший компонент екосистеми – організми – тією чи іншою мірою визначають її вигляд. При цьому одні з них формують його більшою мірою, ніж інші. Види, які відіграють основну роль створенні біосередовища в екосистемі, називаються едифікаторами. Зазвичай це рослини. Однак і тварини можуть грати цю роль, наприклад, сойка, що розповсюджує жолуді, бабаки, що створюють (змінюють) умови проростання рослин у степу, ґрунтові або глибоководні тварини (в глибинах океану рослини відсутні). Організми, що менш впливають на створення середовища та вигляду екосистеми, називаються ассектаторами. Умови існування визначаються едифікаторами.

Істотною властивістю екосистеми є час її існування. Взагалі, під системним часом (характерним власним часом системи) мають на увазі час, що розглядається в масштабі періоду існування даної системи або процесів, що відбуваються в ній. Наприклад, час життя особини, зміни поколінь, тривалість існування виду організмів планети. Для кожної з перерахованих вище систем характерні своя просторова довжина (обсяг, площа) та маса, а також (мінімальна) кількість підсистем, що дозволяє системі існувати та функціонувати. Можна зазначити, що час життя біосфери більший, ніж час існування помірних лісів північної півкулі планети, а час існування конкретної ділянки лісу чи галявини менше, ніж лісової зони загалом.

У ході розвитку нашої планети змінювався якісно та кількісно склад компонентів. Звичайно, що змінювалися і самі екосистеми. Здатність екосистем адаптуватися змін дуже важлива. Екосистема є сукупністю різних компонентів. У той самий час її особливості визначаються як сумою їх властивостей. Універсальна властивість екосистем – їхня емерджентність (від англ. – виникнення, поява нового). Так, ліс – не одне дерево, а безліч, що утворює нову властивість. Зрозуміло, що одне дерево або десяток дерев ще не ліс.

Розрізняють циклічну (флуктуаційну) та поступальну динаміку екосистем (в останньому випадку можна говорити про розвиток). До циклічних змін відносять різні (за часом) типи динаміки. Найпростіший із них – добовий (пов'язаний із зміною освітленості, фотосинтезу, активності денних, сутінкових чи нічних тварин). Сезонна динаміка визначається положенням планети по відношенню до сонця, що викликає чергування весни, літа, осені та зими. Сонячна активність визначає багаторічну динаміку екосистем (2-, 4-, 11-річні цикли тощо). Більш складними космічними та планетарними процесами визначаються тривалі цикли, довжина яких охоплює періоди від кількох десятиліть до мільйонів років. Для циклічних змін екосистем характерні їх більш менш правильна періодичність.

Поступальна динаміка екосистем зазвичай пов'язані з використанням у склад нових видів чи зміною одних видів іншими.

Зрештою, і той і інший процес призводять до зміни біоценозів або екосистем в цілому. Такі зміни отримали назву сукцесій (від латів. сукцесіо – спадкоємність, спадкування). У разі, якщо сукцесія обумовлюється зовнішніми по відношенню до екосистем факторами, говорять про екзогенні сукцесії, коли зміна виникає під дією внутрішніх причин – про ендогенні.

Екзогенні сукцесії можуть бути спричинені зміною клімату, такі процеси можуть йти сто або навіть тисячі років, тому їх називають віковими.

У результаті еволюції життя Землі біологічні види перетворюються на нові форми. У такому разі можна говорити про ендогенні сукцесії.

Якщо зміни викликані діяльністю людини, говорять про антропогенні сукцесії. Так, на місці вирубки або згарища, що знищили ліс (слід мати на увазі, що 98% лісових пожеж у нашій країні викликаються людиною), послідовно виникають території, що поросли трав'янистими рослинами, потім з'являються чагарники, кущі врешті-решт ховаються під пологом листяних дерев. Під пологом листяного лісу підростають хвойні породи дерев, які, проникаючи у верхній ярус, утворюють мішаний ліс. Листяні дерева короткоживучі в порівнянні з хвойними, вони поступово випадають з верхнього ярусу, в результаті чого зрештою на місці гару та вирубки формується хвойний ліс.

Загалом незалежно від того, чи йде природна екзо- або ендогенна сукцесія або антропогенна, загальними закономірностями будуть

- Послідовне заселення живими організмами;

- Збільшення видового розмаїття живих організмів;

– поступове збагачення ґрунту органічними речовинами;

– зростання родючості ґрунту;

– посилення зв'язків між різними видами чи трофічними групами організмів;

- Зміна числа екологічних ніш;

- Поступове формування все більш складних екосистем і біоценозів.

Дрібніші за розміром види, особливо рослинні, як правило, змінюються більшими, інтенсифікуються процеси обміну, круговороту речовин і т.д. Такі сукцесійні ряди закінчуються екосистемами, що слабко змінюються, які називаються клімаксними (від грецького klimaks – сходи), корінними або вузловими. У певних кліматичних умовах послідовність змін, видовий склад видів, що беруть у них, мають свою специфіку. У цьому кожної стадії, включаючи климаксную, властивий свій набір видів, який, по-перше, типовий даного регіону, по-друге, складається з найбільш пристосованих до конкретної стадії організмів.

Слід зазначити, що розвиток екосистеми продовжується і після досягнення нею клімаксної стадії.

Може змінюватися склад і чисельність окремих видів, водночас загальним для клімаксів є подібність видів-едифікаторів, які найбільшою мірою визначають умови існування в екосистемі всіх організмів. Оскільки в однакових кліматичних умовах набір едифікаторів визначено, кожен ряд завершується однотипною екосистемою (моноклімаксом).

Найбільш типові ряди в смузі південної тайги Росії

– темнохвойних лісів;

- Світлохвойних лісів;

- вербово-вільшатникових лісів;

– лугових екосистем тощо. (3.1, 3.2).

Таблиці ілюструють типові зміни у кожному ряду (з прикладу Камського Приуралля і Верхнеленья). Таким чином, здатність екосистем до сукцесійного розвитку є їхньою функціональною властивістю, що визначає можливість їх саморегуляції (самовосстановлення). Певною мірою з цією здатністю пов'язане й інше, не менш фундаментальне, властивість екосистем – їхня стійкість (стабільність).

Уявлення про стійкість екосистем розроблялося рамках низки фундаментальних наук. Так, математики вважають, що математична стійкістьвиражається в тому, що досліджуваний процес, що проявляється в перетворенні деякої величини (функції), розпочавшись з фіксованої області, не повинен привести до виходу цієї величини за межі заздалегідь визначеної області, що не збігається з початковою.

Фізично стійкимє такий стан системи, якого вона мимоволі повертається, будучи виведена з нього зовнішніми силами. З фізичної точки зору відновлюється стан найімовірніший – з найменшим рівнем вільної енергії. Наочною моделлю фізично стійкої системи служить металева кулька, що скочується до найнижчої ділянки ямки, хоч би скільки ми піднімали її на “укоси”.

Поряд із стійкістю, в екології широко застосовується термін "гомеостазис" або "гомеостаз", можливо, запозичений з фізіології. Гомеостатична система – це система, у якій стабільність важливих її існування параметрів підтримується спеціальними регуляторами всупереч змін середовища. В екології під стійкістю екосистемирозуміють її здатність до реакцій, пропорційним величині сили впливу. Нестійкість екосистеми– її невідповідно великий відгук на відносно слабку дію. Таким чином, говорячи про екологічну стійкість, ми маємо на увазі здатність екосистеми зберігати свою структуру та функціональні особливості при впливі зовнішніх (і внутрішніх для глобальних екосистем) факторів.

Нерідко екологічна стійкість сприймається як синонім стабільності, тобто. як здатність екосистеми протистояти абіотичним та біотичним факторам середовища, включаючи антропогенні впливи.

Таблиця 3.1

Ряди змін біоценозів південної тайги Верхньоління

Корінні (клімаксові) стадії	Похідні стадії
Корінні (клімаксові) стадії
Вододільний темнохвойний ліс	Сухий гар	Дрібний ліс	Змішаний ліс
Вододільний темнохвойний ліс	Зволожений гар	Дрібний ліс	Змішаний ліс
Зволожений водороздільний темнохвойний ліс		Дрібний ліс	Змішаний ліс
Острівний темнохвойний ліс		Дрібний ліс	Змішаний ліс
Світлохвойний ліс		Дрібний ліс	Змішаний ліс
Світлохвойний ліс				Молодий сосняк

Корінні (клімаксові) стадії	Похідні стадії
Корінні (клімаксові) стадії
Остепенений світлохвойний ліс		"Степоїд"
		Зарості чагарників	Молодий світлохвойний ліс
		Дрібний ліс	Змішаний ліс
Прирічний ялинник			Зарості чагарника
Прирічний ялинник		Дрібний ліс	Змішаний ліс
Приручний ялинник		Зарості чагарників	Змішаний ліс
		Дрібний ліс	Змішаний ліс
				Дрібний ліс	Змішаний ліс

Таблиця 3.2

Ряди змін біоценозів південної тайги Камського Приуралля

Корінні (клімаксові *) стадії	Похідні стадії
Корінні (клімаксові *) стадії
Темнохвойний ліс	Вирубка трав'яниста	Вирубка чагарникова	Березник	Змішаний ліс
Темнохвойний ліс	Вирубка трав'яниста	Вирубка чагарникова	Молодий ялинник
Світлохвойний ліс	Вирубка трав'яниста	Вирубка чагарникова	Березник	Змішаний ліс
	Вирубка трав'яниста	Вирубка чагарникова	Молодий сосняк (жердняк)
	Штучні посадки сосни на місці вирубаних сосняків	Молодий сосняк	Змішаний ліс
	Вирубка трав'яниста	Материковий луг	Зарості чагарників	Березняк Молодий сосняк	Змішаний ліс

* Ряд змін хвойно-широколисткового лісу не розглядається, т.к. у Прикам'ї такі насадження характерні для підзони змішаних лісів, а чи не для південної тайги.

Якщо спробувати проаналізувати механізми, які забезпечують стійкість (стабільність) екосистем, можна відзначити, що можуть реалізовуватися лише на рівні власне екосистем і двох більш низьких рівнях – популяції та окремого організму.

Можна виділити сім таких механізмів

1. Багато абіотичних систем мають властивість стійкості в тому сенсі, що після порушень, викликаних втручанням якихось зовнішніх сил, вони відновлюють свою структуру. Прикладом може бути безстічне озеро, що автоматично відновлює нейтральний баланс своєї водної маси.

Інші 6 груп механізмів збереження стійкості екосистем пов'язані з живою матерією.

Рівень окремих організмів

2. Фізіологічні адаптації живих істот до несприятливих впливів середовища. Так, регулювання транспірації (випаровування води) дозволяє рослинам існувати при різних рівнях вологості повітря та субстратів, а також за різних температур.

3. Фенотипова мінливість організмів забезпечує їм у дорослому стані найбільшу відповідність довкіллю. Так, у тварин, що виросли у різних умовах, варіює довжина вовни, товщина підшкірного шару жиру тощо.

4. "Втікання" від несприятливих впливів. Так, мешканці пустелі, будучи на поверхні землі, миттєво загинули б від перегріву, перебуваючи ж на гілці саксаулу або зариваючись у ґрунт, вони ніби «втікають» від впливу високих температур. Від зимових морозів багато тварин рятуються, впадаючи в сплячку, тощо.

Популяційний рівень

5. Еволюційний механізм, рушійний та стабілізуючий відбори, описані російським академіком І.І. Шмальгаузеном, дозволяє популяціям протистояти тривалим змінам середовища шляхом вироблення та закріплення у потомстві відповідних пристроїв, стабілізуючий відбір зберігає особин із середнім значенням ознак. Так, на островах, відкритих дії вітрів, домінує розриваючий відбір, що зберігають особин, що добре літають (з довгими крилами, швидко літаючі) або взагалі не літаючі (не птахи Нової Зеландії, що не літають, безкрилі оси, мухи тощо на інших островах). Сильні пориви вітру можуть занапастити короткокрилих птахів, які не встигають дістатися до притулку або, навпаки, довгокрилих, які намагаються протистояти сильним поривам вітру (стабілізуючий відбір). Останнє було показано І.І. Шмальгаузеном на горобцях, серед яких зберігаються, як правило, особини із середньою довжиною крила.

Екосистемний рівень

6. Екосистемний механізм забезпечує заміну окремих організмів і навіть цілих популяцій у разі їхньої загибелі внаслідок несприятливих впливів. Це дозволяє екосистемі відновити зовнішню структуру, зберігаючи високий рівень використання енергетичних та речових ресурсів. Можливість заміни тим більше, чим багатшим є вибір готівкових видів з різними екологічними особливостями. Звідси зрозуміло, чим пояснюється виявлена екологами закономірність: зі збільшенням видової різноманітності в екосистемі підвищується її стійкість до природних та антропогенних впливів.

7. Осібно стоїть діяльність людських популяцій, що виражається у створенні штучних засобів захисту стійкості. Сюди можна віднести не лише одяг, житло, а й знаряддя праці, мисливську та бойову зброю, машини та багато іншого. Цей механізм, що реалізується у створенні спеціалізованих інформаційних систем, наук, технологій, може бути названий соціальним.

Істотним моментом стійкості екосистем є характер впливу них різних чинників. Так, короткочасні впливи слабо впливають на стійкість, проте тривалий вплив може спричинити катастрофічну зміну екосистеми. До таких же руйнівних наслідків призводять вплив на велику кількість компонентів або на значну частину території, яку займає екосистема. Можна сказати, що чим довше триває вплив, чим більшу площу воно захоплює, чим більше компонентів впливає, тим більше ймовірність руйнування екосистеми.

Існують екосистеми із різною стійкістю. Так, тундрові та пустельні екосистеми розглядаються як малостійкі, а тропічні ліси, максимально багаті за видовим складом, – як найстійкіші.

Для екосистем з низькою стійкістю характерні спалахи чисельності окремих видів (у тундрі окремі роки неймовірно висока чисельність лемінгів). Крім того, низькостійкі системи легко руйнуються під впливом зовнішніх впливів (перевипасу, технічних навантажень тощо). Наприклад, у тундрі колії після проїзду важких всюдиходів можуть зберігатися багато років. До нестійких екосистем відносяться і агроекосистеми, створювані людиною, що пояснюють зазвичай обробітком однієї культури (монокультури) або дуже небагатьох видів рослин (вікоовсяне поле і т.п.).

Роль продуцентів, консументів та редуцентів у збереженні життя на Землі

Роль живих організмів у біологічному кругообігу

7.2 Екосистема (біогеоценоз), її компоненти: продуценти, консументи, редуценти, їх роль

Яка роль продуцентів у природних та штучних екосистемах?

Опис трофічного (харчового) ланцюга

Відмінність редуцентів від падальників

Втрати енергії при переходах від одного рівня харчового ланцюга до іншого

Співвідношення біомаси на різних рівнях

На закінчення

Схожі статті