Організм і середовище (стр. 2 из 3)

Останнім часом вважають, що краще вживати термін трофічна сітка, а не ланцюг, оскільки до складу їжі кожного типу входить кілька видів, кожен із яких, у свою чергу, може бути їжею для кількох видів. Ефективність трофічних ланцюгів оцінюється величиною біомаси екосистеми та її біологічною продуктивністю.

Біомаса - це загальна маса особин одного виду, груп видів чи спільноти в цілому (рослини, тварини, мікроорганізми), яка припадає на одиницю поверхні (об'єму), місце проживання (в сирому чи сухому вигляді). Виражають біомасу в кілограмах на гектар, грамах на квадратний або кубічний метр чи в джоулях (одиницях енергії).

Найбільшу біомасу на суші серед гетеротрофів мають безхребетні та ґрунтові мікроорганізми (біомаса дощових червів може сягати 1000-1200 кг/га); близько 90% біомаси біосфери припадає на біомасу наземних рослин, які за допомогою фотосинтезу - біосферного процесу - засвоюють вільну енергію та забезпечують існування всього живого. Початком біологічного кругообігу речовин є саме фотосинтез. Але механізм його залишається таємницею для вчених ще й нині. Є кілька гіпотез, що пояснюють механізм цього явища. Одна з останніх - фотовольтаїчна, яка належить Г. Комісарову.

Найбільшою є біомаса тропічних лісів (до 1700 т/га), а найменшою - тропічних і субтропічних пустель (близько 2,5 т/га). Біомаса лучних степів становить 250 ц/га (наземна), лісової смуги (Полісся) - до 3500-4000 (наземна) і 960 ц/га (підземна).

Наземні рослини за масою майже в 100 разів перевищують наземних тварин, а маса травоїдних у стільки ж разів більша за масу хижаків.

Швидкість продукування біомаси на даній площі за одиницю часу називають біопродуктивністю. Вона може бути первинною (продуктивність продуцентів) і вторинною (біомаса, яку продукують консументи й організми, що розкладаються).

Первинна продуктивність материків становить близько 53 млрд т органічної речовини, Світового океану - до 30 млрд т. На суші основним джерелом первинної біомаси є тропічні ліси, ліси Полісся та Сибіру, в океані - зона підйому збагачених фосфором і азотом глибинних вод біля материків у тропіках, а також материкові мілини холодних морів.

Підраховано, що нині щорічної біомаси планети, яку збирає людство, вже недостатньо для харчування населення Землі, а вся біосфера здатна прогодувати не більше 7-10 млрд чоловік (за іншими оцінками - 3-5 млрд). Тому найближчим часом слід припинити збіднення біосфери та підвищити її продуктивність не менше, ніж удвоє.

Протягом останніх десятиліть дедалі частіше вживається термін агроценоз.

Агроценози - молоді біоценози, що формуються в наш час, характеризуються видовою бідністю та одноманітністю й підтримуються людиною завдяки розробленій нею системі агротехнічних і агрохімічних заходів. Це вторинні, видозмінені людиною біогеоценози (поля, городи, сади, підводні плантації мідій тощо).

У агроценозах регуляторні зв'язки дуже ослаблені, що призводить до різкого збільшення чисельності шкідників і збудників різних хвороб. Але агроценози дають людству до 90% продуктів харчування.

Агроценози - результат екстенсивного розорювання земель, суперіригацій і неграмотних меліорацій, активного випасу худоби, вирубування лісів, суперхімізації земель, а також тривалого вирощування тих самих культур на одних і тих самих полях. Вони існують порівняно з природними дуже нетривалий час (зернові агроценози - рік, садові - 30-40 років) і є наслідком антропогенного обміну речовин - дуже недосконалим екологічно, незамкненим, оскільки на вході цього обміну є природні ресурси, а на виході - агрохімічні, промислові та побутові відходи, які не повертаються на виробництво, не депонуються й не розкладаються, як це звичайно відбувається в біосфері мільйони років.

Важливим є також поняття біологічний малий і геологічний великий кругообіг речовин, а також кругообігу води, азоту, вуглекислого газу як найголовніших з екологічної точки зору компонентів атмосфери, а також кругообіги сірки, фосфору, вуглецю як найважливіших життєвих речовин біосфери.

Кругообіг речовин - це їхня багаторазова участь у природних процесах, що споконвічно відбуваються в геосферах. Велику роль у кругообігу речовин, а точніше - хімічних елементів, відіграють живі організми, на що вперше звернув увагу французький вчений Ж. Ламарк.

Дослідив це питання та сформулював основні закони біогеохімічного кругообігу В. Вернадський.

Малий, або біологічний (біотичний), кругообіг має місце в межах малих екосистем, великий (геологічний) - у межах планети, між океанами й континентами. Під час кругообігу відбувається колоподібна циркуляція речовин між повітрям, ґрунтом, водою, рослинами, тваринами та мікроорганізмами, коли мінеральні речовини, потрібні для життя, поглинаються, трансформуються, надходять із навколишнього середовища до рослинних організмів, а від них, через ланцюги живлення у вигляді органічних речовин, - до тварин, далі через ланку редуцентів - знову в навколишнє середовище (ґрунти, води, повітря) у вигляді неорганічних речовин.

Кругообіги завдяки наявності в атмосфері та гідросфері великого резервного фонду вуглецю, азоту, кисню, сірки, фосфору можуть відносно швидко саморегулюватися. Під час біологічного кругообігу відбуваються дуже характерні зміни енергії у процесі переходу з одного трофічного рівня на інший. У трофічний кругообіг екосистеми в середньому залучається близько 1% сонячної енергії, на наступні вищі трофічні рівні з нижчих переходить лише 10% засвоєної організмами енергії, а у вигляді тепла розсіюється в екосистемі 80-90%. Рослини використовують сонячну енергію з ефективністю від 0,1 до 1%. Рослиноїдні тварини споживають близько ЗО% енергії, акумульованої рослинами, хижаки - до 10% накопиченої травоїдними рослинами (їх біомаси), тобто всього близько 0,001% сонячної енергії, що надходить на Землю.

Цей факт дозволив побудувати екологічні піраміди біомас, енергій, екосистем.

Кожна точка на нашій планеті є часткою екосистем. Кожне наше зітхнення, будь-яка з'їдена їжа, кожен ковток води пов'язують нас безпосередньо з біогеохімічними циклами екосистем.

Для всіх екосистем світу характерні два основних процеси, які є загальними: поглинання сонячної енергії та її проходження через екосистему у відповідності до другого закону енергії, а також накопичення й кругообіг живлячих речовин у біогеохімічних циклах.

Біогеохімічні цикли - це біогеохімічні кругообіги - обмін речовиною й енергією між різними компонентами біосфери, який зумовлений життєдіяльністю організмів і має циклічний характер. Цей термін введений В.І. Вернадським. У природі всі згадані цикли взаємозв'язані, а деякі з них (вуглецю, кисню, водню, азоту, сірки, фосфору, калію, кальцію та ін) є ключовими до розуміння еволюції й сучасного стану біосфери. Рушійними силами біогеохімічних циклів є потоки енергії Сонця та Космосу й енергії діяльності живої речовини (сукупності всіх організмів), які призводять до переміщення величезних мас хімічних елементів, акумулювання й перерозподілу енергії, накопиченої у процесі фотосинтезу.

Саме фотосинтез і циклічні кругообіги речовин створюють умови для організованості біосфери Землі і її нормального функціонування.

Екологічні піраміди - піраміди біомаси, чисел чи енергії, які відображають зменшення цих величин від продуцентів до редуцентів у вигляді масштабних пірамід. Тобто це - графічне зображення співвідношення між продуцентами, консументами (першого, другого, третього й т.д. порядку), вираженого в одиницях маси, числа істот чи величинах енергії.

Сукцесія - послідовна зміна біоценозів, які спадково виникають на одній і тій же території в результаті впливу природних факторів чи людини.

Результатом сукцесії є уповільнений розвиток нової спільноти - клімаксової.

Сукцесію поділяють на первинну (процес розвивається на ділянці, не займаній до того іншими живими істотами) і вторинну, коли відбувається зміна або знищення клімаксової спільноти. Фактори збурення сукцесії бувають зоогенні, пірогенні, катастрофічні, фітогенні, екзодинамічні та ін.

Зміна біоценозів в екосистемах закінчується встановленням відносно стійкого стану екосистем, що замінюють одна одну під впливом змін екологічних факторів. Цей стан називається клімакс (від грец. - клімакс - драбина).

Прогнозуючи зміни екологічних умов, можна передбачити й особливості клімактеральної фази, що важливо для аграрництва, лісівництва, садівництва.

Екополітика - сукупність методів контролю екологічних обмежень при соціально-економічному розвитку країни, регіону світу чи людства в цілому. Наприклад, введення міжнародних обмежень на випуск фреонів, знищення китів, вирубки лісів, вилов деяких видів риб та ін.

Антропогенні фактори зумовлені діяльністю людини, вплив її на природу може бути як свідомим, так і стихійним, випадковим. Користуючись знанням законів розвитку природи, людина свідомо виводить нові високопродуктивні сорти рослин, породи тварин, усуває шкідливі види, творить нові природні комплекси. Процес взаємодії людини з природою почався з моменту появи людини на Землі і весь час зростає.

У 1958 р. А.С. Мончадський запропонував класифікацію факторів за характером їхньої дії.