Терміни й поняття: екосистема, продуценти, консументи, редуценти, біоценоз, біотоп, біогеоценоз, біом, біота, біосфера, екологічна ніша, принцип конкурентного витіснення.
Екологічна система та її складники. Кожний, хто хоча б трохи цікавився життям природи, чітко уявляє, що життєдіяльність організмів обумовлена не лише різними абіотичними факторами (температурою, солоністю, киснем, магнітним полем Землі, світлом, ґрунтом, вологістю), а й біотичними, тобто взаємодією різних видівживих організмів. У результаті між популяціями різних видів організмів, що живутьу певних кліматичних, фізичних і хімічних умовах, виникають закономірні зв'язки,які мають чітку структуру. Ці зв'язки організмів один з одним і з абіотичними компонентами середовища проживання формують екологічну систему (екосистему).
До складу будь-якої екосистеми входять такі компоненти:
• кліматичний режим, хімічні й фізичні фактори середовища;
• неорганічні речовини (макроелементи й мікроелементи) та деякі органічні речовини, що формують гумус (від лат. гумус —перегній, земля, ґрунт) ґрунту;
• продуценти (від лат. продуценс —той, що створює) — виробники органічноїречовини (автотрофні організми, головнимчином зелені рослини, здатні до фотосинтезу) (іл. 53.1);
• консументи (від лат. консуменс — той,що споживає) — споживачі органічної речовини (тварини, паразитичні гриби й бактерії,що споживають створену рослинами органічну речовину);
• редуценти (від лат. редуцетис — той,що відновлює) (іл. 53.2) — бактерії та гриби,які руйнують мертві тіла або відпрацьовануорганічну речовину до стану простих неорганічних сполук (води, вуглекислого газу, оксидів тощо), які здатні засвоювати рослини.
Отже, будь-який доволі великий за розмірами природний об'єкт: ліс, озеро, ставок, луг, сад, поле й навіть міський двір — це екосистема, яка складається з абіотичної та біотичної частин. Біотична частина містить автотрофний і гетеротрофний компоненти. Важливою властивістю екосистем є їх здатність до самоорганізації, саморегуляції й саморозвитку.
Біогеоценоз як елементарна екосистема. Угруповання популяцій різних видів тварин і рослин тварин, що склалося історично та прив'язане до однієї доволі однорідної за абіотичними факторам ділянки суходолу або водойми — біотопу (відгрец. біос — життя й топос — місце), формують біоценоз (від грец. біос й коїнос —спільний, загальний), у якому між видами складаються певні відношення. Разом біотоп і біоценоз утворюють біогеоценоз (від грец. біос, геос — земля й коїнос). Цеможе бути, наприклад, увесь ліс або дубовий гай у сосновому борі; озеро в ціломуабо окремі його частини: прибережні зарості очерету, мілководдя з водною рослинністю тощо (іл. 53.3).
Іл. S3.3 Принципова структура біогеоценозу І— продуценти (рослини); II— консументи 1-го порядку (тварини, що живлятьсярослинами); III — консументи другого порядку (тварини, що живляться консумен-тами першого порядку); IV—редуценти (ті, що розкладають мертві організми напрості неорганічні сполуки)
Важливою особливістю біоценозу є його здатність до саморегуляції. Ця властивість автоматично встановлювати й підтримувати на постійному рівні біологічні показники є характерною не лише для екологічних, а й для будь-яких інших біологічних систем. На рівні біоценозу воно проявляється в тому, що, незважаючи на те, що середовище постійно змінюється, а популяції видів, що йогоскладають, підкоряються хвилям життя, основні показники екосистеми (фізичнірозміри, число видів, що до нього входять, продукція органічної речовини) рік урік залишатимуться доволі стабільними.
Біогеоценози складають більші за розмірами екосистеми — біолін (від грец. біос — життя і лат. -омсіт-, -ома — закінчення, що позначає сукупність), до якихвходять усі пов'язані одна з одною екосистеми однієї природно-кліматичної зони.Наземні біоми класифікують за головним типом рослинності (наприклад, біом широколистяного лісу, тундри, вологого тропічного лісу). У межах території Українивиділяють чотири типи біомів: широколистяних лісів, степу, гірських лісів (Карпати) і середземноморської рослинності (південний берег Криму).
Біоми у свою чергу формують біосферу (від грец. біос і сфера. — сфера, куля), яка є екосистемою найвищого рівня.
Екологічна ніша. Популяція кожного виду, що входить до складу біоценозу, має екологічну нішу — місце, яке займає вид у трофічних взаємовідносинах, що склалися між видами в екосистемі (іл. 53.4).
Іл. 53.4. Екологічні ніші різних видів синиць, що визначаються переважним місцем їх живлення: синиця велика — повсюди; гаїчка болотяна — кущі; синиця чорна —хвойні дерева; синиця голуба — крони широколистяних дерев; гаїчка буроголова — береза
Якщо це автотрофний вид, то його місце визначається тим, яким чином він одержує енергію від Сонця або шляхом хемосинтезу та для яких організмів він слугує їжею. Якщо це гетеротроф, то його положення в екосистемі обумовлене його живленням і тим, для кого він сам є джерелом речовин та енергії.
Багато вчених трактують екологічну нішу як якийсь фізичний простір, який займає популяція, з його абіотичними й біотичними умовами. Інші дослідникивважають, що це швидше функціональне поняття, яке відображає комплекс зв'язків виду в біоценозі та його пристосування до умов середовища. Наприклад, для
екологічної ніші квіткової рослини характерні такі фактори: кількість опадів, сонячного світла й мінеральних речовин у ґрунті, необхідних для нормального життя. Нішу тварини-хижака формують різні абіотичні, насамперед, кліматичні фактори: наявність жертв, а також паразити й інфекційні захворювання, характерні для місцевості, у якій він живе.
Екологічну нішу не потрібно сприймати як щось застигле й непорушне. Навіть її розміри у межах одного біоценозу, залежно від стану популяції, сезону й року,постійно змінюються. Якщо вид не має конкурентів, то він займає нішу повністю,якщо конкуренти є — він змушений її ділити з ними.
Принцип конкурентного витіснення. Правила взаємовідносин видів, що займають ту саму екологічну нішу, трактує принцип конкурентного витіснення, яке можна сформулювати так. Два види, які конкурують за той самий набір ресурсівза умови стабільності факторів середовища, не можуть існувати разом нескінченно довго. У результаті один вид завжди здобуде перевагу над другим і рано чи пізновитіснить його з даного біоценозу, якщо лише більш слабкий вид не зробить перехід в іншу екологічну нішу.
Цей закон сформулював еколог і мікробіолог Г. Ф. Гаузе (1910-1986). Спостерігаючи в лабораторних умовах за співіснуванням популяцій двох видів інфузорій, він установив, що в стабільних умовах колонії цих видів, кожний у своїй пробірці, прекрасно ростуть і розвиваються.
Однак за утворення спільних поселень інфузорія золотиста настільки пригнічує інфузорію туфельку, що згодом остання в таких пробірках просто зникає(іл. 53.5). Дослідникові все ж такивдалося добитися співіснуванняцих видів, але для цього необхідно було постійно змінювати умови існування в пробірках.
У природі не існує стабільного середовища — навіть у межах одного біогеоценозу завжди можна знайти ділянки з різними комбінаціями екологічних факторів.
З'ясувалося, що в будь-який екосистемі потенційних ніш є значно більше, ніж насправді в ній живе видів, а деякі вчені вважають, що число ніш у будь-якому біоценозі може наближатися до нескінченності. У результаті кожний вид, якому підходять умови існування даної екосистеми, знайде в ній свою екологічну нішу.
Тим більше, що кожний вид є екологічно унікальним, у нього не лише свої особливі вимоги до абіотичних факторів середовища, а й він має свої ритми життя, особливості живлення й розмноження. Наприклад, близькі види циклопів й дафній, які зовні майже не відрізняються та живуть в одному шарі води, мають своє положення
в екосистемі. Вони по-різному реагують на світло й температуру і, відповідно, мають неоднакову добову активність та сезонну динаміку розмноження й чисельності.
Популяції різних видів організмів формують угруповання, які разом з абіотичними факторами середовища називають екологічними системами. За своїми розмірамиекосистеми бувають декількох рівнів: біогеоценози — елементарні екосистеми;біоми — сукупності екосистем однієї кліматичної зони й біосфера — глобальнаекосистема Землі. Місце популяції в екологічній системі називають екологічною нішею.
1. З яких компонентів складається будь-яка екосистема? 2. Чому біогеоценоз можна назвати найпростішою екосистемою? 3. Які типи біомів представленіна території України? 4. Сформулюйте принцип Гаузе. 5. Чому в мінливомусередовищі значно менша конкуренція видів, ніж у постійному?
• Чи має людина свою екологічну нішу?
Це матеріал з підручника Біологія 9 клас Межжерін