Надорганізмові біологічні системи

Тема 8. Надорганізмові біологічні системи

ЕКОСИСТЕМА - сукупність організмів різних видів та середовища їхнього існування, що пов’язані з обміном речовин, енергії та інформації

​Отже, екосистема є сукупністю абіотичного й біотичного компонентів, для якої характерні цілісність, відкритість, стійкість та саморегуляція.

Multiple Choice

Знайти невідповідне значення

• абіотична частина (біотоп)

• біотична частина (біоценоз)

• фітоценоз

• мікробіоценоз та зооценоз

• будинок

Екосистемне різноманіття - це розмаїття екосистем, що визначається різноманітністю природних умов та діяльністю людини. За масштабами екосистеми поділяються на мікроекосистеми (трухляві пні, мертві стовбури дерев, мурашники тощо) і макроекосистеми (екосистеми тундри, тайги, степу, пустелі, саван, лісів, а також морські екосистеми). За походженням екосистеми поділяють на природні (наприклад, ліси, річки, озера) й штучні (наприклад, сади, парки, городи, поля, штучні водойми). Різноманітність природних систем визначають умови природних зон і передусім освітлення й температура. Існування штучних екосистем залежить від людини, яка з урахуванням природних умов організовує їхнє формування. За походженням розрізняють наземні (широколисті ліси, степи, луки), прісноводні (озера, ставки, водосховища, річки, струмки, джерела, болота), морські (прибережні води, бухти, протоки, гирла річок).

Ланцюг живлення (трофічний ланцюг) - це послідовний ряд живих організмів, пов’язаних харчовими зв’язками, який відображає передачу речовини та енергії в екосистемі. Термін «ланцюг живлення» запропонував Ч. Елтон у 1934 р.

• піраміда чисел — відображає кількість особин у кожному рівні ланцюга живлення; може бути оберненою;

• піраміда біомаси — кількість органічної речовини; лише прямого типу;

• піраміда енергії — кількість енергії в їжі; лише прямого типу.

1. Правило екологічної піраміди (закон піраміди енергії Р. Ліндемана (1942), правило «десяти відсотків»): екологічна ефективність кожної наступної ланки приблизно в 10 разів менша попередньої внаслідок втрат енергії на кожному трофічному рівні.

​Основними закономірностями функціонування екосистем є такі.

3. Закон внутрішньої динамічної рівноваги: речовина, енергія, інформація та процеси, що їх пов’язують, перебувають у тісному взаємозв’язку.
P.S саморегуляція, самооновлення та самовідтворення.

2. Закон односпрямованості потоку енергії: енергія, що її отримує екосистема, передається в одному напрямку від продуцентів до консументів та редуцентів.
P.S другий закон термодинаміки.

​Колообіг речовин і потік енергії в екосистемі - це перенесення речовин та енергії в екосистемі, що здійснюється за участі продуцентів, консументів та редуцентів.

ЕКОЛОГІЧНІ ЧИННИКИ - це усі компоненти навколишнього середовища, які впливають на живі організми та їх угруповання.

В екології виокремлюють кілька груп екологічних чинників, що класифікують: за походженням (космічні, техногенні), за середовищем виникнення (атмосферні, гідрологічні, едафічні, або ґрунтові), за характером впливу (фізичні, хімічні, біологічні) та ін. Залежно від особливостей змін екологічні чинники поділяють на: періодичні (наприклад, добові зміни температури), неперіодичні (наприклад, виверження вулканів).

Але найпоширенішою є класифікація екологічних чинників за природою впливу: абіотичні (вплив чинників неживої природи), біотичні (вплив чинників живої природи) та антропічні (прямий та опосередкований вплив діяльності людини).

Як екологічні чинники діють на організми?

1. Правило адаптивності: у відповідь на вплив умов середовища у організмів у процесі еволюції формуються пристосування (наприклад, адаптація риб до життя у воді).

2. Закон оптимуму: кожен чинник позитивно впливає на життєдіяльність організмів лише у певних межах.

3. Правило взаємодії екологічних чинників: за сумісної дії на організм одні чинники можуть посилювати чи послаблювати впливи інших чинників.

4. Правило обмежувального чинника: життєдіяльність виду обмежується тим чинником, дія якого є найбільш віддаленою від оптимальної.

5. • Правило екологічної ніші: організми пристосовуються до всієї сукупності чинників, що діють на них, тобто кожний вид має свою екологічну нішу - сукупність всіх чинників середовища, за яких можливе існування виду.

Весь діапазон мінливості чинника, в межах якого можлива життєдіяльність організмів, називають зоною екологічної валентності (діапазоном витривалості).
Розрізняють нижню й верхню межі витривалості. У 1913 р. американський зоолог В. Шелфорд (1877-1968) у дослідах з комахами дійшов висновку, що як мінімум, так і максимум екологічного впливу може бути обмежувальним чинником. Закон толерантності.

Еврибіонти (від грец. еврі - широкий та біос - життя) - організми, що можуть жити за значних змін чинників середовища. Це здебільшого мешканці помірних широт (наприклад, пацюки, таргани, свині, бурий ведмідь, ворони).

Стенобіонти (від грец. стенос - вузький та біос - життя) - організми, які можуть жити лише за дуже незначної зміни чинників середовища. Це симбіонти, мешканці морських глибин, печер, лісів високогір’я (наприклад, колібрі, осоїди, коала, форель, риби-вудильники).

Водне середовище існування - це рідке абіотичне середовище існування. Це висока теплоємність, низька теплопровідність, розширення перед замерзанням, висока густина, поверхневий натяг, текучість, прозорість, висока розчинність та ін. (гідробіонтами).

Наземно-повітряне середовище існування - це абіотичне найрізноманітніше за своїми умовами існування середовище життя організмів. (світло, температура).
(аеробіонти, наземні, дендробіонти голо- та покритонасінні

СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ - це частина простору, в якому мешкають особини, популяції й угруповання організмів різних видів.

Ґрунтове середовище існування - це тверде абіотичне середовище існування (висока щільність, вода і повітря містяться в порожнинах, вміст СО₂ в 10-100 разів вищий, а кисню - в декілька разів менший, відсутність світла, вологість вища, невелика амплітуда добових і річних коливань температури та ін). (едафобіонти)

​Гостальне середовище існування - це біотичне середовище існування, пов’язане з живими організмами. Гостальне середовище вирізняють стабільність температурних умов, захисні речовини й тканини, низький вміст кисню, відсутність впливу світла та ін. (ендобіонти, екзобіонти).

У 1884 р. французький хімік і фізик Анрі Луї Ле Шательє (1850-1936) сформулював принцип, відповідно до якого якщо на систему, що перебуває в стані рівноваги, подіяти зовнішнім чинником, то рівновага зміщується у напрямі процесу, який послаблює цю дію.

​СТАБІЛЬНІСТЬ (СТІЙКІСТЬ) ЕКОСИСТЕМИ - здатність екосистеми зберігати свою структуру й функціонування під дією зовнішніх чинників.

Екологічні сукцесії (лат. succesio - наступність) - спрямовані послідовні зміни угруповань організмів на певній ділянці середовища, які призводять до відновлення чи перетворення екосистеми відповідно до природних умов. Засновником теорії сукцесій є Ф. Клементс (1874-1945). Причинами сукцесій можуть бути: зміни клімату, природні катаклізми (вулкани, землетруси, повені), вимирання або акліматизація видів, неповнота колообігу речовин, вплив людини, що є основним чинником змін сучасних екосистем

Вторинні сукцесії - це відновлення природних угруповань після певних порушень (наприклад, відновлення лісів після пожеж чи вирубки, степів - після розорювання).

Первинні сукцесії - це поява і розвиток угруповань у місцях, де їх раніше не було (наприклад, розвиток екосистем на скельних породах, зсувах, відмілинах річок, вулканічних островах).

Якими є основні етапи формування сукцесій?

• Процес сукцесії починається із заселення лишайниками, нижчими грибами і рослинами. Згодом на цих ділянках формуються чи відновлюються зооценози та мікробіоценози.

• Угрупування організмів, які існують на початку сукцесій, називаються піонерними. Вони зазвичай нестійкі, з незначним видовим різноманіттям, нескладними ланцюгами живлення, слабкою мінералізацією решток тощо.

• Піонерні угруповання швидко змінюються проміжними угрупованнями. Це також нестійкі угруповання, але в них збільшується видове різноманіття, розгалужуються трофічні мережі тощо.

• Завершуються сукцесії, як правило, формуванням зрілих (клімаксних) екосистем з максимально можливим у даних природних умовах ступенем стійкості.

Штучні екосистеми - це збіднене видами угруповання рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів, створене людиною.

БІОСФЕРА - особлива оболонка Землі, населена живими істотами

​Далі буде ...