Екологія — наука про зв’язки між живим і неживим
У цьому розділі ми ознайомимося з основами екології — науки про взаємодію живих організмів між собою та з середовищем їхнього існування. Термін «екологія» запропонував Ернст Геккель понад 150 років тому, у 1866 році. Слово «екологія» в перекладі з грецької означає «наука про дім». До речі, у повсякденному мовленні це поняття часто вживають у значенні «навколишнє середовище», «довкілля» чи навіть «чистота навколишнього середовища», хоча це зовсім неправильно. Екологія — це наука, а навколишнє середовище — один з об’єктів її вивчення.
Екологія розглядає сам організм як частину складнішої системи взаємин. Річ у тім, що жодна жива істота не мешкає у вакуумі. Живі організми конкурують між собою за ресурси та життєвий простір, співпрацюють, слугують один одному місцем проживання, харчуються один одним і намагаються не бути з’їденими, тобто пов’язані між собою та з довкіллям тисячами невидимих «ниточок». Саме ці зв’язки і є предметом вивчення екології.
Екологія як наука, без перебільшення, має вкрай важливе практичне значення для всього людства. Наприклад, незнання базових екологічних закономірностей призвело до смерті 15 млн людей у Китаї протягом 1959-1961 років. Головною причиною стало, хай як це дивно, винищення звичайних горобців. Керівництво Китаю визнало горобців шкідниками за те, що вони їдять зерно. Наслідком такої необдуманої та жорстокої акції було винищення мільярдів птахів, неконтрольо-ване розмноження шкідників і — страшний голод. Відтак виникла необхідність відновлювати знищену популяцію горобців шляхом закупівлі живих птахів у Радянському Союзі та Канаді. Подібні катастрофи, нехай і не в такому величезному масштабі, відбувалися й продовжують відбуватися постійно, коли людина намагається бездумно втручатися у природні процеси, недооцінюючи їхню складність і багатоманітність.
Екосистема є важливим поняттям екології
Ключовим поняттям екології є поняття екосистеми, уведене британським екологом Артуром Тенслі 1935 року. Екосистема — це сукупність живих організмів і середовища їхнього проживання, що об’єднані системою фізичних, хімічних і біологічних зв’язків. Екосистема складається з двох компонентів: біотичного — тобто сукупності живих організмів (угруповання) та абіотичного — тобто середовища їхнього проживання. Прикладами екосистем є тропічний ліс і березовий гай, лісове озеро та кораловий риф, пшеничне поле й оаза в пустелі. Біотичним компонентом цих екосистем є всі тварини, рослини, гриби та мікроорганізми, що проживають на відповідних територіях, а до абіотичних компонентів можна віднести фунт, воду, каміння, пісок, повітря й навіть сонячне світло.
Наземні екосистеми різноманітні й не схожі між собою
Усі екосистеми поділяють на дві групи — водні й наземні. Прикладами типових наземних екосистем є екосистеми тропічних лісів, лісів помірної зони, тайги та тундри, а також пустель і трав’янистих угруповань.
Тропічні ліси (рис. 50.1, А) розташовані переважно в екваторіальних широтах і характеризуються високою середньою температурою й вологістю. Через сприятливі кліматичні умови рослинний і тваринний світ тропічних лісів надзвичайно різноманітний: тут мешкає більше половини всіх видів живих істот нашої планети. Екосистеми тропічних лісів характеризуються великою щільністю видів. Тропічні ліси мають дуже важливе екологічне значення для біосфери, але їхня площа швидко скорочується через хижацьке вирубування людьми.
Ліси помірної зони — це один із найтиповіших видів екосистем в Україні. Основу рослинності тут становлять хвойні та листяні дерева (рис. 50.1, Б). У лісах помірної зони зазвичай добре виражена так звана ярусність: поряд із високими дорослими деревами тут є й молоді, чагарниковий ярус (підлісок) і трав’янистий ярус. Тваринний і рослинний світ лісів помірної зони не такий різноманітний, як у тропічних лісах, але багатший, ніжу тайзі. Браконьєрське вирубування лісу без його подальшого відновлення призводить до ерозії ґрунту та знесення його родючого шару, до порушення водного балансу, а отже, засух і повеней. Вирубування лісів у гірських місцевостях, таких як Карпати, підвищує ризик виникнення селевих потоків.
Трав’янисті угруповання. Поряд із лісами помірної зони типовими для України є й трав’янисті угруповання (рис. 50.1, В). Це екосистеми, у яких рослинний компонент представлений переважно злаками та іншими трав’янистими рослинами. В Україні типовими трав’янистими угрупованнями є луки й степи. Трав’янисті угруповання є місцем проживання великої кількості ссавців, птахів, рептилій, комах та інших тварин. Природні трав’янисті угруповання мають важливе господарське значення, оскільки є джерелом корму для домашніх травоїдних тварин.
У пустелях рослинність розріджена й частину року може перебувати в неактивному стані, але все ж є (рис. 50.1, Г). Найчастіше це безлисті чагарники та напівчагарники (саксаул, акація, полин), іноді трави та сукуленти1 (кактуси, алое). Тваринний світ пустель дуже своєрідний і добре пристосований до життя в умовах браку води, різких перепадів температур і сильної сонячної радіації. Із ссавців тут трапляються здебільшого гризуни й копитні, із рептилій — змії та ящірки, а також є різноманітні комахи й павукоподібні.
Агроценози. Крім природних екосистем, є різноманітні штучні екосистеми, створені та підтримувані людиною: поля, грядки, клумби, сади. Агроценози відрізняються від природних екосистем за багатьма показниками. Видове різноманіття
в агроценозах набагато менше, ніжу природних екосистемах, усі «сторонні» види вважають бур’янами чи шкідниками і знищують. Через це агроценози дуже нестабільні: без втручання людини вони не здатні підтримувати свою стійкість і видовий склад. Підтримка агроценозів вимагає постійного притоку поживних речовин та енергії ззовні: оскільки людина постійно вилучає біомасу живих організмів з екосистеми, відтік речовин потрібно компенсувати, наприклад, за допомогою добрив. Агроценози на сьогодні займають близько 10 % поверхні суші та забезпечують людство 90 % всієї їжі, виробляючи близько 2,5 млрд тонн сільськогосподарських продуктів на рік.
Водні екосистеми не менш різноманітні, ніж наземні
Вода займає понад 70 % поверхні нашої планети, і водні екосистеми так само різноманітні, як і наземні. їх можна поділити на морські та прісноводні. У свою чергу, серед прісноводних екосистем розрізняють екосистеми водойм зі стоячою та текучою водою.
Морські екосистеми. Моря й океани займають більшу частину поверхні Землі та містять 97 % усієї води на нашій планеті. Для порівняння: на прісноводні системи припадає лише 0,009 % усієї води, а решта води — у льодовиках у непридатній для користування живими організмами формі.
Морські екосистеми (рис. 50.2, А) мають особливе значення для всієї нашої планети як основне джерело кисню. У таких екосистемах, як, наприклад, тропічні ліси, рослини виділяють величезну кількість кисню і поглинають при цьому багато вуглекислого газу. Але в процесі гниття відмерлих рослин відбувається зворотний процес: бактерії гниття та гриби споживають кисень і виділяють вуглекислий газ назад в атмосферу. У результаті сумарний баланс залишається незмінним. На відміну від більшості наземних екосистем, морські екосистеми поглинають набагато менше кисню, ніж виділяють. Пов’язано це з тим, що відмерлі морські організми опускаються на дно, де через низькі температури процеси гниття відбуваються дуже повільно. Таким чином, у відмерлих організмах у вигляді органічних речовин зв’язується маса вуглекислого газу, запобігаючи розвитку парникового ефекту й сприяючи створенню вільного кисню на нашій планеті. Коралові рифи є одним із різновидів морських екосистем (рис. 50.2, Б). Коралові рифи за різноманіттям видів можна порівняти з тропічними лісами. Подібно до екосистем тропічних лісів на суші, екосистемам коралових рифів властива висока продуктивність. Причиною цього є те, що вода поблизу коралових рифів добре прогрівається, забезпечуючи сприятливі умови для розвитку організмів, а самі рифи утворюють численні укриття для морських тварин.
Стоячі прісні водойми. Екосистеми стоячих водойм, таких як ставки й озера (рис. 50.2, В), можуть значно відрізнятися залежно від глибини, розміру, наявності періодів пересихання чи повного промерзання.
Великою загрозою для озерних екосистем є їхнє забруднення сполуками Фосфору та Нітрогену, наприклад, у результаті стікання води з добривами з полів. Це призводить до підвищення концентрації мінеральних речовин в озерній екосистемі, яке має назву евтрофікація.
Екосистеми річок і струмків. Основна особливість цих екосистем полягає в наявності проточної води, яка забезпечує краще надходження кисню й цим сприяє більшому різноманіттю (рис. 50.2, Г).
Поміркуймо
Знайдіть одну правильну відповідь
1. Екосистемою НЕ можна вважати:
А лісове болото Б кімнатний акваріум В Землю загалом
Г місто Д зайців-русаків одного лісу
2. До біотичних компонентів екосистем належить
А ґрунт Б вода В повітря Г рельєф Д хижак
3. Найбільшим видовим різноманіттям характеризується такий тип екосистеми, як:
А кораловий риф Б болота та стоячі озера В річки й струмки Г луки Д агроценози
Сформулюйте відповідь кількома реченнями
4. Можливо, ви чули вислів «Ліси — легені планети». Наскільки він відповідає дійсності?
5. Наведіть приклад однієї наземної та однієї водної екосистеми, стисло схарактеризуйте їхні біотичний та абіотичний компоненти.
6. Чому коралові рифи іноді образно називають морськими тропічними лісами?
7. Порівняйте агроценози та природні біогеоценози за такими показниками: видове різноманіття, природний добір, стабільність, колообіг речовин тощо.
Знайди відповідь і наблизься до розуміння природи
8. Деякі пустельні тварини ніколи не п’ють воду. Які пристосування дають змо
гу їм виживати в таких спекотних і сухих умовах?
9. Окрім морських екосистем, є так звані літоральні екосистеми, розташовані
в припливно-відливній зоні. Які особливості мають організми, що живуть у таких умовах?
Дізнайся самостійно та розкажи іншим
10. Наведи приклади ситуацій, коли порушення екологічної рівноваги через цілеспрямоване знищення тварин людиною призводило до негативних наслідків.
11. Дуже цікавими є екосистеми гарячих геотермальних джерел. Які організми населяють ці екосистеми та як людина може використати їхні властивості в науці й промисловості?
Це матеріал з підручника Біологія 9 клас Шаламов