Взаємодії в екологічних системах. Принципи формування екосистем

Між угрупуваннями організмів та абіотичним середовищем екосистеми існують тісні матеріально-ресурсні зв’язки та взаємодії. Ці зв’язки є надзвичайно різноманітними і складними, але за рахунок формування системи “живі організми – абіотичне середовище”, в екосистемах потоки речовини замикаються в кругообіг.

Для підтримання такого кругообігу в екосистемі, потрібний певний запас неорганічних речовин та наявність таких екологічних груп організмів:

- продуцентів – автотрофних організмів, які утворюють органічну речовину з неорганічної. До продуцентів належать вищі рослини, фітопланктон та деякі види бактерій;

- консументів – гетеротрофних організмів, які живляться органічною речовиною або автотрофами, вони не здатні самостійно утворювати органічну речовину із неорганічної. До консументів належать усі тварини, ряд мікроорганізмів, паразитичні рослини;

- редуцентів – сапротрофних організмів, які живляться мертвою органічною речовиною, переводячи її знову в неорганічні сполуки. До цієї групи організмів належать бактерії та нижчі гриби, деякі комахи та їх личинки, представники безхребетних.

Усі названі групи організмів у будь-якій екосистемі тісно взаємодіють між собою, впливаючи на потоки енергії й речовини, їхнє спільне функціонування підтримує структуру і цілісність біоценозу, істотно впливаючи на абіотичне середовище.

Загальна схема переносу речовини та енергії в природних екосистемах наведена на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Схема переносу речовини (суцільна лінія) та енергії (пунктирна лінія) в природних екосистемах (за Вронським В.А.).

Як видно із рис. 1.11., в межах екосистем здійснюється кругообіг речовини, тоді як потік енергії є однонапрямленим. Слід зазначити, що в різних екосистемах ступені замкнутості біологічного кругообігу речовини неоднакові. Наприклад, для лісу, озера або степу кругообіг речовини є збалансований і характеризується високим ступенем замкненості; для крутосхилу та річок характерним є інтенсивне винесення речовини за межі екосистеми, тому стабільність їх підтримується за рахунок надходження речовини ззовні.

Біологічний кругообіг речовини або малий кругообіг речовини можна уявити наступним чином: із ґрунту і атмосфери неорганічні речовини потрапляють в живі організми з відповідними змінами їх хімічної форми в процесі фотосинтезу, повернення їх в ґрунти і атмосферу в процесі життєдіяльності організмів і з мертвими рештками організмів та повторне потрапляння їх в живі організми після процесів деструкції і мінералізації під впливом редуцентів. Таке уявлення про біологічний кругообіг речовини відповідає біогеоценотичному рівню.

! Слід зазначити, що правильніше говорити про біологічний кругообіг хімічних елементів, а не речовин, оскільки на різних стадіях кругообігу речовини хімічно видозмінюються.

За деякими даними, щорічна величина біологічного кругообігу зольних елементів (K, Ca, Mg …) в системі ґрунт–рослина значно перевищує величину річного геохімічного стоку цих елементів.

Між організмами в екосистемі існують постійні живильні або трофічні зв’язки, на основі яких формуються ланцюги живлення. Але першою ланкою ланцюгу живлення є рослини, які в процесі фотосинтезу перетворюють світлову енергію Сонця на хімічну з утворенням органічних речовин.Це є основою стабільності та самоорганізації екосистем. Гомеостаз або саморегуляція екосистем забезпечується живими організмами.

Екосистеми постійно розвиваються, а їх динамічність зумовлена як біотичними, так і абіотичними факторами. Дослідження динаміки екосистем потребує багато часу, але на сьогодні доведено і обґрунтовано, що динаміка екосистем реально існує в часі і має ряд закономірностей.

Розрізняють чотири основних стадії розвитку екосистем:

І стадія – поява перших нижчих рослин, наприклад, мохи, лишайники;

ІІ стадія – поява першого ярусу вищих рослин та комах;

ІІІ стадія – формування замкнутої системи з елементами ярусності фітоценозу, значним біорізноманіттям тваринного світу, тощо. Формується замкнутий цикл кругообігу речовин;

IV стадія – екологічний клімакс.

Така послідовна зміна біоценозів називається сукцесією. Сукцесія – це послідовна незворотна зміна біоценозів, яка спадково виникає на одній і тій же території в результаті впливу природних або антропогенних факторів. Послідовність співтовариств, які замінюють одне одного в даному просторі, називається стадіями розвитку.

Розрізняють первинні та вторинні сукцесії. Первинні сукцесії починаються на субстратах, які не зазнали впливу процесів ґрунтоутворення, наприклад, скельні породи, піщані дюни, вулканічна лава, тощо. Вторинні сукцесії проходять на ділянках сформованих біоценозів після їх порушення, наприклад, внаслідок пожеж, вирубки лісу, посухи, ерозії, тощо.

Дата добавления: 2015-05-26