Екологія та природокористування

Україна, до, XVIII ст. — одна з найбагатших  і найблагополучніших країн світу, за два сторіччя перетворилася на край, що переживає надзвичайно тяжку екологічну кризу, котру називають «лихоліттям». 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

2. Екосисте́ма,або екологічна  систе́ма  ( від др.-греч. οἶκος — житло, місцеперебування й σύστημα — система) — біологічна система, що полягає зі співтовариства живих організмів (біоценоз),середовища їх проживання (біотоп),системи зв'язків, що здійснює обмін речовиною й енергією між ними. Одне з основних понять екології.

Приклад екосистеми — ставок с рослинами, рибами, мікроорганізмами.

Інший приклад екологічної системи — листяний ліс  з певним складом лісової підстилки, характерної для цього типу лісів грунтом і стійким рослинним співтовариством, і, як наслідок, зі строго певними показниками мікрокліматау (температури, вологості, освітлюваності) і відповідним до таких умов середовища комплексом тваринних організмів.

         Ідеї єдності всього живого  в природі, його взаємодії й  зумовлювання процесів у природі  ведуть свій початок з античних  часів. Однак здобувати сучасне трактування поняття стало на рубежі XIX-XX століть.

Поняття екосистеми

Прісноводне озеро на одному з островів Канарського архіпелагу як приклад екосистеми (сусідить і взаємодіє з екосистемами навколишнього її лісу й іншими екосистемами)

1. Будь-яка єдність, що включає всі організми на даній ділянці й взаємодіюче з фізичним середовищем таким чином, що потік енергії створює чітко певну трофічну структуру, видову різноманітність і круговорот речовин (обмін речовинами й енергією між біотичній та абіотичній частинами) усередині системи, являє собою екологічну систему, або екосистему.
2. Екосистема — система фізико-хіміко-біологічних процесів (А. Тенсли, 1935 рік).
3. Співтовариство живих організмів разом з неживою частиною середовища, у якім воно перебуває, і всіма різноманітними взаємодіями називають екосистемою (Д. Ф. Оуэн.)
4. Будь-яку сукупність організмів і неорганічних компонентів навколишнього їхнього середовища, у якім може здійснюватися круговорот речовин, називають екологічною системою або екосистемою (В. В. Денисов.)
5. Біогеоценоз (В. Н. Сукачьов, 1944) — взаємообумовлений комплекс живих і відсталих компонентів, зв'язаних між собою обміном речовин і енергії.

Іноді особливо підкреслюється, що екосистема — це система, яка склалася історично.

Концепція екосистеми

Юджин Одум (1913-2000). Батько екосистемной екології

Екосистема — складна система, що самоорганізована, саморегульована і така, що саморозвивається. Основною характеристикою екосистеми є наявність щодо замкнених, стабільних у просторі й часу потоків речовини й енергії між біотичних і абіотичних частин екосистеми. Із цього випливає, що не всяка біологічна система може назватися екосистемою, наприклад, такими не є акваріум або порохнявий пень. Біологічні дані системи (природні або штучні) не є в достатньому ступені самодостатніми й саморегулювальними (акваріум), якщо перестати регулювати умови й підтримувати характеристики на одному рівні, досить швидко вона зруйнується. Такі співтовариства не формують самостійних замкнених циклів речовини й енергії (пень), а є лише частиною більшої системи. Такі системи слід називати співтовариствами більш низького рангу, або ж мікрокосмами. Іноді для них уживають поняття — фація (наприклад, у геоекологиії), але воно не здатне повною мірою описати такі системи, особливо штучного походження. У загальному випадку в різних науках поняттю «фація» відповідають різні визначення: від систем субекосистемного рівня (у ботаніку, ландшафтоведенні) до понять, не пов'язаних з екосистемою (в геології), або поняття, що поєднує однорідні екосистеми (Сочава В. Б.),або майже тотожне (Берг Л. С.,Раменский Л. Г.)визначенню екосистеми.

Будова екосистеми

В екосистемі можна виділити два компоненти — біотичний і абіотичний.

Єдиним  джерелом енергії для існування екосистеми й підтримки в ній різних процесів є продуценти, що засвоюють енергію солнця, (тепла, химічних зв’язків) сонцяктивністю 0,1 — 1 %, рідко 3 — 4,5 % від первісної кількості. Автотрофи представляють перший трофічний рівень екосистеми. Наступні трофічні рівні екосистеми формуються за рахунок консументів (2-ї, 3-ї, 4-ї і наступні рівні) і замикаються редуцентами, які переводять неживі органічні речовини в мінеральну форму (абіотичний компонент), які можуть бути засвоєні автотрофним елементом.

 Основні компоненти екосистеми

З погляду  структури в екосистемі виділяють:

1. кліматичний режим, що визначає температуру, вологість, режим висвітлення та інші фізичні характеристики середовища;
2. неорганічні речовини, що включаються в круговорот;
3. органічні сполуки, які зв'язують біотичну й абіотичну частини в круговороті речовини й енергії;
4. продуценти — організми, що створюють первинну продукцію;
5. макроконсументи, або фаготрофи, — гетеротрофи організми, що поїдають інші, або великі частки органічної речовини;
6. мікроконсументи (сапротрофи)—гетеротрофи, в основному гриби і бактерії, які руйнують мертву органічну речовину, мінералізуючи її, тим самим повертаючи в круговорот.

Останні три компоненти формують біомассу екосистеми.

З погляду  функціонування екосистеми виділяють наступні функціональні блоки організмів ( крім автотрофів):

1. біофаги — організми, що поїдають інших живих організмів,
2. сапрофаги — організми, що поїдають мертву органічну речовину.

Усі ці компоненти взаємозалежні в просторі й часу й утворюють єдину структурно-функціональну систему.

 Екотоп

 лава на Гаваях, формує новий прибережний екотоп

Звичайне  поняття екотоп визначалося як місцепроживання організмів, що характеризується певною комбінацією екологічних умов: ґрунтів, мікроклімату й ін. Однак, у цьому випадку це поняття фактично майже ідентичне поняттю кліматоп.На даний момент під екотопом розуміється певна территорія або акваторія  з усім набором і особливостями грунтів, мікроклимату і інших факторів у незміненому організмами виді. Прикладами екотопа можуть служити наносні ґрунти, новоутворені вулканічні або кораллові острова, вириті людиною кар'єри й інші території, що заново утворилися. У цьому випадку кліматоп є частиною екотопа.

 Біоценоз, представлений у схематичному

  виді як харчова  мережа і його  біотоп

  «Біотоп»—перетворений біотою екотоп або, більш точно, ділянка території, однорідний за умовами життя для певних видів рослин або тварин, або ж для формування певного біоценозу.

Біоценоз — історично утворювана сукупність рослин, тварин, мікроорганізмів, що населяють ділянку суші або водойми (біотоп). Не останню роль у формуванні біоценозу відіграє конкуренція й природний добір. Основна одиниця біоценозу — консорция, тому що будь-які організми тією чи іншою мірою пов'язані з автотрофами й утворюють складну систему консортів різного порядку, причому це мережа є консортом усе більшого порядку й може побічно залежати від усе більшого числа детермінантів консорций.

Біотоп  і біоценоз разом формують біогеоценоз/екосистему.

Біорозмаїття й стійкість в екосистемах

 

Дощові  ліси Амазонії, як і вологі екваторіальні ліси, є місцями найбільшого біорозмаїття

Екваторіальний  дощовий ліс може містити більш 5000 видів рослин ( для порівняння в лісах тайгової зони — рідко більш 200 видів)

Важливість  біорозмаїття полягає в тому, що воно дозволяє формувати безліч співтовариств, різних за структурою, формі, функціям, і забезпечує стійку можливість їх формування. Чим вище біорозмаїття, тем більше число співтовариств може існувати, тем більше число різноманітних реакцій ( з погляду біогеохімиії) може здійснюватися, забезпечуючи існування біосфери в цілому.

Складність і стійкість екосистем

На даний  момент не існує задовільного визначення й моделі, що описує складність систем і екосистем зокрема. Існує два широко розповсюджені визначення складності: колмогорівська складність — занадто спеціалізоване для застосування до екосистем. І більш абстрактне, але теж незадовільне визначення складності, дане І. Пригожиним у роботі «Час, хаос квант»: Складні системи — не допускають грубого або операційного опису в термінах детермінистських причинностей. В інших своїх працях І. Пригожин писав, що не готовий дати строгого визначення складності, оскільки складне — це щось, що на даний момент не може бути коректно визначене.

Устьє річки — приклад екотона (фотографія дельти Ніла з космосу)

Ранги екосистем

Питання ранжирування екосистем досить складне. Виділення мінімальних екосистем (біогеоценозів) і екосистеми найвищого рангу — біосферыи не викликає сумнівів. У геоекологиії існує наступне ранжирування: фація — урочище (екосистема) — ландшафт — географічний район — географічна область — біом — біосфера. В екології існує подібне ранжирування, однак, звичайно вважається, що коректне виділення лише однієї проміжної екосистемы — біома.

На даний  момент найбільш загальноприйняте визначення звучить так: «Біом — сукупність екосистем з подібним типом рослинності, розташованих в одній природно-кліматичній зоні» (Акімова Т. А.,Хаскін В. В.).

Виділяють від 8 до 30 біомов. Географічний розподіл біомов визначають:

1. Закон географічної зональності (сформульований В. В. Докучаєвим)
2. Закон секторності