Підручник Біологія 9 клас - Л.І. Остапченко - Генеза 2017

ТЕМА 8. НАДОРГАНІЗМОВІ БІОЛОГІЧНІ СИСТЕМИ

§51. СТАБІЛЬНІСТЬ ЕКОСИСТЕМ І ПРИЧИНИ ЇЇ ПОРУШЕННЯ

Пригадайте, що таке біоритми організмів, гомеостаз.

Стабільність екосистем. Становлення певної екосистеми - це складний і тривалий процес, під час якого живі організми різних видів адаптуються до умов фізичного середовища життя, а також один до одного. За цей час ускладнюється її структура, формуються властивості - цілісність, стійкість, здатність до самовідтворення та саморегуляції.

Цілісність екосистем забезпечують взаємодії популяцій організмів усередині угруповання між собою та з фізичним середовищем, що створюють потоки енергії та ко- лообіг речовин (мал. 287). Здатність екосистем до самовідтворення зумовлена властивістю організмів відновлювати свою чисельність та умови власного існування. Стійкість екосистем проявляється в їхній властивості протистояти несприятливим зовнішнім впливам без руйнування власної структури.

Саморегуляція екосистем полягає в тому, що кількісні та якісні показники їхньої біопродуктивності, густоти видових популяцій, швидкості колообігу речовин та потоків енергії коливаються навколо певних оптимальних значень. Регулювальними факторами є внутрішньовидові та міжвидові зв’язки, що корегують чисельність окремих популяцій, унаслідок чого підтримується гомеостаз системи в цілому. Щойно густота популяції певного виду перевищить деякий середній (оптимальний) рівень, у біогеоценозі починають діяти регулювальні механізми (наприклад, вплив популяцій хижаків на популяції здобичі, паразитів - на популяції хазяїна, фітофагів - на популяції рослин тощо). Порушення взаємозв’язків організмів в екосистемах унаслідок діяльності людини можуть призвести до різкого скорочення чисельності одних видів та одночасного масового розмноження інших, зокрема шкідників лісу та сільського господарства (наведіть приклади).

Мал. 287. Схема, що ілюструє цілісність екосистеми. Завдання.

Уважно розгляньте малюнок. Охарактеризуйте роль кожного компонента екосистеми. Як зв’язки між ними забезпечують цілісність екосистеми?

Мал. 288. Приклади сукцесії:

І - первинна сукцесія: 1 - оселення лишайників на скельній породі;

2 - заселення первинного ґрунту мохами; 3 - утворення трав’янистого рослинного покриву; 4 - формування угруповання із світлолюбних деревних і трав’янистих рослин; 5 - формування екосистеми лісу; ІІ - вторинна сукцесія: замість культурних рослин (1) розвиваються бур’яни (2); 3 - формування трав’янисто-чагарникової рослинності; 4 - формування молодого соснового лісу

Як екологічні фактори впливають на зміни в екосистемах? Будь-яка екосистема може нормально функціонувати лише за більш-менш стабільних умов довкілля, що потрібно для здійснення колообігу речовин. Екосистеми певною мірою здатні підтримувати сталість своєї структури (гомеостаз), однак у них можуть відбуватися циклічні або поступальні зміни.

Циклічні зміни є наслідком пристосувань екосистем до періодичних (добових, сезонних тощо) змін навколишнього середовища. Це явище ґрунтується на адаптації популяцій окремих видів, які можуть проявлятись як періодичні зміни густоти окремих популяцій, їхньої вікової структури, активності особин популяцій різних видів тощо.

Поступальні зміни відбуваються в разі відновлення зруйнованих екосистем (наприклад, відтворення лісів і степів на місці згарищ тощо) або необоротних змін у певному напрямі кліматичних умов (вологості, середньорічної температури тощо). Вони можуть приводити до заміни екосистеми одного типу на інший.

Спрямовані послідовні зміни угруповань організмів, які із часом приводять до перетворення самої екосистеми, називають сукцесією. Угруповання організмів, які існують на початкових етапах сукцесії, характеризуються незначним видовим різноманіттям, слабко розгалуженими трофічними сітками, різкими коливаннями чисельності й густоти окремих популяцій та низькою здатністю підтримувати гомеостаз популяцій. Тому вони із часом заміщуються більш конкурентоспроможними видами. Унаслідок підвищується здатність екосистем до саморегулювання. Цей процес триває, аж поки не сформується багатовидова екосистема з максимально можливим в даних умовах ступенем стійкості. Процес сукцесії триває, доки екосистема не досягне значної видової різноманітності, стабілізації процесів колообігу речовин і перетворень енергії.

Сукцесії можуть бути первинними і вторинними. Первинні сукцесії - це поява й розвиток рослинних угруповань у місцях, де рослинності раніше не було (оселення лишайників на скельних породах або вищих рослин на піщаних узбережжях тощо) (мал. 288. І). Наприклад, оселення сосни звичайної на пісках значно змінює умови існування такого угруповання: затінюючи поверхню

ґрунту, сприяючи надходженню до нього органіки, утриманню ґрунтової води, вона створює можливість для оселення інших видів рослин. Тип рослинного угруповання, у свою чергу, визначає видовий склад тварин.

Вторинні сукцесії - відновлення природної рослинності після певних порушень, наприклад відновлення лісів після пожеж. Наприклад, вторинну сукцесію можна спостерігати на прикладі кинутого поля (мал. 288. ІІ).

Культурні рослини витісняються дикорослими трав’янистими, а згодом можлива поява кущів і дерев.

Прикладом штучної екосистеми, не здатної до саморегуляції, є агроценози - збіднені видами високопродуктивні угруповання рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів, створені людиною для отримання сільськогосподарської продукції. Від природних екосистем агроценози докорінно відрізняються властивостями та особливостями функціонування. Незначне видове різноманіття та погано розгалужені трофічні сітки зумовлюють слабку стійкість агроценозів, але високу продуктивність одного чи кількох видів у його складі. Незважаючи на те, що до складу агроценозів можуть входити представники дикої фауни та флори, без яких вони не здатні існувати, в агроценозах, на відміну від природних біогеоценозів, практично відсутня саморегуляція; без постійного втручання людини вони руйнуються і зникають.

Унаслідок вирощування на значних площах протягом років однієї чи кількох рослинних культур в агроценозах можливе масове розмноження бур’янів, шкідників та паразитів (комах, гризунів, паразитичних грибів тощо). Для забезпечення функціонування агроценозів людина має постійно запобігати процесам сукцесії, бо культурні рослини менш конкурентоспроможні, ніж дикі. На відміну від природних біогеоценозів, в агроценозах не відбувається колообіг речовин, бо більшу частину продукції людина вилучає у вигляді врожаю.

Створюючи агроценози, людина повинна враховувати зв’язки, що існують між організмами в природних угрупованнях, а також ті, які можуть виникати між культурними та дикими організмами за їх спільного існування.

Запам'ятаємо: сукцесія завершується формуванням зрілих стійких екосистем зі значним видовим різноманіттям, розвиненими механізмами саморегуляції (підтримання гомеостазу) і здатністю до самовідтворення. Такі дозрілі екосистеми перебувають у стані рівноваги з фізичним середовищем.

Завдання. Проаналізуйте риси відмінності та подібності між природними та штучними екосистемами (агроценозами). 1. Поясніть, чому агроценози не можуть тривалий час існувати без підтримки людиною. З допомогою вчителя запропонуйте заходи з підвищення стійкості та продуктивності агроценозів. Поясніть необхідність наукових досліджень для розв'язання таких завдань. 2. Обґрунтуйте необхідність дотримання екологічної культури під час ведення бізнесу в промисловості та сільському господарстві. Поясніть, чому перед реалізацією бізнесових проектів обов'язково слід проводити попередні екологічні дослідження (екологічну експертизу).

Коротко про головне

Ключові терміни та поняття:

сукцесія, агроценоз.

Перевірте здобуті знання

1. Які основні властивості екосистем? 2. У чому полягає саморегуляція екосистем? 3. Які властивості екосистем? 4. Що таке сукцесії? 5. Які сукцесії називають первинними та вторинними?

Поміркуйте

Які основні відмінності між природною екосистемою та агроценозом?



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити