Підручник Біологія 9 клас - В. І. Соболь - Абетка 2017

Тема 8. НАДОРГАНІЗМОВІ БІОЛОГІЧНІ СИСТЕМИ

§ 58. ЕКОСИСТЕМИ ТА ЇХНЯ СТАБІЛЬНІСТЬ

Так усе колись минеться, все що вдіє людський дух, Неодмінним зостається лиш невпинний, вічний рух.

В. Самійленко

Основні поняття й ключові терміни: СТАБІЛЬНІСТЬ ЕКОСИСТЕМИ. Екологічна сукцесія. Штучні екосистеми.

Пригадайте! Що таке екосистеми?

Поміркуйте!

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. Чи можна застосувати цей принцип до екосистем?

ЗМІСТ

Як забезпечується стабільність екосистем?

СТАБІЛЬНІСТЬ (СТІЙКІСТЬ) ЕКОСИСТЕМИ - екосистеми зберігати свою структуру й функціонування під дією зовнішніх чинників. Будь-яка екосистема, чи трухлявий пеньок, чи велика річка, має внутрішні механізми саморегуляції для підтримання сталості складу й функціонування, тобто екологічного гомеостазу, але у різних екосистем він буде різним. Виникає запитання, чому?

Основною умовою стабільності екосистем є видове різноманіття. Види-продуценти забезпечують утворення великої кількості первинної органічної речовини, від якої залежать наступні ланки ланцюгів живлення. Велика кількість їжі сприяє існуванню консументів декількох порядків, серед яких є взаємозамінні види, подібні за своїми екологічними функціями. Завдяки цьому виникають розгалужені трофічні мережі, що забезпечують функціонування екосистеми, якщо зменшується кількість окремих видів. І нарешті, значна кількість видів-редуцентів здійснює повну мінералізацію органічних решток до неорганічних сполук, що їх можуть знову використовувати продуценти. Таким чином, чим більша різноманітність видів у екосистемі, тим більшими будуть її стабільність й тривалість існування.

Екосистеми є динамічними структурами із багатьох видів продуцентів, консументів, редуцентів, пов’язаних між собою трофічними ланцюгами. Рівновага у системах «хижак - жертва», «запилювачі - квіткові рослини», «фітофаг - рослина», «паразит - хазяїн» установлюється як еволюційні відносини упродовж багатьох тисяч років. За цей час види адаптуються один до одного і до середовища існування.

Екосистема тільки прагне до стабільності, але ніколи її не досягає: по-перше, змінюються зовнішні умови, по-друге, види змінюють середовище існування.

Залежно від здатності екосистем підтримувати свою динамічну рівновагу їх поділяють на динамічно стійкі (екосистема стійко функціонує в широкому діапазоні змін навколишніх впливів і має багато взаємозамінних видів) і динамічно нестійкі (екосистема функціонує в обмеженому діапазоні змін навколишніх впливів і має небагато взаємозамінних видів). Так, кораловий риф, струмок, ставок є прикладами нестійких екосистем, а широколистий ліс, степ, тайга, буковий карпатський праліс - стійких (іл. 161).

Отже, стабільність екосистем залежить від механізмів саморегуляції екосистеми, які пов'язані із видовим біорізноманіттям.

Яке значення та етапи екологічних сукцесій?

Стабільність екосистем забезпечується механізмами саморегуляції за більш чи менш стабільних умов довкілля. Але у випадку зміни цих умов у них відбуваються зміни.

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). Причинамисукцесій 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 (іл. 162).

За особливостями формування сукцесії поділяють на первинні й вторинні. 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). Вторинні сукцесії - це відновлення природних угруповань після певних порушень (наприклад, відновлення лісів після пожеж чи вирубки, степів - після розорювання). Таким чином, екологічні сукцесії є механізмами появи, розвитку, самопідтримки та відновлення екосистем!

Якими є основні етапи формування сукцесій?

Іл. 162. Приклади сукцесійних змін

Іл. 161. Кораловий риф (1) і буковий карпатський ліс (2)

• 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 мінерілазацією 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.

Отже, постійні зміни середовища життя спричиняють сукцесії, кінцевою метою яких є досягнення стабільного стану.

Які особливості відрізняють штучні екосистеми від природних?

Штучні екосистеми - це збіднене видами угруповання рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів, створене людиною. Їхнє призначення полягає в забезпеченні людини їжею й сировиною, створенні умов проживання, організації наукових досліджень та ін. Існування штучних екосистем можливе тільки за постійного, науково обґрунтованого догляду з боку людини.

Однією з визначальних особливостей штучних екосистем є переважання одного чи декількох домінантних видів організмів, що позначається на довжині трофічних ланцюгів, складності трофічних мереж тощо. В таких екосистемах діє в основному штучний добір, спрямований на максимальну продуктивність організмів, потрібних людині. Штучні екосистеми мають обмежений видовий склад, не здатні до саморегуляції, нестійкі за своєю природою, оскільки в умовах стресу вони є дуже вразливими для конкурентів, збудників хвороб, паразитів, хижаків тощо. Людина повинна постійно втручатися у структуру та функціонування екосистем для того, щоб запобігти небажаним змінам.

Створюючи штучні екосистеми людина має розуміти їхні особливості та організовувати ландшафти таким чином, щоб не порушувалась стабільність природних великих екосистем. Сади чи поля мають чергуватися з лісами, природними водоймами, луками та біогеоценозами інших типів (іл. 163). Все це забезпечуватиме те різноманіття, що є запорукою стабільності окремих екосистем і природи загалом.

Іл. 163. Поле поруч з луками як приклад дотримання екологічної культури у бізнесі

Отже, штучні екосистеми мають ту саму структуру (абіотичну та біотичну частини), умови існування (видове різноманіття, ланцюги живлення тощо), але позбавлені такої властивості, як стабільність й стійкість у часі.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Завдання на порівняння

Порівняйте за допомогою таблиці в робочому зошиті природні й штучні екосистем та сформулюйте висновок про їхню стабільність у часі.

Ознака

Екосистеми

природні

штучні

Тип екосистем (за стійкістю)

Причини виникнення

Видове біорізноманіття

Трофічні сітки

Ступінь біопродуктивності

Саморегуляція

Джерело енергії

Колообіг речовин й потік енергії

Панівна форма добору

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Екологія

У сучасній екології з’явився термін види-агресори (від лат. aggressio - напад). Ці види швидко поширюються на нових територіях і витісняють аборигенні види.

Так, серед рослин до такої групи відносять борщівник Сосновського (іл. 164, 1), амброзію полинолисту, гірчак повзучий та ін. Серед тварин - мохнаторукий китайський краб, риби срібний карась і ротан-головешка (іл. 164, 2), молюск рапана, реброплав мнеміопсис та ін. Не маючи ворогів і будучи надзвичайно плідними, вони швидко створюють численні популяції й активно впливають на екосистеми. Чому екосистеми під їхнім впливом змінюються? Зробіть висновок про цілісність і саморегуляцію екосистеми.

Іл. 164. Приклади видів-агресорів: 1 - борщівник Сосновського; 2 - ротан-головешка

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1 - 6

1. Що таке стабільність екосистем? 2. Назвіть види екосистем за стійкістю. 3. Що таке екологічна сукцесія? 4. Які причини сукцесій? 5. Що таке штучні екосистеми? 6. Наведіть приклади штучних екосистем.

7 - 9

7. Як забезпечується стабільність екосистем? 8. Яке значення та етапи екосукцесій? 9. Які особливості відрізняють штучні екосистеми від природних?

10 - 12

10. Застосуйте знання і на конкретних прикладах порівняйте природні й штучні екосистеми.







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