Курс лекцій для студентів неекологічних спеціальностей

Крені рослин розміщуються в грунті на різних глибинах, але основна маса їх знаходиться в гумусному горизонті. Корені в грунті живуть. Діяльність їх полягає в постійному поглинанні з грунту води за рахунок різниці осмотичного потенціалу в клітинах кореня і у грунтовому розчині та постійному поглинанні хімічних речовин.

Добування рослинами поживних речовин з твердої фази грунту здійснюється за рахунок двох механізмів:

1. Корені реалізують видільну функцію (з живих коренів у грунт безперервно надходять органічні кислоти, що забезпечує розчинення грунтових солей та роз’їдання мінералів).
2. Корені живуть у сполученні з грунтовими мікроорганізмами (оселяючись навколо коренів, мікроорганізми утворюють особливу зону грунтового життя – ризосферу) – азот фіксуючі, силікатні. Сапрофітні мікроорганізми ризосфери активно руйнують органічну речовину грунту.

Тваринне та мікробне населення грунту представлене консументами різних рівнів та мікроорганізмами – редуцентами. Їхня діяльність являє собою сумісну роботу в процесах гуміфікації та мінералізації органічної речовини, що надходить до грунту. Тому грунтове населення – така ж закономірна цілісність як і наземна.

Кожна екосистема відрізняється своєрідним потоком енергії та колообігом речовин. Ці процеси опосередковані наявністю в екосистемах живих організмів. Сукупність всіх живих організмів екосистеми називають біоценозом. У сучасній екології біоценозом називають групу організмів різних видів, що співіснують на одній і тій же ділянці території та взаємодіють між собою за рахунок трофічних зв’язків, або просторових.

Серед структур біоценозу виділяють три види:

• видову, що розкриває видове різноманіття живих організмів;
• трофічну, що демонструє характер харчових взаємин між організмами біоценозу;
• просторову, що показує територіальне розміщення рослин, тварин та мікроорганізмів.

Видовий склад біоценозу може бути досить різноманітним. Але його формування підкоряється одному загальному правилу: у природному біоценозі обов’язково повинні бути продуценти, консументи та редуценти. Без такого поєднання організмів із різним типом живлення будь-який біоценоз не може існувати.

Біоценози характеризуються цілком визначеним видовим складом організмів. Залежно від систематичної належності організмів біоценози розділяються на:

• Фітоценози, що утворені рослинами;
• Зооценози, що являють собою сукупність усіх тварин екосистеми;
• Мікробоценози, що сформовані мікроорганізмами, які населяють земляну частину екосистеми.

Цілісність біоценозів зумовлена дією ряду механізмів, але головні серед них – два:

• перший полягає в тому, добір видів в біоценоз будь-якої екосистеми йде на основі спільності їх екологічних вимог щодо середовища;
• другий механізм полягає в наявності коадаптацій рослин та тварин щодо спільного життя.

Співмешкання видів в одному ценозі є результатом того, що один вид потрібен іншому так, що без нього він не може існувати (фітофаги не можуть існувати там, де нема відповідних рослин; рослини, запилювані комахами, не можуть існувати там, де нема цих комах). В результаті цього в кожному біоценозі набір видів рослин та тварин не випадковий, а закономірний.

Форми зв’язків між організмами в біоценозі різноманітні. Основні із них:

1. Топічні зв’язки, що виникають за рахунок того, що один організм своєю життєдіяльністю змінює середовище в бік, сприятливий для інших організмів. Наприклад, сфагові мохи підкислюють грунтовий розчин і створюють сприятливі умови для засенення цих боліт рисичкою, журавлиною та іншими рослинами, характерними для боліт Полісся України.
2. Трофічні зв’язки полягають у тому, що особини одного виду використовують інший вид, продукти його життєдіяльності, або мертві залишки як джерело їжі. Наприклад, тільки на основі трофічних зв’язків лелеки належать до складу водно-болотистих ценозів, а лосі населяють в основному осикові ліси.
3. Фабричні зв’язки – зв’язки, при яких особини одного виду використовують особин іншого виду чи їхні частини тіла для побудови необхідних їм гнізд, або схованок.
4. Форичні зв’язки – забезпечують перенесення особин одного виду особинами іншого виду.

У природі спостерігаються як тривалі біоценози так і короткочасні (біоценоз дубового лісу і біоценоз пшеничного поля).

Принципи функціонування екосистем (за Б. Небелем)

Перший принцип. Одержання ресурсів і позбавлення від відходів відбувається в рамках коло обігу усіх хімічних елементів.

Другий принцип. Екосистеми існують за рахунок сонячної енергії, яка не забруднює середовище, практично вічна і кількість якої відносно стала й надлишкова.

Третій принцип. Чим більша маса популяції, тим нижчим має бути трофічний рівень, який вона займає.

Людина своїм життям і своєю діяльністю порушує всі три принципи функціонування екосистем, змінюючи колообіг хімічних елементів, використовуючи як джерело енергії корисні копалини і забруднюючи довкілля відходами і збільшуючи чисельність людської популяції, справляючи тим самим тиск на природне середовище і порушуючи природну рівновагу між компонентами біосфери.

Цілісність і стійкість екосистем забезпечується:

• колообігом хімічних елементів;
• використанням сонячної енергії;
• передачею енергії по ланцюгам живлення.

Стійкість екосистем забезпечується рівновагою популяцій, яких в екосистемі може бути сотні чи тисячі. У свою чергу, рівновага популяцій залежить від співвідношення біотичного потенціалу і опору середовища, які діють у протилежних напрямах.

Біотичний потенціал – це сукупність чинників, які сприяють збільшенню чисельності популяції:

• параметри довкілля в зоні оптимуму;
• здатність розширювати свій ареал;
• достатня кількість їжі;
• поповнення статевозрілого складу за рахунок потомства;
• велика швидкість розмноження.

Опір середовища – чинники, що протидіють збільшенню чисельності популяції:

• нестача їжі;
• несприятливі умови життя;
• розмноження хижаків;
• поширення хвороботворних бактерій;
• низька репродуктивна здатність;
• нездатність адаптуватися до змін зовнішнього середовища.

Оскільки кожна популяція прагне збільшити свою чисельність, вона використовує