Людина та її середовище існування

Одним з найважливіших понять екології є середовище існування. Середовище – це сукупність факторів та елементів, що впливають на організм у місці, де він перебуває.

Екологічний фактор – це елемент середовища, що здійснює безпосередній вплив на живий організм, принаймні на одній зі стадій його індивідуального розвитку. Усі екологічні фактори умовно поділяють на біотичні, абіотичні та антропогенні. Біотичні фактори – це всі можливі впливи, яких зазнає живий організм з боку оточуючих його живих істот. Абіотичні – це всі елементи неживої природи, що впливають на організм (температура, світло, вологість, склад повітря та води, ґрунту тощо). Антропогенні – це фактори, пов’язані з впливом людини на природне середовище. Відповідно до іншої класифікації, розрізняють первинні й вторинні періодичні й неперіодичні фактори. До первинних належать температура, зміни положення Землі щодо Сонця, завдяки яким в еволюції виникла добова, сезонна, річна періодичність багатьох біологічних процесів. Вторинні періодичні фактори є похідними первинних, наприклад, рівень вологості залежить від температури, тому в холодних місцях планети повітря містить менше водяної пари; неперіодичні фактори діють на організм чи популяцію раптово, епізодично. До них належать стихійні сили природи – виверження вулканів, ураган, удар блискавки, повінь тощо.

Будь-яка особина, популяція, співтовариство зазнають дії багатьох факторів, але лише деякі з них є життєво важливими. Такі фактори називають лімітуючими, чи обмежуючими. Відсутність цих факторів або якщо їх концентрація вища чи нижча критичних рівнів, робить неможливим освоєння середовища особинами певного виду. З огляду на це, для кожного біологічного виду існує оптимум фактора (величина, найбільш сприятлива для розвитку й існування) і границі витривалості. Види, що переживають значні відхилення факторів від оптимальної величини, називаються широко пристосованими, чи евритопними. Види, які здатні пережити лише незначні відхилення екологічних факторів від оптимальної величини, називають вузько пристосованими, чи стенотопними. Здатність видів освоювати різні середовища існування характеризується величиною екологічної валентності. Для більшості видів екологічний оптимум обмежений. Збереження належного рівня біологічної активності, незважаючи на коливання інтенсивності екологічних факторів, забезпечується гомеостатичними механізмами на рівні особин або популяції.

Як зазначалось, екологічні закономірності проглядаються на рівні особин, популяції особин, біоценозу, біогеоценозу.

Біогеоценоз – це історично сформоване динамічне, стійке співтовариство рослин, тварин, мікроорганізмів, що перебуває в постійній взаємодії й безпосередньому контакті з компонентами атмосфери, гідросфери та літосфери. Біогеоценоз складається з біотичної (біоценоз) частини й абіотичної (екотоп), що пов’язані безупинним обміном речовин і є відкритою системою.

Основною функцією біогеоценозу є забезпечення кругообігу речовин і потоків енергії.

Біотична частина біогеоценозу представлена біоценозом. Будь-який біоценоз є самопідтримуючим, він саморегулює сукупність живих організмів, що складається з певного комплексу видів. Організми в біоценозі утворюють співтовариства, що тісно залежать одне від одного, найчастіше на основі харчових зв’язків як засобу отримання енергії для життя.

В основі харчових (трофічних) зв’язків лежить наявність двох основних типів харчування.

Аутотрофи отримують необхідні для життя хімічні речовини з довкілля й за допомогою сонячної енергії перетворюють їх в органічну речовину.

Гетеротрофи розкладають органічну речовину на вуглекислий газ, воду, мінеральні солі і повертають їх у навколишнє середовище. У такий спосіб забезпечується кругообіг речовин, що виник у процесі еволюції як необхідна умова існування життя. При цьому світлова енергія Сонця трансформується організмами в інші форми енергії – хімічну, механічну, теплову. Частина енергії Сонця розсіюється. Діяльність і взаємодія всіх живих істот у природі засновані на односторонньо спрямованому потоці енергії й кругообігу речовин.

Сукупність живих організмів (біоценоз) разом з його фізичним середовищем існування, що складається з неорганічних речовин (біотоп), називається екосистемою. Біогеоценоз є елементарною природною екосистемою. Сукупність усіх екосистем Землі називають біосферою.

У структурі будь-якого біогеоценозу виокремлюють такі обов’язкові компоненти:

 абіотичні речовини середовища;

 аутотрофні організми – продуценти біотичних органічних речовин;

 гетеротрофні організми – консументи (споживачі) готових органічних речовин першого й наступних порядків (рослиноїдні та м’ясоїдні тварини) ;

 детритоядні організми – деструктори, що перетворюють органічну речовину на прості мінеральні з’єднання (мікроорганізми).

Важлива роль у біогеоценозі належить ланцюгам харчування, що становлять трофічну структуру, завдяки якій здійснюються перенесення енергії та кругообіг речовин. Первинним джерелом енергії в ланцюзі харчування є сонячне випромінювання, потужність енергії якого становить 4, 61026 Дж/с. Поверхні Землі досягає 1/2 000 000 частина цієї енергії, з якої близько 1-2% асимілюють рослини. Майже 30-70% поглиненої ними енергії йде на забезпечення їх життєдіяльності й синтезу органічних речовин. Енергія, накопичена в рослинній біомасі, – це чиста первинна продукція біогеоценозу. Фітобіомасу використовують як джерело енергії й матеріалу для створення біомаси споживання першого порядку й далі по харчовому ланцюгу. Звичайно, продуктивність наступного трофічного рівня становить не більш як 5-20% попереднього. Загалом, якщо сумарна біомаса всіх організмів, які живуть на суші, становить приблизно 31012 тонн, то на зообіомасу припадає лише 1-3%