МЕДИЧНА БІОЛОГІЯ, АНАТОМІЯ, ФІЗІОЛОГІЯ ТА ПАТОЛОГІЯ ЛЮДИНИ - Я.І.Федонюк 2010

БІОЛОГІЯ

РОЗДІЛ 2. БІОГЕОЦЕНОТИЧНИЙ РІВЕНЬ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ І МІСЦЕ ЛЮДИНИ В НЬОМУ

2.1. ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ ЛЮДИНИ

Біогеоценоз як екологічна система

У природі популяції організмів різних видів завжди утворюють біоценози. Біоценоз — історично сформована сукупність популяцій тварин, рослин, мікроорганізмів, які займають ділянку земної поверхні з однотипними абіотичними умовами. Сукупність тварин біоценозу називають зооценозом, рослин - фітоценозом, мікроорганізмів - мікробіоценозом. Межі біоценозу визначаються переважно фітоценозом. Наприклад, біоценоз соснового лісу. Ділянку земної поверхні (суші чи водойми) з однотипними абіотичнми умовами, яку займає певний біоценоз, називають біотопом. Біоценоз і біотоп разом утворюють біогеоценоз. Біогеоценоз - історично сформований комплекс живих і неживих компонентів певної ділянки земної поверхні, пов'язаних між: собою обміном речовин та енергії. Біоценоз - жива частина біогеоценозу, біотоп - нежива. Термін "біогеоценоз" вперше в 1940 р. ввів у науку російський вчений В.М.Сукачов. Він близький до терміну "екосистема", який запропонував раніше в 1935 р. англійський ботанік А.Теслі. Відмінність між ними та, що екосистема - більш широке поняття. Екосистеми не мають визначеного об'єму і можуть охоплювати простір різної протяжності: від краплі води або акваріуму до океана чи всієї поверхні планети. На відміну від екосистеми, межі біогеоценозу визначені переважно фітоценозом.

Біогеоценоз - елементарна структурна одиниця біосфери. Він утворює біогеоценотичний рівень організації живої матерії. Закономірності функціонування біогеоценозу, його структуру, продуктивність, динаміку, межі, кругообіг речовин та енергії вивчає наука біогеоценологія. Окремі біогеоценози можуть включати збудників хвороб, носіїв і переносників. Тому вивчення біогеоценозів має велике значення для медицини і фармації, розуміння суті природних осередків хвороб.

До складу неживої частини біогеоценозу (біотопу) входять неорганічні речовини, рельєф, грунт, мікроклімат, газовий склад повітря тощо. Жива частина біогеоценозу (біоценоз) включає три обов'язкові групи організмів- 1) продуценти; 2) консументи і 3) редуценти. Продуценти (виробники) - автотрофні організми, які синтезують органічні речовини з неорганічних (зелені рослини). Консументи (споживачі) - гетеротрофні організми, які не здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних, а живляться готовими органічними речовинами, але не мінералізують їх. Редуценти (руйнівники, деструктори) - гетеротрофні організми, які руйнують органічні рештки мертвих рослин і тварин і переводять їх в мінеральні речовини (наприклад, бактерії-сапрофіти).

Біогеоценоз - відкрита система. Функція біогеоценозу - кругообіг речовин та енергії. У нього поступає енергія Сонця, мінеральні речовини грунту, гази атмосфери, вода, а з нього виділяється тепло, кисень, вуглекислий газ, біогенні речовини. Кругообіг речовин та енергії в біогеоценозі здійснюється по трофічних ланцюгах. Трофічний ланцюг (ланцюг живлення) - це послідовний ряд живих організмів, пов'язаних між собою трофічними (харчовими) зв'язками. Будь-який ланцюг живлення складається з кількох трофічних рівнів. На кожному з них одночасно може існувати багато видів організмів. Трофічна структура ланцюга відбиває напрямок перенесення енергії в ньому.

Первинним джерелом енергії, від якої залежить існування всіх організмів на Землі, є Сонце. Першу ланку (перший трофічний рівень) ланцюга живлення складають зелені рослини (продуценти), які в процесі фотосинтезу поглинають сонячну енергію і перетворюють її в потенціальну енергію органічних речовин, які вони синтезують. При цьому лише незначна частина (близько 1 %) сонячної енергії, яка досягає Землі, зв'язується в процесі фотосинтезу, інша розсіюється у вигляді тепла. Тварини (консументи першого порядку), які поїдають зелені рослини теж засвоюють для побудови своєї біомаси лише незначну частину енергії своєї їжі (10-20 %), а решта розсіюється у вигляді тепла, витрачаючись на процеси життєдіяльності. Вони утворюють другий трофічний рівень. Те ж можна сказати про хижаків (консументи другого порядку), які живляться травоїдними тваринами. Вони утворюють третій трофічний рівень. Отже, з кожним наступним трофічним рівнем кількість асимільованої енергії в ланцюгу живлення прогресивно зменшується. Цю закономірність називають правилом екологічної піраміди. Зменшення кількості енергії на кожному наступному трофічному рівні супроводжується зменшенням біомаси і чисельності особин. Ця обставина обмежує число ланок у ланцюгу (переважно їх буває не більше чотирьох-п'яти). Приклади ланцюгів живлення: 1) планктонні водорості-планктонні тварини-рачки-риби-рибоїдні птахи і ссавці; 2) рослини-комахи- комахоїдні птахи-хижі птахи. Екологічна піраміда - графічне зображення у вигляді діаграми послідовності трофічних рівнів у ланцюгу живлення. Розрізняють піраміду енергії, піраміду біомаси, піраміду чисельності.

У біогеоценозі формується багато ланцюгів живлення, які взаємопереплітаються, оскільки один і той самий вид може бути ланкою різних ланцюгів. Переплітаючись, ланцюги живлення утворюють трофічну сітку. її існування забезпечує відносну стійкість біогеоценозу. Якщо чисельність якого- небудь виду зменшується або він випадає, рівновага в системі не порушується, оскільки види, які харчувалися ним, переключаються на інші джерела їжі. Чим більша видова різноманітність біогеоценозу, тим він стійкіший.

Біогеоценоз характеризують наступні показники: різноманітність видів, щільність популяцій, біомаса, біологічна продуктивність. Біологічна продуктивність - це біомаса, що створюється за одиницю часу. Розрізняють первинну і вторинну продуктивність. Первинна продуктивність - це біомаса, створена за одиницю часу автотрофними організмами, вторинна продуктивність - біомаса, створена гетеротрофними організмами за одиницю часу. Продуктивність природних біогеоценозів не може забезпечити людство необхідними продуктами. Людина створює штучні біогеоценози - агробіогеоценози (поля, пасовиська, городи, плодові сади, водосховища). Вони більш продуктивні, але без постійного догляду з боку людини існувати не можуть і приречені на швидку заміну природними біогеоценозами.