Микитюк О.М., Грицайчук В.В., Злотін О.З., Маркіна Т.Ю.
Основи екології

Енергетика екосистем

ГЛАВА 4. ЕКОСИСТЕМИ

4.1. ЕНЕРГЕТИКА ЕКОСИСТЕМ

Ключові слова: біогеоценоз, біомаса, біологічна продуктивність, біотоп, біоценоз, консументи, продуценти, редуценти, ланцюги живлення, екосистема, екологічні піраміди, ентропія.

У 1935 році англійський еколог А. Тенслі вводить поняття «екосистема». Екосистема — це біотоп + біоценоз.

Біоценоз — сукупність популяцій рослин, тварин і мікроорганізмів, які мають певний склад, їх взаємовідносини, а також зв'язок із середовищем існування.

Біотоп — природний, відносно однорідний життєвий простір певного біоценозу. Включає мінеральні, неорганічні речовини, рельєф, клімат та інші абіотичні фактори.

Таким чином, це система, що включає всі організми (біоценоз) на даній території (біотоп) і взаємодіє з фізичним середовищем.

У 1942 році російський учений В.М. Сукачов вводить поняття біогеоценоз. Це поняття дуже близьке до поняття «екосистема». Біогеоценоз, за В.М. Сукачовим — це сукупність однорідних явищ на відомому просторі земної поверхні (атмосфери, гірської породи, ґрунту й гідрологічних умов, рослинності, тваринного світу і мікроорганізмів).
Різниця між цими поняттями полягає в тому, що біогеоценоз — це один з рангів екосистеми й відрізняється більшою однорідністю в порівнянні з екосистемою (табл. 4).

Таблиця 4. Порівняння двох понять (доступно тільки при скачуванні підручника)

Деякі вчені вважають, що біогеоценоз — це екосистема, яка обмежена певним фітоценозом. Наприклад: луг, ліс, болото, агроценоз — це «біогеоценоз»; космічний корабель, акваріум, водний канал — «екосистема».
Але великої різниці між цими поняттями немає. У зарубіжній науковій та науково-популярній літературі термін «біогеоценоз» не вживається. Використовується тільки термін «екосистема».

Характеристика екосистем

1. Екосистеми — це складові одиниці біосфери.
2. Екосистеми складаються з органічної та неорганічної речовин.
3. Між компонентами екосистеми існує обмін речовин та енергії. У термодинамічному відношенні екосистеми — відкриті системи.
4. Екосистеми мають певну стабільність і чітко виражений внутрішній кругообіг речовин. Вони здатні певною мірою до саморегуляції (гомеостаз).
5. Екосистеми склалися в ході довготривалої еволюції. Це результат адаптації видів до навколишнього середовища.

Оскільки екосистеми — відкриті системи, для свого існування вони постійно потребують надходження енергії. Джерелом цієї енергії на Землі є Сонце.

Екологічні системи, як і всі живі істоти, підкоряються двом фундаментальним законам природи: першому та другому законам термодинаміки.

Перший закон термодинаміки — енергія не зникає й не виникає. Вона переходить з однієї форми в іншу. Загальна сума енергії залишається постійною.
Наприклад, світло переходить у тепло, сонячна енергія переходить в енергії хімічних сполук тощо. Вимірюється енергія в ергах, джоулях, калоріях.

Другий закон термодинаміки — ефективність переходу енергії з однієї форми в іншу ніколи не буває 100%. Усі форми енергії спонтанно намагаються перейти в менш організовану, більш хаотичну форму (ентропію). Цей закон інколи ще називають законом ентропії.
Наприклад, система «паливо — мотор — автомобіль — навколишнє середовище». Під час спалювання палива більша частина енергії розсіюється, переходить у хаос. Ентропія — це міра хаосу, міра невпорядкованості. Організми здатні підтримувати складну струкуру, впорядкованість. Для цього необхідно, щоб до них увесь час надходила енергія.

Розглянемо процес утворення енергії в живих організмах та її подальше перетворення:
СО2 + Н2О + світло + хлорофіл — АТФ — органічна речовина — дихання — СО2 + Н2О + АТФ — ріст, розвиток, розмноження та ін.

Дані про те, скільки енергії Сонця використовується організмами (живими системами), суперечливі. Згідно з одними джерелами, це 0,1%, іншими — 1% (Піанка, 1981). Ця енергія засвоюється рослинами в процесі фотосинтезу, перетворюється в енергію органічних сполук, а далі передається іншим організмам в екосистемах.
Шлях, за яким можна прослідкувати, як передається енергія Сонця в екосистемах від одного організму до іншого, називають ланцюгом живлення.
Місце кожного організму в цьому ланцюгу називають трофічним рівнем.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом