§45. Взаємозв'язок компонентів екосистеми. Співіснування організмів в угрупованнях
Ви дізнаєтеся про найважливіші компоненти, які входять до складу екосистеми, а також про те, що таке трофічна структура екосистеми та про те, як взаємодіють організми в угрупованнях.
Які екосистеми є найуразливішими?
Як ви дізналися з попереднього параграфа, жодна екосистема не може існувати за відсутності хоча б однієї ланки в ланцюгу живлення. Такою ланкою є живий організм, що виконує роль продуцента, консумента або редуцента. Звичайно найуразливішою є екосистема, існування якої підтримує якась одна група організмів. Наприклад, якщо під впливом забруднення або якихось інших чинників гинуть коралові поліпи, то це може призвести до загибелі всієї екосистеми коралового рифу (мал. 261).
Проте до складу будь-якої екосистеми, окрім живих організмів, входять також:
1) неорганічні речовини (вуглець, азот, вуглекислий газ, кисень, вода та ін.), які здійснюють кругообіг в екосистемі;
2) органгчні сполуки (білки, вуглеводи, жири, гумусові речовини і т.д.), які утворюються продуцентами завдяки сонячній енергії з неорганічних речовин, проходять по ланцюгах живлення, забезпечуючи потік енергії та кругообіг речовин і розкладаються редуцентами до простих органічних та неорганічних речовин;
3) середовище існування (наземно-повітряне, водне, ґрунтове), якому притаманний певний клімат та інші фізичні чинники.
Одна із загальних рис будь-якої екосистеми (наземної, прісноводної, морської або штучної (сільськогосподарської)) — це взаємодія двох її основних компонентів: автотрофних організмів (зелених рослин та деяких бактерій), які використовують світлову енергію та неорганічні речовини, і гетеротрофних організмів (тварин, грибів та деяких бактерій), які використовують (розкладають і перебудовують) складні органічні речовини, утворені зеленими рослинами.
Відповідно і спеціалізація живих організмів як виробників або споживачів складних органічних речовин створює в екосистемах певну структуру, яка називається трофічною структурою (від грецького «трафе» — харчування). Ця структура складається з кількох трофічних рівнів, які займають продуценти і консументи.
Наприклад, у наземних екосистемах зелені рослини займають перший трофічний рівень (рівень продуцентів), рослиноїдні тварини знаходяться на другому рівні (рівень консументів першого порядку), хижаки, що полюють на травоїдних (хижаки першого порядку), займають третій рівень (рівень консументів другого порядку), а хижаки другого порядку, які полюють на хижаків першого порядку, знаходяться на четвертому рівні (рівень консумевтів третього порядку).
Отже, трофічний рівень об'єднує організми, які в процесі живлення або безпосередньо використовують енергію Сонця (рівень продуцентів) або отримують сонячну енергію, що перетворена в хімічну енергію органічних сполук, з їжею через однакову кількість ланок ланцюга живлення. Тобто знаходяться у ланцюзі живлення на однаковій відстані від продуцентів.
Суттєвим є також те, що частина енергії, а отже, й речовин, від розкладання яких вона отримана, втрачається живими організмами у вигляді тепла. Тому кількість живих організмів на нижчому трофічному рівні повинна бути більшою, ніж на вищому.
Якщо згадати приклад з наземною екосистемою, то вона зможе існувати лише тоді, коли найчисельнішими будуть організми першого трофічного рівня — продуценти (зелені рослини). Відповідно представників вищих рівнів буде все менше й менше, а найменше в екосистемах хижаків, які живляться хижаками.
Отже, трофічну структуру екосистеми можна схематично зобразити у вигляді так званої екологічної піраміди (мал. 262). Основою екологічної піраміди є перший рівень (рівень продуцентів), а вищі рівні (рівні консументів різних порядків) утворюють наступні поверхи та вершину піраміди.
Як ви уже знаєте, в екосистемах постійно здійснюється кругообіг речовин та потік енергії.
Наприклад, до складу атмосфери входить вуглекислий газ, що поглинається рослинами і в процесі фотосинтезу включається до складу органічних речовин, передусім глюкози і крохмалю. Органічні речовини рослин споживають рослиноїдні тварини, які, в свою чергу, є джерелом поживних речовин для різноманітних хижаків. Енергію клітини рослин і тварин отримують завдяки диханню, що відбувається у мітохондріях. У процесі дихання розкладаються органічні речовини й виділяється вуглекислий газ, який, завдяки газообміну, знову повертається в атмосферу. Дихання — це процес, що відбувається за участі кисню. Кисень утворюється в процесі фотосинтезу і виділяється зеленими рослинами в атмосферу. Таким чином життєдіяльність живих організмів забезпечує кругообіг вуглекислого газу і кисню в природі й підтримання необхідної для існування біосфери кількості цих речовин в атмосфері.
На відміну від вуглекислого газу і кисню, кругообіг води головним чином забезпечується неживими компонентами екосистем. Вода випаровується з поверхні водойм, ґрунту, рослин, в атмосфері водяна пара конденсується і випадає у вигляді дощу.
Різні території нашої планети мають притаманні саме їм особливості температурного режиму, освітлення, зволоження та рельєфу. Тому організми різних екосистем пристосувалися саме до тих умов, в яких воші мешкають. Наприклад, рослина верблюжа колючка, яка живе в посушливих умовах, має надземну частину висотою 0,4-1,2 м, а її коренева система досягає глибини 20 м, що дозволяє їй отримувати воду з глибоких шарів ґрунту (мал. 263). Білі ведмеді, які мешкають на півночі у полярних широтах, мають товстий підшкірний шар жиру, а їхнє тіло вкрите густою шерстю, що зберігає тепло (мал. 264).
Тварини мають різноманітні пристосування до захоплення їжі, які описані на с. 132 та зображені на мал. 179—182. У тварин є також багато поведінкових пристосувань для полювання, втечі чи захисту від ворога або конкурента.
Загалом організми в екосистемі тісно пов'язані між собою. Одні з них є джерелом їжі для інших, як рослини дня рослиноїдних тварин або жертва для хижака. Іноді сам організм або його домівка може стати місцем проживання дія інших організмів, як от лишайники можуть мешкати на деревах, а кліщі — у гніздах птахів.
З 6 класу вам відомо, що тісне співіснування організмів різних видів називають симбіозом. Наприклад, корені багатьох рослин переплітаються з грибницею грибів, утворюючи мікоризу. (Пригадайте, яка користь від такої взаємодії для гриба, а яка для рослини!)
Класичним прикладом симбіозу є взаємодопомога рака-самітника та актинії (мал. 265). Рак забезпечує переміщення актинії у просторі, а вона захищає рака від нападників.
Зовсім інші стосунки формуються при паразитизмі. Паразит, який зазвичай менший від хазяїна, використовує його як джерело їжі, і часто, як середовище існування, завдаючи цим шкоди хазяїну. Паразити можуть мешкати у середині організму хазяїна, як от сисуни чи ціп'яки, або ж зовні — як воші та блохи.
Висновки
1. Для функціонування екосистеми необхідні сонячна енергія, вода, поживні речовини (хімічні сполуки) та автотрофні і гетеротрофні організми, що утворюють ланцюги живлення.
2. Основними компонентами екосистеми є неорганічні речовини, органічні сполуки, середовище існування, продуценти, консументи і редуценти.
3. В екосистемі неорганічні речовини (вуглекислий газ, кисень, вода) здійснюють кругообіг, потрапляючи із неживої природи в організми і навпаки — з організмів у неживу природу.
4. Трофічний рівень об'єднує організми, які в процесі живлення або безпосередньо використовують сонячну енергію (рівень продуцентів) або отримують енергію Сонця, що перетворена в хімічну енергію органічних сполук, з їжею через однакову кількість ланок ланцюга живлення. Тобто знаходяться у ланцюзі живлення на однаковій відстані від продуцентів.
5. Трофічну структуру екосистеми зображують у вигляді екологічної піраміди. В основі екологічної піраміди знаходяться продуценти, а наступні рівні утворені консументами різних порядків.
Терміни і поняття, які потрібно засвоїти
Екологічна піраміда, трофічна структура, трофічний рівень.
Контрольні запитання
1. Назвіть два найважливіші компоненти будь-якої екосистеми. Яку роль вони виконують?
2. Які трофічні рівні існують в екосистемі? Поясніть на прикладі наземної екосистеми.
3. Чому трофічну структуру екосистем зображують у вигляді піраміди?
4. Охарактеризуйте різні форми співіснування організмів. Наведіть приклади.
Завдання
1. Заповнить у зошиті таблицю, вказавши роль, яку кожний із вказаних видів, що мешкають у ставку, виконує в ланцюзі живлення. Враховуйте, що дафнія — мікроскопічний рачок, який живиться планктоном, а молюск ставкових великий живиться водними рослинами. Згадайте, чим живиться річковий рак.
2. Намалюйте у зошиті схему екологічної піраміди ставка з трьома рівнями, як показано на зразку. Напишіть для кожного рівня його назву, і розмістіть на відповідних рівнях назви видів, що мешкають у ставку, з таблиці.
Цей матеріал з підручника Біологія 7 клас Костіков та ін. (narodna-osvita.com.ua)
