Параграф 2.2

Головні властивості, будова та зв¢язок біотичних та абіотичних компонентів екосистеми та їх участь в формуванні екосистем.Приклади екосистем. Відрізняючи ознаки екосистеми. Розвиток екосистеми. Концепція клімаксу.

Біотичні і абіотичні компоненти екосистем так тісно переплетені один з одним в єдиний комплекс, що розділити їх вкрай важко. Більша частина біогенних елементів і органічних сполук зустрічається як всередині, так і зовні живих організмів і утворює постійний потік між живим і неживим. Хоч деякі речовини можуть належати тільки одному з цих станів. Наприклад, хлорофіл зустрічається тільки в живих клітинах, він не функціонує зовні живих клітин, а гумус ніколи не зустрічається в організмах.

Спільність організмів і фізичне середовище розвиваються та функціонують як єдине ціле. Про це поперед усього свідчить склад атмосфери Землі з унікально високим вмістом кисню. Помірні температури і сприятливі для життя умови кислотності також були забезпечені ранішніми формами життя. Координована взаємодія рослин та мікроорганізмів згладжувало коливання фізичних чинників. Наприклад, NH₃, що вивільнювався організмами, підтримував у воді, грунтах та осадах величину рН, необхідну для їх життєдіяльності. Без цього значення рН могли б бути такими низькими, що організми не вижили б таких кислих умовах.

Функціонування екосистеми забезпечується взаємодією трьох основних складових частин: живих компонентів, потоку енергії та кругообігу речовин, що ілюструється блоковою моделлю за Ю. Одумом:

Рисунок 2.3. - Блокова модель екосистеми за Ю. Одумом:

А – автотрофи; Г – гетеротрофи; З – запаси споживних речовин

Потік енергії спрямований в один бік, частина її перетворюється автотрофами в органічну речовину, але більша частина енергії проходить крізь екосистему, залишає її у вигляді теплової енергії.

На відзнаку від енергії, елементи харчування і вода можуть використовуватися багаторазово. Розміри імпорту та експорту елементів харчування варіюють залежно від типа, розміра та віку екосистеми.

Взаємодія автотрофних і гетеротрофних процесів є найбільш важливою функцією будь-яких екосистем. На протязі значного геологічного періоду (приблизно 600 млн-1млрд років тому) невелика, але помітна частина органічної речовини, що синтезувалася, не розходувалася, а зберігалася і нагромаджувалася в осадах.

Саме перевага швидкості фотосинтезу над швидкістю розкладення органічних речовин й була причиною зменшення вмісту вуглекислого газу і накопичення кисню в атмосфері.

Це підтверджує хоч бі й той факт, що склад атмосфери Землі різко відрізняється від умов на інших планетах Сонячної системи. Склад атмосфери Землі без життя наближався б до складу атмосфери на Марсі або Венері (табл. 2.1). Таблиця 2.1

Порівняння складу атмосфери і температурних

умов на Землі та інших планетах (за Ю. Одумом)

Планета	Вміст основних газів в атмосфері, об.%	Температура поверхні,оС
СО2	N2	О2
Марс	95,0	2,7	0,13	-53
Венера	98,0	1,9	сліди
“Земля без життя”	98,0	1,9	сліди
Земля	0,03	78,09	20,93

Отже, саме зелені організми відіграли головну роль у формуванні геохімічного середовища Землі, сприятливого для існування усіх інших організмів.

Нагромаджена значна кількість кисню зробила моживим виникнення і еволюцію вищих форм життя. Приблизно 300 млн років тому відбувся великий надлишок органічної продукції, що призвело до утворення горючих копалин. За рахунок накопичення цієї енергії пізніше людина змогла здійснити промислову революцію. За останні 60 млн років в атмосфері виробилося відносно постійне співвідношення кисню (21%) та вуглекислого газу (0,03%).

Співвідношення,що склалося, швидкостей автотрофних і гетеротрофних процесів може слугувати одною з головних функціональних характеристик екосистем.

Відношення концентрацій СО₂ та О₂ відображує співвідноешння швидкостей цих процесі в екосистемах, тобто, співвідношення акумульованої продуцентами та розсіяної консументами енергії. При цьому в різних екосистемах баланс цих процесів може бути або позитивним, або негативним. Існують системи з перевагою автотрофних процесів, тобто, з позитивним біотичним балансом (тропічний ліс, мілке озеро, агроекосистема). В інших, навпаки, переважують гетеротрофні процеси, тобто, має місце негативний баланс (горна річка, місто).

Велику стурбованість повинна викликати діяльність людини, яка значно прискорює процеси розкладення, спалюючи органічну речовину, що нагромаджена в корисних копалинах. В повітря викидається велика кількість СО₂, який до цього був зв’язаний у вугіллі, нафті, торфі, деревині, тощо.

Співвідношення СО₂ та О₂ в атмосфері характеризує баланс автотрофних і гетеротрофних процесів в біосфері загалом.

Взагалі, продукційно-деструкційний баланс в біосфері цілком в сучасних умовах є позитивним. Це обумовлено тим, що не всі частини мертвих рослин і тварин руйнуються з однаковою швидкістю. Жири, цукри та білки розкладуються достатньо швидко, а деревина (клітковина, лігнін), кості – дуже повільно. Найбільш стійким проміжним продуктом розкладення органічних речовин є гумус, наступна мінералізація якого дуже уповільнена. Повільне розкладення гумусу – одна з причин запізнення деструкції порівняно з продукцією.

Загалом, можна сказати, що розкладення органічних останків – це довгий, багатоступеневий і складний процес, що контролює кілька важливих функцій екосистеми: повертання елементів харчування в кургообіг і енергії – в систему; перетворення інертних рречовин земної поверхні; підтримування складу атмосфери, що необхідний для життя.