Розділ 5. БІОГЕОЦЕНОЛОГІЯ (ВЧЕННЯ ПРО ЕКОСИСТЕМИ)

мікроконсументи, сапрофіти (від грецьк. "sapro" — розкладати), або осмотрофи (від грецьк. "osto" — проходити через мембрану) — гетеротрофні організми, переважно бактерії і гриби, які розкладають складові сполуки мертвої речовини, поглинають деякі продукти розкладу і вивільнюють неорганічні поживні речовини, придатні для використання продуцентами, а також: органічні речовини, здатні служити джерелом енергії, інгібіторами чи стимуляторами для інших біотичних компонентів екосистеми.

Перші три групи — неживі абіотичні компоненти, решта ж становить біомасу (живу масу). Характеризуючи екосистему за властивостями складових компонентів, можна виділити трофічну, просторову та видову структуру.

5.3. Основні етапи використання речовин та енергії в екосистемах. Втрати енергії при переході з одного трофічного рівня на другий

5.4. Первинна продукція -— продукція автотрофних організмів. Екологічна ефективність екосистем

Усі живі організми нашої планети підтримують свою життєдіяльність тільки завдяки енергії Сонця. Але не варто уявляти, ніби дана енергія космічного походження є загальнодоступною і широко використовується живими організмами. Тільки незначна частина енергії Сонця вловлюється рослинами, використовується для фотосинтезу. Енергія Сонця в основному йде на випаровування і на підтримання температурного режиму земної поверхні. Отже, тільки близько 40— 50% енергії Сонця проникає в біосферу, і тільки 0,1% зв'язується в процесі фотосинтезу.

За рік у масштабах нашої планети синтезується 150— 200 млрд сухої органічної речовини. Що таке продукція? Приріст біомаси за одиницю часу називається валовою продукцією, тобто це кількість органічної речовини, що нагромаджує екосистема за одиницю часу. Частина продукції, яка утворилася понад кількість потрібної для підтримання життєдіяльності всіх форм життя в екосистемі, називається чистою продукцією. Людина завжди намагається наростити показники чистої продукції, природа валової — відношення чистої продукції до загальної первинної продукції. Важливою характеристикою продуктивності екосистем є показник біомаси, що утворюється в тому чи іншому типі екосистеми.

Біомаса — вся органічна речовина екосистеми, тобто — це виражена в одиницях маси чи енергії кількість живої речовини організмів, окремих живих компонентів, які припадають на одиницю площі або об'єму.

Біомаса утворюється упродовж тривалого часу. Всі організми, що населяють екосистему, будуть творити біомасу. Показники біомаси

Таблиця 5.1. Біомаса деяких екосистем Землі

відрізняються в різних екосистемах, що зумовлено, насамперед, швидкістю обмінних процесів у самій екосистемі та темпами накопичення енергії в екосистемі. Яскравим прикладом різниці параметрів біомаси різних екосистем нашої планети є наступні дані (табл. 5.1).

Первинна продукція — біомаса підземних і надземних органів, а також: енергія і леткі речовини, вироблені автотрофною рослинністю на одиниці площі за одиницю часу.

Первинну продукцію виражають, як правило, в грамах біомаси на м2 нарік. Отже, простіше кажучи, продукція зелених рослин і буде первинною продукцією. Визначення параметрів первинної продукції є важливою передумовою для оптимізації природокористування. На нинішній день людині не під силу моделювання природних процесів, щоб збільшити рівень первинної продукції хоча б до середніх параметрів природних екосистем. Ми знаємо, що трофічні зв'язки, започатковані автотрофними організмами, творять складні ланцюги живлення гетеротрофної та сапротрофної ланки харчових зв'язків. Внаслідок споживання енергії, акумульованої гетеротрофними організмами, утворюється вторинна продукція.

Слід розуміти, що енергія не повертається до основного джерела, як це відбувається з хімічними речовинами. Кожен організм запасає частину відібраної енергії у своїх тканинах, а частину виділяє у вигляді теплоти або механічної роботи. Проілюструємо схему потоку енергії за О. Злобіним (1998) (рис. 5.2).

Як видно із наведеної схеми, енергія у доволі великій кількості не використовується. Тому і постає питання, наскільки ефективно використовується енерґія в екосистемі (рис. 5.3— 5.4). Аналіз вказаних схем показує, що екологічна ефективність залежить від ефективності трьох головних ступенів у потоці енерґії: експлуатації, асиміляції, чистої продукції:

5.5. Екологічна піраміда. Піраміди мас, чисел та енергії

Кількісні оцінки трофічних рівнів екосистеми вказують на наявність певної закономірності у відповідності нижчого трофічного рівня відносно іншого. Ч. Елтон встановив: кількість особин, що утворюють послідовний ланцюг, невпинно зменшується. В подальшому дане твердження Елтона неодноразово перевірялось і підтверджувалось. Сьогодні даний висновок більше відомий як "піраміда Елтона", оскільки схематичне зображення даної закономірності має форму піраміди (рис. 5.5).

Подальший аналіз енергетичних зв'язків в екосистемі показав, що встановлена "пірамідальна" закономірність має своє відображення і при оцінці параметрів біомаси та енергії (табл. 5.2).

Таблиця 5.2 Порівняння трофічних рівнів за чисельністю, біомасою та продуктивністю (Уіттекер, 1971)

Отже, існує три типи пірамід:піраміда чисел, піраміда мас та піраміда енергії (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Піраміди чисел, мас та енергії