Сутнісні начала природи, або чого навчає вчення про Трійцю. 21 страница

Нерідко конкуруючі організми виробляють хімічні речови­ни, які пригнічують ріст та розвиток або особин свого ж виду, або інших видів. Наприклад, шавлії виділяють токсичні леткі речовини, що мають саме таку дію.

280

Особливі взаємовідносини виникають між рослинами і тра­воїдними тваринами. Загальновідомі приклади використання рослинами біологічних пристосувань, що захищають їх від по­їдання тваринами. Це колючки, шипи, шипики, жалкі волоски та інше. Але мало відома і тим цікава справжня «хімічна вій­на» між рослинами і тваринами, що ними живляться. Протя­гом довгого еволюційного шляху рослини озброїлися цілим ря­дом захисних хімічних речовин. Наприклад, горох виділяє пі-зантин, що захищає його від грибів-паразитів. Інші речовини, наприклад хромени, відлякують комах. Піретрин, що містять­ся в рослинах роду хризантем, діє згубно на багатьох шкідни­ків. Восковий наліт на пагонах та листках багатьох рослин ро­бить їх важкодоступними для комах і грибів.

Примітка_______________________________________________

У випадку ураження грибами або бактеріями багато рослин виділяють жиро­подібні антибіотики, що називаються фітоалексинами. Інші рослини замість фітоалексинів виділяють таніни та леткі речовини. Так, після поїдання листків дуба гусінню непарного шовкопряда нові листки, що відростають на дереві, містять велику кількість танінів. Такі листки стають малоїстівними, і личинки шовкопряда гинуть. Подібний захист мають також інші рослини. Коли зайці об'їдають кору берези, то нові пагони містять значно більше смол та отруй­них речовин, ніж до ушкодження. Також було виявпено, що при нападі гусіні верба та вільха утворюють певні леткі сполуки. Вони поширюються, напевно, через повітря, від дерева до дерева, і неушкоджені рослини реагують таким самим чином, як і ушкоджені. Але цю речовину, попри всі зусилля вчених, ще не вдалося отримати.

Здатність рослин виробляти токсичні речовини необхідно враховувати і в сільському господарстві. Багато культурних со­ртів порівняно з їх дикорослими предками не здатні виробляти токсичні речовини в необхідній для захисту кількості. Тому зараз учені зосереджують зусилля на отримання отруйних або відля­куючих рослиноїдних тварин речовин рослинного походження.

Виявлено, що хімічні засоби захисту мають не лише наземні рослини, але й багато водоростей.

У цілому взаємовідносини рослин в угрупованні дуже складні й різноманітні. Деякі їх прояви ми починаємо розу­міти лише сьогодні. Ті приклади, що тут описані, скоріш є лише початком досліджень, які обіцяють багато цікавих і значних відкриттів.

281

На відміну від рослин тварини значно менше залежать від наявності світла. Якщо автотрофні організми конкурують зде­більшого саме за світло, то тварини весь час проводять в пошу­ку їжі. їжа - це те основне, що забезпечує організм поживними речовинами. На довгому шляху еволюції виникало і вдоскона­лювалося безліч варіантів добування харчів. Тварини вимушені були вступати в певні взаємовідносини між собою. Такі взаємо­відносини можна поділити на певні групи. Коротко згадаємо про них.

Взаємовідносини хижак - жертва є найбільш показовими і відомі, мабуть, кожному. Вислів «хижак» можна застосувати в різних значеннях. Звичайно хижаками називають тварин, що живляться іншими тваринами, близькими за систематичним положенням. Наприклад, такими, що належать до одного з ними класу або ряду (вовк і заєць, тріска та оселедці тощо). Тварин, що живляться молюсками, комахами або червами, звичайно не відносять до хижаків. Іноді, як відомо з біології рослин, деякі комахоїдні рослини теж називаються хижаками.

При вивченні біології тварин можна спостерігати цікаві при­стосування для ловіння здобичі в хижаків та пристосування в жертв - щоб уникнути пазурів хижака.

Досить різноманітне за формами у тварин, як і у рослин, явище симбіозу - взаємовигідного співіснування (мутуалізму); співіснування, вигідного для одного з партнерів; або нейтраль­ного співіснування.

Примітка

Можна навести багато прикладів таких форм взаємовідносин. Рак-самітник і актинія, де рак використовує щупальця актинії для захисту, а актинія живить­ся залишками їжі рака. Це типовий приклад мутуалізму. Особливо поширені форми симбіозу між деякими морськими тваринами та одноклітинними во­доростями. Наприклад, найбільший молюск тридакна, що досягає розміру 1,5 м і ваги 200—300 кг, надає притупок великій кількості одноклітинних водо­ростей, без яких не може існувати. У цьому випадку тварини постачають водоростям вуглекислий газ та азотисті спопуки (продукти метаболізму), а отримують від роспин кисень і частково органічні речовини. Часто можна спостерігати зграйки рибок, що ховаються поміж щупапець медуз, - це є прикладом однобічного симбіозу.

Надзвичайно різноманітний також паразитизм, коли орга­нізми використовують інших тварин як середовище існування

282

та джерело їжі. Особливо він поширений серед одноклітинних тварин, а також серед безхребетних. При паразитизмі між тва­ринами встановлюються взаємовідносини паразит - хазяїн.

Коменсалізм, або нахлібництво, - харчування залишками їжі інших тварин; також поширене серед тварин. Наприклад, у мурашниках живуть кілька видів жуків, що живляться за ра­хунок запасів працелюбних мурашок. Також коменсалами мо­жна вважати рибок-лоцманів, рибок-прилипал, що постійно супроводжують акул і харчуються залишками їхньої їжі.

Вільна конкуренція - взаємовідносини, що виникають між організмами одного або різних видів в однакових умовах середови­ща. Наприклад, гризуни, саранові, копитні, що споживають тра­ви. Такі ж відносини складаються і серед хижаків, наприклад, між хижими птахами та лисицями, які живляться гризунами.

У сучасній екології, як зазначено вище, до екологічних фа­кторів середовища відносять не лише абіотичні та біотичні фак­тори, а й антропогенні. Ці фактори обумовлені господарською діяльністю людини, і їх вплив на функціонування екосистем має здебільшого негативний характер. Тому ми розглянемо їх у розділі 6, разом з тими екологічними проблемами, які вони спри­чинюють.

12.4. Екосистеми

Термін «екосистема» запропонував у 1935 р. англійський бота­нік А. Тенслі. Це поняття охоплює не лише сукупність живих організмів, а й комплекс факторів навколишнього природного середовища.

Для всіх без винятку екосистем характерні кругообіг речо­вин та потік енергії. Речовини, необхідні для побудови живих організмів, безперервно здійснюють кругообіг, надходячи в живі організми і повертаючись у ґрунт після їх смерті. Крім того, екосистеми повинні безперервно постачатися енергією.

Початковим джерелом енергії в екосистемах є сонячне світ­ло. Ця енергія надходить через зелені рослини. У процесі фото­синтезу з вуглекислого газу та води утворюються складні орга­нічні речовини. В них нагромаджена частина сонячної енергії у вигляді хімічних зв'язків. Як побічний продукт виділяється кисень. Для синтезу органічних речовин також необхідні

283

мінеральні речовини, розчинені у воді. Тому фотосинтезуючі організми, що виробляють органічні речовини з неорганічних, називають продуцентами.

Примітка__________________________________________________

Органічні речовини, що утворилися в процесі фотосинтезу, використовують­ся самими рослинами або організмами, які їх поїдають. У процесі дихання відбувається вивіпьнення енергії, яка забезпечує життєдіяльність. Для цього переважна частина організмів використовує кисень. У результаті дихання утворюється С0₂ та Н₂0, які є вихідними речовинами для фотосинтезу. Час­тина поживних речовин витрачається на побудову тканин самих організмів.

Речовина та енергія складають єдине ціле і переходять в екосистемі від одних організмів до інших. Але є одна суттєва відмінність. Речовина може безкінечно довго здійснювати кру­гообіг, включаючись у процесі фотосинтезу в органічні сполуки та повертаючись у ґрунт після смерті організмів. А більша час­тина енергії поступово втрачається у вигляді тепла. Тому екоси­стема постійно потребує притоку енергії ззовні у вигляді органі­чних сполук, у яких «законсервоване» сонячне світло (рис. 12.1).

Світло

Фотосинтез

Поживні речовини

Кисень

Вуглекислий газ

Дихання

Тепло

Рис. 12.1. Взаємозв'язок процесів фотосинтезу і дихання

в екосистемах

284

Як розподіляються ролі всіх компонентів екосистеми? Може скластися враження, що рослини повністю незалежні від тва­рин, бактерій і грибів. Однак це не так. Якщо б на нашій пла­неті існували лише фотосинтезуючі організми, то невдовзі всі мінеральні речовини були б перетворені в органічні. Тоді б ріст і розвиток рослин припинився зовсім. Цього не відбувається тому, що існує ціла група організмів, яке живляться відмерли­ми рослинними і тваринними організмами. Вони розкладають органічні речовини до мінеральних, видобуваючи необхідні для своєї життєдіяльності речовини та енергію. Ця група організмів дістала назву редуцентів.

Якщо б екосистеми складалися лише з продуцентів та реду-центів, то вони могли б існувати необмежено довго. Але ситуа­ція ускладнюється наявністю ще однієї великої групи організ­мів, які використовують в їжу велику кількість органічної ре­човини. Це тваринні організми, або консументпи. Розрізнюють рослиноїдних, м'ясоїдних (хижаки) та всеїдних тварин. Частина тварин і рослин перейшла до паразитичного способу життя, їх об'єднують у групу паразитів.

Всі компоненти екосистеми перебувають у певному взаємо­зв'язку. Такий взаємозв'язок будується на харчових взаємовід­носинах. Таким чином, всі «ролі» розподіляються залежно від джерела їжі та її загальної кількості, що отримують організми. За джерелами їжі всі організми поділяють на автотрофів і гете-ротрофів. Автотрофи - фотосинтезуючі організми, що вико­ристовують енергію сонця для створення власних органічних речовин. Гетеротрофи не можуть цього робити і тому жив­ляться органічними речовинами, що виробляються автотрофа­ми. Серед самих гетеротрофів їжа розподіляється нерівномірно. Найбільша кількість її припадає рослиноїдним тваринам, які є їжею для хижаків, хижаки невеликих розмірів стають жертвою більших хижаків. Тварини, що загинули або не потрапили до пазурів хижаків, врешті-решт стають «здобиччю» редуцентів -бактерій, грибів, червів, комах та інших. Таким чином, всі живі компоненти екосистеми шикуються в певну послідовність, утво­рюючи ланцюг живлення. На схемі (рис. 12.2) показані взаємо­зв'язки основних компонентів екосистеми через кругообіг речо­вин та потік енергії.

Будь-які структурні особливості екосистем є результатом їхнього розвитку. Окремим випадком еволюції екосистем є

285

НАДХОДЖЕННЯ НЕОРГАНІЧНІ

ЕНЕРГІЇ ПОЖИВНІ РЕЧОВИНИ

(сонячне світло) (з фунту, води і повітря)

І

г— ПРОДУЦЕНТИ РЄДУЦЕНТИ

(зелені рослини) (бактерії, гриби, комахи)

І

РОСЛИНОЇДНІ -------------------------*- М'ЯСОЇДНІ

ТВАРИНИ ТВАРИНІ

ВТРАТИ ЕНЕРГІЇ *+------------------------------------------'

(тепло) •+-----------------------------------------------------'

Рис. 12.2. Взаємозв'язки компонентів екосистеми (стрілками показано кругообіг речовин і потік енергії)

сукцесії. Сукцесія - це послідовна зміна екосистем на одній і тій самій території під впливом природних факторів або діяль­ності людини. Наприклад, оголення ґрунту після зсуву, свіжі річкові наноси та ін. Угруповання живих організмів, які перши­ми заселяють такі місця, називаються піонерними. У міру роз­витку будь-яке піонерне угруповання рано чи пізно досягає стій­кої рівноваги, коли вже не може бути замінене іншим угрупо­ванням. Такі угруповання називаються клімаксними.

Повний набір угруповань живих організмів у часовій послі­довності їхніх замін від піонерного до клімаксного складає сук-цесійний ряд.

Таким чином, різноманітність видів формує сукцесію та її напрямок, забезпечує наповненість реального простору життям.

286

Розділ 13

Закономірності екосистемного

регулювання

13.1. Закономірності системи «організм - середовище»

Жива складова нашої планети утворює надскладний комплекс із неживим компонентом, якому притаманні певні закономір­ності, які характеризують взаємодію неживого та живого, роз­кривають взаємозв'язки, що складалися сотнями мільйонів ро­ків, еволюціонували та змінювалися. Нарешті останні тисячо­ліття ознаменувалися появою нового потужного екологічного фактора - господарчої діяльності людини.

Загальна екологія, що зародилася в глибинах біології, роз­глядає основні закономірності взаємодії організмів і середови­ща переважно з погляду біотичного компонента. Тут фігурують такі суто біологічні поняття, як плодючість, інтенсивність роз­множення, густота популяцій та їх віковий склад тощо. Але в будь-якому випадку будь-яка система «організм - середовище (екосистема)» характеризується рухом речовини, а саме її кру­гообігом, і потоком енергії. Такий рух речовини та потік енергії являють собою строгу ієрархію підпорядкування. Порушення ланцюгів у складних системах екологічних взаємодій спричи­нює певні зміни як у структурі систем, так і їхніх функціональ­них можливостей.

Розглянемо основні закономірності взаємодій екологічних факторів середовища, функціонування екосистем та простежи­мо на рівні законів, правил і закономірностей динаміку змін екосистем.

Екологічні фактори та їхвзаємозв'язок. Як відзначалося вище, існуючі в наш час екосистеми пройшли тривалий шлях

287

історичного розвитку. На цьому шляху були злети і падіння. Певні системи досягали небувалого прогресу і перетворювалися в домінуючі угруповання, як, наприклад, мезозойські плазуни, і ті ж таки плазуни пережили майже повний крах при різкій зміні екологічних умов близько 60 млн років тому. Які ж зако­номірності покладені в основу функціонування екосистем? До яких наслідків може призвести порушення основних законів та принципів системного характеру?

Слід відзначити, що системі «організм - середовище» прита­манний цілий ряд закономірностей, які можна згрупувати в кілька «блоків». Головні з них: закономірності системи «орга­нізм - середовище»; закони функціонування біоценозів та угру­повань; кругообіг речовин і потоки енергії, стійкість угрупо­вань і біоценозів; структура та функціонування екосистем, їх динаміка.

Закономірності системи «організм — середовище». Слід відзначити, що будь-який організм існує в певних умовах сере­довища і відокремити його від останнього неможливо. Між ор­ганізмом і середовищем встановлюється певна взаємодія. Така взаємодія підпорядковується певним закономірностям, серед яких можна відзначити закономірності загального і часткового характеру. Найперше - це те, що організм і середовище явля­ють собою діалектичну єдність. Саме середовище визначає мож­ливість існування організму, але провідну роль у цих взаємо­зв'язках відіграє живе.

Закон єдності «організм - середовище». Ця закономірність сформульована нашим співвітчизником В.І. Вернадським. Фор­ма існування організму завжди повинна відповідати умовам існу­вання. Звідси випливає правило відповідності умов середовища життю, яке генетично обмежене. Іншими словами, з одного боку середовище «пропонує» комплекс певних умов, а з іншого - функціонування організму в цих умовах обмежується його генетичними можливостями.

Наприклад, фактори, що впливають на функціонування орга­нізмів у певних екологічних умовах, називають екологічними. Всі вони можуть бути згруповані в три групи: абіотичні фактори, тоб­то фактори неживої природи температура, вологість, світло, рель­єф (рис. 13.1); біотичні - фактори взаємодії живого з живим (му­туалізм, паразитизм, хижацтво, коменсалізм, вільна конкуренція); антропогенні - фактори господарської діяльності людини.

288

ПІВНІЧ ПІВДЕНЬ

Сніги Тундра Тайга Помірний ліс Дощовий

тропічний ліс

Рис. 13.1. Розташування рослинних біомів залежно від умов

середовища: саме широтна зональність рослинного світу наочно

демонструє залежність видового складу рослинності від абіотичних

умов середовища

Необхідно відзначити, що й самі організми суттєво вплива­ють як одне на одного, так і на неживий компонент екосистем. Наприклад, утворення ґрунтів неможливе без участі живого, оскільки гумусна частина ґрунту утворюється виключно із за­лишків організмів. Це дозволило виділити ґрунти в окремий екологічний фактор - едафічний,

Крім того, самі організми змушені вступати в певні взаємо­зв'язки один з одним, утворюючи так звані біотичні зв'язки, які називають біотичними екологічними факторами.

Особливе місце в структурі екосистем посідає біологічний компонент, який весь час збільшує тиск на середовище свого існування. Такий тиск виражений у постійній тенденції органі­змів нарощувати чисельність. При цьому саме середовище по­чинає суттєво змінюватися. Таким чином формується власне середовище існування організмів.

Закон максимуму біогенної енергії В.І. Вернадського -Е.С. Бауера. Ця закономірність виглядає так: будь-яка біологіч­на система, що знаходиться в рівновазі із середовищем та ево­люційно розвивається, збільшує свій вплив на нього. Однак тис­ку організмів на середовище протистоїть опір середовища, обу­мовлений дією закону тиску середовища життя, чи закону об­меження росту Ч.Дарвіна, суть якого полягає в тому, що роз­множення організмів відбувається в геометричній прогресії і за відсутності обмежень той чи інший вид швидко б заполонив

289

весь світ. Існуючі обмеження середовища певним чином впоря­дковані і можуть бути сформульовані у вигляді правил, прин­ципів та законів.

Закон обмежувальних факторів Ф. Блекмана. У загаль­ному вигляді всі вищезазначені закономірності сформульовані таким чином: фактори середовища, які мають песимальне зна­чення {нижній поріг дії фактора), особливо утруднюють (обме­жують) можливість існування виду в даних умовах, незважаю­чи на оптимальне поєднання інших окремих умов. Можна на­вести безліч прикладів дії таких факторів. Так, досить часто лімітуючим фактором виступає температура. Холоднокровні тва­рини в умовах значних сезонних температурних коливань або гинуть, або виробляють механізми, за допомогою яких пережи­вають несприятливий період, - сплячка або інші виду анабіозу, при яких значно уповільнюються життєві процеси, що підтри­муються запасами поживних речовин. Рослини наших помірних

Рис, 13,2. Вертикальна зональність: ще один приклад залежності

видового складу рослин від температури та вологості, що можна

спостерігати при просуванні з низини вгору. Саме ці фактори

виступають як лімітуючі, зумовлюючи характер рослинності

290

широт також мають спеціальні фізіологічні механізми зимівлі, що допомагають долати дію лімітуючого температурного факто­ра. В якості інших обмежувальних факторів може виступати вологість, освітлення, наявність їжі тощо (рис. 13.2). Можна навести цікавий приклад, коли роль лімітуючого фактора віді­грає діяльність людини. Зоологи відзначають, що є певні види тварин, які надто чутливі до фактора неспокою. Наприклад, сірий журавель покидає місця гніздування, якщо людина за­надто часто потрапляє в поле його зору. Біологи часто відзнача­ють, що неорганізований відпочинок людей на природі є серйо­зним фактором неспокою і часто викликає досить суттєві зміни у видовому складі екосистем.

Закон толерантності розширює наше розуміння дії лімі­туючих (обмежувальних) факторів: лімітуючим фактором може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу, а діапа­зон між ними визначає величину витривалості (толерантності) організму до даного фактора. Найчастіше діяльність людини як екологічний фактор штучно спричинює дію лімітуючих факто­рів як у зоні мінімуму, так і в зоні максимуму, ставлячи органі­зми на межу витривалості.

Загалом будь-який фактор - абіотичний чи біотичний - може стати лімітуючим і лише оптимальна сукупність цих факторів забезпечить процвітання тієї чи іншої групи організмів. Таку закономірність було сформульовано у вигляді закону рівнозна­чності всіх умов життя: всі умови середовища, що необхідні для життя, відіграють рівнозначну роль. Для пояснення цього закону досить відзначити, що лімітуючим фактором може стати будь-який екологічний фактор, досить лише його значення зве­сти до мінімуму або максимуму. Наприклад, відсутність в еко­системі хижаків спочатку начебто сприяє бурхливому росту чисельності травоїдних, оскільки хижак є лімітуючим факто­ром і стримує таке зростання. Але потім здоров'я популяції травоїдних починає погіршуватись і смертність починає зроста­ти. Тут лімітуючим фактором виступають інфекційні мікроор­ганізми, які користуються відсутністю добору з боку хижака, що призвело до погіршення спадковості популяції жертви, їх опірності інфекціям. Лише збалансована дія всієї сукупності фа­кторів забезпечує стан рівноваги в екосистемах.

Закон мінімуму. Даний закон був сформульований Ю. Лібі-хом у 1840 році, хоча до екології на той час він не мав ніякого

291

відношення, оскільки такої галузі знань у ті часи ще не існува­ло. Сутність закону полягала в тому, що будь-який фактор, який є в дефіциті, визначає успішність життя. Цей висновок був зроб­лений стосовно розмірів урожаю сільгоспрослин, який залежав від наявності в ґрунті необхідних речовин. Пізніше цей закон був розширений і доповнений. Так, правило взаємодії факторів стверджує, що дефіцитна речовина може бути замінена іншою. Е. Рюбель у 1930 році розширює закон мінімуму у вигляді зако­ну компенсації факторів. Наприклад, нестача світла при фото­синтезі може компенсуватися підвищеною концентрацією С0₂. Але водночас формулюється закон незамінності фундамента­льних факторів (В.В. Вільямс, 1949 p.). При повній відсутності в середовищі фундаментальних екологічних факторів вони не можуть бути замінені іншими. Дійсно, відсутність води, напри­клад, створює умови, які несумісні з життям, в умовах темряви рослини не здатні фотосинтезувати тощо.

Закон фазових реакцій стверджує, що малі дози токсичної речовини діють як стимулятор, а великі концентрації пригнічу­ють організми або викликають їх загибель. Ця думка досить поширена в побуті і відбивається відомим афоризмом: «отрута в малій дозі є ліками». Але це не зовсім так. Наприклад, широко відомо, що малі дози радіації сприятливо діють на організми, але наукові дані не надають однозначного підтвердження. Навпаки, є думка, що будь-яка доза радіації є згубною, навіть її фонові значення. Підраховано, що Чорнобильська катастрофа потенцій­но викликала близько 1 млн ракових захворювань, а смертність у поколіннях дорівнює 20 млн чол. Також відомо, що слабке опромінення спричинює сплеск підвищеної сексуальності в чоло­віків, а також наступну слабкість. Загальний висновок може бути таким, що малі дози токсикантів виводять живу систему з рівно­ваги, що в цілому не можна розглядати як позитивне. Можна вважати, що застосування малих доз для лікування є вимуше­ним, і не слід розглядати його як корисне.

Таким чином, розглянуті закономірності відносно лімітую­чих факторів середовища є надзвичайно важливими, оскільки надають можливість регулювати ліміти природного середовища і створювати оптимальні умови функціонування екосистем. На жаль, у сучасних технологіях майже відсутні екологічні підхо­ди, які б враховували такі закономірності, що й поставило люд­ство на межу екологічної кризи.

292

13.2. Закономірності структурування та функціонування

екосистем

Нагадаємо, що екосистема - це вся сукупність живих організ­мів, які мешкають на даній території і взаємодіють з характер­ними для неї абіотичними факторами. Для всіх без винятку екосистем характерний відносно стійкий кругообіг речовин та потік енергії (рис. 13.3).

Принцип екологічної компліментарності.Усі компоненти будь-якої екосистеми настільки тісно пов'язані одне з одним, що скла­дають єдине цілісне функціональне утворення. Тобто окремий компонент не може існувати незалежно від інших. Ця закономі­рність виражена в принципі екологічної компліментарності (до-повненості). Складові частини екосистеми пов'язані харчовими відносинами та доповнюють і одночасно залежать одна від одної. Наприклад, травоїдні тварини засвоюють рослинну їжу на 50-70% і її не перетравлені рештки містять ще достатню кількість органічних речовин. Цими речовинами живиться ціла група інших гетеротрофів, яка створює ланку так званих редуцентів. Саме ці

Рис. 13.3. Кругообіг речовин в екосистемі: процеси фотосинтезу

забезпечують екосистему біомасою, яка містить речовину та запас

енергії, а при звільненні енергії при процесах дихання речовина знов

повертається до свого вихідного стану С0₂ та Н₂0, включаючись

у фотосинтез

293

організми значно підвищують ефективність мінералізації органі­ки, повертаючи мінеральні речовини продуцентам - зеленим ро­слинам, які, у свою чергу, знов за їх допомогою фіксують енер­гію сонця у вигляді органічних речовин. Саме ці органічні речо­вини і визначають в кінцевому результаті загальну біомасу еко­системи, у тому числі і травоїдних тварин. Якщо вилучити хоча б частково ланку редуцентів (наприклад, обробляючи ґрунт отру­тами) то через деякий час ресурси екосистеми будуть вичерпані. Закон життя. На підставі вищезазначеного формулюється один з основних законів життя на рівні екосистем: постійне існування організмів у будь-якому обмеженому просторі мож­ливе лише в екологічних системах, всередині яких відходи жит-

Енергія, отримана в результаті фотосинтезу

Мінерали Вода

Енергія

витрачається

на життєдіяльність

, потенційна < **£§£ енергія

⁹ Мінерали Вода

Рис. 13А. Рух енергії в екосистемах; рослини в процесі фотосинтезу

включають елементи енергетично бідних речовин у молекули

органічних речовин. Коли рослину з'їдають, спалюють або вона

просто зогниває, ця запасена енергія вивільняється, забезпечуючи

життєдіяльність компонентів екосистеми. Знов утворюються

енергетично збіднені прості речовини і цикл повторюється

294

тєдіяльності одних видів організмів утилізуються іншими ви­дами (за Ю.М. Куражковським). Іншими словами, тривале існу­вання угруповань організмів можливе лише в екосистемах, де між ними встановлюються абіотичні і біотичні взаємозв'язки, які забезпечують пристосованість та доповнюваність організмів одне одним. Тому цю важливу закономірність також назива­ють принципом формування екосистеми.

Одна з важливих закономірностей також формулюється як закон збереження життя: життя може існувати лише в про­цесі руху крізь живе тіло потоку речовини, енергії та інфор­мації. Припинення руху в цьому потоці припиняє і життя. З цього визначення випливає ще одна закономірність - закон од-нонаправленості потоку енергії. Загальний енергетичний по­тенціал продуцентів (зелених рослин) поступово, рухаючись по харчових ланцюгах від консументів першого порядку до кінце­вого хижака, розсіюється при диханні або разом з біомасою пе­редається на кожну наступну ланку. Редуценти отримують най­меншу кількість енергії і передають в початкову ланку проду­центам лише 0,25-0,35% від початкової кількості. Загальний висновок - існує лише кругообіг речовин в екосистемах, який підтримується потоком енергії (рис. 13.4).

Закон динамічної рівноваги. Для розуміння динаміки фун­кціонування екосистем необхідне знання цього закону, який був сформульований М.Ф. Реймерсом на початку 70-х років мину­лого століття. Згідно з цим законом речовина, енергія, інформа­ція і динамічні якості окремих природних систем (у тому числі і екосистем) та їх структури взаємопов'язані настільки, що будь-яка зміна одного з показників викликає супутні функціо­нально-структурні кількісні і якісні зміни, зберігаючи загаль­ну суму речовинно-енергетичних, інформаційних і динамічних якостей систем, де такі зміни відбуваються.

Цей закон прямо пов'язаний з попереднім законом однона-правленості потоку енергії. Саме обмеженість кількості енергії в екосистемах зумовлює всю різноманітність екологічних зв'яз­ків усіх її елементів. Закон динамічної рівноваги пояснює зале­жність стану екосистеми від енергетичного забезпечення круго­обігу речовин і висвітлює наслідки порушення такої рівноваги. Особливо важливий цей закон для планування робіт, пов'яза­них з природокористуванням. Які ж наслідки можливі при по­рушенні динамічної рівноваги?