Екосистема трав'яних ландшафтів

Степ — планетарне фізико-географічне утворення. Його площа сягає 6 % суходолу. Степ від Молдови та України тягнеться до Монголії між лісами шпильковими і листяними. Мадярські пушти — це острів степу в Європі. В Америці від Манітоби і Саскачевана до Мексиканської затоки простягають­ся прерії — Велика рівнина. Степ буває субтропічним, чагарниковим, луго­вим тощо.

Пасовища і сінокоси — це кормові угіддя, що складають 60 % сільсько­господарських угідь, і їхня площа перевищує площу ріллі. За експертними оцінками щорічно можна отримати 70 млн тонн сіна на природних сіноко­сах, а на пасовищах — 126 млн тонн. А фактично сіна збирають лише 20 % від потенційно можливого обсягу.

Продуктивність кормових ресурсів сінокосів і пасовищ складає 20—30 центнерів на га. Найкращі сінокоси — в заплавах рік, в річкових долинах. Проте у злакових сінокосах площа різко знижується за рахунок ріллі, сільсько­господарських угідь під злакові.

Агробіоценози (агроекосистема) — поле, штучні пасовища, городи, сади, виноградники, плантації горіха, ягідники, квітники, лісопаркові смуги. Ос­нова агробіогеоценозу — це штучний фітоценоз, якість якого залежить від умов середовища, від грунту, вологи, мікроорганізмів. Агробіогеоценоз — це 10 % суходолу. Його площа становить 1,2 млн га, які дають людині 90 % продуктів харчування. Без людської праці і агротехніки вони існують лише один рік, а зернові й овочеві, ягідники — 3—4 роки, плодові культури — 20 років, маючи потенційні можливості високої продуктивності. Проте це залежить від культури землеробства.

Водні екосистеми. Екосистема Світового океану складає 70 % земної поверхні. їй притаманні глобальні розміри, безперервність існування. Всі моря і океани пов'язані між собою. Відбувається постійна циркуляція води, чому сприяють хвилі, припливи і відпливи. Океан — екосистема, взаємопов'язана і взаємозумовлена геофізичними і геохімічними процесами.

3.8. Ланцюги живлення та (екологічні) піраміди мас, чисел і енергії

У природі не існує такого виду, який не був би пов'язаний з іншим. Живлячись за рахунок інших істот, організми дістають енергію. Внаслідок цього у природі виникають ланцюги живлення. Ряди взаємопов'язаних видів, в яких кожний попередній є об'єктом живлення наступного, називають лан­цюгами живлення Розрізняють ланцюги живлення різних типів Тип ланцю­га залежить від початкової ланки. Початковою ланкою в ланцюгах живлен­ня можуть бути рослини, мертві рослини, рештки чи послід тварин. Наприк­лад, рослини - попелиці - дрібні комахоїдні птахи - хижі птахи; рослини -зайці - лисиці - вовки. У цих випадках ряди починаються з рослин. До іншого тину рядів живлення належать ряди, що розпочинаються з посліду тварин з невикористаними запасами речовин: коров'ячий послід - личинки мух - комахоїдні птахи - хижаки. Прикладом ланцюгів живлення, які по­чинаються з рослинних решток, може бути: рослинний перегній - дощові черв'яки - кроти. Ланцюг живлення можна уявити у вигляді піраміди чи­сел, фундамент якої становлять численні види рослин, наступні рівні утво­рюють рослиноїдні та м'ясоїдні тварини, чисельність яких швидко змен­шується в напрямку до вершини, яку посідають нечисленні великі хижаки.

Є три основних типи пірамід:

- піраміда чисел показує чисельність окремих організмів;

- піраміда біомаси характеризує загальну суху вагу, калорійність або іншу міру загальної кількості живої речовини;

- піраміда енергії відповідає величині потоку енергії або "продуктив­ності" на послідовних трофічних рівнях.

Піраміди чисел і біомаси можуть бути оберненими (або частково обер­неними), тобто основа може бути меншою, ніж один або кілька верхніх поверхів. Так буває, коли середні розміри продуцентів менші ніж розміри консумеитів.

Навпаки, екологічна енергетична піраміда завжди звужується догори за умови, що будуть враховані усі джерела енергії живлення в системі.

Як уже відзначалось, процес безперервної трансформації енергії супроводжується ії розсіюванням, втратами, зростанням ентропії, які компенсуються постійним надходженням сонячної енергії (1 грам сухої фітомаси містить 18,7 кДж енергії). В екосистемі утворюється і витрачається органічна речовина, що дозволяє оцінювати їх продуктивність як швидкість утворення органічної речовини: первинна продуктивність - це швидкість засвоєння сонячної енергії продуцентами, а вторинна - це продуктивність консументів. При передачі від кожної попередньої ланки наступній ланці трофічного ланцюга втрачається близько 90-99% енергії: так, якщо рослинами створено на 1 м² земної поверхні 84 кДж енергії, то продукція первинних консументів складає 8,4 кДж, а вторинних - близько 0,84 кДж..

Співвідношення поміж продуцентами, консументами (першого, другого порядків) та редуцентами в екосистемах, яке відбите у їх масі й зображене у вигляді графічної моделі, називається пірамідою біомас.

Якщо трофічні зв'язки зобразити з урахуванням співвідношень у кількості осіб або видів, то кажуть про піраміду чисел {піраміда чисел Елтона), якщо з урахуванням кількості енергії, акумульованої одиницею поверхні за одиницю часу та використаної організмами на кожному трофічному рівні, то - про піраміду енергії. Такі моделі називаються екологічними пірамідами.

У наземних екосистем вага продуцентів (на одиницю площі і абсолютно) більше ніж вага консументів, консументів першого порядку - більша ніж консументів другого порядку і т.д., тому графічна модель звичайно має вигляд піраміди. У деяких водних екосистем, які відрізняються високою біопродуктивністю продуцентів, піраміда біомас може бути переверненою, тобто біомаса продуцентів в них менша, ніж консументів, а іноді і редуцентів. У цілому ж екологічні піраміди відбивають зменшення видового різноманіття, кількості біомаси та енергії від більш низьких до більш високих трофічних рівнів, тобто відбивають основну спрямованість трансформації енергії в екосистемі. Відповідно до закону піраміди енергії (Р. Ліндеман, 1942) з одного трофічного рівня екологічної піраміди переходить на інший рівень в середньому не більш ніж 10% (від 7 до 17%) енергії (або речовини у енергетичному виразі) і це, як правило, не веде до несприятливих наслідків для екосистем (і трофічного рівня, який втрачає енергію). Це дозволяє зробити деякі еколого-економічні підрахунки (необхідної земельної площі для забезпечення населення продовольством і т.д.).

Слід зазначити, що на вершині екологічної піраміди знаходиться людина. Автотрофність людства - поняття, що. відповідає можливості отримання людьми їжі і енергії Сонця і її похідних видів (вітру, води, біомаси і т.д.) аналогічно тому, як відбувається утилізація неспожитої енергії рослинами (автотрофами). Вводячи цей термін в науковий ужиток, В.І. Вернадський (1937) мав на увазі одну з основних умов формування людьми ноосфери.

У наш час видається можливим говорити про первинну продуктивність, тобто про кількість енергії, продукованої рослинами у процесі фотосинтезу, і практично нічого не можна сказати про вторинну продуктивність, тобто про кількість енергії, продукованої на рівні консументів. Під первинною продукцією розуміється загальна кількість органічного матеріалу, зафіксованого фотосинтезом, включаючи органічні речовини, що використовуються рослинами для підтримки їх метаболічних потреб.

Первинна продуктивність - це первинна продукція будь-якої екосистеми за одиницю часу з одиниці площі, яка виражається у т/га сухої речовини, синтезованої за рік.

Загальна річна продукція наземних екосистем складає ЗО млрд. тонн органічного матеріалу. Приблизно така і продукція органічного матеріалу всіх океанів, хоча поверхня їх удвічі більша за поверхню континентів [19]. За даними американських авторів річна продукція континентальних та морських EC складає 100 млрд. тонн.

Енергетичний потенціал нерівномірно розподіляється у БС, як і 10% оброблюваної земної поверхні. У цьому полягає важлива проблема існування людства, оскільки найбільша густота населення не завжди пристосована до ландшафтів де продуктивність органічного матеріалу максимальна.

Питання для роздуму, самоперевірки, повторення

1. Що таке екологічна ентропія?

2. Що таке потік енергії?

3. Сформуйте правила 1% і 10%.

4. Які основні типи екологічних пірамід?

5. Які принципи енергетичної класифікації?

6. Що таке популяція?

7. Що таке біоценоз?

8. Які існують взаємовідносини між живими організмами в біоценозах?

9. Що таке первинна продуктивність екосистеми?

10.Дайте визначення піраміді біомас.

11.Які фітоценози можна віднести до екосистем трав’яних ландшафтів?

12.Яка лісогосподарська характеристика застосовується для лісових еко­систем?

13.Назвіть рівні організації органічного світу.