Сторінка
2

Природні біотичні та урбанізовані екосистеми в біосфері

Відповідь на нього ми вже розглянули. Оскільки в термодинамічному відношенні окремі екосистеми і біосфера в цілому не є ізольованими від космосу, висновки Р. Клаузіуса «про теплову смерть» Землі не є науково обгрунтованими. Крім того, на прикладі циклу — фотосинтез—розпад біомаси—фотосинтез — в системі біосфери ми спостерігаємо кругообіг елементів (С, О, Н), отже, одночасний перебіг протилежних процесів збільшення і зменшення ентропії. Це зумовлює відносну сумарну стабільність ентропійного стану біосфери завдяки постійному надходженню до біосфери сонячної енергії. Усе ж, пригнічення автотрофних компонентів екологічних систем техногенним впливом сучасного суспільства є небезпечним фактором для ентропійного балансу біосфери в цілому.

Фундаментальні поняття учення про природні екосистеми*.

Екосистема, або біогеоценоз, — історично сформований взаємозумовлений комплекс живих і неживих компонентів певної ділянки земної поверхні, зв’язаних між собою обміном речовин та енергії.

Поняття екосистеми близьке до поняття біогеоценозу, але є більш загальним. Ним користуються найчастіше англомовні вчені. Це — сукупність живих істот, зв’язаних між собою трофічними зв’язками, і неживих компонентів середовища, які залучаються ними в процесі взаємного обміну речовин та енергії.

Еквівалентним біогеоценозу поняттям є ландшафт з тією, однак, різницею, що поняття біоценозу є біоцентричним, живі організми є його основою, а неживі компоненти — лише середовищем. У вченні про географічний ландшафт усі його компоненти (гірські породи, грунти, води, повітря і біоценоз) є рівнозначними. У ландшафтознавстві добре розроблено систему територіальних морфологічних одиниць (методика картографування для їх оцінювання у господарському використанні).

Для біології та екології найважливішим є вчення про біоценоз, який характеризується трьома ознаками: видовим складом, будовою (структурою) і місцезростанням.

Абіотична речовина — це сукупність тих речовин у біосфері, у створенні яких живі організми не беруть участі.

Біогенна речовина створюється у процесі життя і переробляється сукупністю живих організмів. Це джерело надзвичайно потужної потенціальної енергії (кам’яне вугілля, бітуми, вапняки, нафта). Після утворення біогенної речовини живі організми в ній малодіяльні.

Біозмертвіла речовина — за В. І. Вернадським, «створюється в біосфері одночасно живими організмами і неживими компонентами, репрезентуючи системи динамічної рівноваги тих і тих». Організми відіграють провідну роль у створенні такої речовини: грунти, природні води річок і озер, мінералів земної кори та ін., властивості яких залежать від діяльності на Землі живої речовини.

Біотоп (від гр. «βιoς» — життя і «τόπoς» — місце) — ділянка земної поверхні (суходолу або водойми) з однотипними абіотичними умовами існування (рельєф, грунт, мікроклімат, умови зволоження), що її займає певне угруповання організмів (біоценоз). Для кожного біотопу характерний специфічний комплекс умов, який визначає видовий склад організмів та особливості їх існування і сам змінюється під впливом біоценозу. Біотоп є неорганічним компонентом біогеоценозу. Однотипні біотопи на земній поверхні вчені об’єднують у біохори, а такі самі біохори — у біоцикли.

Біоцикли — найвища одиниця розчленування земної поверхні. Розрізняють три біоцикли — море, суходіл, внутрішні водойми. Біотопи піщаних, глинистих, кам’янистих пустель об’єднують у біохори пустель.

Сукупність рослинних і тваринних організмів, а також мікроорганізмів, які населяють певний біотоп, називають біоценозом. Біоценоз — це динамічна, здатна до внутрішньої регуляції система. У біоценозі розрізняють фітоценоз і зооценоз, тобто сукупності рослинних і тваринних організмів.

Організм — біологічна одиниця екосистеми. Видатний біолог І. М. Сеченов указував, що живий організм (рослинний чи тваринний) — це саморегулювальний в часі механізм, який є специфічною динамічною системою і тісно зв’язаний зі своїм середовищем обмінним процесом. Взаємозв’язок організму з навколишнім середовищем є постійним і нерозривним: середовище впливає на організм, а організм змінює середовище. Організми можуть існувати тільки тоді, коли безперервно споживають із середовища відповідні хімічні елементи та енергію, виділяючи в навколишнє середовище продукти своєї життєдіяльності і в такий спосіб змінюючи його.

Будь-яка природна система складається із сукупності елементів, котрі тією чи іншою мірою постійно взаємодіють. Відтак екологічні системи утворюються організмами та елементами їхнього середовища, з якими ці організми взаємодіють.

Основою живої матерії є клітина — система безперервних біохімічних перетворень. Ці перетворення в принципі не відрізняються від хімічних процесів у навколишньому середовищі, які ми вже розглядали як явище метаболізму. Суть реакцій метаболізму — це енергозабезпечення біологічних функцій клітини і синтез будівельного матеріалу для зростання та регенерації клітинних структур.

У хімічному відношенні життєві процеси різних живих організмів відбуваються за близькими схемами, що дає змогу прогнозувати вплив різних природних факторів на наш організм. Особливістю біохімічних процесів є біокаталітичний характер дії ферментів. Деякі ферменти збільшують швидкість реакцій у мільярди разів порівняно з аналогічними некаталітичними хімічними перетвореннями. За участю однієї молекули ферменту відбуваються тисячі елементарних хімічних перетворень за секунду. Для кожної біохімічної реакції існує свій специфічний фермент. Завдяки ферментам вихідні будівельні матеріали — субстрати — безпомилково пов’язуються (синтезуються) у хімічні структури клітини. Клітина розміром близько 0,02 mm включає ядро діаметром 5000 nm, в якому міститься ДНК (дезоксорибонуклеїнова кислота) — носій генетичної інформації. РНК (рибосоми) відповідають за біосинтез специфічних молекул білка. Неважко збагнути, що навіть невеликі порушення внутрішнього середовища організму, наприклад, унаслідок появи якоїсь «чужої» молекули, спричинятимуть функціональні зміни — «помилки» метаболізму, що може стати причиною суттєвого розладу організму і навіть його смерті. Отже, людина є складною біологічною «екосистемою», що потребує стабільного балансу її компонентів у визначених межах.