Організми та їх угруповання

Види й популяції

Вид — сукупність особин, що мають спадкову подібність морфологічних, фізіологічних і біохімічних особливостей, які вільно схрещуються і дають плідне потомство, пристосоване до певних умов життя. Область поширення виду називається ареалом.
Критерії виду:
1) морфологічний — базується на подібності зовнішньої будови особин виду;
2) фізіолого-біохімічний — враховує особливості метаболічних, імунних реакцій і фізіологічних процесів в особин різних видів;
3) генетичний — базується на видовій індивідуальності кількості і розподілу генетичного матеріалу, активності певних генів;
4) еколого-географічний — характеризує екологічні, територіальні та кліматичні особливості поширення видів;
5) етологічний — базується на особливостях поведінки різних особин.
Тільки у разі збігу всіх критеріїв особини безпомилково можна віднести до одного виду.
Структурною одиницею виду є популяція — група особин одного виду, що тривалий час живуть на певній території і вільно схрещуються між собою. По­пуляції є одиницями мікроеволюції. У популяційній екології існує поняття динаміки чисельності популяції, яке відображає зміну кількості особин у популяції. Під щільністю популяції розуміють число особин, що припадає на одиницю площі зайнятої території. Абсолютна народжуваність характеризує число особин, що з’явилися в популяції за одиницю часу, тоді як смертність описує швидкість зменшення чисельності популяції внаслідок загибелі особин.

Групи й екосистеми

Група, або біоценоз,— угруповання живих організмів, які вступають між собою у складні взаємовідношення, що характеризується певним видовим складом.
Простір, який займає біоценоз, називається біотопом. Біотоп являє собою більш-менш обмежену територію (заливний луг, яр), яка має достатні для підтримки життя ресурси.
Екосистема, або біогеоценоз, складається з біоценозу і відповідного біотопу. Біогеоценози характеризуються рядом показників. Видова різноманітність — кількість видів у біогеоценозі. Щільність популяцій — число особин даного виду на одиницю площі або об’єму. Біомаса — загальна суха маса органічної речовини або кількість енергії всієї сукупності особин, яка міститься в ній. Біологічна продуктивність — швидкість продукування біомаси. Найважливішою характеристикою біогеоценозів є здатність до саморегуляції — підтримки сталості видового складу і чисельності організмів у мінливих умовах середовища.
В екології часто використовується термін біом, що означає велику біосистему, яка характеризується певним основним типом рослинності, особливостями ландшафту та ін. У наш час на планеті сформовані такі основні типи біомів: тундра, хвойний ліс, степ, листяний ліс, тропічний ліс, пустеля.

Потік речовини і енергії в біогеоценозах

Усередині екосистеми органічні речовини утворюються автотрофами і служать їжею для гетеротрофів. Рослини поїдаються тваринами, які, у свою чергу, можуть поїдатись іншими тваринами. Таким чином відбувається перенесення енергії через ряд організмів — кожний наступний харчується попереднім, споживаючи матеріал і енергію для процесів синтезу. Така послідовність називається ланцюгом живлення, а кожна його ланка — рівнем живлення. Перший рівень живлення займають автотрофи, або продуценти. Організми другого рівня живлення, які живляться автотрофами, називаються первинними консументами, третього — вторинними консументами­ і т. д. Замикають будь-який ланцюг живлення редуценти — організми, що живляться мертвими органічними залишками (бактерії, гриби, дощові черви) і руйнують їх до простих неорганічних сполук, які потім використовуються продуцентами.
 
У ланцюгів живлення рідко буває більше шести рівнів живлення. Приклад ланцюга живлення: яблуня → тля → сонечко → павук → комахоїдна пташка → хижий птах.
Обмеженість числа рівнів живлення пояснюється втратою енергії: до кожного подальшого рівня доходить 5—10 % енергії попереднього. Тому кількість організмів від нижніх до верхніх рівнів живлення зменшується.
Потік енергії і речовини в ланцюгах живлення описується правилом екологічної піраміди: маса кожної наступної ланки ланцюга живлення зменшується в 5—10 разів порівняно з попередньою. Для побудови екологічної піраміди підраховують кількість організмів на даній території, які групують за рівнями живлення. Число особин кожної групи зображають у вигляді прямокутника, площа якого пропорційна кількості організмів, які живуть на даній території (або у відповідному об’ємі водної екосистеми). Біля основи екологічної піраміди розташована маса рослин-продуцентів, вище — менше число рослиноїдних тварин (первинних консументів). Наступний ярус займає ще менше число дрібних хижаків (вторинних консументів). На вершині піраміди виявляються нечисленні великі хижаки.
 

Взаємовідношення організмів у біогеоценозах

Конкуренція — відносини суперництва між організмами, що використовують одні й ті самі ресурси (їжу, територію, світло і т. д.). Розрізняють внутрішньовидову та міжвидову конкуренцію.
Хижацтво — тип міжвидових взаємовідношень, за яких жертва убивається хижаком при нападі, щоб бути використаною ним в їжу. Систематичні відмінності між хижаком і жертвою не повинні складати дуже велике число таксонів. Хижаки підтримують чисельність популяцій жертв на певному рівні і можуть сприяти збільшенню видової різноманітності.
Паразитизм — особлива група біологічних зв’язків, за яких одні організми використовують інших як середовище існування і джерело живлення, покладаючи при цьому (частково або повністю) на своїх хазяїв завдання регуляції своїх взаємовідношень із зовнішнім середовищем. У паразитичних організмів відзначається тенденція до регресу травної, нер­вової, дихальної і кровоносної систем, органів чуття. Сильний розвиток одержує система розмноження і органи прикріплення до тканин або покривів хазяїна.
Коменсалізм (дармоїдство) — форма взаємодії, за якої один організм використовує частину ресурсів або середовище існування іншого організму, не завдаючи останньому шкоди, але й не даючи користі.
Мутуалізм (симбіоз) — взаємовигідні міжвидові взаємовідношення. Коливання чисельності в біогеоценозах.
У біоценозах чисельність одних видів з року в рік залишається приблизно однаковою, тоді як у інших видів зазнає величезних коливань, часто періодичних. Коливання чисельності залежать від багатьох чинників: кліматичних (зміна температури, вологості), живильних і т. д. У період високої чисельності між особинами виду підвищується конкуренція за територію, їжу, частішають захворювання. Зростає і кількість хижаків, тож через деякий час чисельність виду зменшується. У цьому й полягає суть такої характеристики біогеоценозів, як здатність до саморегуляції.
Зміна біогеоценозів
Біогеоценози розвиваються й еволюціонують. Вони змінюються в певному напрямі — від менш стійких до більш стійких, тобто таких, у яких кругообіг речовин повніший і більш збалансований.
Послідовну зміну в часі одних біогеоценозів іншими називають сукцесією. Прикладом сукцесії може бути відновлення біогеоценозу ялинника після пожежі. Ялина не росте на пожарищі, оскільки на відкритому просторі заморозки пошкоджують сходи. Тому в перші роки розвиваються трав’янисті рослини й лише піз­ніше — береза, осика або сосна. Під захистом дерев з’являються тіньові сходи ялинки. Досягнувши верхнього ярусу, ялина витісняє листяні дерева приблизно через 100 років після пожежі.
Агроценоз — екосистема, структуру і функцію якої підтримує людина у своїх інтересах (поля пшениці, сади, городи).