Жива речовина

Сукупність усіх живих організмів на планеті В.І.Вернадський назвав " живою речовиною". Планету населяє приблизно 500 тис. видів рослин і 1, 5 млн. видів тварин. Якщо зрівняти поверхню Землі і рівномірно розподілити на ній існуючі рослини, тварини і мікроорганізми, то вони утворять шар завтовшки всього 2 см.

Розподіл біомаси живої речовини наведені в табл. 2.3.1.

В.І.Вернадський відмічав чотири функції живої речовини: газові, концентраційні, окисно-відновні і біогеохімічні. В наш час розрізняють шість її основних функцій (табл. 2.3.2).

Отже, жива речовина – невід'ємна складова біосфери, що об'єднує всі її компоненти в єдине ціле, є її функцією і одночасно " однією з наймогутніших геохімічних сил на нашій планеті" (В.Вернадський).

Таблиця 2.3.1. Жива речовина Землі

Компоненти живої речовини	Жива біомаса, кг	Суха біомаса, кг
Фітомаса наземна	6, 5 • 1013	2, 6 • 1015
Фітопланктон	0, 9 • 1012	0, 18 • 1012
Зоомаса суші	6, 0 • 1012	2, 0 • 1012
Зоопланктон	21, 2 • 1012	4, 2 • 1012
Зообентос	6, 6 • 1012	2, 4 • 1012
Уся жива речовина суші	6, 5 • 1015	2, 6 • 1015
Уся жива речовина океану	29, 9 • 1012	7, 05 • 1012

 

Жива речовина розміщена на планеті дуже нерівномірно, що пов'язано з різними умовами її існування (у тропічних лісах – більше 500 т/га, на гірських луках – 125-150, а в пустелях – 2, 5 т/га). Біомаса є кількісною оцінкою живої речовини.

 

Таблиця 2.2.2. Функції живої речовини

Функція	Зміст
Енергетична	Здійснення зв’язку біосферно-планетарних явищ з космічним випромінюванням, головним чином з космічною радіацією. В основі цієї функції лежить фотосинтетична діяльність зелених рослин.
Газова	Забезпечення міграції газів та їх перетворення і динаміку в біосфері.
Концентраційна	Пов’язана з накопиченням живими організмами біогенних елементів з навколишнього середовища; їх концентрація в живих організмах на три порядки більша, ніж в навколишньому середовищі.
Окисно-відновна	Полягає у хімічному перетворенні речовин, які містять атоми із змінним ступенем окислення (з’єднання заліза, марганцю тощо).
Деструктивна	Пов’язана з властивістю деяких організмів перетворювати (мінералізувати) мертву органічну речовину в неорганічні сполуки.
Інформаційна	Проявляється у можливості накопичення, збереження і передачі молекулярної (в т.ч. генетичної) і сигнальної (нервової та інтелектуальної) інформації, необхідної для існування різних видів.

Популяційний рівень організації живої речовини. Популяцією в екології прийнято називати сукупність особин одного виду із спільними умовами життя, необхідними для підтримання її чисельності на визначеному рівні достатньо тривалий час. Особини групи (або популяції) взаємодіють між собою і спільно мешкають на одній території. Термін «популяція» походить від латинського «популюс» — народ, населення. Цей термін в екологію ввів В.Л.Йогансен у 1903 році. Як і більшість понять екології, термін «популяція» неоднозначний. Спеціалісти різного профілю, виділяючи популяції у природі, користуються різними критеріями. У генетиці популяції розглядають як структурні одиниці, що утворюють таксономічний вид. Обов'язковою умовою виділення окремої популяції в цьому випадку є наявність вільного обміну генами між усіма особинами даної популяції, що забезпечує спільність генофонду.

У ботаніці критеріями виділення популяції служить її розміщення в межах певного біоценозу. Такі популяції називають ценотичними. Розміри ценопопуляцій можуть бути різними. У невеликих ценозах вони невеликі, а в монотонно-однорідних типу тайгового лісу можуть охоплювати території у сотні та тисячі гектарів і складатися з багатьох мільйонів особин.

В екології та зоології популяції частіше виділяють за ознаками їхнього розподілу на певній території та достатній відмежованості від популяцій того ж виду. У цьому випадку популяцію називають локальною. Механізми ізоляції окремих популяцій бувають двох типів: а) територіальні та б) репродуктивні. У першому випадку межами між популяціями виступають певні бар'єри: гірський хребет, річка і т. ін. У другому випадку ізоляцією є неможливість схрещування між особинами різних популяцій. Наприклад, особини конюшини гірської на південному та на північному схилах одного й того ж пагорба можуть належати до різних популяцій, оскільки на північному схилі цвітіння починається тоді, коли цвітіння на південному схилі вже пройшло. Спрощуючи, екологічну популяцію ми будемо визначати як населення одного виду на даній території. Між особинами популяцій складаються різноманітні відносини. На кожну з них діють фактори середовища або інші види організмів. Для популяції характерні практично всі форми зв'язків міжвидових відносин, особливо мутуалістичні (взаємно корисні) і конкурентні. Але найбільш важливі специфічні внутрівидові взаємозв'язки — це відносини між особинами різної статі, між батьківськими та дочірніми поколіннями по відтворенню самої популяції.

При статевому розмноженні обмін генами перетворює популяцію у відносно суцільну генетичну систему (тобто відмінності між особинами популяції мінімальні). Але коли у групі переважає вегетативне, партеногенетичне (розмноження яйцеклітини без запліднення) або інші способи розмноження, генетичні зв'язки слабшають і популяція стає системою клонів, або чистих ліній, які спільно використовують навколишнє середовище. Такі групи об'єднані, в основному, екологічними зв'язками. Однак у всіх випадках у популяціях діють закони, які дозволяють використовувати обмежені ресурси середовища таким чином, щоб можна було забезпечити появу нового покоління. Тобто популяції мають особливі якості щодо регулювання власної чисельності. Підтримання оптимальної (відносно існуючих умов життя) чисельності населення популяції називають гомеостазом популяції.

Кожен вид має свої особливі гомеостатичні можливості. Таким чином, популяція як групове об'єднання характеризується специфічними особливостями, яких не має окрема особина. Групові особливості — це основні показники популяції:

1. Чисельність популяції — загальна кількість особин на відокремленій території;

2.Густота (або щільність) популяції — середня кількість особин на одиницю площі або обсягу зайнятого популяцією простору; крім того, щільність її визначають як масу членів популяції на одиницю простору;

3. Народжуваність — кількість нових особин, які з'явилися за одиницю часу в результаті розмноження;

4. Смертність — показник, який відображає кількість загиблих у популяції особин за визначений період часу;

5. Приріст популяції — різниця між народжуваністю та смертністю; він може бути позитивним і від'ємним;

6. Темп приросту — середній приріст за одиницю часу.

Кожна популяція має власну організацію, тобто співвідношення різних окремих частин популяції між собою за різними ознаками. Ця організація називається структурою популяції. Структура групи може визначатися за розподілом особин по території (просторова або територіальна), за співвідношенням частин популяції за статтю, віком, морфологічними, фізіологічними ознаками (біологічна), за особливостями поведінки (отологічна).

Кожна популяція існує в певному місці, де поєднуються ті чи інші абіотичні та біотичні фактори. Таке місце помешкання виступає як своєрідна «адреса» популяції. Якщо вона відома, то існує імовірність знайти в даному біотопі саме таку популяцію.

Кожна популяція може бути охарактеризована ще й екологічною нішею.

Екологічна ніша – це просторово-часове положення організму в рамках екосистеми, яке характиризує де, коли і чим організм живиться, де живе, яке потомство виводить тощо.

Термін " екологічна ніша" ввів у 1927 р. англійський біолог Ч.Елтон. У живій природі впродовж тривалого часу виробилися пристосування до екологічної ніші, до мирного співіснування численних видів, що складають біотичну компоненту екосис­теми. Організми всіляко намагаються уникнути конкуренції.

Співвідношення екологічних ніш А і В (за Е.Піанкою) може бути таким:

 

I – екологічні ніші цілком накладаються (лисиця і вовк полюють на птахів і дрібних звірів);

II – частково збігаються (сови і яструби полюють на гризунів і малих пташок, але сова вночі, а орел удень);

III – дотикаються (слони харчуються високою травою, антилопи – низькою, а буйволи – молодими пагонами);

IV – цілком розділені (рослини і хижаки).