2.1. Екосистема як структурно-функціональна складова біосфери
Серед усіх сфер Землі лише на її поверхні, що включає певну частину літосфери, гідросферу і атмосферу, є живе населення. У зв'язку з цим та частина поверхні, що охоплює нижній шар атмосфери (тропосферу), гідросферу і верхню частину літосфери, в якій проходять активні життєві процеси, називається біосферою.
Вперше до розуміння ролі біологічних процесів в утворенні геологічних структур підійшов Ж. Б. Ламарк у книзі „Гідрогеологія”, яка була надрукована у 1802 р. Сам же термін «біосфера» був введений у наукову літературу Є. Зюссом при описанні живого покриву Землі у книзі „Походження Альп” [129]. Її автор звузив зміст цього терміну тільки до констатування наявності живого населення у геосферній оболонці Землі. Цілісне вчення про біосферу як активну оболонку Землі, в якій сукупна діяльність живих організмів, у тому числі і людини, виступає як геологічний фактор планетарного значення, створив В. І. Вернадський. Це концептуальне положення знайшло відображення в багатьох працях, зокрема в книгах „Биосфера” [41] та „Хими-ческое строение биосферы Земли й ее окружения” [42].
В. І. Вернадський є не тільки творцем вчення про біосферу, а й засновником геохімічної науки в Україні. Як перший президент АН УРСР (1918—1921) він відіграв надзвичайно важливу роль у розвитку української науки в цілому. Розглядаючи геохімічний зв'язок літосфери, гідросфери, атмосфери і біосфери з точки зору еволюції життя на Землі, В. І. Вернадський показав не лише вплив неживих (косних) елементів природи на живі організми, але й зворотний вплив біоти на абіотичне середовище і протікання геологічних процесів протягом усієї історії нашої планети.
„Можна без перебільшення стверджувати, — писав він, — що хімічний стан зовнішньої кори нашої планети, геосфери, повністю знаходиться під впливом життя, визначається живими організмами. Безумовно, що енергія, яка надає біосфері її звичайний вигляд, має космічне походження. Вона надходить від Сонця у формі променевої енергії. Але саме живі організми, сукупність життя, перетворюють цю космічну променеву енергію в земну, хімічну і створюють нескінченне різноманіття нашого світу”.
Біосфера охоплює верхню частину земної поверхні, водне середовище Світового океану і континентальних водойм, практично всю тропосферу. Від найбільшої океанічної глибини і найвищої позначки тропосфери, де виявляються живі організми, відстань (по вертикалі) досягає 20 км.
Косні елементи біосфери — це повітря, вода і земля. У біосфері живі організми і середовище їх існування органічно пов'язані між собою і взаємодіють одне з одним, утворюючи цілісну динамічну систему. Тому біосферу можна розглядати як сукупність екосистем, або біогеоценозів. За В. Н. Сукачовим [104], біогеоценоз — це однорідна ділянка земної поверхні з певним складом живих (біотичних) і косних (ґрунти, водна товща, приземний шар атмосфери, сонячна енергія тощо) компонентів, об'єднаних обміном речовин і енергії в єдиний природний комплекс. Сукупність таких комплексів утворює біоценотичний покрив Землі, тобто всю біосферу.
Складовою частиною біосфери є гідробіосфера — ділянка біосфери, розташована в межах водної оболонки Землі, а за В. І. Вернадським — це сукупність живої речовини, що міститься в гідросфері Землі, або біосфера, яка „пронизує гідросферу”.
Структурно-функціональними елементами біосфери є екосистеми (для гідробіосфери відповідно водні екосистеми).
Екосистема — це сукупність живих організмів, пов'язаних між собою біотичними зв'язками через потоки речовини і енергії, і неживих компонентів їх середовища, що беруть участь у процесах метаболічного обміну. Згідно з визначенням Ю. Одума [22], екосистемою називаються тільки такі об'єднання живих організмів і навколишнього середовища, які характеризуються певною стабільністю і мають чітко функціонуючий внутрішній кругообіг речовин. У водній екосистемі нерозривно поєднуються неживе середовище (абіотичні компоненти — вода, донні відкладення та фізико-хімічні чинники середовища) та біота — багатокомпонентний комплекс угруповань і популяцій рослин, тварин, мікроорганізмів.
Складовою частиною екосистеми є біоценоз. Цей термін вперше запропонував у 1877 р. К. Мебіус (Mobius K.) для характеристики .колонії устриць в одній з морських банок (відмілин). За його визначенням, біоценоз — це об'єднання живих організмів, що відповідає за своїм складом, чисельністю видів і особин деяким середнім умовам середовища, в якому організми пов'язані взаємною залежністю і зберігаються завдяки постійному розмноженню в певних місцях. Уже в цьому визначенні віддавалося належне водному середовищу як абіотичному чинникові, що визначає існування водяних організмів. У той же час К. Мебіус розглядав біоценоз тільки як угруповання суми видів і особин, чисельність яких постійно обмежується певними життєвими умовами. Саме такими умовами і визначалася, на його думку, чисельність і біомаса устриць. Проте у визначенні К. Мебіуса не надавалось належного значення зваємозв'язкам живих компонентів устричної банки з водним середовищем, в якому вони мешкають.
У більш повному розумінні біоценоз — це сукупність рослин, тварин, мікроорганізмів, які населяють ділянку суші або акваторію, і характеризуються певними взаємовідносинами як між собою, так і з абіотичними факторами середовища. Біоценоз — сукупність організмів, що входять до складу екосистеми, сформована внаслідок боротьби за існування шляхом природного добору та інших факторів еволюції.
Як правило, біоценози існують у певних умовах. Це може бути піщане або замулене дно, повільна або швидка течія води, низький чи високий рівень її мінералізації, насиченості киснем тощо. Умови істотно впливають на поширення водяних рослин і тварин. Кожен з таких біотопів освоюється популяціями гідробіонтів різних видів, що й визначає характер біоценозу. Одночасно організми впливають на характер біотопу: склад води, донних відкладень тощо. Тому біотоп і біоценоз становлять єдине ціле.
У природних умовах ніколи нема виключно фіто-, бактеріо- або зооценозів. Там, де є рослинне угруповання, обов'язково живуть мікроорганізми, безхребетні, риби. Істотними чинниками, що визначають видове різноманіття певної акваторії є особливості навколишнього середовища (характер ґрунту, фізико-хімічні властивості води, гідрологічний режим водойми тощо).
Пристосовані до певних акваторій угруповання гідробіонтів взаємодіють як між собою, так і з навколишнім середовищем, тому поняття „біотоп” і „біоценоз” при описі водних екосистем слід застосовувати в єдиному контексті.
Коли мова йде про більш широкі масштаби розселення організмів, користуються термінами „біом” і „біота”. Біом — це сукупність організмів, що живуть у межах водного об'єкта або регіона. Біота — узагальнений термін для позначення разом флори і фауни (рослинного і тваринного населення) певних територій або акваторій.
Терміни „екосистема”, „біотоп” та „біоценоз” стосуються як водних, так і наземних екосистем. У функціонуванні водних і наземних екосистем є свої специфічні особливості. Водне середовище створює найбільш сприятливі умови для метаболічних взаємовідносин гідробіонтів. Склад гідробіоти відображає біологічне різноманіття гідросфери та її окремих екосистем, тоді як наземні угруповання рослин або тварин розділені просторово наземним і повітряним середовищами, і в цих умовах метаболічні взаємовідносини виявляються у них менш чітко, ніж у гідробіонтів.
Для оцінки стану водних екосистем важливу інформацію дає характеристика біоти за трофічними (особливості утилізації речовини і енергії), систематичними (таксономічна спорідненість видів та груп організмів) та топічними (приуроченість до біотопів) ознаками.
Структура біоти є відображенням функціонального стану водних екосистем і в той же час визначає цей стан. Вона впливає на процеси трансформації речовин і потоку енергії, формування якості води та біологічну продуктивність водойм.
- Основні одиниці виміру, що застосовуються в гідроекології
- Глава 1. Гідросфера та її екологічна зональність
- Загальна характеристика гідросфери
- Запаси (розподіл) води в гідросфері
- Екологічна зональність Світового океану та морів
- 1.3. Екологічна зональність континентальних водойм
- 1.4. Екологічна зональність річкових систем
- 2.1. Екосистема як структурно-функціональна складова біосфери
- 2.2. Угруповання гідробіонтів окремих екологічних зон водних екосистем
- Глава 3 Бактерії і віруси
- 3.1. Бактерії
- 3.2. Віруси.
- Глава 4. Водорості (Algae)
- 4.1. Екологічні форми водоростей
- 4.2. Синьозелені водорості (Cyanophyta)
- 4.3. Діатомові водорості (Bacillariophyta)
- 4.4. Зелені водорості (Chlorophyta)
- 4.5. Харові водорості (Charophyta)
- 4.6. Динофітові водорості (Dinophyta)
- 4.7. Криптофітові водорості (Cryptophyta)
- 4.8. Евгленофітові водорості (Euglenophyta)
- 4.9. Золотисті водорості (Chrysophyta)
- 4.10. Жовтозелені водорості (Xanthophyta)
- 4.11. Червоні водорості, або багрянки (Rhodophyta)
- 4.12. Бурі водорості (Phaeophyta)
- 4.13. Рафідофітові водорості (Raphydophyta)
- Глава 5. Вищі водяні рослини
- 5.1. Загальна характеристика
- 5.2. Екологічні угруповання
- Глава 6. Водяні безхребетні тварини
- 6.1. Найпростіші (Protozoa)
- 6.2. Губки (Porifera)
- 6.3. Кишковопорожнинні (Coelenterata)
- Плоскі черви (Plathelminthes). Турбелярії (Turbellaria )
- 6.6. Круглі черви, або первиннопорожнинні (Nemathelminthes). Нематоди (Nеmatoda) і коловертки (Rotatoria)
- 6.8. Водяні членистоногі (Arthropoda)
- 6.9. Молюски (Mollusca)
- 6.10. Щупальцеві, або червоподібні, організми (Tentaculata, або Vermoidea)
- 6.11. Щетинкощелепні, або морські стрілки (Chaetognatha)
- 6.12. Голкошкірі (Echinodermata)
- Глава 7. Рибоподібні та риби (Pisces)
- 7.1. Екологічні особливості формування іхтіофауни
- 7.2. Рибоподібні
- 7.3. Хрящові риби (Chondrichthyes)
- 7.4. Хрящові ганоїди (Chondrostei)
- 7.5. Справжні кісткові риби (Teleostei)
- Глава 8. Динаміка водних мас та її роль у водних екосистемах
- 8.1. Водні маси як компонент гідрологічної структури водойм і водотоків
- 8.2. Типізація водних об'єктів та їх гідрологічна характеристика
- 8.3. Роль течій у формуванні структури біоценозів та функціонуванні водних екосистем
- Глава 9. Гідрофізичні фактори у водних екосистемах
- 9.1. Фізико-хімічні властивості води та їх екологічне значення
- 9.2. Термостабільні властивості води
- 9.3. Щільність води
- 9.4. В'язкість води і поверхневий натяг
- 9.5. Забарвлення води
- 9.6. Температурний та термічний режим водних об'єктів
- 9.7. Льодовий режим
- 9.8. Світло та його роль у функціонуванні водних екосистем
- 9.9. Седиментація, осадоутворення та формування донних ґрунтів
- 9.10. Роль гідрофізичних факторів у життєдіяльності гідро біонтів
- Глава 10. Сольовий склад вод та адаптація до нього гідробіонтів
- 10.1. Класифікація природних вод за сольовим складом
- 10.2. Сольовий склад океанічних і морських вод
- 10.3. Сольовий склад континентальних вод
- Класифікація якості поверхневих вод суші та естуаріїв за критеріями іонного складу [34]
- 10.4. Евригалінні і стеногалінні гідробіонти
- 10.5. Осмотичні фактори середовища та осморегуляція у гідробіонтів
- 10.6. Адаптація гідробіонтів до водно-сольових умов середовища
- Глава 11 Іонні компоненти та їх екологічна роль
- 11.1. Неорганічні елементи океанічних, морських і прісних вод
- 11.2. Натрій, калій і цезій у водних екосистемах
- 11.3. Кальцій у водних екосистемах
- Метаболічна роль кальцію та шляхи його надходження в організм гідробіонтів
- 11.4. Магній у морських і континентальних водах
- 11.5. Сірка природних вод та процеси сульфатредукції
- Глава 12. Мікроелементи водних екосистем та їх біологічна роль
- 12.1. Гідробіонти як біоконцентратори мікроелементів
- Вміст заліза у воді (мкг/дм3) і донних відкладеннях (г на 1 кг сухої маси) водойм Дністра і
- Роль заліза у ферментативних реакціях та процесах дихання гідробіонтів
- Вміст міді у воді (мкг/дм3) і одних відкладеннях (мг на 1 кг сухої маси) деяких водних водних об'єктів України [31, 73, 74]
- 12.4. Марганець
- 12.5. Цинк
- Вміст цинку у воді (мкг/дм3) і донних відкладеннях (мг на 1 кг сухої маси) деяких водних об'єктів України [31, 73, 74]
- 12.6. Кобальт
- 12.7. Кадмій, хром, алюміній
- Вміст хрому у воді (мкг/дм3) і донних відкладеннях (мг на 1 кг сухої маси) деяких водних об'єктів України [73, 74]
- Глава 13 Кисень гідросфери та його роль у водних екосистемах
- 13.1. Кругообіг. Формування кисневого режиму
- 13.2. Розкладання органічних речовин та формування якості води
- 13.3. Роль кисню у життєдіяльності гідробіонтів.
- 13.4. Особливості використання гідробіонтами кисню з води
- Глава 14. Діоксид вуглецю у водних екосистемах
- 14.1. Хімічні та біологічні перетворення
- Відносна об'ємна розчинність газів у воді (долі одиниць) при парційному тиску 1 атм
- Молярна частина, %, окремих форм вугільної кислоти у воді залежно від її рН
- 14.2. Фіксація автотрофними і гетеротрофними організмами. Фотосинтез.
- 14.3. Адаптація риб до змін вмісту діоксиду вуглецю у воді
- 15.1. Кругообіг азоту в біосфері
- 15.2. Азотфіксація у водних екосистемах
- 15.3. Засвоєння азоту в біосинтетичних процесах водоростей
- 15.4. Алохтонний і автохтонний азот водних екосистем
- 15.5. Амоніфікація, нітрифікація і денітрифікація та їх роль у кругообігу азоту у водних екосистемах
- 16.1. Неорганічний та органічний фосфор водних екосистем
- 16.2. Вміст фосфору в організмах гідробіонтів і його метаболічна роль
- 17.1. Загальне уявлення про популяцію
- 17.2. Статево-вікова структура популяцій
- 17.3. Внутрішньопопуляційна різноякісність
- 17.4. Внутрішньопопуляційні взаємини гідробіонтів
- 17.5. Чисельність та біомаса популяцій гідробіонтів. Методи їх встановлення
- 17.6. Регуляція чисельності популяції
- 17.7. Функціональні та інформаційні зв'язки в популяціях гідробіонтів
- 17.8. Щільність популяції гідробіонтів
- Глава 18. Гідробіоценози як біологічні системи гідросфери
- 18.1. Загальна характеристика гідробіоценозів
- 18.2. Видова різноманітність гідробіоценозів
- 18.3. Гідробіоценози перехідних екологічних зон (екотопів)
- 18.4. Структура гідробіоценозів
- 18.6. Роль вищих хребетних тварин у біологічних процесах водних екосистем
- 19.1. Біологічна продукція та потік енергії у водних екосистемах
- 19.2. Деякі положення продукційної гідроекології
- 19.3. Методи визначення первинної продукції
- 19.4. Методи визначення вторинної продукції
- 19.5. Розрахунки потенційної і промислової рибопродуктивності
- Глава 20 Органічне забруднення
- 20.1. Органічні речовини та їх кругообіг у водних екосистемах
- 20.2. Сапробність водних об'єктів
- 20.3. Самозабруднення та самоочищення водойм
- Глава 21. Евтрофікація, її причини і наслідки для водних екосистем
- 21.1. Природна і антропогенна евтрофікація
- 21.2. «Цвітіння» води як гідробіологічний процес, зумовлений евтрофікацією
- Глава 22. Токсичне забруднення та його наслідки для водних екосистем
- 22.1. Джерела токсичного забруднення
- 22.2. Реакція гідробіонтів на токсичні впливи
- 22.3. Гідротоксикометрія
- 22.4. Фактори, що впливають на токсичність хімічних речовин для гідробіонтів
- 22.5. Методи оцінки і контролю токсичності водного середовища для гідробіонтів
- 22.6. Фізіолого-біохімічні механізми дії токсикантів на водяні організми
- Реакція гідробіоти на токсичну дію хімічних речовин у природних умовах
- 22.8. Біологічна індикація та моніторинг токсичних забруднень водних екосистем
- 22.9. Біологічна детоксикація та буферність водних екосистем
- 22.10. Нормування рівня токсичного забруднення
- Глава 23. Радіонуклідне забруднення водних екосистем та його вплив на гідробіонтів.
- 23.1. Природна радіоактивність водних об'єктів
- 23.2. Радіаційне опромінення гідробіонтів природними джерелами іонізуючої радіації
- 23.3. Забруднення водних об'єктів штучними радіонуклідами
- 23.4. Забруднення водних об'єктів у Чорнобильській радіонуклідній аномалії
- 23.5. Форми радіонуклідів у природних водах
- 23.6. Розподіл та міграція радіонуклідів у водних екосистемах
- 23.7. Накопичення радіонуклідів у організмах гідробіонтів
- 23.8. Вплив радіонуклідного забруднення на гідробіонтів
- Глава 24. Якість води
- 24.1. Екологічні та водогосподарські підходи до визначення якості води
- 24.2. Фактори, що впливають на сольовий склад вод як життєвого середовища гідробіонтів
- 24.3. Вплив внутрішньоводоймних процесів на якість води
- 24.4. Методи оцінки якості природних вод
- Класи та категорії якості поверхневих вод суші та естуаріїв України за екологічною класифікацією [21]
- 24.5. Картографування екологічного стану поверхневих вод
- 25.1. Загальна гідрографічна характеристика
- Структура річкової мережі України [20]
- 25.2. Геоморфологічні та ландшафтні особливості території України, що визначають формування річкової мережі
- Глава 26. Екологія дніпровських водосховищ
- 26.1. Морфометпрична та гідрологічна характеристика зарегульованої частини Дніпра
- Характеристика водосховищ Дніпровського каскаду [90]
- 26.2. Особливості формування екосистем
- 26.3. Основні угруповання водоростей та їх роль в екосистемах
- 26.4. Бактеріальне населення
- 26.5. Угруповання вищих водяних рослин в екосистемах
- 26.6. Основні угруповання тваринного населення
- 26.7. Забруднення, водосховищ і його вплив на формування якості води та рибопродуктивність Дніпра.
- Глава 27. Екологія української частини басейну Дунаю
- 27.1. Загальна гідролого-гідрохімічна характеристика екосистеми Кілійської дельти
- Вміст деяких важких металів у воді Кілійської дельти Дунаю, мкг/дм3 [74]
- 27.2. Біота Кілійської дельти
- 27.3. Басейни приток Дунаю, що стікають з Українських Карпат
- Глава 28. Екологія Дністра
- Гідрографічна характеристика, водність якість води
- 28.2. Угруповання гідробіонтів різних екологічних зон Дністра
- 28.3. Вплив зарегулювання на екологічний стан Дністра
- 29.1. Гідрологічний та гідрохімічний режим річки
- 29.2. Біота Південного Бугу
- 29.3. Вплив енергокомплексів на водні екосистеми
- Глава 30. Екологія Сіверського Дінця
- 30.1. Гідрографічна мережа та водний стік ріки
- 30.2. Гідрохімічний режим та формування якості води
- 30.3. Біота Сіверського Дінця
- Глава 31. Екологія Західного Бугу
- Глава 32. Екологічні особливості малихрічок
- 32.1. Формування водного стоку та якості води малих річок
- 32.2. Вплив сільськогосподарського освоєння земель на екосистеми малих річок.
- 32.3. Вплив промислових підприємств та міських конгломератів на стан малих річок
- 33.1. Загальна характеристика озер України
- 33.2. Екосистема Шацьких озер
- Глава 34. Екологічні особливості боліт
- 34.1. Загальна характеристика
- 34.2. Гідробіонти болотних екосистем
- Глава 35. Стави рибогосподарського призначення
- 35.1. Загальна характеристика
- 35.2. Гідрохімічний режим ставів
- 35.3. Гідробіологічний режим ставів рибогосподарського призначення
- 35.4. Ставкове рибництво
- Глава 36. Екосистеми водойм-охолоджувачів енергетичних об'єктів
- 36.1. Загальна характеристика
- Водойми-охолоджувачі теплових і атомних електростанцій України [23]
- 36.2. Гідрохімічний режим водойм-охолоджувачів
- 36.3. Гідробіологічний режим водойм-охолоджувачів
- 36.4. «Теплове забруднення» (термофікація) водного середовища
- 36.5. Рибогосподарське використання водойм-охолоджувачів
- Глава 37. Екосистеми каналів
- 37.1. Загальна характеристика каналів України
- Основні магістральні канали України та їх призначення
- 37.2. Особливості гідрологічного режиму каналів та їх вплив на формування гідро біоценозів
- 37.3. Гідробіоценози каналів
- 37.4. Формування якості води в каналах
- Глава 38. Екосистеми причорноморських лиманів
- 38.1. Екосистеми відкритих лиманів
- Характеристика відкритих причорноморських лиманів
- 38.2. Екосистеми закритих лиманів
- Характеристика закритих лиманів Дунай-Дністровського межиріччя
- Показники зовнішнього водообміну закритих лиманів [88]
- 38.3. Біологічні ресурси лиманів та їх народногосподарське значення
- Глава 39. Екосистема Чорного моря
- 39.1. Водний баланс і якість води
- 39.2. Газовий режим
- 39.3. Рослинний і тваринний світ
- 39.4. Іхтіофауна і рибний промисел
- 39.5 Проблеми екологічного оздоровлення Чорного моря
- Глава 40. Екосистема Азовського моря
- 40.1. Формування водного балансу
- Середній багаторічний водний баланс Азовського моря (1923—1976 pp.)
- Зміни річкового стоку в Азовське море під впливом господарської діяльності при середніх кліматичних умовах [38]
- 40.2. Гідрохімічний режим
- Щорічний баланс азоту і фосфору в Азовському морі, тис. Т [38]
- 40.3. Флора і фауна
- 40.4. Іхтіофауна Азовського моря
- 40.5. Вплив антропогенного навантаження на екосистему Азовського моря
- Глава 41. Законодавче регулювання водоохоронної діяльності