Екологія як наука про довкілля

Ланцюги живлення поділяються на два  типи: ланцюги пасовиськ (від зеленої  рослини до травоїдної тварини і  далі - до хижаків, що поїдають рослиноїдних тварин) і детритні (ланцюги розкладу від детриту через мікроорганізми до детритофагів і їх споживачів - хижаків).

Лінії залежності, які відображають передачу енергії, що містить в собі їжа, від її першоджерела (рослин, продуцентів) через низку організмів, кожен  з яких поїдає попереднього і поїдається наступним називається ланцюгом живлення. Вони утворюють біотичну або екелогічну піраміду.

Людина - один із тисяч її щаблів, завдяки  яким піраміда стає все вищою і  складнішою. Найнижча сходинка - грунт, на неї спирається наступна — рослини, дальше - комахи, далі - птахи й гризуни, ще вище різні групи тварин. Найвищу та найвужчу сходинку становлять великі хижаки.

Пірамідальна форма системи  живлення відображає зростанням чисельності  живих істот від вершини до основи.

Ефективність трофічних ланцюгів оцінюється величиною біомаси екосистеми та її біологічною продуктивністю.

Біомаса - це загальна маса особин одного виду, груп видів чи спільноти вцілому (рослин, тварин. мікроорганізмів), яка припадає на одиницю поверхні (об'єм), місця проживання (в сирому чи сухому вигляді).

Найбільшу біомасу на суші серед  гетеротрофів мають безхребетні та грунтові мікроорганізми (біомаса дощових червів може сягати 1000- 1200 кг/га); близько 990% біомаси біосфери припадає на біомасу наземних рослин, які за допомогою фотосинтезу - біосферного процесу - засвоюють вільну енергію та забезпечують існування всього живого. Початком біологічного кругообігу речовин є фотосинтез.

Найбільшою є біомаса тропічних  лісів (до 1700 т/га).

Підраховано, що нині щорічної біомаси  планети, яку збирає людство, вже  недостатньо для харчування населення  Землі, а вся біосфера здатна прогодувати  не більше 7-10 млрд. чоловік.

Важливим також є поняття  біологічний малий і геологічний  великий кругообіг речовин, а  також кругообіги води, азоту, вуглекислого газу як найголовніших з екологічної точки зору компонентів атмосфери, а також кругообіги сірки, фосфору, вуглецю, як найважливіших життєвих речовин біосфери.

Утворення живої речовини та її розклад. - це дві сторони єдиного процесу, який називається біологічним кругообігом  хімічних елементів.

Кругообіг речовин - це їх багаторазова участь у природних процесах, що споконвічно відбувається в геосферах. Велику роль у кругообігу хімічних елементів відіграють живі організми, на що вперше звернув французький  вчений Ж.Ламарк.

Дослідив це питання та сформулював  основні закони біогеохімічного  обміну В.Вернадський.

Малий або біологічний (біотичний) кругообіг має місце в межах  малих екосистем, великий (геологічний) - у межах планети між океанами й контенентами. Під час кругообігу відбувається колоподібна циркуляція речовин між повітрям, грунтом, водою, рослинами, тваринами, мікроорганізмами, коли мінеральні речовини, потрібні для життя, поглинаються, трансформуються, надходять із навколишнього середовища до рослинних організмів, а від них через ланцюги живлення у вигляді органічних речовин, - до тварин, далі через ланку редуцентів - знову в навколишнє середовище (грунти, води, повітря) у вигляді неорганічних речовин.

Завдяки наявності в гідросфері та в атмосфері великого резервного фонду вуглецю, азоту, кисню, сірки, фосфору кругообіги можуть відносно швидко саморегулюватися.

Під час біологічного кругообігу відбуваються характерні зміни енергії у процесі  переходу з одного трофічного рівня  на інший. У трофічний кругообіг  екосистеми в середньому залучається  близько 1% сонячної енергії, на наступні вищі трофічні рівні в нижчих переходить лише 10% засвоєної організмами енергії, а у вигляді тепла розсіюється  в екосистемі 80-90%.

Цей факт дозволив побудувати екологічні піраміди біомас, енергій екосистем.

Кожна точка на нашій планеті  є часткою екосистеми. Кожна будь-яка  з'їджена їжа, кожен ковток води пов'язують нас з біохімічними циклами екосистеми.

Для всіх екосистем світу характерні два основних процеси, які є загальними: поглинання сонячної енергії та її проходження через екосистему у  відповідності до другого закону енергії, а також накопичення  й кругообіг живлячих речовин  у біохімічних циклах.

Біохімічний цикл - це біохімічні кругообіги - обмін речовиною, енергією між різними компонентами біосфери, який зумолений життєдіяльністю організмів і має циклічний характер.

У природі всі згадані цикли  взаємопов'язані, а деякі з них (вуглець, кисень, азот, водень, сірка, фосфор, калій, кальцій та ін.) є ключовими  для розуміння еволюції і сучасного  стану біосфери.

Рушійними силами біохімічних циклів є потоки енергії Сонця та Космосу  й енергії діяльності живої речовини (сукупності всіх організмів), які призводять до переміщення величезних мас хімічних елементів, акумулювання й перерозподілу  енергії, накопиченої у процесі  фотосинтазу.

Саме фотосинтез й циклічні кругообіги речовин створюють умови для організованості біосфери Землі і її нормального функціонування.

Екологічні піраміди - піраміди біомаси, чисел та енергії, які відображать зменшення цих величин від продуцентів до родуцентів у вигляді масштабних пірамід. Тобто це - графічне зображення співвідношення між продуцентами консументами (першого, другого, третього і т.д. порядку), вираженого в одиницях маси, числа істот чи величинах енергії.

Сукцесія - послідовна зміна біоценодів (окремого комплексу живих організмів і середовища), які спадково виникають на одній і тій же території (бітоні) під впливом природних факторів.

Ієрархія екосистеми - функціональна  підпорядкованість (належнсть дрібних і простих систем до більших і складніших) екосистем різного рівня організації.