Екологічні явища 1.2.1. Екологічні явища, стани і процеси

Екологія вивчає сутність природи – внутрішній зміст предмета, який виявляється в єдності всіх різноманітних властивостей і стосунків, а також явища – ті чи інші прояви природи, зовнішні форми її існування. Складна група явищ, окреслена як екологічна, виступає на трьох рівнях організації живої матерії: організму, популяції та біоценозу.
В ієрархії живого організм виступає як складна біологічна система, що взаємодіє з оточуючим середовищем, а також з оточуючими її організмами. Ні ген, ні органела, ні клітина, ні тканина, ні листок, ні корінь чи стовбур не виступають як цілісні системи у цій взаємодії. Вони можуть реагувати на дію того чи іншого фактора зовнішнього середовища, але відповідальним за життя рослини чи тварини є організм, який має багато механізмів для забезпечення гомеостазу (від грецьк. гомео – той самий, стаз – стан), тобто здатності протистояти змінам і зберігати стан рівноваги в організмі.
Особливе ускладнення екологічних зв'язків спостерігаємо в угрупованнях живих організмів, об'єднаних у популяції, біоценози. Екосистеми, як і популяції та організми, що в них входять, здатні до самопідтримки і саморегулювання. Тож кібернетика (від грецьк. кібернетес – лоцман, або правитель) – наука про управління, має важливе прикладне значення в екології, особливо сьогодні, коли людина продовжує порушувати природний механізм контролю або намагається замінити його на штучний, що виявляється в керованих людиною культурфітоценозах: сільськогосподарських посівах, лісових плантаціях, садах і ягідниках, лісозахисних смугах, паркових газонах і квітниках.
Для екологічних явищ характерні повсюдність і спонтанність. Вони мають глобальний характер, однак їх можна моделювати й у лабораторії і створювати керовані системи. Яскравим прикладом такої екологічної лабораторії є космічна станція, де в змодельованому і керованому середовищі живуть люди, рослини, тварини, мікроорганізми. Отже, екологічні явища спостерігаються там, де присутні організми. Часто говорять про "погану екологію" у містах чи на рудниках, беручи до уваги лише рівень техногенних забруднень, а не стан живих організмів, їх життєдіяльність і можливості існування. Такий підхід можна назвати технократичним і аж ніяк не екологічним. Адже екологічна наука передбачає кількісну й якісну оцінки стану особин того чи іншого виду, а також їх місця у відповідних рівнях екосистем – популяції чи біоценозі.
До екологічних явищ належить стан живої природи та процеси, які в ній перебігають, а також екологічні механізми, які управляють системою екологічних взаємозв'язків.
Екологічний стан – це природна ситуація, яка виникла внаслідок дії біологічних, фізичних і хімічних чинників. Його можна встановлювати, вивчаючи, наприклад, породний склад і кількість біомаси дерев і чагарників або ж усіх рослин на ділянці лісу площею 1 га. В інших випадках екологічний стан визначається кількістю лісової підстилки і швидкістю її перегнивання, або ж кількістю мікроорганізмів, що заселяють 1 см куб ґрунту.
Для оцінки екологічного стану часто звертаються до вивчення структури рослинного покриву, особливо коли мова йде про складні лісові чи паркові угруповання. Тоді вивчають ярусність насадження, проекцію крон, видовий склад дерев, чагарників і трав'яного покриву. Вивчення просторової структури лісової екосистеми дає змогу встановити кількість, вік і просторовий розподіл оленів чи інших представників мисливської фауни.
Екологічні процеси – це зміни стану у часі. До основних процесів, які є предметом екологічних досліджень, належать зміни кількості біомаси організмів у часі, зміни структури систем, рух енергії. Одним з прикладів вивчення динаміки процесів є визначення народжуваності та смертності виду. Це стосується і людського суспільства. Погіршення демографії, зокрема перевищення смертності над народжуваністю в сучасній Україні, є наслідком складних соціальних і екологічних процесів, які вимагають негайного вивчення і втручання.

&&&&&&&&&&

Екологічні стосунки (зв’язки)

Екологічні стосунки виступають на всіх рівнях екологічних систем як безпосередньо між організмами, так і між організмами й оточуючим середовищем. Найпростішим прикладом є залежність організму від певних чинників, які присутні в оточуючому середовищі. Такими є температура повітря або температура ґрунту, від яких залежить розвиток рослини. Врожай певних рослин може впливати на розмноження популяції синиці чи інших пташиних. Щільний намет дерев не дає можливості розвиватися підросту. Порушення ієрархічної структури популяції домової миші призводить до випадків, коли новонароджені з'їдаються дорослими особинами в гнізді.
В природі реалізується величезне розмаїття екологічних зв'язків, серед яких найбільше поширені такі: хижацтво, паразитизм, симбіоз і конкуренція.
Розмаїття впливів і залежностей, що виявляються в екосистемах, визначає зміст перебігу екологічних процесів, а також внутрішніх стосунків у межах цих систем. Перші спроби класифікувати екологічні стосунки в біоценозі зроблено Клементсом і Шелфордом у 1939 p., які виділили в них два типи, або цикли (рис. 1,5): І цикл охоплює збуджуючу дію середовища на організм, тобто акцію, а також зворотну реакцію організму, тобто його вплив на оточення; II цикл охоплює коакції, або ж впливи одних організмів на інші. Слід зазначити, що стосунки між особинами одного виду можуть суттєво відрізнятись від стосунків особин різних видів.

Рис. 1.5. Екологічні зв'язки на рівні особини (а), популяції (б) і біоценозу (в): 1 – акція, 2 – реакція, 3 – ентропопуляційна коакція, 4 – експлуатаційна коакція, 5 – паратрофічна коакція. (доступно при скачуванні повної версії книжки)

Екологічні стосунки виразно проявляються на всіх рівнях організації живого.

Рівень організму. Екологія поодинокого організму являє собою І цикл стосунків. До організмів доходять збудження і впливи фізико-хімічного середовища у вигляді акції. Відповідь організму на дію середовища, тобто реакція, являє собою як вичерпування зі середовища засобів для свого існування, так і перетворення цього середовища шляхом виділення власних субстанцій.
Як правило, І цикл реалізується в умовах піонерного заселення місць, позбавлених життя (заростання кар'єрів чи піщаних дюн). У нормальних умовах на І цикл накладається II, який виникає внаслідок співжиття особин одного або декількох видів. Наприклад, після піонерного заселення звалища поодинокими трав'яними рослинами з'являються зарості чагарників і дерев, утворюючи більш-менш стале угруповання.

Рівень популяції. На кожну природну популяцію діють сили, які спричинюють скорочення чисельності особин як через нищівні дії середовища, що завершуються фізіологічною смертю особин, так і через впливи організмів, що належать до інших видів, для яких дана популяція є джерелом споживання або ж конкурентом.
Основним типом внутріпопуляційної коакції є пропагація (від лат. пропагіре – поширення). Вона охоплює розроджувальні зв'язки між особинами, внаслідок яких чисельність популяції зростає. Завдяки пропагації вирівнюється попередня чисельність і одночасно продукуються її надлишки, що створює умови для територіальної експансії популяції.
Пропагаційні зв'язки реалізуються або ж завдяки безпосереднім контактам, або ж за допомогою інших організмів шляхом зоогамії або ентомогамії, деколи ж за участю самого середовища, наприклад, за допомогою вітру (анемогамія) або води (гідрогамія). Для існування в популяції пропагаційних зв'язків не завжди має бути особиста близькість інших особин. У випадку безпосереднього запліднення необхідна взаємна толерантність особин, яка загалом поширена у світі тварин.
Одночасно з толерантними зв'язками в популяціях спостерігаємо коакційні кооперації, які полягають у взаємодії особин для забезпечення свого існування. Ці цілі реалізуються в популяціях шляхом створення таких зв'язків: а) родинних (наприклад, родина Fagaceae в лісових асоціаціях представлена родами бук, дуб і граб); б) стадних (дикі свині); в) різні форми скупчення організмів (бджолиний рій, мурашникова колонія) тощо.
Між особинами в межах популяції спостерігаються прояви коакційних дизкооперацій, тобто впливів, які є безпосередньо або опосередковано шкідливими для особин. Дизкоопераційні стосунки гарантують, виходячи з правил найкращих умов, існування та розмноження представникам певної популяції, яка заселяє дану територію, оберігаючи тим самим її від витіснення.

Біоценотичний рівень характеризується переважно дизкоопераційними коакціями між окремими популяціями. Тут домінують зв'язки експлуатаційного типу, тобто такі, при яких одна з популяцій (експлуатована) втрачає, а інша (експлуатуюча) користується цим. За винятком більшості зелених рослин (автотрофів) усі популяції організмів-консументів (споживачів органічної речовини), що входять до складу біоценозу, одночасно експлуатуються і є експлуатованими. Цей тип екологічних зв'язків в сфері біоценотичного рівня гарантує обіг матерії в природі і відповідно тривалість життя. Поряд з експлуатаційними зв'язками в біоценозах поширена конкуренція, або ж суперництво окремих популяцій, особливо сильна у випадку експлуатування оточення, обмеженого природними факторами, такими, як корм, місця плодоношення тощо.
На рівні міжвидових стосунків виступають також зв'язки коопераційного типу, такі, як симбіоз і толеранційні зв'язки між видами, біологічні потреби яких не перекриваються. Зразком таких толерантних стосунків є лугове різнотрав'я, де багато видів протягом тривалого періоду розвитку живуть в умовах взаємодії.
Екологічні залежності, які виступають в тій чи іншій системі, становлять її екологічний механізм, який вирішує напрямки змін чисельності, стану і величини біомаси, а отже, і обігу енергії. Екологічний механізм, який реагує на зміни, що відбуваються у середовищі, одночасно окреслює напрям процесів розвитку екосистеми.