Синекологія про взаємодію видів

4.3.3. Синекологія про взаємодію видів

У природі існує певна ієрархія об'єднань організмів. Наступним за популяцією рівнем організації живої речовини є угруповання (спільнота), якому в екології відповідає біоценоз, або більш узагальнююче поняття – екосистема. Нині його розуміють як сукупність біотичного угруповання з усіма його численними видами найпростіших, рослин і тварин та неживого середовища їхнього проживання. Близьким до екосистеми за змістом є поняття біогеоценозу, якому віддавали перевагу в Радянському Союзі.
Екосистема – центральне для сучасної екології поняття. Розрізняють екосистеми великі (макросистема Світового океану) і зовсім маленькі (ставок, озерце чи трухлявий пеньок), природні і довготривалі (той-таки океан – колиска життя), а також тимчасові і штучні (пшеничний лан чи город з редькою).
Синекологія – розділ екології, метою якого є вивчення взаємовідносин між: складовими екосистем та їх спільного розвитку.
З викладеного про популяцію і взаємодію видів легко дійти висновку, що перед синекологією стоїть надзвичайно складне завдання, адже навіть найпростіша екосистема складається не з однієї, а невиз-наченої кількості популяцій бактерій, рослин, тварин тощо.
Вже на цій стадії вивчення екосистеми доводиться здійснювати попередню селекцію видів, концентруючись на найсуттєвіших (так званих домінуючих) за масою, кількістю чи значенням. Наступним кроком синеколога, який визначив, що екосистема-об'єкт складається із Z видів, є встановлення всіх зв'язків між ними. Навіть у найпростішому випадку попарної взаємодії цих видів загальна кількість взаємодій А визначається (пригадайте правила комбінаторики) формулою

A = Z(Z-1)/2. (4.2)

Якщо у середньому один вид взаємодіє одночасно з двома іншими, то загальна кількість взаємодій буде набагато більшою:

4 = Z!/3!(Z-3)! = Z(Z-l)(Z-2)/6. (4.3)

В усіх важливих для людини екосистемах, скажімо в екосистемі моря, заповідника, поля чи лісу, теоретична кількість зв'язків видів надто велика. Поки що нікому не вдалося виконати повного теоретичного дослідження складних екосистем з великою кількістю видів. Сучасні знання про них надто неповні для складання і розв'язування системи взаємопов'язаних диференціальних рівнянь, які визначають зміну в часі кожної із Z популяцій. Для отримання бодай якоїсь надійної інформації про майбутнє екосистеми синекологові доводиться вводити попередні обмеження, шукати узагальнення і розглядати найсуттєвіші процеси і явища. Справжню, складну і живу екосистему вчені замінюють її математичною моделлю.
Спираючись на вже згадувані найсуттєвіші закони, що стосуються процесів у біосфері, неважко здогадатися, яку величину вважають найважливішою під час аналізу явищ у кожній екосистемі. Оскільки все живе "хоче їсти", доходимо висновку, що ниткою Аріадни є стежина поглинання, засвоєння і перерозподілу енергії в екосистемі.
Шлях руху енергії у формі їжі, або "трофічний ланцюг" (від грецьк. trophe – живлення, їжа), розглядають як центральну магістраль процесів в екосистемах, ключ до поділу її на основні частини і критерій вибору з усієї сукупності кількості А взаємодій видів тих, які належать до найсуттєвіших і мають враховуватися в першу чергу.
Потік зовнішньої енергії є тим рушієм, пальним, джерелом, який забезпечує буяння життя в екосистемі. З його вичерпанням вона розпадається і гине.
Для побудови свого тіла й народження потомства кожна жива істота окрім енергії використовує і речовину: воду, повітря, мінеральні сполуки тощо. Отже, в усіх екосистемах (включаючи малі й тимчасові) існують ще й потоки речовин.
У біосфері загалом чи в замкнених екосистемах, час життя яких має бути дуже великим, потоки речовин повинні перетворитися на цикли, що забезпечують повторне і як завгодно довготривале використання наявної (і завжди обмеженої) кількості речовини ("будівельного матеріалу").
Учені деяких країн уже кілька десятиріч експериментують з малими моделями замкнених екосистем. К. Фолсом (США) наповнював герметичні скляні колби об'ємом 1 літр (їх назвали "екосферами") угрупованням мікроорганізмів у воді, над якою було трохи збагачене киснем повітря. Завдяки використанню сонячного світла (саме воно було "потоком енергії") "населення" цих мікробіосфер швидко адаптувалося до нових умов, встановлювалися цикли обігу речовин і система переходила у рівноважний стан. Перші зразки цих сфер перебувають у ньому понад 25 років. У поліпшеному дизайні колби Фолсома може купити кожен бажаючий, щоб у вільний час зайнятися порівнянням свого неспокійного життя з комфортними умовами існування бактерій у зеленкуватій рідині колб. Логічним продовженням експериментів з колбами Фолсома стала вже згадувана американська Біосфера-2.