Екологічні системи біосфери та людина
Вперше уявлення про екологічні системи сформульовані у 30-ті роки. А. Тенслі (1935). У нашій країні близьке поняття про біогеоценоз сформулював в 1944 р. В. Н. Сукачов (1880-1967). Нині під екологічними системами розуміють сукупність живих і неживих елементів певній території. Екологічні системи складаються з живих організмів (біоценозів) і довкілля — відсталої (атмосфера) і бікосної (грунт, водоймище і т. д.). Вони іноді відокремлені одна від одної, але часто між ними є переходи. Прикладами екологічних систем є озеро, лісовий масив тощо. буд. Від екосистем слід відрізняти біоми, під якими, як показано вище, розуміють значні спільноти організмів, присвячені певним географічним районам зі своїми кліматичними і ґрунтовими зонами.
Екологічні системи є елементарними одиницями біосфери. У той самий час є елементарними одиницями біогеохімічної активності, що у біосфері. Будь-яка екологічна система має енергетичне введення, через яке до неї
надходить енергія сонячного світла. Світлова енергія, що надходить в екосистему через введення, підтримує порядок у цій системі, попереджаючи підвищення ентропії.
Розглянемо екологічну систему з прикладу озера . Як і будь-яка екологічна система, озеро складається з абіотичної та біотичної частин.
Абіотична (нежива) частина екосистеми представлена повітрям, ґрунтом, водою, розчиненими у воді киснем, двоокисом вуглецю, неорганічними солями (фосфати та хлориди натрію, калію та кальцію) та органічними сполуками. Абіотичною частиною є також температура, світло, вітер та гравітація, які впливають на живу частину.
Біотична (жива) частина озера представлена організмами.виробниками (продуцентами), організмами-споживачами (коксументами) та організмами-руйнівниками (редуцентами). Організмами-виробниками є автотрофи - прибережна рослинність, водні багатоклітинні та одноклітинні плавучі рослини (фітопланктон), що живуть до глибин, куди ще проникає світло. За рахунок енергії, що надходить через введення, організми-виробники у процесі фотосинтезу синтезують органічну речовину з води та вуглекислого газу. Основним показником потужності екосистеми є її продуктивність, під якою розуміють масу органічної речовини у тілах організмів-продуцентів. Продуктивність екосистеми залежить кількості світла, води, багатства грунту чи води органічними і мінеральними сполуками.
Організмами-споживачами (коксументами) органічної речовини є гетеротрофи, серед яких розрізняють споживачів першого та другого порядку. Первинними споживачами служать травоїдні тварини, вторинними - м'ясоїдні, які харчуються первинними споживачами. Організми-руйнівники - це бактерії та гриби, які розкладають «мертву» протоплазму (органічні сполуки) клітин загиблих організмів-виробників та організмів-споживачів аж до низькомолекулярних органічних та неорганічних сполук. Органічні сполуки використовуються самими організмами-руйнівниками, тоді як неорганічні - зеленими рослинами. Отже, в екологічній системі в процесі її функціонування відбувається кругообіг речовин та енергії.
Ми розглянули як екологічну систему природну систему (озеро), не приділяючи уваги участі у ній людини. Однак більшість екологічних систем функціонує за участю людини. У зв'язку з цим розрізняють екологію окремих індивідуумів та угруповань людей.
Екологія окремихіндивідуумів полягає в тому, що кожен індивідуум повинен «підігнати» свою внутрішню фізіологію до мінливих умов довкілля. Індивідуум отримує енергію з їжею і витрачає її для забезпечення своїх фізичних та інтелектуальних зусиль, метаболічних процесів, що протікають в організмі, росту і т. д. Завдяки нейрогуморальної регуляції в організмі індивідуума підтримується постійна температура тіла, оптимальні концентрації води, кисню, двоокису , вуглеводів, білків та інших важливих сполук. Проникненню в організм індивіда патогенних факторів перешкоджає шкіра, антитіла, фагоцити та інші фактори захисту. Органи почуттів, нервова система та локомоторні органи дозволяють індивідууму убезпечити їжу, знайти друзів, уникати ворогів, створювати ситуацію, найбільш сприятливу для виживання. Кожен індивід здатний адаптуватися до змінених кліматичних умов. Все це призводить до того, що між внутрішньою фізіологією індивіда і умовами навколишнього середовища встановлюється динамічний еквілібріум.
Проте люди об'єднані у спільноти. До складу цих угруповань входять також оточуючі їх рослини і тварини, які є джерелом їжі та інших необхідних матеріалів для людей. Отже, з урахуванням абіотичних факторів екологічну систему, в якій функціонує людина, складають спільноти людей і середовище їх проживання. Екологічні системи, в яких людина займає важливе місце, надзвичайно різноманітні за розмірами, змістом та організацією, що надзвичайно ускладнює класифікацію цих систем. Проте вони є екологічними системами, у яких центрами є села, міста та інші населені пункти.
Всі елементи екологічних систем складають єдину складову єдину сукупність, і цевизначається тим, що вони об'єднані між собою так званими ланцюгами харчування, під якими розуміють передачу від організмів споживачів укладеної в їжі енергії початкового джерела (Сонця) через організми-споживачі (у ряді ланцюгів харчування кінцевою ланкою є людина) до організмів-руйнівників.
Найважливішою особливістю ланцюгів живлення є те, що їхня кількість у кожній екосистемі обмежена, оскільки в кожній ланці кожного ланцюга живлення відбувається втрата енергії при її передачі. Внаслідок цього продукція речовини знижується кожному ланці ланцюга. Наприклад, 10 000 кг водоростей достатньо накопичення речовини у кількості 1000 кг водних членистоногих, а 10 кг риби — для накопичення 1 кг речовини людини. Таким чином, харчовий ланцюг представляється у вигляді піраміди, що складається з кількох трофічних рівнів. В основі розташовані фотосинтезуючі бактерії, які є їжею для наступного рівня, а ці організми є їжею для наступного рівня і т.д.