Сутнісні начала природи, або чого навчає вчення про Трійцю. 20 страница
Часто подібним методом користуються політики, які досягають своїх цілей, використовуючи енергію вибуху обуреної юрби для розчищення поля діяльності від своїх опонентів.
За допомогою імпульсів енергії «низької якості» у природі, технічних системах чи суспільстві можуть бути запущені процеси, що належать до класу лавиноподібних. Причому це може бути зроблено усвідомлено чи ненавмисно. Достатньо, напри-
264
клад, не вгадати з яким-небудь податком чи ціною на певний товар (зокрема, бензин), як по країні прокотиться хвиля банкрутств дрібних і великих підприємців.
Методи цілеспрямованого вибуху та імпульсу лавиноподібних процесів є дуже ефективним засобом управління процесами розвитку. Разом з тим це дуже ризиковані методи, що потребують ретельного прогнозного опрацювання можливих інформаційних каналів розвитку майбутніх процесів.
Крім зазначених екстремальних методів існує широкий спектр інших форм здійснення механізму позитивного зворотного зв'язку, які є менш руйнівними за своєю суттю, але мають значний потенціал підвищення ефективності процесів розвитку. До речі, ці ж методи широко використовуються і як захисні засоби. Адже збереження системи може ґрунтуватися не тільки на підтриманні її працездатності (гомеостазу) за будь-яку ціну, але й превентивному руйнуванні системи (а частіше найбільш слабких її ланок), якщо навантаження на систему перевищують критичні значення. Саме на цьому принципі заснована дія запобіжників і аварійних відключень системи. Цей же метод використовують залізничники, коли, простукуючи важкою кува-лдою ланки ходової частини вагонів, зондують можливі «тонкі» порушення структури металу.
Загальним же для всіх методів реалізації механізмів позитивного зворотного зв'язку є прагнення максимального використання енергії природних процесів, що відбуваються в природі і суспільстві.
Висловлені міркування наводять ще на одну думку. Стосовно економічної системи вихідні ресурси можна розглядати як енергію більш низької якості. Тоді як вироблена продукція є аналогом енергії більш високої якості. У цьому підвищенні інформаційного статусу предметів праці можна помітити багато аспектів. Досить порівняти властивості, які мають на виході з конвеєра новенькі автомобілі, телевізори чи комп'ютери, з властивостями тієї купи матеріалів, з яких ці вироби виготовлені. У даному випадку читач оцінюватиме еволюцію інформаційного статусу предметів праці з погляду споживача.
Економісти, які представляють інтереси підприємства-ви-готівника, мають інший погляд. Для них збільшення інформаційного статусу виробничих ресурсів відбито в тій додатковій вартості, що упредметнюється у виробленій продукції.
265
Зростання інформативності предметів праці для підприємства -виготівника може бути виміряне одержуваним додатковим прибутком.
У будь-якому випадку вихідні ресурси - це продукти більш низької інформаційної якості, що дозволяють одержати продукти з більш високим інформаційним статусом. З економічної точки зору, це, крім усього іншого, можливість із більш дешевих і менш цінних ресурсів одержати більш дорогі і більш цінні товари.
Зниження кількості менш цінних ресурсів «на вході» підприємства означає зниження випуску більш цінних продуктів «на виході» підприємства. У цьому зв'язку керівникам і фахівцям підприємства потрібно дуже обережно ставитися до так званої економії сировини. Існує небезпека разом із водою виплеснути й дитину. Іншими словами, при боротьбі за економію ресурсів можуть бути зменшені продуктивні витрати виробничого призначення, що визначають вихід готової продукції.
Подробиці
У світлі сказаного видається доречним ще раз розглянути ентропійну діяльність підприємства, тобто його витрати. Раніше ми вже говорили про дві ключові причини ентропійної діяльності системи.
Одна з них полягає в недосконалості організації функціонування системи. На підприємстві дана причина обумовлює рівень непродуктивних втрат. Саме ці втрати формують різного роду збитки і відходи, що ведуть до зниження ефективності виробництва. З подібного роду втратами можна і потрібно боротися для підвищення ефективності.
Іншою причиною ентропійної діяльності є необхідність здійснення витрат виробничого призначення. Без них не відбудеться виробничий процес, а отже, не буде і готової продукції. Якщо виробництво налагоджене і ресурси використовуються раціонально, то будь-які спроби економії на виробничих витратах неминуче призведуть до перебоїв у виробничому процесі або взагалі до його зриву. Результатом буде втрата готової продукції.
Прагнення скоротити непродуктивні витрати таке ж природне, як і бажання збільшити обсяг виробництва з його неминучими виробничими витратами. Проблема полягає в тім, що найчастіше дуже важко буває (навіть досвідченому виробничнику) відрізнити власне продуктивні витрати від непродуктивних. Крім того, стануть будь-які витрати продуктивними (тобто корисними) чи ні, можна побачити пише через деякий час — коли завершиться виробничий цикл.
Однак буває, що кричущу безгосподарність видно неозброєним оком. Йдеться про ті випадки, коли під виглядом економії ресурсів завдається удар
по продуктивному капіталу. Найбільш наочним прикладом може служити відключення електроенергії на підприємствах країни. Це може відбуватися як з волі «вищого рівня», так і з ініціативи керівників самих підприємств. Зокрема, ректори деяких вузів, виконуючи команду про енергозбереження, скоротили кіпькість занять. Подібним керівникам залишається лише порадити також інші резерви економ»: зарплата працюючим, витрати на опалення в зимовий час, ін. А ще краще — зупинити підприємство взагапі, щоб цілком скоротити будь-які види витрат. Економія буде тим більшою, чим більший період зупинки підприємства. Правда, усю суму економії багатократно перекриє збиток від упущеної вигоди. Вигоди, які могло б принести перерване виробництво. Щоб цього не сталося, необхідно розвивати навички спектрального економічного зору.
Спроба економити на продуктивному капіталі може обернутися колосальними втратами.
Аналізуючи особливості реалізації механізмів негативного і позитивного зворотного зв'язку, можна зробити такий висновок: мистецтво стійкого управління розвитком - це майстерність здійснення інформаційного контролю гомеостазу системи і здатність створювати умови для майбутніх трансформацій системи, направляючи матеріально-енергетичні потоки по найбільш ефективних інформаційних каналах.
З позицій багатоспектрального бачення енергетичних потоків (як і інших видів ресурсів) по-новому сприймається універсальний критерій добору. Два вже згадувані формулювання критерію добору, а саме: мінімізація розсіювання {дисипації) енергії та мінімізація ентропії тільки на перший погляд здаються ідентичними. Насправді друге формулювання набагато глибше і повніше. Адже, як ми вже переконалися, енергія від енергії може дуже різнитися. Термін «ентропія» дозволяє охопити не тільки енергетичний, але й інформаційний підтекст. Завдяки цій обставині поняття «мінімізація ентропії» здатне відбити не тільки наслідок (мінімізацію розсіювання енергії), але й причину (завдяки максимальному закріпленню інформації, чи максимальному підвищенню рівня організованості системи).
Мінімізація ентропії - це максимізація інформації та мінімізація розсіювання енергії. Саме своєю ємністю це формулювання критерію є надзвичайно вдалим. Крім уже згаданого при-чинно-наслідкового зв'язку воно відбиває широке різноманіття
267
характеристик системи: максимум упорядкованості, максимум ефективності, мінімум відходів та ін. Оцінити цю ємність і різноманіття запропонованого формулювання можна лише з позицій багатоспектрального бачення енергоінформаціиних потоків (так само, як і інших видів капіталу: речовинних, фінансових, людських).
Частина II
основи
ЕКОЛОГІЧНО
ЗБАЛАНСОВАНОГО
УПРАВЛІННЯ
СОШАЛЬНО-
ЕКОНОМІЧНИМ
РОЗВИТКОМ
Розділ 12
Теоретичні основи екології
12.1. Становлення біосфери та її характеристика
Біосфера (грец. bios - життя, sphaira - куля) - оболонка Землі, в якій існує життя. Цей термін вперше запропонував австрійський геолог Едвард Зюсс у 1873 році. Цілісне вчення про біосферу було створене видатним вітчизняним ученим В.І. Вернадським. До складу біосфери входять таки частини геосфери:
• нижня частина атмосфери - від поверхні Землі до озонової оболонки, тобто до висоти близько 25-30 км. Атмосфера складається із суміші газів (азот - 78%, кисень - 21%, аргон - 0,93%, діоксид вуглецю - 0,03%, інші гази - менше 0,005% за об'ємом) та колоїдних домішок (пил, краплі води, кристали тощо);
• вся гідросфера - водна оболонка, яка покриває 2/3 поверхні планети (до найбільшої глибини - Маріанської впадини в Тихому океані - 11 030 м). Більше 40% води міститься в земних надрах (у літосфері). Об'єм гідросфери складає близько 137 • 107 км3, а хімічний склад наближається в середньому до складу морської води. Із загальної маси води близько 98% знаходиться в океанах і морях, 2% її загальної кількості складають прісні води;
• верхня частина літосфери - верхня «тверда» оболонка Землі, яку складають земна кора та верхня частина мантії Землі. Товща літосфери становить 50-200 км, у тому числі земної кори - до 75 км на континентах і 10 км під дном океану. Між літосферою, гідросферою і атмосферою постійно відбувається речовинний і енергетичний взаємообмін, проявом якого є, зокрема, землетруси і виверження вулканів.
271
Усі ці сфери є складовими середовища, в якому існують всі живі організми планети. Ці організми, у свою чергу, не лише існують у біосфері, а й є її творцями. За В. Вернадським, жива речовина - це біогеохімічний фактор планетарного масштабу, під дією якого відбуваються перерозподіл, міграція і розсіювання хімічних елементів.
Між живим і неживим непереборної межі не існує. Живою називають динамічну систему, яка активно сприймає і перетворює молекулярну інформацію з метою самозбереження.
Основна функція живої системи - самозбереження шляхом випереджального реагування. Для відновлення і збереження енергії в системі необхідне надходження енергії ззовні, з навколишнього середовища, та обмін речовин і енергії - метаболізм. У метаболізмі поєднані процеси асиміляції і дисиміляції (синтезу і розпаду) речовин. Наявність програми відтворення у вигляді дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) та її висока стабільність порівняно з іншими структурами біологічної системи зумовлюють спадковість. Під впливом змін екологічних чинників спадковість може змінюватися, відбуваються мутації - індуковані зміни в генетичному апараті.
Успадковані зміни та їх відбір під впливом екологічних чинників зумовлюють видоутворення і збільшення біологічного різноманіття. Різноманіття видів забезпечує більшу ймовірність збереження життя завдяки існуванню найкраще пристосованих до змін довкілля форм, тобто відбувається біологічна еволюція.
Нині виділяють шість основних рівнів організації живої матерії:
• молекулярно-генетичний - редуплікація генів, формування ідентичних молекул на основі матеріалів, що забезпечують спадковість і мінливість;
• організмений - цілісність функцій, ріст, онтогенетичний розвиток;
• клітинний;
• популяційно-видовий - еволюція, тривале існування, таксономічні характеристики;
• біоценотичний - трофічні, хімічні, енергетичні зв'язки, кругообіг хімічних елементів, перетворення енергії;
• біосферний - форма життя, яка поза біосферою не існує. Кожний з цих рівнів має особливості, але всі вони тісно пов'язані між собою, взаємно впливають один на одного, створю-
272
ючи єдине ціле - живу речовину. На всіх структурних рівнях організації матерії реалізована лише дуже незначна частка можливих комбінацій молекул. Це означає, що кожний біологічний вид, кожна жива істота є унікальними, оскільки вони мають набір властивостей, за допомогою яких ефективно адаптуються до навколишнього середовища та його змін.
Біосфера є відкритою термодинамічною системою. Енергію вона одержує від Сонця і з надр Землі. Отримана ззовні енергія трансформується і розсіюється, підпорядковуючись двом фундаментальним законам термодинаміки. Перший закон термодинаміки - це закон збереження енергії (енергія не може ні з'явитися, ні зникнути, вона лише трансформується з однієї форми в іншу). Другий закон термодинаміки вивчає напрямок якісних змін енергії в процесі її трансформації з однієї форми в іншу (закон описує співвідношення корисної та марної роботи під час трансформацій форм енергії). За другим законом термодинаміки будь-яка робота супроводжується трансформацією високоякісної енергії в енергію нижчої та найнижчої якості -теплоту - і призводить до зростання ентропії (збільшення енергії найнижчої якості, не придатної до корисної роботи, тобто розсіювання енергії).
Вважають, що еволюція біосфери відбувалась у напрямку зменшення ентропії. Чим довшими є ланцюги живлення, тим вони енергетично досконаліші. Саме завдяки ланцюгам живлення в біосфері постійно відбувається не лише кругообіг води та обмін енергії, а й кругообіг речовин, які живі організми використовують для побудови і підтримання життєдіяльності своїх тіл та забезпечення процесів розмноження.
Примітка
Всього відомо близько 80 хімічних елементів, необхідних біоті. З продуктами життєдіяльності або після смерті ці елементи повторно потрапляють у довкілля і знову використовуються іншими організмами (постійний кругообіг речовин). Хімічні елементи, які зазвичай використовуються у великих кількостях (не менш як 0,01% загальної маси організму), - це макроелементи: С, Н, N, О, Ha, P, 5, К, Мд, Са. Вони вилучаються організмами з довкілля, поглинаються і концентруються в клітинах. Елементи, потрібні організмам у менших кількостях (до 0,01%), називають м/кроелеменгами; Cr, Mn, Fe, Cu, Mo, Zn, В, I, F, Se та ін. Отже, до біогенних елементів (їх 22) відносять хімічні елементи, що постійно присутні в складі всіх організмів. Деякі з біогенних елементів входять до складу організмів як мікроелементи (Fe, I, F). В організмі
273
біогенні елементи утворюють біомолекули, що ускладнюються в процесі обміну речовин (метаболізму). Нестача біогенних елементів в організмі призводить до порушення певних функцій організму.
Великий і малий кругообіг речовин (насамперед води, вуглецю, азоту, фосфору, сірки, калію, магнію, кальцію) - життєво важливі процеси біосфери, вони мільйони років не порушувалися, поки діяльність людини не набула планетарного характеру. За минуле століття, особливо в останні його десятиріччя, антропогенна діяльність призвела до значних порушень кругообігу речовин у біосфері, розвитку глобальної екологічної кризи. Саме діяльність людини значно прискорила процеси вивітрювання гірських порід, зумовила накопичення в атмосфері такої кількості газів, яка спричинила розвиток негативних кліматичних змін (парниковий ефект), появу озонових дір та кислотних дощів, деградацію ґрунтів через надмірне накопичення в них токсичних хімічних сполук. Внаслідок збільшення в природних водах, повітрі і ґрунтах концентрації важких металів, нафтопродуктів, пестицидів деградують і гинуть екосистеми, уповільнюються процеси кругообігу речовин у біологічному циклі, частішають спалахи «цвітіння» вод внаслідок масового розмноження мікроскопічних водоростей не тільки ставків, водосховищ, а й Світового океану, що обумовлює порушення функціонування екосистем. Людина також створює у величезних кількостях речовини, які не можуть бути залучені до біологічного кругообігу (пластмаси, поліетилен тощо), оскільки останні не розкладаються в біосфері.
Накопичення в атмосфері вуглекислого газу, спричинене людською діяльністю, може призвести у найближчий час до потепління, танення льодовиків і підйому рівня води в океанах більш ніж на 100 м, тобто до порушення стійкості біосфери.
В житті і діяльності людини стійкість біосфери має надзвичайне значення:
• біосфера є не просто джерелом ресурсів для людини, а й приймачем відходів її виробництва та життєдіяльності. Це складна система (фундамент життя), у якій біота сама забезпечує стабільність навколишнього середовища;
• біосфера має граничну господарську ємність, перевищення якої порушує стійкість біоти і довкілля;
274
• у межах господарської ємності біосфера і екосистеми функціонують згідно з принципом Ле Шательє, швидко відновлюють усі порушення рівноваги в довкіллі, залишаючи його стійким. Здатність відновлення в абсолютних величинах, як і межа господарської ємності, змінюються від ландшафту до ландшафту залежно від продуктивності біоти: в пустелях вона найменша, у лісах - найбільша. Перевищення господарської ємності зумовлює порушення біологічного кругообігу речовин, деградацію екосистем, забруднення довкілля. У свою чергу, забруднення і руйнування навколишнього середовища призводить до загибелі багатьох видів організмів.
Головне завдання людини - збереження і відновлення природних угруповань організмів у таких масштабах, які забезпечать господарську ємність біосфери в цілому. Межу зростання людства визначає господарська ємність біосфери, верхнім порогом якої є переведення в антропогенний канал понад 1% чистої первинної продукції біоти (фотосинтезу); перевищення цього порогу призведе до глобальної екологічної катастрофи і розпаду геному людини, наслідком чого буде зникнення її як виду.
Таким чином, найважливішими рисами біосфери є існування в її межах живої речовини і постійний матеріально-енергетичний обмін з космосом. Наявність життя - це головне, чим відрізняється Земля від інших планет Сонячної системи.
12.2. Жива речовина
Сукупність усіх живих організмів на планеті В.І. Вернадський назвав «живою речовиною». Планету населяє приблизно 500 тис. видів рослин і 1,5 млн видів тварин. Якщо зрівняти поверхню Землі і рівномірно розподілити по ній існуючі рослини, тварини і мікроорганізми, то вони утворять шар завтовшки всього 2 см. Розподіл біомаси живої речовини наведений в табл. 12.1.
В.І. Вернадський виділяв чотири функції живої речовини: газові, концентраційні, окисно-відновні і біогеохімічні. У наш час розрізняють шість її основних функцій (табл. 12.2).
Отже, жива речовина - невід'ємна складова біосфери, що об'єднує всі її компоненти в єдине ціле, є її функцією і одночасно «однією з найпотужніших геохімічних сил на нашій планеті» (В. Вернадський).
275
Таблиця 12.1. Жива речовина Землі
Компоненти живої речовини
Жива біомаса, кг
Суха біомаса, кг
Фітомаса наземна
Фітопланктон
Зоомаса суші
Зоопланктон
Зообентос
Уся жива речовина суші
Уся жива речовина океану
6,5-10 0,9-1012 6,0-1012 21,2- 1012 6,6-1012 6,5- 10 29,9-10
2,6-10 0,18-1012 2,0- 1012
4,2-10 2,4-10 2,6Ю
7,05-10
Таблиця 12.2. Функції живої речовини
Функція
Зміст
Енерге- Забезпечення зв'язку біосферно-планетарних явищ з космічним тична випромінюванням, головним чином з космічною радіацією. В основу
цієї функції покладено фотосинтетичну діяльність зелених рослин
Газова Забезпечення міграції газів та їх перетворення і динаміка в біосфері
Концен- Пов'язана з накопиченням живими організмами біогенних елементів траційна з навколишнього середовища; їх концентрація в живих організмах на три порядки вища, ніж у навколишньому середовищі
Окисно- Полягає в хімічному перетворенні речовин, які містять атоми зі відновна змінним ступенем окиснення (сполуки заліза, марганцю тощо)
Деструк- Пов'язана з властивістю деяких організмів перетворювати тивна (мінералізувати) мертву органічну речовину в неорганічні сполуки
Інформа- Проявляється в можливості накопичення, збереження і передачі ційна молекулярної (у т.ч. генетичної) і сигнальної (нервової та
інтелектуальної) інформації, необхідної для існування різних видів
Жива речовина розміщена на планеті дуже нерівномірно, що пов'язано з різними умовами її існування (у тропічних лісах - більше 500 т/га, на гірських луках - 125-150, а в пустелях -2,5 т/га). Біомаса є кількісною оцінкою живої речовини.
Біомаса - це виражена в одиницях маси чи енергії кількість живої речовини тих чи інших організмів (популяцій, видів, окремих живих організмів, угруповань у цілому), яка припадає на одиницю площі чи об'єму.
Швидкість оновлення живої речовини біосфери залежить від:
• виду організму;
• чисельності потомства;
• кліматичних умов;
• опору середовища тощо.
276
Основна маса живої речовини зосереджена на межі літосфери і атмосфери та у верхній частині гідросфери. В біосфері виділяються зони «згущення життя» і «розрідження життя».
З просуванням від полюсів до екватора спостерігаються:
• збільшення кількості видів. Так, у вологих тропіках (гіле-ях) зосереджено понад 8000видів рослин - половина існуючих на планеті, 67% усіх видів тварин, тоді як у тундрі менш ніж 500 видів рослин, а у шпилькових і листяних лісах - до 2000видів рослин;
• збільшення біомаси. Первинна продукція екосистем тундри складає в середньому 140 г сухої органічної речовини на 1 м2 за рік, степових екосистем помірної зони 5-30 т/га, з яких на зоомасу припадає 10-50 кг/га;
• збільшення висоти дерев. У тундрі це низькі, покручені, часто повзучі форми рослин - береза, верба; у тропіках висота рослин значно вища.
Океан бідніший на життя - біомаса Світового океану в 1000разів менша від біомаси суші. Загальна первинна продуктивність фітопланктону Світового океану становить 50 млрд тонн на рік, тобто близько третини всієї первинної продукції біосфери. Найбільша густота життя в океані, як і на суходолі, - в екваторіальній зоні, особливо в коралових рифах.
Світ живої природи надзвичайно різноманітний і його будову, зв'язки, функціонування розглядають на різних рівнях і з різних точок зору.
12.3. Екологічні фактори середо виша
Фактори, що впливають на функціонування екологічних систем, називають екологічними. Всі вони можуть бути поєднані в три групи: абіотичні, тобто фактори неживої природи (температура, вологість, світло, рельєф); біотичні - фактори взаємодії живого з живим (мутуалізм, паразитизм, хижацтво, коменса-лізм, вільна конкуренція); антропогенні - пов'язані з господарською діяльністю людини.
Абіотичні фактори.Як абіотичні фактори розглядають вплив на живі організми температури, світла, вологи та життєвої території існування.
277
Температура. Живі організми можуть існувати тільки в певних температурних умовах. При температурі близько 100 °С руйнуються білки організму, а при низькій температурі уповільнюється, а потім і припиняється обмін речовин. Залежно від температурного режиму виділяють чотири основні кліматичні зони: тропічний пояс (температура не нижче +15...20 °С), субтропічний (найнижча температура +4 °С), помірний (коливання температури від -20 до +30 °С) та холодний пояс. Важливим для організмів є сезонний розподіл температур. Тут виникає цілий ряд пристосувань організмів: зимова сплячка, сезонні міграції тощо.
Примітка
Риби обживають водойми з різним температурним режимом: у гарячих джерелах Каліфорнії живе рибка луканія; риба далія мешкає в промерзлих водоймах Чукотки і Аляски; карась, вмерзаючи в лід, залишається живим. За здатністю витримувати коливання температур риб поділяють на евритермних (грец. eurys — широкий), що можуть жити в широкому інтервалі температур (щука, карась, короп) і стенотермних (грец. stenos - вузький), пристосованих до життя у вузькому температурному інтервалі — риби тропічних і полярних зон та риби значних глибин, де температура мало змінюється.
Вологість. Вміст води в живих клітинах у середньому становить 80-92%. Джерелом води є опади та ґрунтові води. Тут лімітуючим фактором є кількість опадів. Вона визначає навіть тип екосистем. При опадах менш ніж 250 мм на рік формуються пустельні екосистеми; 250-750 - степові, лісостепові та савани; 750-1250 - субтропічні ліси, а більш як 1250 - вологі тропічні ліси. По відношенню до вологи рослини поділяють на такі групи: гідрофіти - рослини, повністю занурені у воду (водорості, квіткові рослини тощо); гігрофіти - напівзанурені (рогіз, комиш, осока, очерет тощо); мезофіти - суходільні рослини з достатнім зволоженням; ксерофіти - що мешкають на сухих територіях.
Тварини також мають певні пристосування для добування та утримання води. У ссавців і водних тварин відсутній дефіцит води, тому основний продукт азотистого обміну виводиться з організму у вигляді водного розчину сечовини. Більшість наземних тварин економлять воду, виводячи азот у вигляді нерозчинної у воді сечової кислоти.
278
Примітка__________________________________________________
Відкладання яєць у комах відбувається лише за певної вологості повітря. Комарі не кусаються, якщо відносна вологість повітря нижча за 40%. Верблюд і одежна міль отримують воду метаболічним шляхом, окиснюючи жири свого тіла.
Світло відіграє вирішальну роль у життєдіяльності рослин, оскільки рослини синтезують органічні речовини з неорганічних, використовуючи світлову енергію сонця. Одним із видів конкуренції в рослин є конкуренція за світло. У тварин зміна тривалості дня викликає зміну поведінки. Так, деякі птахи готуються до перельотів, інші починають линяти, розмножуватися тощо. Середня ефективність використання сонячної енергії рослинами становить 1%, максимальна продуктивність фотосинтезу за сприятливих умов 3-10%.
Територія є важливим фактором в житті і рослин, і тварин. Всім відомо, як ретельно оберігають свою територію тварини, ставлячи відповідні мітки. Це й зрозуміло, бо всяке життя починається з відмірювання життєвого простору, на якому організми мешкають та виводять потомство.
Біотичні фактори. Проживаючи в угрупованнях, організми вступають у певні стосунки. Так, серед рослин можна виділити три головних типи взаємодій: мутуалізм (відомий також як симбіоз), конкуренція та відносини з травоїдними тваринами.
Мутуалізм (від лат. mutuus ~- взаємний) - це біологічна взаємодія двох видів партнерів, що сприяє їх росту та виживанню. У природі такі види не можуть жити один без одного.
Примітка__________________________________________________
Прикладом мутуалізму є відносини між вищими рослинами та грибами. Грибниця густо оплітає коріння, утворюючи складну структуру, яка називається мікоризою (від грец. mykes — гриб + rhiza — корінь). Вважають, що такі структури забезпечили цим рослинам завоювання суші, тому що нитки грибниці утворюють додатковий потужний всмоктувальний апарат. Гриб, у свою чергу, отримує від рослини необхідні йому для живлення органічні речовини. Ще один цікавий приклад: мутуалізму багато дерев у лісі часто зростаються своїми коренями, це дозволяє передавати поживні речовини один одному найскладнішими і несподіваними шляхами. У результаті таких взаємовідносин життя одного виду залежить від іншого. Старі пеньки, наприклад, можуть необмежено довго жити, не маючи фотосинтезуючих органів, тому що вони пов'язані кореневою системою з іншими деревами, від яких отримують органічні речовини.
279
У рослинних угрупованнях постійно відбувається «боротьба за світло», тому що єдиним джерелом енергії для них є сонячне світло. Це явище дістало назву конкуренції (від лат. concurrere - бігти разом). Конкуренція за світло є найсильні-шою порівняно з конкуренцією за воду та мінеральні речовини. В конкурентній боротьбі за світло рослини в угрупованнях виробили різноманітні пристосування. Це відмінності у висоті, розміщенні листків, формі крони. Особливо добре видно такі пристосування в угрупованні мішаного лісу, де рослини розміщуються ярусами. В першому (верхньому) ярусі царюють крони високих дерев - дубів, берез, лип. У другому ярусі присутні менш високі дерева - горобина, черемха, яблуні. В третьому -кущі та напівкущі, у четвертому - трави. П'ятий ярус представлений мохами. Кожний нижчий ярус отримує все менше і менше світла, тому в нижньому ярусі ростуть найбільш тіньовитривалі рослини.
Відзначимо ще одну біологічну особливість життя рослин в угрупованнях. Як правило, з двох видів, які певний час живуть у подібних умовах, один обов'язково гине. Ця закономірність була доведена в експерименті і дістала назву принцип конкурентного виключення. Якщо дві чи більше рослин використовують однакові поживні речовини, кількість яких обмежена, то ці рослини будуть меншого розміру і чисельність їх буде меншою.
Для рослин дуже важлива також боротьба за територію. У зв'язку з цим у них сформувався ряд пристосувань. Особливо сприяє при захопленню території вегетативне розмноження.
Примітка
Наприклад, кульбаба, що має потужну кореневу систему, міцно вкорінюється в ґрунті і має високу стійкість до витоптування. Спориш утворює суцільний трав'яний покрив, крізь який не вдається пробитися практично ні одному проростку інших видів. Подібним чином захоплює територію і барвінок. В інших випадках швидке розмноження забезпечується високою насіннєвою продуктивністю без запліднення (апоміксис), як у тієї ж кульбаби або нечуйвітра.